Kategori: Güç Sistemleri ve Yüksek Gerilim Tekniği (Page 1 of 4)

Sanayide Enerji Verimliliği: Motor, Sürücü, Trafo ve Kompanzasyonda kWh Kazancını Hesaplama

Bir üretim tesisinde pano üstüne asılan ilk soru genelde “nereden kısalım?” olur. Oysa saha deneyimi şunu öğretir: fatura kaleminin hangisinin kaç kilovatsaat yediğini bilmeden yapılan her müdahale tahmine dayanır. Sanayide elektrik tarafındaki enerji verimliliği, aydınlatma ipuçlarından değil; sürekli dönen motorlardan, yüklü trafolardan ve düşük güç faktöründen kazanılır. Bu yazıda motor verim sınıfı, sürücüyle hız kontrolü, trafo kayıpları ve kompanzasyonun dört ayrı sayısal örnekle ne kadar kilovatsaat kazandırdığını adım adım hesaplayacağız.

Burada TL tutarı vermiyoruz; çünkü birim fiyat her yıl değişir, kilovatsaat değişmez. Kazancı kWh olarak bulup kendi güncel tarife fiyatınızla çarparsanız sonuç bugün de bir yıl sonra da doğru kalır.

Önce ölçün, sonra kalem kalem girin

Verimlilik çalışmasının sırası tartışılmaz: önce ölçüm. Tesisin gerçek yük profilini bilmeden hiçbir yatırımın geri dönüşü hesaplanamaz. Bir motorun gün içinde ne kadar süre tam yükte, ne kadar süre rölantide çalıştığını; trafonun ortalama yüklenme oranını; güç faktörünün gün boyu nasıl gezindiğini sahada bir enerji analizörüyle kaydetmeniz gerekir. Doğru analizörün ölçüm sınıfını ve harmonik yeteneğini amaca göre seçmek için enerji analizörü seçimi rehberimize göz atabilirsiniz.

Mevzuat da ölçümün rastgele cihazla yapılmasına izin vermez. 5627 sayılı Enerji Verimliliği Kanunu‘nun 7. maddesinin birinci fıkrası (g) bendi, endüstriyel işletmelerde ve binalarda yapılan etüt çalışmalarında akredite kuruluşlarca kalibre edilmiş ve etiketlenmiş cihazların kullanılmasını zorunlu tutar. Yani ölçüm, kalibrasyon kaydı olan bir cihazla yapılmalıdır.

Mevzuat çerçevesi: kim ne yapmak zorunda

Sanayideki muhatabı hızlıca netleştirelim. 5627 sayılı Kanun’un 3. maddesi endüstriyel işletmeyi, elektrik üretim lisansı sahipleri dışında, yıllık toplam enerji tüketimi bin TEP (ton eşdeğer petrol) ve üzeri olan, sanayi veya ticaret odasına bağlı mal üreten işletme olarak tanımlar.

Yükümlülükler ise 7. maddede toplanmıştır:

• 7(1)(a): Endüstriyel işletmeler, çalışanları arasından bir enerji yöneticisi görevlendirir. Kamu dışı, yıllık toplam tüketimi ellibin TEP ve üzeri işletmelerde enerji yöneticisinin sorumluluğunda bir enerji yönetim birimi kurulur. Organize sanayi bölgelerinde bin TEP’ten az tüketen işletmelere hizmet vermek üzere de enerji yönetim birimi kurulabilir.
• 7(1)(g): Etüt ve ölçümlerde kalibre edilmiş, etiketli cihaz zorunludur (yukarıda değindik).
• 7(1)(ğ): Elektrik motorları dahil bazı ürünlerin sınıflandırması ve asgari verimleri Sanayi ve Ticaret Bakanlığı tarafından belirlenir; asgari verim sınırlarını sağlamayanların satışına izin verilmez.

Dikkat: Burada “şu yıldan beri IE3 zorunlu” gibi bir tarih vermiyoruz; Kanun’un kurduğu çerçeve budur, asgari sınırı idare belirler. Motor sınıflarının teknik tanımı ise ayrı bir standartta, IEC 60034-30-1’de yaşar.

Motor: verim sınıfı ve gerçek kWh farkı

IEC 60034-30-1, tek hızlı, 50/60 Hz, 2/4/6/8 kutuplu, 0,12–1000 kW aralığındaki motorlar için dört verim sınıfı tanımlar: IE1 (standart), IE2 (yüksek), IE3 (premium), IE4 (süper premium). Verim ölçümü IEC 60034-2-1’e göre yapılır. 4 kutuplu 7,5 kW, 50 Hz bir motorda sınıf alt sınırları şöyledir: IE2 %88,7 · IE3 %90,4 · IE4 %92,6.

Bir motorun mil gücü (örnekte 7,5 kW) sabitken şebekeden çektiği güç verimle ters orantılıdır:

P_şebeke = P_mil / η

Bu formülün pratikteki anlamı şu: verim yükseldikçe aynı işi görmek için şebekeden daha az güç çekilir, aradaki fark ısı olarak kaybolmaz. Hesaplayalım (örnek varsayımdır: motor tam yükte, yılda 6000 saat çalışıyor):

• IE2: 7,5 / 0,887 = 8,455 kW
• IE3: 7,5 / 0,904 = 8,296 kW
• IE4: 7,5 / 0,926 = 8,099 kW

Yıllık fark:

• IE2 → IE3: (8,455 − 8,296) × 6000 = 0,159 × 6000 ≈ 954 kWh/yıl
• IE2 → IE4: (8,455 − 8,099) × 6000 = 0,356 × 6000 ≈ 2137 kWh/yıl

Bu rakamlar sınır değerlerle hesaplandı; gerçek bir motorun verimi sınıf alt sınırından yüksek olabileceği için saha farkı biraz değişir. Yine de yönü nettir: sürekli dönen bir motorda satın alma anındaki sınıf tercihi, ömür boyu her yıl tekrar eden bir kWh farkı yaratır.

Saha notu — aşırı boyutlandırma: Türkiye’deki birçok tesiste motorlar “garantiye alalım” diye bir üst güçte seçilmiştir. Motor %40–50 yükte çalıştığında hem güç faktörü hem verim eğrisinin tepe noktasından uzaklaşır. Doğru seçilmiş IE2, yanlış boyutlandırılmış IE3’ten daha iyi performans verebilir. Yani sınıf kadar doğru güç seçimi de önemlidir.

Sürücü: değişken debide afinite yasası

Pompa ve fanlarda debiyi vananın kısılmasıyla veya damperle ayarlamak, gaz pedalına basıp fren yapmak gibidir. Değişken hızlı sürücü (VFD) ile motorun devrini düşürmek ise işin fiziğine uyar. Afinite yasasına göre güç, hızın küpüyle orantılıdır:

P₂ = P₁ × (n₂/n₁)³

Bu küp ilişkisi işin can alıcı noktasıdır: hızı %20 düşürmek gücü %20 değil, çok daha fazla düşürür. Hesaplayalım (örnek varsayımdır: 22 kW mil gücü, hız %80’e indiriliyor):

P = 22 × 0,8³ = 22 × 0,512 = 11,26 kW

Fark 22 − 11,26 = 10,74 kW. Bu hızda yılda 3000 saat çalışırsa:

10,74 × 3000 ≈ 32 208 kWh/yıl

Burada çok önemli bir uyarı var: bu değer idealdir. Afinite yasası statik yükü (örneğin basma yüksekliği), sürücü kayıplarını ve motor kayıplarını hesaba katmaz. Gerçek tasarruf her zaman bu rakamdan düşüktür. Yine de düşük debinin çoğu zaman kısmayla değil devir düşürmeyle sağlanması gerektiğini gösterir. Sürücünün mü yoksa yumuşak yol vericinin mi doğru olduğu, yükün momentine ve ihtiyaca bağlıdır; bu kararın ayrıntısını soft starter mı VFD mi seçimi yazımızda adım adım ele aldık.

Trafo: boşta kayıp hep ödenir, yük kaybı kareyle büyür

Trafo, tesis hiç yük çekmese bile mıknatıslanma için sürekli enerji harcar. İki kayıp vardır: boşta kayıp (P0) ve yük kaybı (Pk). TEDAŞ-MLZ/99-032.E hermetik tip OG/AG dağıtım güç transformatörleri şartnamesi (Nisan 2017 güncellemesi, 15,8 kV’ya kadar) bu kayıpların en yüksek değerlerini tablolar ve “tablodaki değerler en yüksek değerlerdir, tolerans uygulanmayacaktır” der. Birkaç örnek (boşta / yük, W): 250 kVA 300/2350 · 400 kVA 430/3250 · 630 kVA 600/4600 · 1000 kVA 770/7600 · 1600 kVA 1200/12000.

Boşta kayıp yıl boyu sabit akar. Yük kaybı ise yüklenme oranının karesiyle değişir:

Pk = Pk,anma × (yükleme oranı)²

Kare ilişkisi şunu söyler: trafoyu %60 yüklerseniz yük kaybı anma değerinin %36’sına iner; yarı yükte dörtte bire düşer. Bir 630 kVA trafoyu ele alalım (örnek varsayımdır; TEDAŞ en yüksek değerleri: P0 = 600 W, Pk = 4600 W):

• Boşta kayıp: 600 × 8760 / 1000 = 5256 kWh/yıl (yük olmasa bile).
• %60 yükte yük kaybı: 4600 × 0,6² = 4600 × 0,36 = 1656 W. Yıl boyu sabit %60 yük varsayımıyla: 1656 × 8760 / 1000 ≈ 14 507 kWh/yıl.
• Toplam: 5256 + 14 507 ≈ 19 763 kWh/yıl.

Buradan çıkan iki pratik sonuç var. Birincisi, uzun süre boş veya çok düşük yükte bekleyen ikinci bir trafo varsa, boşta kaybı yüzünden sadece orada durduğu için enerji yer — gereksiz paralel trafoyu devre dışı bırakmak net kazançtır. İkincisi, yeni trafo seçiminde etikette yazan P0 ve Pk değerleri ömür boyu fatura demektir. Kuru mu yağlı mı, hangi kayıp sınıfı sorusunu kuru tip trafo mu yağlı tip mi karar tablomuzla birlikte değerlendirebilirsiniz.

Kompanzasyon: aynı işi daha az akımla görmek

Güç faktörü (cos φ) düşükse, aynı aktif gücü taşımak için şebekeden daha fazla akım çekilir. İlişki basittir: aynı aktif güçte akım ∝ 1/cos φ ve kayıplar I² ile orantılıdır. Kompanzasyon rehberimizde de gösterdiğimiz gibi, cos φ’yi 0,70’ten 0,95’e çıkarmak akımı yaklaşık %73,7’sine indirir ve I²R kayıplarını yaklaşık %46 azaltır. Reaktif gücün ve kVAr hesabının temeli için kompanzasyon rehberine bakabilirsiniz.

Düşük güç faktörü yalnızca hatlarda değil, trafonun kendi yük kaybında da fark yaratır. Çünkü düşük cos φ, görünür gücü (kVA) büyütür ve trafonun yüklenme oranını yukarı çeker. Aynı 630 kVA trafoda hesaplayalım (örnek varsayımdır: sabit 300 kW aktif yük, yılda 6000 saat):

• cos φ 0,70: S = 300 / 0,70 = 428,57 kVA → yükleme 428,57 / 630 = 0,680 → Pk = 4600 × 0,680² = 4600 × 0,4628 ≈ 2129 W
• cos φ 0,95: S = 300 / 0,95 = 315,79 kVA → yükleme 315,79 / 630 = 0,501 → Pk = 4600 × 0,501² = 4600 × 0,2513 ≈ 1156 W
• Fark: 2129 − 1156 = 973 W → 973 × 6000 / 1000 ≈ 5838 kWh/yıl

Bu 5838 kWh yalnızca trafonun yük kaybındaki azalmadır; kablo ve hat kayıplarındaki düşüş ile reaktif güç cezasının önlenmesi bunun üstüne eklenir. Yani kompanzasyonun kazancı tek kalem değildir. Doğru kVAr’ı ve pano tipini seçmek için kompanzasyon türü seçimi yazımıza bakmanızı öneririz.

TS EN ISO 50001: ölçtüğünüzü yönetmek

Tek seferlik iyileştirme kalıcı olmaz; verim yönetilmezse geri kayar. TS EN ISO 50001:2018 enerji yönetim sistemi standardı, Planla–Uygula–Kontrol et–Önlem al (PUKÖ) sürekli iyileştirme çevrimine dayanır. Pratikte bu, bir enerji ana hattı (EnB) belirleyip (geçmiş tüketim temelli referans) ve enerji performans göstergeleri (EnPI) tanımlayıp — örneğin ton ürün başına kWh — her dönem bunları ölçmek demektir. Motoru IE3’e çevirdiğinizi veya kompanzasyonu devreye aldığınızı EnPI eğrisinde görmüyorsanız, kazanç tahmin olarak kalır. Standart, “kurduk bitti” değil, periyodik gözden geçirme ister.

Hangi kaleme önce girilir

Sahada bütçe ve durma süresi sınırlıdır; sıralama önemlidir. Aşağıdaki karar mantığı sayısal iddia içermez, yalnızca önceliklendirme çerçevesidir:

Genel kural: en çok ve en sürekli dönen yük, en çok kWh’yi barındırır; önceliği oraya verin.

Sık yapılan hatalar

• Ölçmeden yatırım yapmak. Yük profili bilinmeden seçilen kVAr veya sürücü, çoğu zaman yanlış boyutlanır.
• Motoru sınıfa bakıp kısmi yükte çalıştırmak. IE4 motor %30 yükte, doğru boyutlu IE2’den kötü verim verebilir.
• Boşta bekleyen trafoyu unutmak. Yük çekilmese de P0 ödenir; gereksiz paralel trafo sessiz bir gider kalemidir.
• Kompanzasyonu yalnız ceza için düşünmek. Düşük cos φ, trafo ve kablo kayıplarını da büyütür; kazanç tek kalemden fazladır.
• Harmonikli tesiste standart kondansatör kurmak. Sürücü yoğun ortamda kompanzasyon, rezonans ve aşırı yüklenme riski taşır; reaktörlü/detune çözüm değerlendirilmelidir.
• İyileştirmeyi izlememek. EnPI takibi olmadan kazanç zamanla geri kaybeder.

Tesisinizin motor, trafo ve kompanzasyon tarafındaki güç sistemi projesini bizimle paylaşın; seçim ve boyutlandırma kararlarında birlikte değerlendirelim.

📩 enerji verimliliği ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

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

Harmonik Filtre Seçimi: Pasif mi Aktif mi, Anma Akımı Hesabı ve Bağlantı Şeması

Bir tekstil fabrikasında kompanzasyon kondansatörleri sürekli patlıyordu. Panoda ölçüm yapıldığında akım toplam harmonik bozulması (THDi) %38 çıktı; sürücülerin (frekans invertörlerinin) beslediği motorlar 5. ve 7. harmonik pompalıyordu. Kondansatörler bu harmoniklerle rezonansa girip aşırı akım çekiyordu. Çözüm daha büyük kondansatör değil, doğru harmonik filtre seçimiydi.

Harmonik filtre, şebekeye doğrusal olmayan yükler (sürücüler, doğrultucular, UPS, LED sürücüleri) tarafından enjekte edilen harmonik akımları yutan ya da bloke eden bir düzenektir. Ama “filtre alalım” demek yetmez: pasif akort filtre, aktif filtre ve hibrit çözümler tamamen farklı problemleri çözer. Bu yazıda seçimi ölçüme dayandırıyoruz, aktif filtrenin anma akımını hesaplıyoruz ve bağlantı topolojisini oturtuyoruz. Orta gerilim tarafındaki akort reaktörü tartışması için şönt reaktör mü harmonik filtre reaktörü mü karşılaştırmasına bakabilirsiniz; burada alçak gerilim (AG) tarafına ve genel filtre seçim çerçevesine odaklanıyoruz.

Filtre kararı ölçümle başlar, katalogla değil

Harmonik filtre seçmeden önce sahada üç şey bilinmelidir: hangi harmonik mertebeleri baskın, bu harmoniklerin genlikleri (amper cinsinden) ne kadar, ve yükün karakteri sabit mi yoksa değişken mi. Bu veri bir güç kalitesi analizörüyle en az bir vardiya boyunca kaydedilir.

Neden bir vardiya? Çünkü sürücü ağırlıklı bir tesiste harmonik profili yük ile değişir. Öğle molasında %15 olan THDi, hatlar tam yüke bindiğinde %40’a çıkabilir. Filtreyi ortalama değere göre seçerseniz pik anlarda yetersiz kalır. Ölçüm olmadan yapılan filtre seçimi çoğu zaman ya gereğinden pahalı ya da işe yaramaz çıkar.

Baskın harmonik mertebesini bilmek, pasif filtreyi hangi frekansa akort edeceğinizi belirler. Genlik dağılımını bilmek, aktif filtrenin anma akımını belirler. Yük değişkenliğini bilmek ise pasif ile aktif arasındaki temel kararı verdirir.

Pasif, aktif, hibrit: hangisi hangi yükte

Üç ailenin çalışma mantığı birbirinden ayrıdır ve seçim kriterleri de öyle.

Pasif akort filtre, belirli bir harmonik frekansına akort edilmiş bobin (reaktör) ve kondansatör serisidir. O frekansta düşük empedans oluşturarak harmonik akıma bir kaçış yolu açar; harmonik akım şebekeye çıkmadan filtre üzerinden döner. Aynı zamanda kondansatör olduğu için reaktif güç kompanzasyonu da yapar. Ucuzdur, dayanıklıdır ve büyük tek-mertebe harmoniklerde (özellikle 5.) çok verimlidir. Zayıf yanı: yalnızca akort edildiği frekansta çalışır, yük değişkense verimi düşer ve şebeke empedansıyla rezonans riski taşır.

Aktif harmonik filtre, yükün çektiği harmonik akımı gerçek zamanlı ölçüp ters fazda akım enjekte ederek harmonikleri sönümler. Güç elektroniği tabanlıdır. Geniş bir mertebe bandını (tipik 2.–50.) aynı anda temizler, yük değiştikçe kendini uyarlar, rezonans yaratmaz. Zayıf yanı: pahalıdır, kayıpları vardır ve anma akımı doğru seçilmezse doygunluğa girer.

Hibrit filtre, pasif kolun büyük mertebeleri (5., 7.) ucuza yutmasını, aktif kolun ise kalan geniş bandı temizlemesini birleştirir. Yüksek THDi’li ve reaktif ihtiyacı da olan büyük tesislerde toplam maliyet-performansı en iyi çözümdür.

Seçimi tek cümleyle özetlersek: harmonik profili sabit ve tek mertebede yoğunsa pasif, değişken ve çok mertebeliyse aktif, ikisi birden varsa hibrit. Reaktif güç cezasını da çözmek istiyorsanız pasif ya da hibrit kolun kondansatör katkısı işinize yarar; sadece reaktif taraf için kompanzasyon türü seçimi yazısındaki sabit/otomatik/statik ayrımı filtre kararınızı tamamlar.

Aktif filtre anma akımını hesaplama

Aktif filtre seçiminde en kritik parametre anma akımıdır (A cinsinden harmonik akım kompanzasyon kapasitesi). Filtre, yükün ürettiği tüm harmonik akımların RMS toplamını enjekte edebilmelidir. Formül:

I_filtre = √(I₅² + I₇² + I₁₁² + I₁₃² + …)

Örnek bir sürücü panosunda ölçülen harmonik akımlar: 5. harmonik 40 A, 7. harmonik 25 A, 11. harmonik 15 A, 13. harmonik 10 A. RMS toplam:

√(40² + 25² + 15² + 10²) = √(1600 + 625 + 225 + 100) = √2550 ≈ 50,5 A

Bu, filtrenin en az 50,5 A harmonik akım basabilmesi gerektiği anlamına gelir. Üzerine gelecekteki yük artışı ve ölçüm belirsizliği için %20 emniyet payı eklenir: 50,5 × 1,2 ≈ 60,6 A. Katalogdaki bir üst standart değere yuvarlanır ve 75 A anma akımlı aktif filtre seçilir.

Bu sayı ne zaman yanıltır? Ölçümü ortalama yükte yaparsanız pik harmoniği kaçırırsınız ve 50,5 A gerçekte 70 A olabilir. Ayrıca aktif filtreler mertebe başına da sınırlıdır; toplam akım yetse bile tek bir mertebe çok baskınsa üretici eğrisi kontrol edilmelidir. RMS toplamı, harmonik akımların rastgele değil aynı yükten geldiği ve tepe eş zamanlılığının hesaba katıldığı varsayımına dayanır.

Bağlantı şeması ve montaj pratiği

Her iki filtre ailesi de topolojik olarak şönt (paralel) bağlanır: filtre, harmonik üreten yükün mümkün olduğunca yakınına, ortak baraya paralel takılır. Amaç harmonik akımı kaynağa yakın yakalayıp ana baraya ve trafoya yayılmasını engellemektir.

Uygulamada dikkat edilecek noktalar:

• Akım trafosu (ölçü trafosu) konumu aktif filtrede kritiktir. Filtrenin ölçtüğü akım, kompanzasyon algoritmasını besler. Yanlış konumlanan akım trafosu filtreyi ya yükü ya da kendi enjeksiyonunu ölçemez hale getirir; filtre salınır ya da hiç devreye girmez. Üretici şemasındaki “besleme tarafı” ya da “yük tarafı” ölçüm konfigürasyonu birebir uygulanmalıdır.
• Filtre kaynağa ne kadar yakınsa o kadar etkilidir. Ana pano yerine, harmonik üreten sürücü grubunun beslendiği tali panoya bağlanan filtre, aynı akımı daha az kayıpla temizler.
• Pasif filtrede kablo ve bara harmonik akımı taşır. Filtre kolundan geçen akım temel akımdan büyük olabilir; iletken kesiti temel akıma değil, harmonik dahil RMS akıma göre seçilir. Aksi halde kablo ısınır.
• Topraklama ve pano içi yerleşim. Aktif filtrenin güç elektroniği yüksek frekanslı anahtarlama yapar; gövde topraklaması ve kablo ekranlaması üretici talimatına göre yapılmazsa çevredeki ölçü devrelerine gürültü biner.
• Havalandırma. Aktif filtre kayıplı bir cihazdır, pano içi sıcaklık anma değerini düşürür. Katalog anma akımı belirli bir ortam sıcaklığına (tipik 40 °C) verilir; daha sıcak panoda kapasite düşürme (derating) uygulanır.

Mevcut bir kompanzasyon panosuna filtre eklerken, kondansatör kademelerinin harmoniklerle rezonansa girmemesi için akort reaktörlü kademeye geçiş de değerlendirilmelidir. Reaktif tarafın hesabı için kompanzasyon panosunda gerekli kVAr’ı hesaplama yazısı ve temel reaktif güç kompanzasyonu ilkeleri tamamlayıcıdır.

Standartlar: IEEE 519 ve IEC 61000 pratikte ne der

Harmonik filtre seçiminin hedefi bir katalog değeri değil, bir uygunluk sınırıdır. İki standart ailesi çerçeveyi belirler:

IEEE 519-2014, ortak bağlantı noktasında (PCC) izin verilen akım ve gerilim bozulma sınırlarını verir. Gerilim tarafında AG için toplam gerilim bozulması %5 ile sınırlıdır; akım tarafındaki sınır (TDD) ise kısa devre oranına bağlıdır. Pratikte bu, filtre performansını “THDi %5 altına indi” diye değil, “ortak bağlantı noktasındaki gerilim bozulması sınır içinde mi” diye ölçmeniz gerektiği anlamına gelir. Zayıf şebekede (düşük kısa devre gücü) aynı harmonik akım daha yüksek gerilim bozulması yaratır; bu yüzden sınırlar akıma değil şebeke sertliğine bağlanmıştır.

IEC 61000-3-2 ve IEC 61000-3-4, cihaz bazında şebekeye enjekte edilebilecek harmonik akım sınırlarını verir (küçük ve büyük ekipmanlar için ayrı). Bir sürücü ya da UPS bu sınırları aşıyorsa, üreticinin dahili filtresi yetmiyor demektir; tesis tarafında ilave harmonik filtre gerekir.

IEC 61000-2-4, endüstriyel tesis içindeki uyumluluk seviyelerini sınıflandırır (Sınıf 1, 2, 3). Hassas elektronik barındıran bir tesis (Sınıf 1) ile ağır sürücü yüklü bir dökümhane (Sınıf 3) aynı harmonik ortamı kaldırmaz. Filtre hedefinizi tesis sınıfına göre belirlemek, gereksiz yere agresif ya da yetersiz filtre seçmenizi önler.

Bu standartların pratik özeti: filtreyi “harmoniği yok etsin” diye değil, “ortak bağlantı noktasını sınır içine soksun” diye boyutlandırın. Sıfır harmonik hedefi hem gereksiz hem de aktif filtreyi doygunluğa götüren bir yanlıştır.

Sık yapılan hatalar

• Ölçüm yapmadan katalogdan filtre seçmek. Baskın mertebe ve genlik bilinmeden ne pasif akort frekansı ne aktif anma akımı doğru belirlenir.
• Kondansatörü büyütüp sorunu çözmeye çalışmak. Filtresiz kondansatör kademesi harmoniklerle rezonansa girip patlar; giriş örneğindeki fabrikanın hatası buydu.
• Aktif filtreyi ana baraya, kaynaktan uzağa bağlamak. Harmonik akım tüm dağıtım yolunu kat eder, kayıp ve ısınma artar.
• Akım trafosu yönünü ters bağlamak. Aktif filtre kompanzasyon yerine harmoniği pompalayabilir.
• Anma akımını emniyet payı bırakmadan seçmek. Yük büyüdüğünde ya da pik anda filtre doygunluğa girer, performansı çöker.
• Pasif filtre kablosunu temel akıma göre boyutlandırmak. Harmonik akım dahil RMS değere göre kesit seçilmezse iletken aşırı ısınır.

Tesisinizin harmonik ölçümüne göre pasif, aktif ya da hibrit filtre boyutlandırması için projenizi bize iletin, ölçüm ve seçim desteği alın.

📩 harmonik filtre ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

Kompanzasyon Türü Seçimi: Sabit, Otomatik, Statik ve Dinamik Hangi Yükte?

Bir OSB fabrikasında pano önünde durup güç analizörünün cosφ değerini izlerseniz, sayının bir motor kalkışında 0,72’ye düşüp beş saniye sonra 0,94’e tırmandığını görürsünüz. İşte kompanzasyon türü kararı tam burada verilir: sayının ne kadar hızlı oynadığına bakılır. Kompanzasyon, şebekeden çekilen reaktif gücü tesis içinde kondansatör (ve gerektiğinde reaktör) ile üreterek güç faktörünü düzeltme işidir. Bu yazıda tanımda oyalanmadan, dört kompanzasyon türünün hangi yük profilinde seçileceğine ve sahada nerede tökezlediğine odaklanacağız.

Reaktif gücün faturaya nasıl ceza olarak yansıdığını ayrı ele aldık; oradaki oran eşiklerini burada tekrarlamayacağız. Ceza mantığını reaktif güç cezasını adım adım hesapladığımız yazıda bulabilirsiniz. Reaktif gücün temel kavramlarını da reaktif güç kompanzasyonu yazımızda topladık.

Önce doğru soru: yük ne kadar hızlı değişiyor?

Kompanzasyon türü seçiminde birinci kriter tesisin toplam gücü değil, reaktif yükün değişim hızıdır. İkinci kriter harmonik seviyesidir. Bu iki eksene bakmadan yapılan seçim ya para israfı ya da ceza olarak geri döner.

• Reaktif yük neredeyse sabitse (trafonun mıknatıslama akımı, sürekli çalışan bir fan grubu), kademe açıp kapatmaya gerek yoktur.
• Reaktif yük dakikalar mertebesinde değişiyorsa (karışık AG yükleri, ticari bina), röleli otomatik pano yeterlidir.
• Reaktif yük saniyeler içinde zıplıyorsa (pres, nokta kaynağı), kontaktör bu tempoya dayanmaz.
• Yük milisaniye ölçeğinde salınıyorsa (vinç, asansör, ark ocağı) ve gerilim titremesi (flicker) sorunsa, tristörlü hızlı çözüm şarttır.

Karar mantığını görselleştirelim

Aşağıdaki karar ağacı, seçimin özünü tek soruya indiriyor.

Yük değişim hızına göre kompanzasyon türü

Dört türü yan yana koyunca

Dört türün ne zaman devreye girdiğini, montaj yerini ve maliyet/dayanım dengesini yan yana koymak seçimi netleştirir.

Kompanzasyon türlerinin karşılaştırması

Sabit kompanzasyon

Kondansatör grubu doğrudan bir yüke ya da baraya paralel bağlanır, kademelenme yoktur. En tipik kullanımı trafonun boştaki mıknatıslama reaktif gücünü örtmektir; bu güç trafo yük almasa bile şebekeden çekilir. Trafo anma gücünün yaklaşık yüzde 3-5’i kadar sabit bir kondansatör, trafo bara tarafına bağlanarak bu sürekli reaktif akımı karşılar. Sabit kompanzasyonun tuzağı: yük düştüğünde kondansatör devrede kaldığı için tesis bu kez kapasitif tarafa geçer. Kapasitif reaktif enerji de indüktif gibi cezalandırılır. Bu yüzden sabit grubu, gerçekten kesintisiz var olan minimum reaktif yük kadar boyutlandırmak gerekir.

Otomatik (kontaktörlü) kompanzasyon

Sahada gördüğünüz panoların büyük çoğunluğu budur. Bir reaktif güç kontrol rölesi, ölçtüğü cosφ değerine göre kademeleri kontaktörlerle devreye alıp çıkarır. Kademe adımları genelde 1-2-4 ya da 1-2-3 oranında dizilerek geniş bir ayar aralığı elde edilir. Değişken ama yavaş değişen yük için doğru tercihtir: OSB tesisleri, ticari binalar, karışık atölyeler.

En sık yapılan hata, kademeleri harmonik ortamında reaktörsüz kurmaktır. Bilgisayar, sürücü ve LED sürücüsü yoğun bir tesiste kondansatör, harmonik akımlar için düşük empedanslı bir yol oluşturur; devreye rezonans girer, kondansatör ısınıp şişer ve sigortalar atar. Bu ortamda kademeler seri reaktörle (detune reaktörü) kurulur. Harmoniğin neden filtrelendiğini harmonik filtre yazımızda ayrıntılandırdık.

Statik kompanzasyon

Kontaktör yerine tristör (yarı iletken anahtar) kullanılır. Anahtarlama sıfır geçişte yapıldığı için ne kontaktör kontağı yıpranır ne de devreye alma darbe akımı üretir. Saniyede birkaç kez kademe değiştirmesi gereken yükler — presler, nokta kaynak makineleri, kalıp enjeksiyon hatları — için biçilmiş kaftandır. Kontaktörlü panoda bu tempo, kontakların birkaç ayda erimesi demektir.

Dinamik kompanzasyon

Burada tepki süresi milisaniye mertebesine iner. Tristör anahtarlamalı kondansatör (TSC) ya da statik VAR kompanzatörü (SVR/SVG) mantığıyla çalışan sistemler, yük darbesini neredeyse anında yakalar. Vinç, asansör, ark ocağı ve büyük kaynak tesislerinde amaç yalnızca ceza değil, gerilim titremesini (flicker) bastırmaktır. Bu ölçekte iş çoğu zaman kompanzasyonu aşıp aktif harmonik filtre ve OG tarafında şönt/filtre reaktörü kararına bağlanır; şönt reaktör mü harmonik filtre reaktörü mü seçimini ayrı ele aldık.

Ne kadar kondansatör (kVAr) gerekir?

Tür kararını verdikten sonra kapasite boyutlandırılır. Gereken reaktif güç, mevcut ve hedef güç faktörünün tanjantları farkıyla bulunur.

Örnek bir atölye alalım: aktif güç P = 100 kW, mevcut güç faktörü cosφ₁ = 0,80 (tanφ₁ = 0,75), hedef güç faktörü cosφ₂ = 0,99 (tanφ₂ = 0,1425). Buradan gereken kondansatör gücü Qc = 100 × (0,75 − 0,1425) = 60,75 kVAr çıkar. Yani yaklaşık 60 kVAr’lık bir grup, bu yükü 0,80’den 0,99’a taşır.

Bu 60,75 kVAr tek bir sabit grup değil; otomatik panoda örneğin 6 × 10 kVAr veya 12,5 kVAr’lık kademelere bölünerek dizilir ki kısmi yükte tesis kapasitif tarafa kaçmasın. Kademe adımını ne kadar küçük seçerseniz güç faktörü hedefe o kadar hassas oturur; ama kademe sayısı arttıkça kontaktör ve röle çıkışı da artar.

Hesabın adımlarını aşağıdaki merdivende topladık.

kVAr boyutlandırma örneği

Sahada en sık görülen arızalar ve teşhisi

Kompanzasyon panosu “kur ve unut” ekipmanı değildir. Tipik arıza tabloları:

• Şişmiş/patlamış kondansatör: Neredeyse her zaman harmonik + rezonans ya da aşırı gerilim işaretidir. Reaktörsüz kurulmuş panoda ilk şüpheli budur. Kondansatör kapasitesi ölçülür; anma değerinin yüzde 10’undan fazla düşmüşse değiştirilir.
• Kademe girdiği halde cosφ düzelmiyor: Kontaktör kontağı yapışmış ya da bir fazı gelmiyor olabilir. Grup gerilimi ve akımı fazlar arasında karşılaştırılır; kayıp faz kolayca yakalanır.
• Röle sürekli kademe açıp kapatıyor (avlanma): Hedef cosφ ile ölçüm arasındaki ölü bant dar ayarlanmış ya da tek büyük kademe küçük yükü kompanze edemiyordur. Kademe kademelenmesi ve C/K ayarı gözden geçirilir.
• Kontaktör ömrü çok kısa: Yük hızlı değişiyor demektir; bu tesis aslında statik kompanzasyon adayıdır. Kontaktörü sürekli değiştirmek yerine tristörlü kademeye geçmek doğru çözümdür.
• Sık sigorta atması: Devreye alma darbe akımı ya da harmonik yüklenme. Kontaktörlü panoda ön yük dirençli kontaktör (kondansatör kontaktörü) kullanılıp kullanılmadığı kontrol edilir.

Harmonik kaynaklı kaçak akım tetiklemeleri de bu tabloya karışır; harmonik filtreli kaçak akım rölesi yazımız bu ayrımı netleştirir.

Seçim özeti

Karar sırası nettir: önce reaktif yükün değişim hızına bakıp sabit / otomatik / statik / dinamik ekseninde konumlanın, sonra harmonik seviyesine göre reaktörlü mü reaktörsüz mü kurulacağına karar verin, en sonunda tanjant farkı formülüyle kVAr’ı boyutlandırıp kademelere bölün. Bu üç adımı atlamadan seçilen pano hem cezayı keser hem yıllarca sorun çıkarmaz.

Tesisinizin yük profiline uygun kompanzasyon türünü ve kVAr boyutunu birlikte belirleyelim; projeniz için bize ulaşın.

📩 kompanzasyon ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

OG Koruma Rölesi Seçimi: Aşırı Akım, Diferansiyel ve Mesafe Fonksiyonu Kararı

Bir Orta Gerilim (OG) fideri kaç kez açtı diye baktığınızda, çoğu zaman sorun kesicide değil, arkasındaki koruma rölesinin yanlış fonksiyonla ya da yanlış seçicilikle devreye alınmış olmasındadır. Bir trafo diferansiyeli beklenirken ana giriş rölesine sadece aşırı akım konması, ya da uzun bir hatta mesafe koruması yerine tek kademe zaman gecikmeli aşırı akıma güvenilmesi, sahada sık gördüğümüz kararlardır.

Koruma rölesi bir arızayı ölçen ve kesiciye açma emri veren cihazdır; ama asıl mesele hangi koruma rölesi fonksiyonunu, hangi elemanda seçtiğinizdir. Bu yazı röle tanımı yapmaz; aşırı akım (ANSI 50/51), diferansiyel (87) ve mesafe (21) fonksiyonları arasında seçim çerçevesini, ilgili standartların pratikteki karşılığını ve sahada tekrarlanan hataları ele alır.

Üç fonksiyon neyi, nasıl korur

Üç fonksiyonu ayıran şey, arızayı algılama mantığıdır:

• Aşırı akım (50/51): Ölçülen faz akımı ayarlanan eşiği geçince açar. 50 ani (gecikmesiz), 51 ters zamanlı (IDMT) çalışır. Ölçüm tek noktadan yapılır; koruma bölgesi “eşik + zaman” ile tanımlanır, fiziksel bir sınırı yoktur. Bu yüzden seçicilik tamamen ayara bağlıdır.
• Diferansiyel (87): Korunan bölgenin iki (veya daha fazla) ucundaki akımları karşılaştırır. Bölgeye giren akım çıkan akıma eşitse arıza yoktur; fark oluşursa bölge içi arıza vardır ve anında açar. Bölge, akım trafolarının (CT) yerleştiği noktalarla fiziksel olarak sınırlanır.
• Mesafe (21): Rölenin gördüğü gerilim ve akımdan empedansı hesaplar. Empedans hat boyunca uzaklıkla orantılı olduğundan, ölçülen empedans belli bir bölge içindeyse arızanın hatta olduğu anlaşılır. Kademeli bölgelerle (Zone 1/2/3) hem koruma hem yedeklilik sağlanır.

Ölçtüğü büyüklük değiştikçe rölenin ihtiyaç duyduğu ölçü trafosu da değişir: aşırı akım için CT yeterlidir, mesafe için mutlaka gerilim referansı (VT) gerekir. Bu noktada OG akım trafosu seçiminin doğruluk sınıfı ve doyma davranışı ile gerilim trafosunun burden ve bağlantı kararı doğrudan rölenin güvenilirliğini belirler.

Aşırı akım, diferansiyel ve mesafe korumasının kapsama alanı

Hangi fonksiyonun hangi elemanda esas, hangisinde yedek olduğunu şu karşılaştırma özetler.

Nerede hangisini seçersiniz

Seçim, korunan elemanın topolojisiyle başlar:

Radyal dağıtım fideri: Tek yönlü güç akışı olan klasik OG dağıtım fiderinde 51 (ters zamanlı aşırı akım) + 50 (ani) kombinasyonu esastır. Toprak arızası için 51N/50N eklenir. Ekonomik ve güvenilirdir; asıl hüner, kademe kademe zaman seçiciliğini kurmaktır.

Trafo, bara ve generatör: Bunlar “net sınırı olan” elemanlardır; CT’ler iki uçta durur, dolayısıyla diferansiyel (87) doğal seçimdir. 87 bölge içi arızada bir kademe geciktirmeden açar ve bölge dışına hiç tepki vermez; bu, aşırı akımın kaçınılmaz zaman gecikmesini ortadan kaldırır. Ancak diferansiyel tek başına bırakılmaz: dış arızalar ve yedeklilik için mutlaka aşırı akım yedeklenir.

Halka veya çift beslemeli şebeke: Güç iki yönden gelebiliyorsa yön duyarlı aşırı akım (67) gerekir; yönsüz 51 burada seçiciliği bozar. RMU ve halka topolojiler için hücre tipi kararıyla röle kararı iç içedir; OG hücre seçiminde Metal-Clad, GIS ve RMU farkları bu noktada röle fonksiyonu seçimini de sınırlar.

Uzun iletim/dağıtım hattı: Hat uzadıkça arıza akımı hat boyunca fazla değişmediğinden aşırı akımla seçicilik zorlaşır. Burada mesafe (21) devreye girer; empedansı ölçtüğü için arızanın uzaklığını ayırt eder ve haberleşmeli kilitle iki uçta hızlı açma sağlar.

Fonksiyon seçim çerçevesi ve örnek ayar tablosu

Röle fonksiyonu seçtikten sonra kaç kademe ve hangi karakteristikle çalışacağı belirlenir. IDMT eğrisinin sayısal ayarını burada hesaplamıyoruz — bu, sistemin kısa devre akımına, CT oranına ve üst/alt kademe koordinasyonuna bağlı olarak koruma koordinasyon yazılımında yapılır. Ama fonksiyon çerçevesini tablo halinde netleştirmek, seçim aşamasında hangi kutuların doldurulacağını gösterir:

Bu tabloda kritik olan esas + yedek ayrımıdır: hiçbir esas fonksiyona tek başına güvenilmez. 87 çalışmazsa 51 açmalıdır; 21 Zone 1 kaçırırsa Zone 2 gecikmeli açmalıdır. Yedeklilik, koruma felsefesinin merkezidir.

Korunacak elemana göre röle fonksiyonu kararı

Aşağıdaki karar akışı, hangi topolojide hangi fonksiyonun esas alınacağını özetler.

Standart tarafı: IEC 60255, IEC 61850 ve ANSI kodları

Röle seçiminde üç standart ailesi pratikte doğrudan karşınıza çıkar:

• IEC 60255 serisi (ölçen röleler ve koruma cihazları): Rölenin doğruluk, sıcaklık, elektromanyetik uyumluluk ve mekanik testlerini tanımlar. Özellikle IEC 60255-151, aşırı akım rölelerinin fonksiyonel gereksinimlerini ve IDMT karakteristik denklemlerini (standart ters, çok ters, aşırı ters) tanımlar. Pratikte anlamı: iki farklı üreticinin “standart ters” eğrisi aynı denklemi izler, dolayısıyla koordinasyon hesabınız marka değişse de tutar. Doğruluk sınıfı ve zaman hatası da bu standarttan gelir; ayar toleransını buraya göre bırakırsınız.
• ANSI/IEEE C37.2 (cihaz fonksiyon numaraları): 50, 51, 87, 21, 67 gibi numaraların ne anlama geldiğini tanımlayan referanstır. Proje şemalarında ve röle konfigürasyonunda ortak dil budur; “87T” yazdığınızda herkes trafo diferansiyelini anlar. Pratikte anlamı: tek satır şemadaki fonksiyon numaraları bu standarttan okunur, yorum farkı olmaz.
• IEC 61850 (trafo merkezi haberleşmesi): Röleler arası GOOSE mesajlaşması, kesici arıza kilidi ve bara diferansiyel koordinasyonu bu standartla kurulur. Pratikte anlamı: bakır kablo yerine haberleşme ağıyla kilitleme kurduğunuzda, kesici arıza (50BF) veya ters kilit gibi fonksiyonlar milisaniye mertebesinde çalışır; ama ağ mühendisliği (VLAN, süre bütçesi) yapılmazsa koruma güvenilirliği düşer.

Sayısal röle seçerken bu üç kodu şartnamede birlikte istemek, hem test edilmişliği hem de sisteme entegrasyonu garanti eder.

Sahada tekrarlanan uygulama hataları

• CT oranı ile röle ayarının uyumsuzluğu: Diferansiyelde iki uçtaki CT oranları farklıysa ve rölede oran düzeltmesi girilmezse, normal yükte bile fark akımı oluşur ve röle boşuna açar. Kurulumdan önce CT oranları ve vektör grubu düzeltmesi rölede mutlaka tanımlanmalıdır.
• Trafo diferansiyelinde ani mıknatıslanma akımı: Trafo enerjilendiğinde oluşan yüksek akım harmonik içerir; ikinci harmonik kilidi devre dışıysa 87T her enerjilenmede açar. Bu fonksiyonun aktif olduğu devreye alma öncesi doğrulanmalıdır.
• Mesafe korumasında VT sigortası atması: 21 fonksiyonu gerilim referansına dayanır; VT devresinde sigorta atarsa röle empedansı yanlış görür ve haksız açabilir. VT gözetim (60VT) fonksiyonu bu durumda mesafe korumasını bloke etmelidir.
• Yön duyarlılığının unutulması: Halka beslemeli fiderde yönsüz 51 kullanılınca, komşu fiderdeki arıza sağlam fideri de açtırır. Çift besleme varsa 67 seçilmelidir.
• Toprak koruma referansının atlanması: Faz aşırı akımı ayarlanır ama 51N/50N ihmal edilirse, düşük akımlı toprak arızaları görülmeden büyür. Nötr topraklama şekline (dirençli, izole, kompanze) göre ayrı bir toprak koruma stratejisi gerekir.

Devreye alma ve arıza teşhisi

Röle seçildikten sonra saha performansını belirleyen, ikincil enjeksiyon testleridir. Devreye almada şu kontrol listesi işe yarar:

1. Sekonder enjeksiyon: Her fonksiyonun pickup eşiği ve açma zamanı test setiyle doğrulanır; ayar dosyasıyla ölçüm karşılaştırılır.
2. Birincil enjeksiyon / oran kontrolü: CT-röle zincirinin baştan sona doğru çalıştığı doğrulanır; polarite ve kutup işaretleri kontrol edilir.
3. Kesici açma devresi (trip) testi: Röle açma verince kesicinin gerçekten açtığı ve açma bobini devresinin sağlam olduğu görülür.
4. Kayıt (disturbance record) incelemesi: Haksız açma şüphesinde rölenin dalga kaydı okunur; ani mıknatıslanma, CT doyması veya harmonik kaynaklı açmalar buradan ayırt edilir.

Haksız açma yaşandığında ilk bakılacak yer, hangi fonksiyonun tetiklediğini gösteren olay kaydıdır. Diferansiyel açtıysa fark akımının kaynağı (CT doyması mı, gerçek arıza mı), aşırı akım açtıysa akımın gerçekten eşiği geçip geçmediği, mesafe açtıysa ölçülen empedansın bölge içinde mi olduğu incelenir. Fonksiyon seçimi doğruysa, teşhis de netleşir.

OG koruma koordinasyonu ve röle ayar dosyanız için projenize uygun fonksiyon seçimi ve koordinasyon çalışması talep edin.

📩 koruma rölesi ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

Gerilim Trafosu Seçimi: Doğruluk Sınıfı, Burden ve Bağlantı Kararı

Bir OG fiderinin sekonder tarafını projelendirirken masaya iki sayfa gelir: bir yanda enerji analizörü ve sayaç kataloğu, diğer yanda mesafe ve yönlü koruma röleleri. İkisi de aynı gerilim trafosundan beslenecek ama ikisinin gerilim trafosundan beklentisi taban tabana zıttır. Sayaç, anma geriliminin ±%5’lik dar bandında bıçak gibi keskin bir doğruluk ister; koruma rölesi ise arıza anında gerilim sıfıra çökerken bile ölçebilmeyi, yani geniş bir çalışma aralığını önemser. İşte gerilim trafosu (VT) seçimi bu iki beklentiyi tek bir cihazda mı, iki ayrı sargıda mı karşılayacağınıza karar vermekle başlar.

Gerilim trafosu, primerdeki yüksek gerilimi sekonderde standartlaştırılmış bir değere (tipik olarak 100 V, 110 V ya da 110/√3 V) indirerek ölçü ve koruma cihazlarını besleyen, aynı zamanda onları primer geriliminden yalıtan bir cihazdır. Buraya kadarı tanım; asıl mühendislik kararı doğruluk sınıfı, burden ve bağlantı üçlüsünde saklıdır. Aşağıda bu üç ekseni sırayla, sayısal örneklerle ve sahada karşılaşılan hatalarla birlikte ele alıyoruz.

Önce şu soru: ölçme mi, koruma mı?

Seçimin kökü, gerilim trafosundan beslenecek yükün amacına dayanır. Ölçme sınıfı ve koruma sınıfı, IEC 61869-3’te farklı doğruluk mantığıyla tanımlanır ve doğrudan farklı sargıları hedefler.

Ölçme sargıları 0,1 · 0,2 · 0,5 · 1,0 · 3,0 sınıflarıyla belirtilir. Buradaki sayı, anma geriliminin %80–120 bandında ve anma burdeninin %25–100 aralığında izin verilen oransal hata yüzdesidir. Yani 0,2 sınıfı bir gerilim trafosu, bu pencere içinde en fazla ±%0,2 oransal hata yapar. Ticari ölçüm ve enerji sayacı için 0,2 ya da 0,2S; panel göstergesi ve genel ölçüm için 0,5 yaygın tercihtir.

Koruma sargıları ise 3P ve 6P sınıflarıyla anılır. Buradaki mantık farklıdır: hata sınırı, anma geriliminin %5’inden gerilim faktörüne (1,2 · 1,5 · 1,9) karşılık gelen üst değere kadar geçerlidir. Çünkü koruma rölesinin işi tam da gerilimin çöktüğü ya da fırladığı anları görmektir; dar bir doğruluk bandı burada işe yaramaz. 3P sınıfı ±%3 oransal hata verir ve mesafe/yönlü koruma için standart seçimdir.

Pratikte tek bir gerilim trafosu gövdesi içinde iki ayrı sekonder sargı bulunur: biri 0,2/0,5 ölçme, diğeri 3P koruma. Satın alma kararında “tek sargı yeter” diye kırpmak, ileride ya sayacın doğruluğundan ya rölenin görüş açısından ödün vermek demektir.

Doğruluk sınıfını burden aralığı belirler

Doğruluk sınıfı tek başına bir vaat değildir; her zaman bir burden (VA yükü) aralığıyla birlikte anlam kazanır. Bir gerilim trafosunun 0,2 sınıfını tutabilmesi için üzerindeki gerçek yükün anma burdeninin %25 ile %100’ü arasında kalması gerekir. Bu, seçimde en çok atlanan noktadır.

Gerilim koruma rölesinin nasıl çalıştığını bilenler için mantık tanıdıktır: cihazın gerilim girişi belirli bir VA çeker ve bu yükün toplamı gerilim trafosunun sınıfını doğrudan etkiler.

Aşağıdaki tabloda tipik bir OG fiderinin sekonder yükünü çıkarıyoruz:

Toplam yük 9,5 VA çıktı. Eğer 50 VA anma burdenli bir gerilim trafosu seçilirse, çalışma oranı 9,5/50 = %19 olur; bu, %25 alt sınırının altındadır ve ölçme sargısı ilan edilen 0,2 doğruluğunu tutamaz. Doğru seçim 25 VA anma burdenidir: bu durumda çalışma oranı 9,5/25 = %38’e çıkar ve yük, doğruluk penceresinin tam ortasına oturur.

Burada mühendislik yorumu şudur: gerilim trafosunu “ne olur ne olmaz” diye olabildiğince büyük burdenli seçmek, ölçüm doğruluğunu iyileştirmez, tam tersine sekonder yükü alt sınırın altına düşürerek bozar. Burden, yüke göre yakından seçilmelidir.

Gerilim faktörü: yalıtımı topraklama belirler

Gerilim faktörü (voltage factor), gerilim trafosunun sürekli ve kısa süreli olarak dayanabileceği aşırı gerilimi anma geriliminin katı olarak verir. Bu değer, yalıtım tasarımını doğrudan etkilediği için seçimde ihmal edilemez.

IEC 61869-3’e göre sürekli çalışma faktörü tüm sistemlerde 1,2’dir. Kısa süreli değer ise sistemin topraklamasına bağlıdır:

• Doğrudan (etkin) topraklı sistem: 30 saniye için 1,5. Toprak arızasında sağlam fazların gerilimi sınırlı yükselir, çünkü arıza akımı hızla temizlenir.
• İzole veya rezonans (bobinli) topraklı sistem: Otomatik açma varsa 30 saniye, yoksa 8 saat için 1,9. Bu sistemlerde bir faz toprağa değdiğinde sağlam iki fazın gerilimi hat gerilimine kadar tırmanır ve bu durum arıza aranırken saatlerce sürebilir.

İşte bu son madde sahada en pahalı hataların kaynağıdır: izole nötr çalışan bir OG barasına 1,5/30s faktörlü gerilim trafosu takıldığında, sürekli bir toprak arızasında sargı termik olarak zorlanır ve zamanla delinir. Sistemin topraklama biçimi bilinmeden gerilim trafosu sipariş edilmemelidir. Orta gerilim hücre seçimini yaparken hücrenin topraklama konsepti ile gerilim trafosunun faktörü birlikte kararlaştırılmalıdır.

Bağlantı biçimi: yıldız mı, açık üçgen mi?

Gerilim trafosunun bağlantı biçimi, hangi büyüklüğü ölçmek istediğinize göre seçilir.

Yıldız–yıldız bağlantı: Üç fazlı ölçüm ve koruma için standart çözümdür. Her faz için 110/√3 V sekonder verilir; röle ve sayaç faz gerilimlerini ayrı ayrı görür. Faz–toprak arızalarında bireysel faz gerilimlerinin izlenmesi bu bağlantıyla mümkündür.

Açık üçgen (artık gerilim) sargısı: Üç fazın sekonder sargıları seri bağlanarak toprak arızası gerilimini (artık gerilim, 3U0) elde etmek için kullanılır. Normal işletmede üç faz dengeli olduğu için açık üçgen uçlarındaki gerilim sıfıra yakındır; bir faz toprağa değdiğinde ise bu uçlarda toplam 110 V (her sargı 110/3 V) belirir. İzole ve bobinli topraklı sistemlerde toprak arızası tespiti pratikte bu sargı olmadan yapılamaz.

Saha kararı genelde şudur: doğrudan topraklı dağıtım sisteminde faz–toprak arızaları zaten faz akımından görüldüğü için açık üçgen zorunlu değildir; izole ya da rezonans topraklı sistemde ise açık üçgen sargısı ve buna bağlı bir sıfır bileşen aşırı gerilim rölesi neredeyse şarttır.

Uygulamada en sık yapılan hatalar

• Sekonder kısa devre: Akım trafosunun tersine, gerilim trafosunun sekonderi asla kısa devre edilmez. Sekonder kısa devre, sınırsız akım çekilmesine ve sargının yanmasına yol açar. Bu yüzden sekonder devreye mutlaka anma değerine uygun bir koruma sigortası konur.
• Sekonder açık kalması sorun değil, ama koruma kaçar: Gerilim trafosunun sekonderi açık kalırsa cihaz hasar görmez, fakat besledigi röle gerilim göremez ve yanlış çalışabilir. Sigorta atmasını izleyecek bir gerilim trafosu izleme (VT supervision) fonksiyonu koruma rölesinde etkinleştirilmelidir.
• Polarite/faz sırası hatası: Yönlü ve mesafe korumada gerilim ile akımın faz ilişkisi kritiktir. Sekonder uçların polaritesi ters bağlanırsa röle yönü yanlış algılar. Devreye alma sırasında faz açısı vektör diyagramıyla doğrulanmalıdır.
• Toplam burdenin ölçülmeden kabul edilmesi: Kablo uzunluğu arttıkça iletken üzerindeki VA kaybı burden bütçesini yer. Uzun sekonder mesafelerde kesit büyütülmeli ya da bu kayıp burden hesabına eklenmelidir.

Ferrorezonans: gözden kaçan arıza

Gerilim trafosunun kendine özgü bir arıza biçimi ferrorezonanstır. İzole ya da zayıf topraklı sistemlerde, gerilim trafosunun doymuş demir çekirdek endüktansı ile hattın kapasitesi arasında düşük frekanslı, kalıcı bir salınım oluşur. Belirtileri; sekonderde anormal aşırı gerilim, ısınma, gürültü ve zamanla sargı delinmesidir. Şalt manevraları, yük atma ya da tek fazlı toprak arızasının temizlenmesi bu salınımı tetikleyebilir.

Teşhis: Sekonder gerilimlerin dengesiz ve yüksek olması, açık üçgen uçlarında arıza olmadığı halde kalıcı gerilim görülmesi ferrorezonans şüphesi doğurur. Çözüm olarak açık üçgen sargısına bir sönümleme direnci (damping) bağlanır; bu direnç salınım enerjisini ısıya çevirerek olayı bastırır. Direncin değeri ve gücü, gerilim trafosunun anma burdeni ve olası arıza süresine göre seçilir. OG koruma rölesi seçiminde bu senaryoyu görecek bir sıfır bileşen fonksiyonunun bulunması, arızanın erken fark edilmesini sağlar.

Standart çerçevesi ne diyor?

Gerilim trafoları için güncel referans IEC 61869 ailesidir. Genel gereklilikler IEC 61869-1’de, endüktif gerilim trafolarına özgü kurallar IEC 61869-3’te, kapasitif gerilim trafoları (CVT) ise IEC 61869-5’te tanımlanır. Bu seri, eski IEC 60044-2 standardının yerini almıştır; katalog karşılaştırırken üreticinin hangi standarda göre değer verdiğine dikkat edilmelidir.

Pratikte bu standartların söylediği özet şudur: doğruluk sınıfı daima bir burden aralığı ve gerilim bandıyla birlikte geçerlidir; gerilim faktörü ve süresi sistemin topraklamasına göre garanti edilir; ölçme ve koruma sargıları ayrı doğruluk mantığıyla değerlendirilir. Bir gerilim trafosu “0,2 sınıf” diye alınmaz; “25 VA’da, %25–100 yükte, 1,9/8h faktörlü, 0,2/3P çift sargılı” diye şartname yazılarak alınır.

Kapasitif gerilim trafosu (CVT), 100 kV üzeri yüksek gerilim seviyelerinde endüktife göre daha ekonomik olduğu ve hat dalga tuzağı işlevini de üstlendiği için tercih edilir; ancak geçici rejim doğruluğu endüktif tipe göre daha hassas incelenmelidir. Orta gerilim seviyesinde ise endüktif tip standart çözüm olmayı sürdürür.

OG fideriniz için doğruluk sınıfı, burden ve topraklamaya uygun gerilim trafosu şartnamesini birlikte çıkaralım; proje detaylarınızı bize iletin.

📩 gerilim trafosu ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

Beton Köşk Seçimi: Güç, TS EN 62271-202 ve Yerleşim Kararı

Bir sitede trafo merkezi için ayrılan alan çoğu zaman mimar tarafından “buraya bir köşk sığar” mantığıyla belirlenir; oysa beton köşkün ölçüsü de tipi de doğrudan tepe güç talebine, orta gerilim (OG) hücre düzenine ve dağıtım şirketinin bağlantı koşuluna bağlıdır. Beton köşk, OG hücrelerini, güç trafosunu ve alçak gerilim (AG) panosunu tek bir prefabrik betonarme gövde içinde toplayan, fabrikada tip testi yapılmış bir trafo merkezidir. Yani sahada betondan bir oda örmek ile fabrika testli bir köşk kurmak farklı iki iştir.

Bu yazıda köşkün ne olduğunu uzun uzun anlatmak yerine asıl karar zincirine odaklanacağız: kaç kVA trafo, hangi köşk tipi, hangi TS EN 62271-202 sınıfları ve hangi yerleşim. Kuru tip ile yağlı trafo tercihini ayrı ele aldığımız için burada tekrar etmeyeceğiz; trafo cinsi kararı için kuru tip mi yağlı tip mi trafo karşılaştırmasına bakabilirsiniz.

Önce güç: köşk tipini talep belirler

Köşk seçimi trafo gücüyle başlar, gövdeyle değil. Tepe güç talebini bulmak için kurulu gücü doğrudan toplamak yanlış olur; eş zamanlılık (talep) katsayısı uygulanır.

Örnek bir yaklaşım: Kurulu güç 1.800 kW, ölçülen/varsayılan talep katsayısı 0,70 ise tepe talep 1.260 kW olur. Güç faktörü kompanzasyon sonrası 0,95 hedeflenirse gerekli görünür güç yaklaşık 1.326 kVA çıkar. Bir üst standart kademe olan 1.600 kVA trafo seçilir; yani trafoda yaklaşık %17 rezerv kalır. Bu rezerv ileride yük artışını, yaz sıcağında kapasite düşürmeyi (derating) ve ilk kalkış yüklerini karşılar.

Bu güç bandı köşk tipini de belirler:

• 630–1.000 kVA tek trafolu ihtiyaçlarda kompakt, yürünemeyen (dıştan işletilen) köşk çoğu zaman yeterlidir.
• 1.250–2.000 kVA ve birden fazla OG çıkışı olan tesislerde yürünebilen (içten işletilen) köşk tercih edilir; personel köşk içinde manevra yapar.
• Çift trafolu / kesintisiz beslenmesi gereken tesisler (hastane, veri merkezi, sürekli üretim) için iki trafo bölmesi ve seksiyonlu AG barası olan büyük gövde gerekir.

OG tarafındaki hücre mimarisi de köşk ölçüsünü belirler. Ring (halka) besleme mi radyal mı, kaç giriş kaç çıkış olacağı doğrudan hücre sayısını, o da köşk boyunu değiştirir. Hücre teknolojisi seçimi için OG hücre seçimi karşılaştırmasını ayrıca değerlendirmenizi öneririm; gaz izoleli (GIS) veya halka şebeke gözü (RMU) seçimi köşkün iç hacmini ciddi biçimde küçültür.

Köşk tiplerinin karşılaştırması

Aşağıdaki karşılaştırma, aynı gücü üç farklı gövde felsefesiyle çözen tipleri yan yana koyar. Karar, sadece fiyat değil; işletme güvenliği, bakım erişimi ve arazi alanı üçgeninde verilir.

TS EN 62271-202 ne der, sınıflar pratikte ne anlatır

Beton köşkün asıl teknik omurgası TS EN 62271-202 (yüksek gerilim/alçak gerilim prefabrik trafo merkezleri) standardıdır. Bu standardın anlamı şudur: gövde sahada değil, fabrikada bir bütün olarak tip testine tabidir. Şartname yazarken “TSE’ye uygun” demek yetmez; hangi sınıf değerlerini istediğinizi tek tek yazmalısınız. Kritik olan başlıklar:

• İç ark sınıfı (IAC – Internal Arc Classification): Köşk içinde OG tarafında bir ark oluştuğunda basınç ve sıcak gazın personeli ve çevreyi tehlikeye atmadan yönlendirilebildiğini gösterir. Değer IAC A-B, ... kA, ... s biçiminde verilir; örneğin IAC AB 16 kA 1 s. Buradaki A erişim (personel), B çevre (halk) korumasını, akım ve süre ise OG hücrenin kısa devre dayanımıyla uyumlu olmalıdır. Köşkün IAC akımı, OG hücrenin kısa devre akımından küçük seçilirse koruma iddiası çöker.
• Gövde sınıfı (10K / 20K sınıfı): Trafonun ürettiği ısının köşk içinde ne kadar biriktiğini tanımlar. 10K sınıfı, sınırlı sıcaklık artışı demektir; sıcak iklimde veya tam yüklü trafoda 20K yerine 10K istemek trafonun kapasite düşürmesini azaltır. Yanlış sınıf, yazın trafonun anma gücünü tam veremmesi ve ömrünün kısalması ile sonuçlanır.
• Koruma sınıfı (IP): Toz ve suya karşı koruma. Gövde dış kabuğu için tipik olarak en az IP23D, iç bölmeler ve OG hücre için hücre standardına göre değer istenir.
• OG hücre standardı TS EN 62271-200: Köşk içindeki metal muhafazalı OG hücreler bu standarda göre bölmelendirme (LSC2A/LSC2B) ve bara sınıfı taşır. Köşk ile hücrenin sınıfları çelişmemelidir.

Bir cümlede özetlemek gerekirse: TS EN 62271-202 size köşkü “kapalı bir kutu” olarak değil, ölçülmüş bir performans zarfı olarak satın alma imkânı verir. Şartnamede IAC akımı/süresi, gövde sınıfı ve IP değerlerini yazmayan bir alım, sahada sürpriz demektir.

Yerleşim ve montaj: sahada dikkat edilecekler

Köşkün yeri seçilirken sıkça yapılan hata, sadece boş bir alan bulmaktır. Doğru yerleşim şu kriterlerle kurulur:

1. OG kablo giriş yönü ve halka besleme: Köşk, dağıtım şirketinin OG hattına en kısa ve en az sayıda ek/muf ile bağlanacak şekilde konumlandırılmalıdır. Ring besleme varsa giriş ve çıkış kabloları köşkün iki farklı bölmesine rahat girmelidir.
2. AG dağıtım yükünün ağırlık merkezi: Trafo, beslediği yüklerin coğrafi merkezine yakın konursa AG kablolarındaki gerilim düşümü ve bakır maliyeti azalır. Köşkü arsa köşesine sürgün etmek, uzun AG hatları demektir.
3. Yangın ve emniyet mesafesi: Yağlı trafolu köşklerde bina cephesine mesafe, yağ toplama havuzu ve havalandırma açıklıkları planlanmalıdır. Kuru tip trafonun neden bazı iç mekân ve yakın yerleşimlerde tercih edildiği kuru tip trafo yazımızda açıklanmıştır.
4. Havalandırma yönü: Köşkün ızgaraları hâkim rüzgâra ve güneşe göre yönlendirilmelidir. Izgaraların önü çalı, otopark ya da duvarla kapatıldığında gövde sınıfı test değerleri sahada tutmaz; trafo aşırı ısınır.
5. Temel ve kablo kanalı: Köşk hazır betonarme temel kaidesi ister; kablo giriş kanalları, drenaj ve su geçirmezlik montaj öncesi hazır olmalıdır. Vinç erişimi ve yol genişliği köşkün tek parça indirilmesi için baştan kontrol edilmelidir.
6. Topraklama: Köşk çevresine topraklama ağı (ring topraklama) ve adım/dokunma gerilimini sınırlayan tesisat kurulur; köşk gövdesi, hücreler ve trafo nötrü topraklama planına göre bağlanır.

OG hücrelerinin işlevi ve seçimi ayrı bir konu olduğundan burada tekrarlamıyorum; hücre türlerine orta gerilim hücresi yazısından ulaşabilirsiniz.

AG çıkış hattında gerilim düşümü kontrolü

Köşk yerleşimini ağırlık merkezine yaklaştırma gerekçesini rakamla göstermek gerekir. Köşkten çıkan bir ana AG besleme hattında gerilim düşümü, yerleşim kararının doğru olup olmadığını söyler. Aşağıdaki adım, 400 V AG çıkışında 240 mm² bakır kesitli, 400 A yüklü ve 60 m uzunluğundaki bir hat için düşümü hesaplar.

Genel kural: aydınlatma dağıtımına giden kollarda toplam gerilim düşümü %3–5 aralığında tutulur; motor/güç kollarında biraz daha esneklik olsa da köşkten uzaklaştıkça bu pay hızla tükenir. Hesap sonucu bu sınırı zorluyorsa ya kesit büyütülür ya da köşk yüke yaklaştırılır.

Tek trafo mu, çift trafo mu?

Besleme sürekliliği ihtiyacı, köşkün en pahalı kararıdır. Kesinti toleransı düşük tesislerde çift trafolu, seksiyonlu baralı köşk gerekir; toleransı olan yerlerde tek trafo hem alanı hem yatırımı küçültür.

Sık yapılan hatalar

• Trafoyu tam kurulu güce göre seçip talep katsayısını atlamak; ya gereksiz büyük ya da rezervsiz köşk çıkar.
• Şartnamede IAC akım/süre değeri yazmamak; köşk OG hücreyle uyumsuz gelir.
• Havalandırma ızgaralarını yerleşimde göz ardı edip köşkü duvar dibine sıkıştırmak.
• Köşkü arsa köşesine koyup uzun AG hatlarıyla gerilim düşümü ve kayıp yaratmak.
• Kablo kanalı, drenaj ve topraklama ağını montaj sonrasına bırakmak.

Tesisinizin güç talebine ve OG bağlantı koşuluna uygun beton köşk tipi ve yerleşimi için projenizi bizimle paylaşın.

📩 beton köşk ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

Şönt Reaktör mü Harmonik Filtre Reaktörü mü? OG'de Probleme Göre Seçim

Bir sanayi tesisinde 34,5 kV baradaki gerilim, gece yükü düştüğünde anma değerinin üzerine çıkıyorsa ve kondansatör grubu devreye girer girmez akım ölçümlerinde tuhaf ısınmalar başlıyorsa, karşınızda iki ayrı fiziksel problem vardır ve ikisi de “reaktör” ister — ama aynı reaktör değil. Şönt reaktör ile harmonik filtre reaktörünü birbirinin yerine koymak, saha ekiplerinin en sık düştüğü tuzaktır.

Bu yazıda tanım vermek yerine doğrudan karar zincirini kuruyoruz: şebekedeki sorunun kapasitif fazlalık/aşırı gerilim mi yoksa harmonik/rezonans mı olduğunu belirleyip oradan reaktör tipine, akort faktörüne ve anma değerine iniyoruz. Reaktif güç cezası tarafındaki mantığı ayrıca kompanzasyon panosu ve reaktif güç cezası yazısında işledik; burada odak orta gerilim (OG) tarafındaki reaktör seçimi.

Önce problemi teşhis edin: kapasitif mi, harmonik mi

Reaktör seçiminin tamamı tek bir soruya bağlıdır: baradaki asıl derdiniz nedir? İki farklı fiziksel olay, iki farklı bağlantı topolojisi ve iki farklı reaktör tipi demektir.

Kapasitif fazlalık genelde uzun yeraltı kablolarında ve düşük yüklü havai hatlarda görülür. XLPE kablonun paralel kapasitesi, hafif yükte hattın kendisinden daha fazla reaktif güç üretir; bunun sonucu Ferranti etkisiyle hat sonu geriliminin yükselmesidir. Burada gereken şey, bu fazla kapasitif reaktif gücü emen bir eleman: baraya paralel bağlanan bir şönt reaktör.

Harmonik problemi ise doğrusal olmayan yükten (frekans çevirici, doğrultucu, ark ocağı) beslenir. Kondansatör grubunuz varsa, kondansatörün kapasitif reaktansı ile şebekenin endüktif reaktansı belirli bir frekansta paralel rezonansa girer ve o frekanstaki harmonik akımı büyütür. Burada emici değil, rezonans noktasını harmoniklerden uzaklaştıran bir eleman gerekir: kondansatörle seri bağlanan akort bozucu reaktör.

Bu iki durumu karıştırmanın sonucu somuttur: kapasitif fazlalık için şönt reaktör yerine kondansatör-reaktör grubu koyarsanız aşırı gerilim düzelmez, hatta rezonans riskini büyütürsünüz. Harmonik tesiste çıplak kondansatör grubunu şönt reaktörle desteklemeye çalışmak da rezonansı çözmez.

Şönt reaktör: aşırı gerilimi ve kapasitif yükü nereye kadar tutar

Şönt reaktör baraya ya da kablo çıkışına paralel bağlanır ve endüktif reaktif güç çekerek kablonun ürettiği kapasitif reaktif gücü dengeler. Boyutlandırma, kablonun ürettiği kapasitif gücün karşılanması üzerinden yapılır.

Örnek üzerinden gidelim: 34,5 kV bir baradan beslenen 10 km XLPE kablo, tipik olarak kilometre başına yaklaşık 0,25 µF kapasiteyle toplam 2,5 µF verir. Bu kablonun 50 Hz’de ürettiği kapasitif güç Qc = U² · 2πf · C bağıntısıyla yaklaşık 0,9 MVAr çıkar. Hafif yükte bu güç ağa geri döner ve gerilimi yukarı iter; onu dengelemek için mertebe olarak yine 0,9 MVAr’lık bir şönt reaktör seçilir.

Önemli nokta: şönt reaktör sürekli devrede olmaz. Yük arttığında tesis endüktif tarafa döner; reaktör devrede kalırsa bu kez reaktif güç açığı ve gerilim düşümü üretir. Bu yüzden OG şönt reaktörler çoğunlukla bir OG hücreden kesici ile anahtarlanır. Kesici seçimi ve hücre tipi için OG hücre seçimi karşılaştırmasına bakılabilir; reaktör anahtarlaması indüktif akım kesme açısından hücre için ayrı bir yük profilidir.

Harmonik filtre reaktörü: akort faktörü ve rezonans frekansı

Harmonik ortamda kondansatörün önüne seri bir reaktör konur. Bu, kondansatör-reaktör grubunun rezonans frekansını, şebekede baskın harmoniklerin (5., 7.) altına çeker; yani grup, harmonik frekanslarda artık empedansı yükseltmez, tersine endüktif davranır ve amplifikasyonu engeller. Bu düzeneğe akort bozucu reaktör (detuned reaktör) denir.

Seçimi belirleyen tek sayı akort faktörüdür. Akort faktörü p = X_L / X_C oranıdır; sık kullanılan değerler %5,67, %7 ve %14’tür. Rezonans frekansı fr = f / √p ile bulunur.

%7 akort faktörü, yani 0,07 için 50 Hz temel frekansta rezonans frekansı yaklaşık 189 Hz çıkar. 5. harmonik 250 Hz’te olduğundan, sistem rezonansı 5. harmoniğin güvenli biçimde altındadır ve o frekansta büyütme olmaz. Bu, en yaygın seçimdir çünkü hem 5. hem 7. harmoniği kapsamın dışında bırakır.

Harmonik profilinde 3. harmonik (150 Hz) baskınsa %14 akort faktörü (rezonans ~134 Hz) tercih edilir. %5,67 (rezonans ~210 Hz) ise ağırlıklı 5. harmonik ve daha az reaktör kaybı istenen tesislerde kullanılır. Yanlış akort faktörü, reaktörü tam rezonans noktasına koyup harmonik akımı büyütmek anlamına gelir; bu, saha ölçümü yapmadan katalog değeri seçildiğinde başa gelir.

Şönt, akort bozucu ve akort edilmiş filtre: hangisi nerede

Üç çözümü tek bakışta ayırmak için:

Standartlar pratikte ne söylüyor

IEC 60076-6 (Güç transformatörleri – Reaktörler): Şönt ve seri reaktörlerin anma değerlerini, sıcaklık artışı sınırlarını ve doğrusallık gereksinimini tanımlar. Pratikteki karşılığı şudur: reaktörün endüktansı, tepe akıma kadar doğrusal kalmalı, yani çekirdek doymamalıdır. Harmonik filtre reaktöründe bu kritiktir; çekirdek doyarsa akort faktörü kayar ve rezonans harmonik frekansına oturur. Bu yüzden filtre reaktörlerinde çoğunlukla havada çekirdekli ya da geniş hava aralıklı demir çekirdek tercih edilir.

IEC 61000-3-6: OG ve YG şebekelerinde harmonik emisyon sınırlarını ve planlama seviyelerini verir. Reaktör/filtre projelendirmesinde bu standart, hedef toplam harmonik bozulma (THD) ve tekil harmonik seviyeleri için üst sınırları belirler; filtreyi hangi harmoniğe göre boyutlandıracağınızı bu planlama seviyeleri belirler.

IEC 60871-1 (1 kV üstü şönt kondansatörler): Filtre reaktörünün seri bağlandığı kondansatörün, reaktör nedeniyle uçlarında oluşan yükselmiş gerilime dayanması gerektiğini hatırlatır. Akort bozucu reaktör kondansatör gerilimini yaklaşık 1/(1-p) oranında yükseltir; %7 akortta bu ~%7,5’lik bir artıştır. Kondansatör anma gerilimi bu artışa göre seçilmezse kondansatör erken ömrünü tüketir.

Bu üç standardın ortak mesajı: reaktör tek başına değil, bağlandığı kondansatör ve şebeke ile birlikte bir sistem olarak boyutlandırılır.

Uygulamada sık yapılan hatalar

• Çıplak kondansatör grubunu harmonikli tesise koymak: En pahalı hata. Kondansatör şebeke endüktansıyla rezonansa girer, harmonik akımı büyür, kondansatör ve trafo aşırı ısınır. Harmonik varlığında kondansatör grubu akort bozucu reaktörsüz devreye alınmamalıdır.
• Akort faktörünü ölçmeden seçmek: Katalogdan gelişigüzel %7 almak yerine, tesisin baskın harmoniği ölçülmeli. 3. harmonik baskınsa %7 reaktör onu zayıf bastırır.
• Şönt reaktörü sürekli devrede bırakmak: Yük profili değiştiğinde reaktör gerilim düşümü üretir; kesiciyle yük durumuna göre anahtarlanmalıdır.
• Kondansatör gerilimini yükseltmemek: Seri reaktör kondansatör uçlarındaki gerilimi yükseltir; kondansatör anma gerilimi buna göre seçilmezse erken delinir.
• Reaktör sıcaklık sınıfını göz ardı etmek: Harmonik akım reaktörde ek kayıp ve ısınma üretir. Kuru tip elemanlarda sıcaklık sınıfı, tıpkı kuru tip trafo seçiminde olduğu gibi, ömrü doğrudan belirler.

Seçim kontrol listesi

1. Baradaki asıl sorun kapasitif aşırı gerilim mi, harmonik mi? Ölçün.
2. Kapasitifse: kablonun/hattın ürettiği MVAr’ı hesaplayıp şönt reaktör anma gücünü belirleyin, anahtarlama için OG hücre planlayın.
3. Harmonikse: baskın harmoniği ölçün, akort faktörünü (%5,67 / %7 / %14) ona göre seçin, rezonans frekansını f/√p ile doğrulayın.
4. Kondansatör anma gerilimini seri reaktörün yükselttiği gerilime göre seçin.
5. Reaktör doğrusallığını ve sıcaklık sınıfını harmonik yüke göre kontrol edin.

OG barada aşırı gerilim mi harmonik rezonans mı yaşadığınızdan emin değilseniz, ölçüm ve reaktör seçimi için proje ekibimizle iletişime geçin.

📩 şönt reaktör ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

OG Parafudr Seçimi: Uc, Sınıf ve Montaj Konumunu Sistem Gerilimi ve Koruma Mesafesiyle Belirlemek

Bir OG trafo merkezinde yıldırım kaynaklı arıza araştırırken en sık rastlanan tablo şudur: parafudr sağlam, sayaçta patlama izi yok, ama trafo primer sargısında delinme var. Cihaz “çalışmamış” değildir; sadece koruduğu ekipmandan çok uzağa monte edilmiştir. Orta Gerilim (OG) parafudr (surge arrester) seçimi bu yüzden tek başına bir katalog satırı değil, üç kararın birlikte verilmesidir: sürekli işletme gerilimi Uc, deşarj sınıfı ve montaj konumu. Bu üçü birbirinden bağımsız seçilirse pahalı bir metal oksit gövde alıp koruma menzilinin dışında bırakabilirsiniz.

Bu yazıda parafudrun ne olduğunu tekrar anlatmıyoruz; doğrudan seçim mantığına giriyoruz. Bina dış yıldırım koruması ve yakalama ucu tarafındaki kararlar için paratoner seçimi ve TS EN 62305 karşılaştırmamıza bakabilirsiniz; buradaki konu, o dış darbeler ile şebekeden gelen anahtarlama/yıldırım dalgalarına karşı ekipmanın korunmasıdır.

Uc: Önce topraklama tipini, sonra gerilimi belirleyin

Parafudr seçiminin ilk ve en çok atlanan adımı, cihazın sürekli dayanması gereken gerilimin hat gerilimi değil, arıza anındaki en kötü faz gerilimi olduğunu görmektir. Uc doğrudan sistem anma gerilimine göre değil, nötrün nasıl topraklandığına göre seçilir.

Etkin (direkt) topraklı bir şebekede toprak arıza katsayısı yaklaşık 1,4 civarındadır ve sağlam fazlar arıza sırasında hat gerilimine kadar çıkmaz. Bu durumda:

• Um/√3 = 36/√3 ≈ 20,8 kV faz-toprak gerilimidir.
• Emniyet payı için 1,05 çarpanıyla Uc ≈ 21,8 kV çıkar; kataloglardan 22 kV Uc’li cihaz seçilir.

Direnç veya bobin üzerinden topraklı ya da izole nötrlü şebekelerde ise tek faz toprak arızasında sağlam iki faz hat gerilimine çıkar ve arıza saatlerce sürebilir. Burada Uc’yi hâlâ 22 kV seçmek cihazı sürekli aşırı zorlar; Uc ≥ Um mantığıyla 36 kV sınıfı bir Uc gerekir. Türkiye’de dağıtım şebekelerinin bir kısmı bobinli/dirençli topraklı olduğundan, projeye başlamadan önce işletmeci nötr topraklama bilgisi mutlaka teyit edilmelidir.

Uc’den sonra anma gerilimi Ur genellikle Uc’nin yaklaşık 1,25 katı olarak (etkin topraklı örnekte ~27 kV) belirlenir; asıl geçici aşırı gerilim (TOV) dayanım eğrisi de bu Ur üzerinden okunur.

Sınıf: Deşarj akımı ve enerji sınıfı neyi değiştirir

Metal oksit parafudrlar için sınıf iki büyüklükle tanımlanır: nominal deşarj akımı In (8/20 μs dalga) ve hat deşarj/enerji sınıfı. Kabaca:

Seçimin özü: In büyüdükçe artık gerilim (Upl) de yükselir. Yani daha güçlü bir cihaz her zaman daha iyi koruma vermez; yüksek In’li bir parafudrun koruma seviyesi, düşük In’liye göre daha yüksek olabilir. Bu yüzden sınıf, konumdan ve koruma mesafesinden bağımsız seçilemez. Kondansatör bataryası, uzun havai hat sonu veya kablo geçişi gibi yüksek enerjili darbelerin beklendiği yerlerde enerji sınıfı öne çıkar; kısa dağıtım kollarında 10 kA yeterlidir.

Koruma mesafesi: Parafudrun neden trafoya yapışması gerekir

İşin en yanlış anlaşılan tarafı budur. Parafudr, üzerine gelen dalganın tepe değerini artık gerilim seviyesi Upl’ye kıvırır; ama ekipman parafudrdan uzaktaysa, iletken üzerinde ilerleyen yansımalı dalga yüzünden ekipman terminalinde görülen gerilim Upl’den daha yüksek olur. Ekipman geriliminin yaklaşık formülü:

Ueq = Upl + 2 · S · L / v

Burada S dalganın dikliği (kV/μs), L parafudr ile ekipman arası mesafe (m), v ise dalga yayılma hızıdır (yaklaşık 300 m/μs). Bu ifade tersine çevrilerek maksimum montaj mesafesi bulunur. Aşağıdaki Koruma mesafesi hesabı: 36 kV trafo örneği bölümünde bu adımları sayısal olarak yürütüyoruz.

Örnekteki mantık şudur: 36 kV sınıfı bir trafonun yıldırım darbe dayanımı (BIL) 170 kV, seçilen parafudrun artık gerilimi Upl = 125 kV olsun. Yalıtım koordinasyonunda en az %20’lik koruma marjı istenir, yani Ueq ≤ 170/1,2 = 141,7 kV olmalıdır. Buradan dalga katkısına kalan pay 141,7 − 125 = 16,7 kV‘tur. Dik cepheli bir dalga için S = 1000 kV/μs alınırsa maksimum mesafe:

L = 16,7 × 300 / (2 × 1000) ≈ 2,5 m

Sonuç net: parafudr ile trafo primer buşingi arasındaki iletken birkaç metreyi geçmemelidir. Uygulamada bu mesafe genellikle parafudru doğrudan trafo klemensine, mümkün olan en kısa ve en düz iletkenle bağlamayı zorunlu kılar. Kablonun her fazla kıvrımı ve uzunluğu, hem endüktansı hem de görünür mesafeyi artırarak koruma marjını yer.

Konum: Tek parafudr her yeri korumaz

Bir trafo merkezinde parafudru nereye koyacağınız, hangi ekipmanı koruduğunuza bağlıdır. Üç tipik konum ve rolü aşağıda OG tesiste parafudr montaj konumları şemasında karşılaştırılmıştır. Özetle:

• Trafo primer terminali asıl koruma noktasıdır; koruma mesafesi kısa olduğu için parafudr buraya en yakın konur.
• Hava hattı–kablo geçişi, havai hattan gelen dalganın kabloya girmeden söndürüldüğü yerdir; direk başında bu koruma genellikle zorunludur.
• Uzun bara / hücre girişi, tek parafudrun mesafe nedeniyle yetmediği durumlarda ek koruma sağlar.

Hücre içi yerleşim ve giriş fideri düzeni için OG hücre seçimi karşılaştırmamız ile hücrelerin genel yapısını anlatan OG hücre nedir yazımız pratik referanstır.

Standartlar pratikte ne söylüyor

OG parafudr seçiminde iki standart doğrudan işinize yarar:

• IEC 60099-4 (metal oksit parafudrlar): Uc, Ur, In, hat deşarj/enerji sınıfı ve artık gerilim tanımlarını bu standart verir. Katalogda gördüğünüz Upl değeri bu standarda göre belirli dalga şekilleri altında ölçülmüştür; farklı üreticinin “20 kA” cihazlarını karşılaştırırken aynı standart maddesine göre okunmuş Upl’leri kıyaslamak gerekir, yoksa elmayla armut karşılaştırırsınız.
• IEC 60071-2 (yalıtım koordinasyonu): Yukarıdaki koruma marjı ve mesafe hesabının dayandığı standarttır. Ekipman BIL’i ile parafudr Upl’si arasındaki payın neden en az %20 olması gerektiği, dalganın ilerlerken nasıl yükseldiği bu standartta ele alınır. Pratik çıkarımı, hesabı yukarıda yaptığımız “parafudru olabildiğince yakına koy” kuralıdır.

Bu iki standardı birlikte kullanmadan yapılan seçim, kâğıt üzerinde “36 kV parafudr taktık” demekten öteye gitmez.

Saha pratiği ve sık yapılan hatalar

• Uzun topraklama iletkeni: Parafudrun toprak ucu uzun ve kıvrımlı bağlanırsa, deşarj anında bu iletkenin endüktansı üzerinde ek gerilim düşer ve ekipmanda görülen gerilim yükselir. Topraklama bağlantısı da faz bağlantısı kadar kısa tutulmalıdır.
• Yanlış Uc ile ısıl kaçış: İzole/bobinli şebekede etkin topraklıymış gibi düşük Uc seçmek, sürekli aşırı gerilim altında cihazı ısıtır ve zamanla ısıl kaçışla (thermal runaway) patlamaya götürür. Arıza sonrası patlamış parafudr çoğu zaman “kalitesiz cihaz” değil, yanlış Uc seçiminin sonucudur.
• Konum ile sınıfı ayrı seçmek: Yüksek In’li cihazı, artık geriliminin yüksek olduğunu görmeden trafodan uzağa koymak koruma marjını iki kere zayıflatır.
• Kopmuş bağlantı ayırıcısı: Ömrünü tamamlamış parafudru şebekeden ayıran gövde altı ayırma tertibatının patlaması, cihazın devre dışı kaldığını gösterir; görsel kontrolde bu ayrılma ve gövde çatlağı düzenli izlenmelidir.

Özet karar sırası

Seçimi şu sırayla yapmak en az hatayı üretir: önce nötr topraklama tipinden Uc, ardından beklenen enerjiye göre In ve enerji sınıfı, sonra ekipman BIL’i ve Upl ile koruma mesafesi, en sonda da bu mesafeyi tutturan montaj konumu. Bu sıra bozulursa, doğru cihaz yanlış yere monte edilir.

Trafo merkeziniz için Uc, sınıf ve konum seçimini proje verinize göre birlikte doğrulamak isterseniz parafudr seçimi konusunda bize yazın.

📩 og parafudr ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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

OG Hücre Seçimi: Metal-Clad, GIS ve RMU Karşılaştırması

Orta Gerilim (OG) tesislerde “hangi hücre tipi?” sorusu, çoğu zaman katalogdan tip seçmekten daha derin bir mühendislik kararıdır. Metal-clad, gaz yalıtımlı (GIS) ve halka şebeke ünitesi (RMU) hücreler; aynı anma gerilimini taşısalar da bakım felsefesi, kısa devre davranışı, ark güvenliği ve alan ihtiyacı bakımından birbirinden ayrışır. Bu yazıda üç tipi tanımlayıp bırakmıyoruz; yer, kısa devre dayanımı, süreklilik ve ark dayanıklılığı ölçütleriyle hangi durumda hangisinin seçileceğini karşılaştırıyoruz.

Kısa tanım şöyle: Metal-clad, kesicinin arabalı (çekmeceli) olduğu, faz-toprak ve fonksiyon bölmelerinin metal perdelerle ayrıldığı tam bölmeli hücredir. GIS (Gas-Insulated Switchgear — Gaz Yalıtımlı Salt Cihazı), aktif parçaların SF6 gazı dolu sızdırmaz bir tank içinde bulunduğu, hava yalıtımına göre çok daha kompakt yapıdır. RMU (Ring Main Unit — Halka Şebeke Ünitesi), dağıtım halkasını besleyen, genelde yük ayırıcı ve sigortalı/kesicili çıkışlardan oluşan kompakt ünitedir. Buradan sonrası seçim mühendisliğidir.

Seçimi belirleyen dört kriter

Hücre tipini isimlerine göre değil, dört fiziksel/işletme kriterine göre seçmek gerekir:

1. Yer (alan ve hacim): Şehir içi bir indirici merkezde metrekare pahalıysa GIS öne çıkar; müstakil bir sanayi trafo binasında yer bolsa hava yalıtımlı metal-clad ekonomik kalır.
2. Kısa devre dayanımı: Kısa süreli dayanma akımı (Icw) ve tepe akım (Ip) değerleri, hücrenin bağlanacağı baradaki arıza seviyesini karşılamalıdır.
3. Bakım ve süreklilik: Bir bölmede çalışırken komşu fonksiyonların enerjili kalıp kalamayacağı, IEC 62271-200’deki servis sürekliliği sınıfı (LSC) ile tanımlanır.
4. Ark dayanıklılığı: İç ark arızasında personelin ve tesisin korunma seviyesi, iç ark sınıfı (IAC) ile belgelenir.

Aşağıdaki bölümlerde bu dört kriter üzerinden karşılaştırma yapılmaktadır.

Üç tipin yan yana karşılaştırması

Üç hücre tipi arasındaki temel ayrım, yalıtım ortamı ve bölme mimarisidir. Bu ikisi doğrudan alan ihtiyacını, bakım sürekliliğini ve ark davranışını belirler.

Metal-clad

Kesici arabalıdır; bakım için tümüyle çekilip alınabilir, açık/test/servis konumları arasında güvenli mesafe oluşur. Ana bara, kablo bölmesi ve kesici bölmesi metal perdelerle ayrılmıştır. Bu mimari, IEC 62271-200’deki en yüksek süreklilik sınıfı olan LSC2B ve metalik bölmeleme (partition class PM) ile birlikte gelir: bir çıkış hücresinde bakım yapılırken ana bara ve diğer çıkışlar enerjide kalabilir. Yüksek kısa devre seviyeleri (tipik olarak 25-40 kA sınıfları) ve kritik süreklilik gerektiren indirici merkezlerin, büyük sanayi ana dağıtımlarının doğal seçimidir.

GIS (Gaz Yalıtımlı)

Aktif parçalar SF6 dolu, kapalı basınç sistemi içindedir. Yalıtım mesafeleri gazla küçüldüğü için hücre hacmi hava yalıtımlı eşdeğerine göre belirgin biçimde düşer; şehir içi, bodrum kat, deniz kenarı gibi alanın pahalı veya ortam koşullarının zorlayıcı (nem, tuz, kirlilik) olduğu yerlerde avantaj sağlar. Sızdırmaz gaz bölmesi dış ortamdan etkilenmediği için IP koruma ve kirlilik dayanımı yüksektir. Dezavantaj tarafında SF6, yüksek küresel ısınma potansiyeline (GWP) sahip bir gazdır; gaz izleme, sızıntı yönetimi ve kullanım ömrü sonu bertarafı işletme sorumluluğu getirir. Bu nedenle yeni projelerde alternatif yalıtım gazlı hücreler de değerlendirilmektedir.

RMU (Halka Şebeke Ünitesi)

Dağıtım seviyesinde, iki halka besleme (giriş-çıkış) yük ayırıcısı ve bir trafo koruma çıkışından (sigortalı yük ayırıcı veya kesici) oluşan kompakt bir üründür. Çoğunlukla SF6 veya katı yalıtımlı, sızdırmaz bir tank içindedir ve bakımsız kabul edilir. Metal-clad’e göre süreklilik sınıfı ve bölmeleme daha zayıftır (tipik LSC1 veya sınırlı LSC2); ancak halka mimarisi sayesinde bir noktadaki arızada besleme diğer yönden devam ettirilebilir. Dağıtım trafo binalarının, sekonder dağıtım noktalarının ekonomik ve yer tutmayan çözümüdür.

Kısa devre dayanımı: katalog değeri ile gerçek arıza

Hücre seçiminde en sık atlanan konu, kısa süreli dayanma akımının (Icw) doğru okunmasıdır. Katalogda “20 kA / 1 s” yazması, hücrenin 1 saniye boyunca 20 kA’yı termal olarak taşıyabileceği anlamına gelir. Koruma sisteminizin açma süresi farklıysa, izin verilen akım da değişir çünkü termal zorlanma I²t sabitiyle yürür.

Ayrıca dinamik (mekanik) zorlanma ayrı bir kriterdir: kısa devrenin ilk yarım periyodundaki tepe akım (Ip), baraları ve mesnetleri mekanik olarak zorlar. IEC’ye göre 50 Hz sistemlerde tepe çarpanı genellikle 2,5 alınır.

Aşağıdaki hesap merdiveni, 20 kA / 1 s anma değerli bir hücrenin 0,5 s’lik gerçek açma süresinde neye izin verdiğini ve tepe akım gereksinimini göstermektedir.

Ark dayanıklılığı (IAC): can güvenliğinin belgesi

İç ark, hücre içinde faz-faz veya faz-toprak bir kısa devre yayı oluşmasıdır; saniyenin altında basınç ve sıcaklık dalgası üretir. IEC 62271-200 buna karşı İç Ark Sınıflandırması (IAC) tanımlar. Etiketteki IAC AFLR 20 kA 1 s ifadesi şöyle okunur:

• A: yetkili personelin erişimine göre test edilmiş (accessibility type A),
• F/L/R: korunan yüzler — F ön (front), L yan (lateral), R arka (rear),
• 20 kA 1 s: arkın hangi akım ve sürede sınandığı.

Pratikte anlamı: bir iç ark olursa, hücre basınç bacası (basınç tahliye kanalı) ile enerjiyi kontrollü şekilde yukarı/dışarı atar, operatörün durduğu ön yüzden kızgın gaz püskürmez. Metal-clad hücrelerde tam bölmeleme sayesinde ark tek bölmede sınırlanır; GIS’te ark zaten sızdırmaz metal tank içinde kalır (dış ortama açık ark riski çok düşüktür); RMU’da ise IAC sınıfı ürüne göre değişir, bu yüzden dağıtım binalarında da IAC belgeli ürün seçilmelidir. Basınç tahliye kanalının yönü ve kablo binasının tavan yüksekliği, IAC belgesinin geçerli olması için proje aşamasında mutlaka doğrulanmalıdır — çoğu saha hatası buradan çıkar.

Standart tarafı: IEC 62271-200 ne diyor

Üç tipin de bağlı olduğu temel standart IEC 62271-200 (Türkçe karşılığı TS EN 62271-200): 1 kV ile 52 kV arası metal muhafazalı AC salt cihazları kapsar. Bu standardın pratikte iş yapan üç sınıflandırması vardır:

• LSC (Loss of Service Continuity — servis sürekliliği sınıfı): LSC1’de bir bölmeye erişmek için komşu bölmenin de enerjisiz bırakılması gerekebilir; LSC2B‘de ise kablo ve kesici bölmesine erişilirken ana bara ve diğer çıkışlar enerjide kalır. Kesintisiz işletme isteyen tesis LSC2B ister.
• Partition Class (bölmeleme sınıfı): PM metalik bölmeleme (metal perdeler, topraklanabilir), PI yalıtkan bölmelemedir. Metal-clad tanımı gereği PM’dir.
• IAC (iç ark sınıfı): yukarıda açıklandı; kişi güvenliğini belgeler.

Kesicilerin kendisi ayrıca IEC 62271-100 (yüksek gerilim AC devre kesicileri) ve ortak kurallar için IEC 62271-1 kapsamındadır. Şartname yazarken “OG hücre, IEC 62271-200 uyumlu” demek yeterli değildir; LSC sınıfı, partition class ve IAC değeri sayısal olarak şartnameye girmelidir. Aksi halde tedarikçi en düşük sınıfı teklif eder ve teknik olarak “standarda uygun” kalır.

Güç sisteminin arıza seviyesi ve topraklama düzeni, hücre seçiminden önce netleşmelidir; bu konuda OG tesislerde topraklama ve nötr noktası uygulamalarını ele aldığımız yazıya göz atmanızı öneririz.

Karar akışı: hangi kriter neyi eler

Seçim sırası genelde şöyle işler:

1. Arıza seviyesini belirleyin. Baradaki kısa devre akımı, hücrenin Icw ve Ip değerini alttan sınırlar. 40 kA sınıfı bir ihtiyaçta RMU çoğu zaman elenir.
2. Süreklilik ihtiyacını sorun. Bakım sırasında hattın enerjide kalması şartsa LSC2B → metal-clad.
3. Alanı ölçün. Yer dar ve pahalıysa GIS; bol ve ekonomikse hava yalıtımlı metal-clad.
4. İşletme kapasitesini değerlendirin. SF6 gaz yönetimi yapamayacak bir işletme için bakımsız RMU veya alternatif yalıtımlı ürün mantıklıdır.

Aşağıdaki karar ağacı, bu akışın en kritik dallanmasını özetlemektedir.

Sahada sık yapılan hatalar

• IAC sınıfını yazıp basınç kanalını unutmak: Hücre IAC AFLR belgeli olsa da, bina tavanı alçaksa veya tahliye kanalı yoksa iç ark enerjisi güvenli atılamaz. Belge, montaj koşulu sağlanmazsa geçersizdir.
• Icw’yi açma süresinden bağımsız okumak: Koruma koordinasyonu yavaşsa (örneğin selektivite için gecikmeli açma), “1 s” değeri yetmeyebilir; termal zorlanma süreyle artar.
• RMU’yu her yere koymak: Ekonomik diye kritik süreklilik gereken ana dağıtıma RMU koymak, ileride bakım kesintisi ve genişleme kısıtı olarak geri döner.
• GIS’te gaz izlemeyi ihmal etmek: Basınç/yoğunluk göstergesi olmayan ya da izlenmeyen bir GIS, yalıtım güvencesini yitirir. Yoğunluk rölesi alarm ve kilitleme fonksiyonuyla devreye alınmalıdır.
• Genişleme payı bırakmamak: Metal-clad ve modüler GIS sistemlerinde ilerideki çıkış hücreleri için bara uzatma payı planlanmazsa, büyüme aşamasında tüm pano yenilenmek zorunda kalır.

Hücre besleme trafosunun anma gücü ve kısa devre empedansı, bara arıza seviyesini doğrudan belirler; doğru Icw seçimi için OG/AG dağıtım trafosu seçimi yazımızdaki empedans ve kısa devre bölümünü de değerlendirmenizi öneririz.

Özet

Metal-clad, GIS ve RMU aynı işi yapan üç “kutu” değildir; süreklilik, kısa devre, alan ve bakım ekseninde farklı noktalarda konumlanır. Kritik süreklilik ve yüksek kısa devre → metal-clad (LSC2B, PM). Dar alan ve zorlu ortam → GIS. Ekonomik sekonder dağıtım halkası → RMU. Her üçünde de şartnameye Icw/Ip, LSC sınıfı, partition class ve IAC değerini sayısal yazmak, sonradan telafisi pahalı olan seçim hatalarını baştan önler.

OG hücre şartnamenizde Icw, LSC ve IAC sınıflarının projenize uygun belirlenmesi için mühendislik ekibimizle iletişime geçebilirsiniz.

📩 og hücre ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

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