Sistemde Tek Faz–Toprak Arızasında Arıza Yeri Bulma ve Ġzolasyonu

Normal ÇalıĢma Durumu

Sistemin normal çalıĢması durumunda akım ve gerilim grafikleri ġekil 7.17, ġekil 7.18, ġekil 7.19, ġekil 7.20, ġekil 7.21, ġekil 7.22, ġekil 7.23, ġekil 7.24, ġekil 7.25, ġekil 7.26'da gösterilmiĢtir. Grafiklerde y eksenindeki birimler per unit cinsinden gösterildi.

Gerilim için referans değer =15,8 kV

Akım için referans değer =200 A değerleri alındı.

ġekil 7.17 Sistemin normal çalıĢması durumunda ĠM 2'deki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.17'deki grafiğe göre, ĠM 2'nin çıkıĢ gerilim değeri 1 pu, yani 15,8 kV değerindedir. ĠM 5'te de ĠM 2 ile aynı yükte ve özellikte olduğu için, ĠM 5'teki çıkıĢ gerilim değerini ifade eden GR 23'teki grafik, ġekil 7.17'deki gibi elde edildi.

ġekil 7.18 Sistemin normal çalıĢması durumunda ĠM 2'deki çıkıĢ akım grafiği ġekil 7.18'deki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda ĠM 2'nin çıkıĢ akım değeri yaklaĢık 1 pu yani 200 A değerindedir. ĠM 5'in çıkıĢ akım grafiğini ifade eden GR 24'teki grafik de ġekil 7.18'deki gibi elde edildi.

ġekil 7.19 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 1'deki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.19'daki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU1'deki gerilim değeri 1 pu yani 15,8 kV değerindedir. Sistemde aynı yük ve gerilim değerinde olan RMU 10'daki çıkıĢ gerilimini ifade eden GR 21'deki grafik ġekil 7.19'daki gibi elde edildi.

ġekil 7.20 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 1'deki çıkıĢ akım grafiği

ġekil 7.20'deki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU1'deki akım değeri yaklaĢık 0,8 pu yani 160 A değerindedir. RMU 10'da çıkıĢ akım grafiğini temsil eden GR 22'de de ġekil 7.20'deki gibi grafik elde edildi.

ġekil 7.21 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 2'deki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.21'deki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU2'deki gerilim değeri 1 pu yani 15,8 kV değerindedir. Aynı yük ve gerilim değerinde olan RMU 9'daki gerilim grafiğini ifade eden GR19'da da ġekil 7.21'deki ile aynı grafik elde edildi.

ġekil 7.22'deki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU2'deki akım değeri yaklaĢık 0,6 pu yani 120 A değerindedir. RMU 9'daki çıkıĢ akım grafiğini ifade eden GR 20'de de ġekil 7.22'deki ile aynı grafik elde edildi.

ġekil 7.23 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 3'teki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.23'teki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 3'teki gerilim değeri 1 pu yani 15,8 kV değerindedir. Aynı yük ve gerilim değerinde olan RMU 8'de çıkıĢ gerilim grafiğini ifade eden GR 17'de de ġekil 7.23'teki ile aynı grafik elde edildi.

ġekil 7.24 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 3'teki çıkıĢ akım grafiği

ġekil 7.24'teki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 3'teki akım değeri yaklaĢık 0,4 pu yani 80 A değerindedir. RMU 8'de çıkıĢ akım grafiğini ifade eden GR 18'de ġekil 7.24'teki ile aynı grafik elde edildi.

ġekil 7.25 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 4'teki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.25'teki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 4'teki gerilim değeri 1 pu yani 15,8 kV değerindedir. Aynı yük ve gerilim değerinde olan RMU 7'de çıkıĢ gerilim grafiğini ifade eden GR 15'te de ġekil 7.25'teki ile aynı grafik elde edildi.

ġekil 7.26 Sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 4'teki çıkıĢ akım grafiği ġekil 7.26'daki grafiğe göre, sistemin normal çalıĢması durumunda RMU 4'teki akım değeri yaklaĢık 0,2 pu yani 40 A değerindedir. RMU 7'de çıkıĢ akım grafiğini ifade eden GR 16'da da ġekil 7.26'daki ile aynı grafik elde edildi.

Tek Faz – Toprak Arızası

Yukarıdaki gibi normal durumunda çalıĢan sistemde RMU 2 (FeritpaĢa 3 Tr) giriĢine ġekil 7.27'deki gibi tek faz-toprak arızası uygulandı. Bu arızanın baĢlangıç zamanı 28. ms seçildi ve sistemde ĠM 2'de rölelerin kesicilere açma sinyali gönderdiği varsayımı yapılarak burada bulunan kesici açma zamanı 80. ms olarak ayarlandı (ġekil 7.28). AnlaĢılması kolay olması için enerjili trafolar kırmızı renkte, enerjisiz trafolar yeĢil renkte gösterildi. Arıza toplam 52 ms sürmüĢtür. Uygulanan tek-faz toprak arızanın parametreleri EK-E'de verilmiĢtir. Sistemde fault

indicatorlerin SCADA merkezine gönderdiği sinyaller varsayılarak, aĢağıda elde edilen grafikler incelenerek arızanın hangi iki trafo arasında meydana geldiği tespit edildi ve bu bölgenin izolesi sağlanarak enerjisiz diğer trafoların beslemesi ring Ģebekeden yapıldı.

ġekil 7.28 80.ms'den sonra enerjisiz kalan yerler (YeĢil renk – Enerjsiz Trafolar) Sistemde ĠM 2'den Toptancılar 1 Tr tarafı kesicinin açması itibariyle fault indicatorler sayesinde SCADA sistemine ulaĢan veriler, yani bu simulasyonda ġekil 7.29, ġekil 7.30, ġekil 7.31, ġekil 7.32, ġekil 7.33 ve ġekil 7.34'teki veriler elde edilir.

ġekil 7.29'daki grafiğe göre, ĠM 2 'deki çıkıĢ gerilim değerinde 28. ms'den itibaren R fazında yaklaĢık 0.5 pu = 7.9 kV'luk bir gerilim düĢümü meydana gelmiĢtir. Tek faz-toprak arızası nedeniyle diğer fazlarda herhangi bir değiĢim meydana gelmemiĢtir. Ekler bölümünde verilen tek faz-toprak arızasıyla ilgili daha önceden yapılan tez çalıĢmasında elde edilen grafik EK-B'de verildi. EK-B'deki gerilim grafiği ile bu çalıĢmada elde edilen grafik benzerlik göstermektedir ve burada, devredeki parametrelerin farklılığından dolayı gerilim değerlerinde farklılıklar oluĢmuĢtur.

ġekil 7.30 Tek faz-toprak arızası durumunda ĠM 2'deki çıkıĢ akım grafiği

ġekil 7.30'daki grafiğe göre, ĠM 2'deki çıkıĢ akım değerinde, 28. ms'den itibaren R fazından aĢırı akım geçmeye baĢlamıĢtır. Ġlk anda arıza akımı 40 pu'e yaklaĢmıĢtır. Daha sonra 35 pu = 7 kA'lik sürekli arıza akımıyla devam etmiĢtir. Tek faz-toprak arızasıyla ilgili daha önceden yapılan tez çalıĢmasında elde edilen grafik EK-B'de verildi. EK-B'deki akım grafiği ile bu çalıĢmada elde edilen grafik benzerlik göstermektedir ve devredeki parametrelerin farklılığından dolayı akım değerlerinde farklılıklar oluĢmuĢtur.

ġekil 7.31 Tek faz-toprak arızası durumunda RMU 1'deki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.31'deki grafiğe göre, RMU 1'deki çıkıĢ gerilim değerinde 28. ms'den itibaren R fazında yaklaĢık 0.5 pu = 7.9 kV'luk bir gerilim düĢümü meydana gelmiĢtir. Tek faz-toprak arızası nedeniyle diğer fazlarda herhangi bir değiĢim meydana gelmedi. Kaynak tarafında gerilim değiĢimi meydana geldiği için bu trafoda da gerilim değiĢmiĢtir.

ġekil 7.32'deki grafiğe göre, RMU 1'deki çıkıĢ akım değerinde, 28. ms'den itibaren R fazından aĢırı akım geçmeye baĢlamıĢtır. Sürekli arıza akım değerinde yaklaĢık 35 pu = 7 kA seviyesi gözlemlenmiĢtir. Buradaki çekilen akım ĠM 2'deki akımdan azdır. Fark akım çok az olduğu için ( yaklaĢık 40 A ) grafikteki değiĢim dikkat çekilecek kadar değildir. Bu değerlere göre arıza akımının bu trafodan da geçtiği sonucuna varılabilir.

ġekil 7.33 Tek faz-toprak arızası durumunda RMU 2'deki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.33'teki grafiğe göre, RMU 2'deki çıkıĢ gerilim değerinde 28. ms'den itibaren R fazında yaklaĢık 0.5 pu = 7.9 kV'luk bir gerilim düĢümü meydana gelmiĢtir. Kaynak tarafında gerilim değiĢimi meydana geldiği için bu trafoda da gerilimde değiĢme olduğu görülmektedir.

ġekil 7.34 Tek faz-toprak arızası durumunda RMU 2'deki çıkıĢ akım grafiği

ġekil 7.34'teki grafiğe göre, RMU 2'deki çıkıĢ akım değerinde 28. ms'den itibaren R fazında yaklaĢık 0,2pu = 40 A seviyesinde düĢme meydana gelmiĢtir. Arızanın baĢlaması itibariyle çekilen yükte azalma meydana geldiği görülmektedir. Bunun sonucunda arıza akımının bu trafo üzerinden geçmediği yani arızanın bu trafonun ön tarafında meydana geldiği ve arıza yerinin RMU 1 (Toptancılar 1 Tr) ile RMU 2 (FeritpaĢa 3 Tr) arasında olduğu sonucuna varılabilmektedir.

Sistemde RMU 1'den RMU 2 tarafı çıkıĢ kesicisi ve RMU 3'ten RMU 2 tarafı giriĢ kesicisi ġekil 7.35'teki gibi açılır. (SCADA kontrol ile bahsedilen trafoların uzaktan kesicileri açıldığı varsayılmaktadır.) ĠM 2'den de RMU 1 (Toptancılar 1 Tr) tarafı kesicisi kapatılarak bu trafo enerjilendirilir. Arıza izolasyonu bu Ģekilde sağlanmıĢ olmaktadır. Enerjisiz kalan diğer trafolar ise ring besleme kaynağından (ĠM 5) beslenebilmektedir. RMU 6 (ġahin 1 Tr)'dan RMU 5 (ġahin 2 Tr) tarafı kesici kapatılır (ġekil 7.35).

ġekil 7.35 Arıza izolasyonu sonunda sistemde genel görüntü (YeĢil renk – Enerjisiz kalan trafolar)

Bu aĢamadan sonra enerjisiz kalan yerde arıza kaynağı tespiti yapılmaktadır. Kablo baĢlıkları, trafolar, izolatörler, havai hat ise tel kopuğu veya kuĢ çarpılması, yer altı kablosu gibi yerler kontrol edilerek arıza kaynağı tespit edilir.

Arıza izolasyonundan sonra, 3 adet trafo daha ilave yük gelen ĠM 5'in gerilim ve akım grafikleri ġekil 7.36 ve ġekil 7.37'da verilmiĢtir.

ġekil 7.36 Arıza izolasyonundan sonra ĠM 5'teki çıkıĢ gerilim grafiği

ġekil 7.36'daki grafiğe göre ĠM 5'teki çıkıĢ gerilim değeri 1 pu = 15,8 kV seviyesindedir.

ġekil 7.37'deki grafiğe göre ĠM5'teki çıkıĢ akım değeri yaklaĢık 1,6 pu = 320 A seviyesindedir. Daha önce akım değeri 1 pu seviyesinde olan ĠM 5'e, yaklaĢık 0,6 pu değerinde yük eklenmiĢtir.

7.2. Sistemde Arıza Durumu Devam Ederken ĠM 5 Tarafında OluĢan