Kategori: ELEKTRİK TEKNİK MAKALELER (Page 2 of 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