Ölçü Trafosu Bağlantı Şeması ve Doğruluk Sınıfı: IEC 61869’a Göre Çekirdek ve Standart Seçimi

Ölçü Trafosu Bağlantı Şeması ve Doğruluk Sınıfı: IEC 61869'a Göre Çekirdek ve Standart Seçimi

Bir OG hücresinin röle bölmesini açıp klemens sırasını incelediğinizde, çoğu zaman aynı akım trafosunun altına hem sayaç hem koruma rölesinin bağlandığını görürsünüz. İşte sahada arızayı büyüten hataların bir kısmı tam burada başlar: tek çekirdekten iki farklı iş beklemek. Ölçü trafosu seçiminde asıl mesele hangi markanın alındığı değil; bağlantı şemasının, çekirdek ayrımının ve doğruluk sınıfının birbiriyle tutarlı kurulup kurulmadığıdır.

Bu yazı, akım trafosu (AT) ve gerilim trafosunun (GT) ayrı ayrı nasıl boyutlandırıldığını baştan anlatan bir seçim rehberi değil. O konuları OG akım trafosu seçiminin nasıl yapıldığını adım adım işleyen yazıda ve gerilim trafosu için doğruluk sınıfı, yük ve bağlantı kararını ele alan rehberde bulabilirsiniz. Burada iki cihazı bir araya getiren köprüye odaklanılıyor: bağlantı şemaları, uç işaretleri, doğruluk sınıfının bağlantıyla ilişkisi ve IEC 61869’un pratikte ne dayattığı.

Çekirdek ayrımı: ölçüm mü koruma mu

Akım trafosunda tek bir manyetik çekirdeğin hem sayaca hem korumaya hizmet etmesi teknik olarak mümkündür ama iki iş birbirine terstir. Ölçüm çekirdeği, anma akımı civarında düşük hatayla çalışıp arıza akımında erkenden doymalıdır ki arkasındaki sayacı korusun. Koruma çekirdeği ise tam tersine, arıza akımının katları düzeyinde doymadan akımı aktarmalıdır ki röle doğru görebilsin.

Bu yüzden ölçüm çekirdeği için Emniyet Faktörü (FS5, FS10) düşük tutulur; koruma çekirdeği için Doğruluk Sınır Faktörü (ALF: 5P10, 5P20) yüksek istenir. İkisini tek çekirdekte birleştirmek, ya sayacı arıza anında koruyamamak ya da röleyi yanıltmak demektir. Modern projelerde ayrı çekirdekli tek AT (ör. iki ölçüm + bir koruma çekirdeği) standarttır.

Akım trafosu bağlantı şemaları ve uç işaretleri

Akım trafosunun birincil uçları P1–P2, ikincil uçları S1–S2 olarak işaretlenir. P1’den giren akıma karşılık S1’den çıkan akım ilişkisi, koruma ve sayaç yönünün doğruluğu için hayatidir; polarite ters bağlanırsa diferansiyel koruma yanlış tarafa akım görür.

Saha pratiğinde üç temel şema kullanılır:

• Yıldız (Y) bağlantı: Üç fazın S1 uçları röle/sayaca, S2 uçları ortak nötr noktasında birleşir. Ortak nokta üzerinden akan artık akım, toprak arızası (sıfır bileşen) ölçümünü verir. En yaygın ölçüm ve faz koruma şemasıdır.
• Toplam (residual) bağlantı: Üç AT’nin ikincilleri toplanarak tek bir toprak arıza rölesi beslenir. Ayrı bir toroidal kablo tipi AT (core-balance) kullanılmadığında ekonomik çözümdür ama duyarlılığı düşüktür.
• Diferansiyel bağlantı: Korunan bölgenin iki ucundaki AT’ler karşılıklı bağlanır; sirkülasyon akımı normalde sıfırdır. Burada AT’lerin çevrim oranı ve doyma davranışı eşleştirilmiş olmalıdır, aksi halde dış arızada sahte akım oluşur.

Kritik uygulama kuralı: AT’nin ikincil devresi asla açık bırakılmaz. Birincilde akım varken ikincil açık kalırsa çekirdek doyar ve uçlarda tehlikeli tepe gerilimleri oluşur. Devreden çıkarmadan önce ikincil kısa devre edilmelidir.

Gerilim trafosu bağlantı şemaları ve nötr işareti

Gerilim trafosunda birincil uçlar A–N, ikincil uçlar a–n, varsa üçüncül (açık üçgen) uçlar da–dn ile işaretlenir. Bağlantı şeması, sistemin topraklama biçimine ve toprak arızası ölçüm ihtiyacına göre seçilir; bu karar doğruluk sınıfından önce gelir.

• V bağlantısı (iki GT): Faz-faz gerilimlerinin ölçümü ve sayım için iki gerilim trafosu yeterlidir. Nötr noktası oluşmadığı için toprak arızası bilgisi vermez; sadece ölçüm/sayım gereken izole sistemlerde tercih edilir.
• Yıldız + topraklı nötr (üç GT): Faz-nötr gerilimlerinin ölçümü ve senkronizasyon için kullanılır. Direkt topraklı sistemlerde yaygındır.
• Açık üçgen (broken delta): Üç GT’nin üçüncül sargıları seri bağlanır; normal işletmede uçlarda gerilim ~sıfırdır, toprak arızasında kalıntı gerilim (3U0) görünür. Rezonans (ferrorezonans) riskine karşı sönümleme direnci eklenir.

Uygulama detayı: Açık üçgen sargı ile faz-nötr ölçüm sargısı aynı sınıfta olmak zorunda değildir. Ölçüm için 0,5; arıza tespiti için 3P/6P sınıfı üçüncül tipik bir kombinasyondur.

Doğruluk sınıfı ve standart: IEC 61869 pratikte

Ölçü trafolarının güncel standardı IEC 61869 ailesidir ve eski IEC 60044 serisinin yerini almıştır; Türkiye’de karşılığı TS EN 61869 olarak yürürlüktedir. Ailenin ilgili bölümleri:

• IEC 61869-1: Tüm ölçü trafoları için genel gereksinimler (yalıtım, ısınma, işaretleme).
• IEC 61869-2: Akım trafoları için özel gereksinimler.
• IEC 61869-3: Endüktif gerilim trafoları için özel gereksinimler.

Pratikte bu standartların dayattığı en önemli nokta, doğruluk sınıfının belirtilen yük aralığında garanti edilmesidir. Bir 0,5 sınıfı AT, yükün anma değerinin %25–100’ü arasında ve akımın %5, %20, %100, %120 noktalarında sınıf sınırlarını korumak zorundadır. Yani doğruluk sınıfı bir etiket değil, bağlantı yüküyle birlikte tanımlı bir taahhüttür.

Sınıf seçim mantığı:

0,2 ile 0,2S farkı özellikle sayım tarafında önemlidir: 0,2S sınıfı, akımın %1 ve %5 gibi çok düşük noktalarında da hatayı sınırlar. Yükün gece-gündüz çok değiştiği, düşük yükte de doğru sayım istenen ticari abonelerde 0,2S seçilir. Yasal ölçüm cihazlarının doğruluğu ayrıca IEC 62053 serisiyle tanımlanır; ölçü trafosu sınıfı ile sayaç sınıfının birbirini tamamlaması beklenir.

Sınıf isimlendirmesindeki P harfi koruma (protection) demektir: 5P10, yükün anma değerinde ve anma akımının 10 katında bileşik hatanın %5’i geçmeyeceğini söyler. Bu, korumanın arıza akımını ne kadar sadık göreceğinin ölçüsüdür.

İkincil yük hesabı ve efektif doğruluk sınır faktörü

Doğruluk sınıfı yük aralığına bağlı olduğu için, sahada bağlanan gerçek yükü hesaplamadan sınıf taahhüdü kâğıt üzerinde kalır. İkincil devrenin toplam yükü, kablo direnci ile cihaz yükünün toplamıdır.

Gerçek hesap yorumu: ikincil yük anma değerinin çok altına düşerse, koruma çekirdeğinin efektif doyma noktası yükselir — yani 5P10 bir çekirdek pratikte 11 katta doyabilir. Bu iyi bir şeydir, koruma marjını artırır. Ama ölçüm çekirdeğinde aşırı düşük yük, düşük akımda hata karakteristiğini bozabilir. Bu yüzden ne aşırı yükleme ne de aşırı boşta çalışma istenir; yük anma değerinin %25–100 penceresinde kalmalıdır.

Aşağıdaki örnekte 5 A ikincilli bir koruma çekirdeği için efektif sınır faktörü ele alınıyor: gidiş-dönüş kablo direnci 0,4 Ω, cihaz yükü 2,5 VA alınmıştır. Kablo yükü 5²×0,4 = 10 VA olduğundan gerçek yük 12,5 VA’ya çıkar. Anma yükü 15 VA ve çekirdeğin iç yükü 5 VA kabulüyle 5P10 çekirdeğin efektif sınır faktörü yaklaşık 11,4 bulunur.

Sahada sık yapılan bağlantı hataları

Montaj ve devreye alma sırasında en çok karşılaşılan sorunlar teknik değil, tutarlılık hatalarıdır:

1. Polarite karışıklığı: AT’de P1/P2 veya S1/S2 ters bağlanırsa güç ölçümü işaret değiştirir, diferansiyel koruma dış arızada açar. Devreye almada yön testi (akım enjeksiyon) yapılmalıdır.
2. İkincil topraklama noktasının çokluğu: İkincil devre tek noktadan topraklanır. İki noktadan topraklama, toprak döngüsü akımı oluşturup ölçümü bozar.
3. Yanlış çekirdeğe bağlantı: Sayacı koruma çekirdeğine bağlamak, arıza akımında sayacı doyma korumasından yoksun bırakır; röleyi ölçüm çekirdeğine bağlamak ise röleyi arıza anında kör eder.
4. Aşırı boşta GT açık üçgeni: Sönümleme direnci konmazsa ferrorezonans sürekli aşırı gerilim üretebilir.
5. Yük uyumsuzluğu: Etikette 0,5 sınıfı yazması, sahadaki uzun kablo yükünde de 0,5 olacağı anlamına gelmez. Uzun ikincil kablolarda kesit büyütülür ya da 5 A yerine 1 A ikincil seçilerek kablo yükü (I²R) düşürülür.

Hücre ve pano mimarisi, hangi çekirdeğin nereye bağlanacağını da belirler; hücre tipine göre bölme yerleşimi için OG hücre seçiminde metal-clad, GIS ve RMU karşılaştırmasını ele alan yazı yararlı bir başlangıç noktasıdır.

Özetle: ölçü trafosu kararı, üç ayrı katmanın üst üste oturmasıdır — doğru bağlantı şeması (topraklama ve arıza ölçümüne göre), doğru çekirdek ayrımı (ölçüm ve korumayı ayırarak) ve yükle tutarlı doğruluk sınıfı (IEC 61869’un yük penceresine uyarak). Üçünden biri eksik kalırsa etikette yazan sınıf sahada gerçekleşmez.

Projenizin ölçü trafosu bağlantı şemasını ve doğruluk sınıfını yük hesabıyla birlikte doğrulatmak isterseniz ekibimizle iletişime geçin.

📩 ölçü trafosu ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

📧 Teklif ve talepleriniz için: info@electricistanbul.com
🌐 WhatsApp: +90 537 398 12 15