Etiket: kısa devre

ELEKTRİK KESİNTİSİ TÜM ÜLKEDE NEDEN OLUR?

Nisan 29, 2025 / / 0 Comments

Ülke Çapında Elektrik Kesintisi Neden Yaşanır?

Elektrik kesintisi, günlük yaşamın akışını bozan ve büyük çaplı ekonomik kayıplara neden olan önemli sorunlardan biridir. Özellikle ülke çapında gerçekleşen kesintiler, milyonlarca insanı etkileyerek kritik altyapıların durmasına sebep olabilir. Peki, ülke genelinde elektrik kesintisi neden olur?

Ülke çapında elektrik kesintilerine neden olan en önemli faktör, genellikle iletim sistemlerinde oluşan teknik arızalar ve bunun sonucunda ortaya çıkan şebeke dengesizlikleridir. Elektrik üretim noktalarından tüketiciye ulaşana kadar, elektrik enerjisi yüksek gerilim hatları üzerinden taşınır. Bu yüksek gerilim iletim hatlarında meydana gelen teknik sorunlar, hızla tüm ülke şebekesini etkileyerek büyük çapta elektrik kesintilerine sebep olabilir.

Ülke çapında elektrik kesintisi olmasının en önemli faktör, genellikle iletim sistemlerinde oluşan teknik arızalar ve bunun sonucunda ortaya çıkan şebeke dengesizlikleridir

1. Frekans Dengesizlikleri (Şebeke Senkronizasyon Sorunları)

Elektrik şebekesinin sağlıklı çalışması için frekansın sabit ve sürekli olarak 50Hz (Avrupa standartları için) değerinde tutulması gerekmektedir. Şebekeye aniden giren veya çıkan büyük kapasiteli yükler, üretim-tüketim dengesi bozulduğunda frekansı ciddi şekilde düşürebilir veya yükseltebilir.

Frekans düşüşü (Under-frequency): Ani yük artışı veya beklenmeyen jeneratör devreden çıkmaları durumunda oluşur. Frekansın 47-48Hz seviyelerinin altına düşmesi, jeneratörlerin kendini koruma moduna almasına ve zincirleme kesintilere neden olur.

Frekans yükselmesi (Over-frequency): Ani yük düşüşü durumlarında meydana gelir. Bu durumda jeneratörler aşırı hızlanabilir, koruma sistemleri devreye girer ve üretim ünitelerini devreden çıkarır.

2. Trafo Merkezleri ve İletim Hatları Arızaları

İletim sistemi trafo merkezlerinde yaşanan teknik arızalar, şebekenin tamamını etkileyen zincirleme reaksiyonlara neden olabilir. Arıza türleri:

  • Trafo merkezlerinde yangın veya patlama
  • İzolasyon hataları ve kısa devreler
  • Hat kopmaları veya direk devrilmeleri
  • Yüksek gerilim iletim hatlarında atmosferik etkiler (fırtına, yıldırım çarpmaları)

Bu tür sorunlar, şebeke entegrasyonunu bozarak ani ve geniş çaplı elektrik kesintilerine yol açar.

3. Şebeke Güvenlik Sistemleri ve Röle Koruma Ayarları

Elektrik şebekelerinde bulunan koruma röleleri ve otomatik kesiciler, aşırı yük ve kısa devre durumlarında şebekeyi korumak amacıyla devreye girerler. Röle ayarlarının yanlış yapılması veya zamanında bakım görmemesi, normal koşullarda izole edilebilecek küçük bir arızanın geniş bir alana yayılmasına neden olabilir.

4. Doğal Afetler ve Olağanüstü Hava Koşulları

Deprem, sel, aşırı sıcaklıklar veya şiddetli fırtınalar gibi doğal afetler, elektrik iletim hatlarına ve trafolara zarar vererek ülke çapında elektrik kesintisi yaşanmasına yol açabilir. Bu afetler sonucunda altyapının zarar görmesi durumunda, elektrik dağıtımı kesintiye uğrar ve onarım çalışmaları uzun sürebilir.

5. Siber Saldırılar ve Kritik Altyapı Güvenliği

Günümüzde enerji şebekeleri, siber saldırılar için hedef haline gelmiştir. Kritik enerji altyapılarının siber güvenlik açıkları nedeniyle hedef alınması durumunda, ülke çapında uzun süreli elektrik kesintileri yaşanabilir. Siber saldırılar, sistemlerin devre dışı bırakılması, kontrol merkezlerinin ele geçirilmesi veya veri bütünlüğünün bozulmasıyla sonuçlanabilir.

Deprem, sel, aşırı sıcaklıklar veya şiddetli fırtınalar gibi doğal afetler, elektrik iletim hatlarına ve trafolara zarar vererek ülke çapında elektrik kesintisi yaşanmasına yol açabilir.

İspanya ve Portekiz’de Neden Elektrik Kesintisi Yaşandı?

28 Nisan 2025’te, İspanya, Portekiz ve güney Fransa’yı etkileyen büyük bir elektrik kesintisi yaşandı. Kesinti, öğle saatlerinde başladı ve Madrid, Barselona, Lizbon gibi büyük şehirlerde ulaşım, iletişim ve kamu hizmetlerinde ciddi aksamalara yol açtı. Metro seferleri durdu, trafik ışıkları çalışmadı, telefon ve internet hizmetleri kesintiye uğradı.​

Kesintinin kesin nedeni henüz netleşmemiş olsa da, uzmanlar ve yetkililer birkaç olasılık üzerinde duruyor:​

Nadir Görülen Atmosferik Olaylar: Portekizli enerji şirketi REN, İspanya’nın iç kesimlerinde yaşanan aşırı sıcaklık değişimlerinin, yüksek gerilim hatlarında “indüklenmiş atmosferik titreşimler” oluşturduğunu ve bu durumun elektrik şebekesinde senkronizasyon sorunlarına yol açtığını belirtti. ​

Şebeke Frekansında Dengesizlik: İspanya Başbakanı Pedro Sánchez, ülkenin beş saniye içinde 15 GW’lık elektrik üretimini kaybettiğini ve bu durumun Avrupa standart frekansı olan 50Hz’in altına düşerek şebekede zincirleme kesintilere neden olduğunu açıkladı. ​

Fransa-İspanya Arasındaki Bağlantı Arızası: İspanyol elektrik operatörü REE, Fransa ile olan elektrik bağlantısında yaşanan bir arızanın, İspanya’nın Avrupa elektrik şebekesinden ayrılmasına ve ardından sistemin çökmesine neden olduğunu bildirdi. ​

Siber Saldırı İhtimali: İspanya Ulusal Siber Güvenlik Enstitüsü, olayın bir siber saldırı sonucu olup olmadığını araştırıyor. Ancak şu ana kadar bu yönde bir kanıt bulunamadı. ​

Yenilenebilir Enerji ve Şebeke Dengeleme: İspanya, elektrik üretiminin %56’sını yenilenebilir kaynaklardan sağlıyor ve 2030 yılına kadar bu oranı %81’e çıkarmayı hedefliyor. Ancak, güneş ve rüzgar gibi kesintili kaynakların entegrasyonu, şebeke frekansının dengelenmesini zorlaştırıyor. Bu durum, gelişmiş dengeleme teknolojilerine ve altyapı yatırımlarına olan ihtiyacı artırıyor. ​

Elektrik kesintisinin ardından, İspanya ve Portekiz’de enerji arzı kademeli olarak yeniden sağlandı. Ancak, bu olay Avrupa’nın enerji altyapısının kırılganlığını ve iklim değişikliği ile yenilenebilir enerji entegrasyonunun getirdiği zorlukları bir kez daha gözler önüne serdi.​ Bu tür olayların gelecekte tekrar yaşanmaması için, Avrupa’nın enerji şebekesinin daha dayanıklı ve esnek hale getirilmesi, uluslararası işbirliğinin artırılması ve ileri teknolojilere yatırım yapılması büyük önem taşıyor.​

Türkiye’de 2015 Elektrik Kesintisi: Ne Olmuştu?

31 Mart 2015 tarihinde Türkiye, tarihindeki en büyük elektrik kesintilerinden birini yaşadı. Ülke genelinde 79 ilde elektrikler kesildi ve milyonlarca kişi bundan etkilendi. Resmi açıklamalara göre, kesintinin nedeni iletim sisteminde yaşanan teknik bir arızaydı. Avrupa ve Türkiye arasında elektrik iletim hatlarında yaşanan dengesizlik ve frekans kaybı, domino etkisi yaratarak tüm ülkeye yayılan bir kesintiye neden oldu. Kesinti sonucunda ulaşım, haberleşme ve sağlık hizmetleri gibi kritik sektörler ciddi şekilde etkilendi ve ekonomik kayıplar yaşandı. Kesintinin temel nedeni, doğu ve batı bölgeleri arasındaki elektrik iletim hatlarında yapılan bakım çalışmaları sırasında sistemin dengesinin bozulmasıdır. Doğu Anadolu’daki hidroelektrik santrallerinden batıya yönlendirilen enerji akışı, bazı iletim hatlarının devre dışı kalması nedeniyle aşırı yüklenmiş ve bu durum, Osmanca–Kurşunlu hattının devre dışı kalmasına yol açmıştır. Sonuç olarak, Türkiye’nin elektrik sistemi ikiye bölünmüş ve Avrupa elektrik ağıyla olan bağlantı da kesilmiştir.

Sistemin doğu ve batı bölümleri farklı tepkiler vermiştir:​

  • Batı Bölgesi: Enerji üretiminde %21’lik bir azalma yaşanmış, frekans düşmüş ve bazı santraller devre dışı kalmıştır. 
  • Doğu Bölgesi: Aşırı hidroelektrik üretimi nedeniyle frekans artışı olmuş, bu da santrallerin otomatik olarak kapanmasına neden olmuştur.​

Bu durum, ülke genelinde ulaşım sistemlerinin durmasına, eğitim faaliyetlerinin aksamasına ve birçok sektörde üretimin durmasına yol açmıştır. 

Kesintinin ardından, saat 16:12 itibarıyla doğu ve batı bölgeleri yeniden senkronize edilmiş ve ülkenin %80’ine elektrik sağlanmıştır. Saat 18:30’da ise bu oran %95’e ulaşmıştır. 

Ülke çapında elektrik kesintilerinin temelinde genellikle şebeke ve iletim sistemindeki teknik arızalar, bakım eksiklikleri ve altyapı yetersizlikleri yatmaktadır.

Elektrik Kesintisini Önlemek İçin Ülkede Alınabilecek Önlemler

Ülke çapında elektrik kesintilerinin temelinde genellikle şebeke ve iletim sistemindeki teknik arızalar, bakım eksiklikleri ve altyapı yetersizlikleri yatmaktadır. Bu tür sorunları minimize etmek için:

  • İletim hatlarının ve trafo merkezlerinin düzenli bakım ve onarımını yapmak,
  • Frekans dengeleme sistemlerine yatırım yapmak ve geliştirmek,
  • Şebeke koruma rölelerinin doğru ayarlanmasını ve düzenli test edilmesini sağlamak,
  • Yenilenebilir enerji kaynaklarının şebekeye entegrasyonunda dengeleyici sistemler (depolama sistemleri, akıllı şebeke çözümleri) kullanmak kritik öneme sahiptir.
  • Şebeke altyapısının güçlendirilmesi ve düzenli bakımların yapılması
  • Enerji üretim ve tüketiminin dengelenmesini sağlayacak akıllı şebeke teknolojilerinin entegrasyonu
  • Siber güvenlik önlemlerinin artırılması ve düzenli sızma testlerinin yapılması
  • Yenilenebilir enerji kaynaklarının dengeli entegrasyonu ve depolama sistemlerinin yaygınlaştırılması

Ülke çapında yaşanan elektrik kesintilerinin önüne geçebilmek için altyapının sürekli güncellenmesi ve modernize edilmesi büyük önem taşımaktadır. Özellikle geniş çaplı kesintilere karşı proaktif yaklaşımlar ve yatırımlar, enerji arzının sürdürülebilirliğini sağlamak adına kritik öneme sahiptir.

GENERATÖRLERİN KISA DEVRE AKIMINA ETKİSİ

Mart 5, 2023 / / 0 Comments

Generatörlerin Kısa Devre Akımına Etkisi

Güç şebekelerinde herhangi bir noktada meydana gelen kısa devre akımının hesaplanmasında endüktif yükler ve generatörler (üreteçler) önemli rol oynar. Özellikle senkron veya asenkron generatörlerin yapısı gereği endüvi reaksiyonu, uyarma alanı, stator ve rotorda meydana gelen kaçak reaktanslar kısa devre akımını etkiler. Bu neden generatörlerin üç tip kısa devre reaktansı vardır. Bunlar subtransient (başlangıç), transient (geçici) ve sürekli reaktans olarak isimlendirilir. Bu reaktanslar, kısa devre arıza akımı oluştuktan hemen sonraki ilk periyotta etkili olur ve başlangıçta kısa devre akım genliğinin, efektif değerinin yükselmesine neden olmaktadır. Bu konu generatöre yakın kısa devre ve generatöre uzak kısa devre olarak iki ana başlıkta incelenmektedir.

Generatöre Yakın Kısa Devre Analizi

Kısa devre arızası boyunca generatörün uyarma alanı, endüvi reaksiyonundan dolayı zayıflar ve generatörün gerilimi, arıza önceki değerine göre azalır. Bu da generatörün empedansının artması demektir (generatör gücünü sabit kaldığını düşünecek olursak). Empedansın artması kısa devre akımını düşürmesi anlamına gelir ki generatöre yakın kısa devre analizinde subtransient süresi generatörden uzak kısa devre arıza akımına göre daha çok daha kısadır. Darbe kısa devre akımı ve başlangıç kısa devre akımı bu nedenden dolayı hemen düşer ve kararlı hale gelir. Kısa devre akımı endüvi reaksiyonuna sebep olur generatörün uyarma alanını zayıflatır. Bu nedenle de generatörün ürettiği EMK’yı azaltır. Bu sürede kısa devre akımı bir süre daha kararsızdır, bu süreye transient (geçici) süre denir. Daha sonra ise kısa devre akımı kararlı bir hal alır. Özetle, aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi generatörün bulunduğu bir hatta kısa devre olduğu zaman subtransient süresi çok kısa, transient süresi biraz daha uzun sürer ve arıza akımı kararlı bir hal alır.

Generatöre Yakın Kısa Devre Akımı Değişimi

Generatöre Uzak Kısa Devre Analizi

Kısa devre arızası generatörden uzak bir noktada meydana gelirse, generatör empedansının etkisi, şebeke empedansının etkisinin yanında çok düşük kalır, etkisini kaybeder. O zaman kısa devre akımının geçici hal süreleri değişir. Bu değişim aşağıdaki grafikteki gibi olur. Şekilden anlaşılacağı gibi, başlangıç kısa devre akımının değeri, sürekli kısa devre akımın değerine çok yakındır. Bunun nedeni ise, şebekenin empedansı generatör empedansından daha büyük olduğu için generatör uçlarında daha büyük bir EMK, dolayısıyla gerilim oluşur. Bu gerilim, yükleri bir süre daha besleyeceğinden kısa devre akımını küçültmüş olur. Dolayısıyla arıza oluştuktan sonraki ilk periyotta arıza akımı değişimi çok büyük olmaz.

Generatöre Uzak Kısa Devre Akımı Değişimi

Sonuç olarak, kısa devre analizi yaparken güç sisteminde bir generatörün olup olmadığı bilinmelidir. Çünkü eğer sistemde generatör varsa, arıza başladıktan sonraki ilk periyotta başlangıç kısa devre akımı ve darbe akımı daha yüksek çıkabilir. Bu değere göre koruma elemanlarının anahtarlama boyutlandırılması yapılması gerekmektedir.

Generatörlerin Kısa Devre Akımına Etkisi

Jeneratörlerin kısa devre akımına etkisi, jeneratörün türü, gücü ve tasarımına bağlı olarak değişir. Örneğin, kiralık mobil jeneratör kullanıldığında, kısa devre durumunda hızlı bir yanıt sağlanarak sistemin korunması hedeflenir. Kohler marin jeneratör, suyla çalışan sistemlerde güvenilir bir enerji kaynağı sağlarken, kısa devre akımını sınırlamak için özel tasarım özelliklerine sahiptir. Benzer şekilde, imc jeneratör ve vanguard jeneratörler, kısa devre akımı sırasında sistemin kararlılığını artırmak için modern teknolojilerle donatılmıştır. Silent jeneratör veya süper sessiz jeneratör gibi modeller, kısa devre durumunda düşük gürültü avantajıyla dikkat çekerken, 70 kVA Aksa jeneratör gibi yüksek kapasiteli jeneratörler, kısa devre akımını dengeleme yetenekleriyle endüstriyel alanlarda tercih edilir. Özellikle türbin jeneratör ve su türbini jeneratör gibi yenilikçi sistemler, suyla çalışan uygulamalarda kısa devre akımının kontrolü için optimize edilmiştir. Sistem tasarımında kullanılan jeneratörün gücü, örneğin 165 kW jeneratör veya 220 kVA jeneratör, kısa devre hesaplarında kritik bir faktördür. Bu tür jeneratörlerin doğru seçimi, kısa devre durumunda enerji sisteminin güvenliğini sağlar. Son olarak, kiralık jeneratör fiyatları ile ekonomik seçenekler, kısa süreli projelerde kısa devre yönetimi için pratik çözümler sunar.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

GÜÇ SİSTEMLERİNDE KISA DEVRE – ARIZA TİPLERİ VE FORMÜLLER

Mart 4, 2023 / / 0 Comments

Kısa Devre Formülleri

Kısa Devre Arıza Türleri

Güç sistemlerinde kısa devre formülleri konusunu inceleyecek olursak, kısa devre analizinde teoride dört çeşit kısa devre arıza tipi vardır. Bu arızalar kısa devre formülleri ile hesaplanmaktadır.

  • Üç faz kısa devre akımı
  • Faz-toprak kısa devre akımı
  • Faz-faz kısa devre akımı
  • Faz-faz-toprak kısa devre akımı

Bu dört tip kısa devre arıza akımlarından simetrik arızalar üç faz kısa devre arızasıdır. Diğer üç arıza akımı tipi asimetrik arıza akımlarıdır. Güç sistemlerinde arızaların çoğu (genelde %50’sinden fazla) faz-toprak kısa devre arızası olarak meydana gelmektedir. Kısa devre hesapları yapılırken transformatörlerin ana kademesinde olduğu, ark dirençlerinin hesaba katılmadığı, kısa devrenin olduğu noktada eşdeğer bir gerilim kaynağının olduğu ve kısa devre eşdeğer devrelerinde arıza üzerinde yer alan elemanların pozitif, negatif ve sıfır bileşen empedanslarının belirlenebildiği varsayılarak formüller oluşturulmuştur.

Kısa Devre Formülleri

Üç Faz Toprak Kısa Devre Arızası

Üç fazlı kısa devre arızası simetrik (dengeli) bir arızadır ve üç fazında birbirleriyle teması sonucu oluşur. Aşağıdaki şekilde arızanın genel görünümü verilmiştir. Zf ise arızanın toprak empedansını simgelemektedir ve sıfır olarak düşünülecektir. Bu tür arıza tipinde yıldız noktasının toprağa bir direnç üzerinden bağlı olması akımın büyüklüğünü değiştirmez.

Üç Faz Toprak Kısa Devre Arıza Durumu

Burada, arızanın meydana geldiği noktadan, ilerlediği hat boyunca tüm elektrik ekipmanlarının (transformatör, enerji iletim hatları, kablolar vb.) kısa devre empedansları hesaplanır ve sonrasında kısa devre eşdeğer devresi oluşturulur. Bu devre aslında simetrili bileşenlerde pozitif bileşen devresine denk gelmektedir. Arıza dengeli olduğu için, negatif ve sıfır bileşenler pozitif bileşen devresiyle temas kurmaz ve sadece pozitif bileşen devresinde işlem yapılır.

Örnek Bir Güç Sistemi

Yukarıda örnek, basit bir güç sistemi verilmiştir. Buna göre üç faz kısa devre eşdeğer devresi aşağıdaki gibi olacaktır.

Güç Sisteminin Kısa Devre Eşdeğer Devresi

Buradan arıza akımı aşağıdaki kısa devre formülü ile bulunur (ZF=0 düşünülmüştür).

    \[I'_k\;=\frac{\displaystyle\frac{c\;U_n}{\sqrt3}}{(Z_{QT}+Z_{TK}+Z_L)}\]

Faz-Toprak Kısa Devre Arızası

Faz-toprak kısa devresinde ise bir faz iletkeninin herhangi bir nedenden dolayı toprak irtibatlı bir nesneye teması sonucu oluşan bir arızadır. Toprak empedansını ihmal edecek olursak simetrili bileşen eşdeğer devresi aşağıdaki şekilde olacaktır.

Faz-Toprak Arızası Simetrili Bileşen Eşdeğer Devresi

Buradan a fazının pozitif, negatif ve sıfır bileşen kısa devre akımı aşağıdaki kısa devre formülleri ile bulunur.

    \[I_0=I_1=I_2=\frac{V_H}{(Z_0+Z_1+Z_2)}.\]

Simetrili bileşen matrisinden a fazının kısa devre akımı aşağıdaki formülle bulunur.

    \[I_a=\frac{3V_H}{(Z_0+Z_1+Z_2)}.\]

Faz-Faz Kısa Devre Arızası

Faz-faz kısa devre arızası, iki fazın birbirlerine teması sonucu olur ve gösterimi aşağıda verilmiştir.

Faz-Faz Kısa Devre Arıza Durumu

Bu arıza tipinde simetrili bileşen devre görünümü aşağıdaki gibi olacaktır (toprak empedansı ihmal edilmiştir).

Faz-Faz Kısa Devre Simetrili Bileşen Eşdeğer Devreleri

Burada simetrili bileşen devrelerinde kısa devre akımları aşağıdaki gibi olur.

    \[I_0=0.\]

    \[I_1=-I_2=\frac{V_H}{(Z_1+Z_2)}.\]

“b” ve “c” fazlarının birbirlerine temas ettiğini düşünecek olursa simetrili bileşen matrislerinden b ve c fazlarının kısa devre akımları aşağıdaki formülle hesaplanır.

    \[I_b=-I_c=\frac{j\sqrt3V_H}{(Z_1+Z_2)}.\]

Faz-Faz-Toprak Kısa Devre Arızası

Faz-faz-toprak kısa devre arızası, iki fazın birbirleriyle ve ekstra toprakla temaslı bir noktaya temas etmesinden meydana gelir. Arızanın görünümü aşağıdaki gibidir.

Faz-Faz-Toprak Kısa Devre Arıza Durumu

Bu arıza tipinin simetrili bileşen eş değer devresi aşağıdaki gibidir. Burada toprak empedansı ihmal edilmiştir.

Faz-Faz-Toprak Kısa Devre Simetrili Bileşen Eşdeğer Devresi

Burada simetrili bileşen devrelerinde kısa devre akımları akım bölme kuralına göre I1, I2 ve I0 bulunur. “a” ve “b” fazlarının birbirlerine ve toprakla temas ettiğini düşünecek olursa simetrili bileşen matrislerinden a ve b fazlarının kısa devre akımları aşağıdaki formülle hesaplanır.

    \[I_a=-I_b=j\sqrt3\frac{V_H\;(Z_0-a^2Z_1)}{Z_1(Z_1+2Z_0)}.\]

Bu tüm kısa devre analizlerinde eğer toprak kısa devre empedansını da eklemek istersek, bu değeri tüm simetrili bileşen devrelerinde göstermek gerekir. Devrelerde pozitif, negatif ve sıfır bileşen akımları hesaplanır. Sonrasında da simetrili bileşen matrisinden kısa devre faz akımları bulunur. Kısa devrenin olduğu noktada gerilimler düşer. Gerilimler de aynı şekilde simetrili matrisler yardımıyla önce simetrili bileşenler, sonrasında da faz gerilimleri simetrili bileşenler matrisi yardımıyla hesaplanır.

Kısa Devre Formülleri ve Kısa Devre Testi

Kısa devre formülleri konusunu inceleyecek olursak, kısa devre bir elektrik devresindeki iki nokta arasında dirençsiz veya çok düşük dirençli bir yol oluşmasıyla meydana gelir. Bu durum, kısa devre akımı olarak adlandırılan, normalden çok daha yüksek bir akımın oluşmasına neden olur ve devre elemanlarının zarar görmesine yol açabilir. Elektrik ve elektronik sistemlerde kısa devreyi önlemek veya oluştuğunda tespit etmek için çeşitli yöntemler ve ekipmanlar kullanılır. Kısa devre testi, devrede kısa devre olup olmadığını anlamak için multimetre ile yapılan yaygın bir yöntemdir. Özellikle kabloda kısa devre bulma veya elektronik devrede kısa devre bulma gibi uygulamalarda bu test oldukça önemlidir. Ayrıca, trafo kısa devre testi ve transformatör kısa devre testi, güç sistemlerindeki ekipmanların güvenli çalışmasını sağlamak için kritik testlerdir.

Faz toprak kısa devre, nötr toprak arası kısa devre ve toprak ve nötr kısa devre gibi arızalar, elektrik sistemlerinde yaygın görülen kısa devre türlerindendir. Bu durumlarda, doğru kısa devre hesapları yapılmalı ve diyot ile kısa devre koruması veya mosfet kısa devre koruma gibi yöntemler kullanılmalıdır. Elektronik devrelerde kısa devre koruması için genellikle diyot, mosfet ve kondansatör kısa devre önleme devreleri kullanılır. Ayrıca, şaseye kısa devre veya rezistans kısa devre gibi durumları tespit etmek için multimetre kısa devre testi yapılabilir. Grup kısa devre gibi daha karmaşık durumlar ise daha ileri düzey analiz gerektirir. Kısa devre örnekleri incelenerek, arızaların nasıl önlenebileceği ve giderileceği öğrenilebilir. Örneğin, nötr ile toprak kısa devre arızası genellikle yanlış bağlantılardan kaynaklanır ve dikkatlice kontrol edilmelidir. Böylece, sistemlerin güvenli ve uzun ömürlü çalışması sağlanabilir.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

GÜÇ SİSTEMLERİNDE KISA DEVRE – SİMETRİLİ BİLEŞENLER

Mart 4, 2023 / / 0 Comments

Simetrili Bileşenler

Teoride dört çeşit kısa devre arıza tipi vardır. Bunlar; üç faz, faz-toprak, faz-faz ve faz-faz-toprak kısa devre akımlarıdır. Bu dört tip kısa devre arıza akımlarından üç faz kısa devre olanı simetrik (dengeli) olup, diğerleri asimetrik (dengesiz) arızadır. Kısa devre arıza akımı hesabı yapılırken empedans metodu ve simetrili bileşenler metodu kullanılır. Üç fazlı alternatif akım güç sistemleri teoride dengeli olduğu kabul edilir. Aslında pratikte, gerçek uygulamalarda sistem genelde dengesizdir. Özellikle dengesiz sistemlerde kısa devre arıza akımını hesaplamak çok zor ve karışıktır. Hatta sistem büyük ise, işinden içinden çıkılmaz hal alır. Buna çare olmak adına simetrili bileşenler yöntemi dengesiz güç sistemlerinde kısa devre arıza akımını ve etkilerini hesaplamada kullanılır.

Simetrili Bileşenler

Üç fazlı sistemlerde simetrili bileşenler metodu uygulandığında üç adet bileşen devresi elde edilir. Bunlar; pozitif, negatif ve sıfır bileşen devreleridir. Eğer güç sistemi dengeli ise bu üç bileşen birbirlerinden bağımsızdır, aralarında elektriksel herhangi bir bağlantı bulunmaz. Ancak sistem dengesiz hale gelirse, bileşen devreleri arıza tipine göre birbirlerine bağlı duruma gelirler ve sistemin analizi daha kolay hale gelir.

Simetrili Bileşen Fazör Diyagramları

Fazörel olarak gösterimi kolaylaştırmak için bir a operatörü kullanılır.

    \[a=1\angle120^\circ\]

    \[a^2=1\angle240^\circ\]

Burada simetrili bileşen (1, 2, 0) fazör diyagramlarından yararlanılarak her bir fazın (a, b, c) akım ve gerilim matrisleri aşağıdaki şekilde oluşturulur. Burada a fazı referans olarak alınmıştır. V0, V1, V2 ve I0, I1, I2 parametreleri a fazının gerilim ve akım değerlerinin sırasıyla sıfır, pozitif ve negatif bileşenlerini ifade etmektedir.

Gerilim parametrelerinin simetrili bileşen cinsinden matris değerleri aşağıdaki gibidir.

    \[\begin{bmatrix}V_a\\V_b\\V_c\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1&1&1\\1&a^2&a\\1&a&a^2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}V_0\\V_1\\V_2\end{bmatrix}\\\\\]

    \[\begin{bmatrix}V_0\\V_1\\V_2\end{bmatrix}=\frac13\begin{bmatrix}1&1&1\\1&a&a^2\\1&a^2&a\end{bmatrix}\begin{bmatrix}V_a\\V_b\\V_c\end{bmatrix}\]

Akım parametrelerinin simetrili bileşen cinsinden matris değerleri aşağıdaki gibidir.

    \[\begin{bmatrix}I_a\\I_b\\I_c\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}1&1&1\\1&a^2&a\\1&a&a^2\end{bmatrix}\begin{bmatrix}I_0\\I_1\\I_2\end{bmatrix}\\\\\]

    \[\begin{bmatrix}I_0\\I_1\\I_2\end{bmatrix}=\frac13\begin{bmatrix}1&1&1\\1&a&a^2\\1&a^2&a\end{bmatrix}\begin{bmatrix}I_a\\I_b\\I_c\end{bmatrix}\]

Güç Sistemlerinde Kısa Devre Arıza Akımı ve Yük Akışı Analizi Hangi Programlarla Yapılır?

Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle güç sistemleri artık manuel olarak yük akışı ve kısa devre analizi yapılmamaktadır. Bunun yerine birçok bilgisayar simülasyon yazılım programları kullanılmaktadır. Bu programlardan en çok kullanılanları ETAP, PSCAD ve MATLAB Simulink programlarıdır.

Kısa Devre

Kısa devre, bir elektrik devresindeki iki nokta arasında dirençsiz veya çok düşük dirençli bir yol oluşmasıyla meydana gelir. Bu durum, kısa devre akımı olarak adlandırılan, normalden çok daha yüksek bir akımın oluşmasına neden olur ve devre elemanlarının zarar görmesine yol açabilir. Elektrik ve elektronik sistemlerde kısa devreyi önlemek veya oluştuğunda tespit etmek için çeşitli yöntemler ve ekipmanlar kullanılır. Kısa devre testi, devrede kısa devre olup olmadığını anlamak için multimetre ile yapılan yaygın bir yöntemdir. Özellikle kabloda kısa devre bulma veya elektronik devrede kısa devre bulma gibi uygulamalarda bu test oldukça önemlidir. Ayrıca, trafo kısa devre testi ve transformatör kısa devre testi, güç sistemlerindeki ekipmanların güvenli çalışmasını sağlamak için kritik testlerdir.

Faz toprak kısa devre, nötr toprak arası kısa devre ve toprak ve nötr kısa devre gibi arızalar, elektrik sistemlerinde yaygın görülen kısa devre türlerindendir. Bu durumlarda, doğru kısa devre hesapları yapılmalı ve diyot ile kısa devre koruması veya mosfet kısa devre koruma gibi yöntemler kullanılmalıdır. Elektronik devrelerde kısa devre koruması için genellikle diyot, mosfet ve kondansatör kısa devre önleme devreleri kullanılır. Ayrıca, şaseye kısa devre veya rezistans kısa devre gibi durumları tespit etmek için multimetre kısa devre testi yapılabilir. Grup kısa devre gibi daha karmaşık durumlar ise daha ileri düzey analiz gerektirir. Kısa devre örnekleri incelenerek, arızaların nasıl önlenebileceği ve giderileceği öğrenilebilir. Örneğin, nötr ile toprak kısa devre arızası genellikle yanlış bağlantılardan kaynaklanır ve dikkatlice kontrol edilmelidir. Böylece, sistemlerin güvenli ve uzun ömürlü çalışması sağlanabilir.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

GÜÇ SİSTEMLERİNDE KISA DEVRE – KISA DEVRE AKIMI PARAMETRELERİ

Mart 4, 2023 / / 0 Comments

Güç Sistemlerinde Kısa Devre Parametreleri

Kısa devre analizi yapmak için kısa devre parametreleri belirlenmelidir. Bir güç sisteminde kısa devre akımı arızası olduğunda oluşan arıza akımının büyüklüğü zamana göre değişir ve sonra kararlı hale oturur. Önce bir “transient” denilen geçici durumu vardır, sonra ise akımın değeri sürekli sabit bir noktaya ulaşır. Arıza oluştuktan çok kısa bir süre sonra (bu süre ms mertebelerindedir) çok yüksek akımlar meydana gelir ve bu çok tehlikelidir. Bu yüzden güç sistemini meydana getiren tesis elemanlarının boyutlandırılmasında, şebekedeki tesis elemanlarının korunması konusunda bu değerlerin önceden hesaplanması ve buna göre koruma elemanlarının seçilmesi çok önemlidir. Şimdi bu parametrelerin neler olduğuna bir göz atalım.

Kısa Devre Parametreleri Nelerdir?

Subtransient (başlangıç) kısa devre akımı (I’’k) : Arıza olduktan sonra kısa devre akımının ilk periyottaki en büyük değeridir. Aşağıdaki formülle hesaplanır.

    \[I^{''}k=2\sqrt2\;I_k\]

Transient (geçiş) kısa devre akımı (I’k): Bu değer, arızada ilk başta oluşan subtransient (başlangıç) kısa devre akımıyla sürekli kısa devre akım değerinin arasındaki geçiş akımıdır. Kısa sürelidir. Sürenin uzunluğu, kısa devrenin generatöre yakın veya uzak kısa devre olması ile ilişkilidir.

Sürekli kısa devre akımı (Ik): Bu değer, artık kısa devre arıza akımının kalıcı, dengeye ulaştığı akım değeridir. Referans alınan kısa devre akımıdır. Arıza olduktan sonra arıza akımı dengeye ulaştığında, sistemden beslenen yükler etkilenirler.

Darbe kısa devre akımı (Ip): Bu değer, arıza başladıktan sonra akımın ilk periyottaki maksimum değeridir. Efektif değer değildir, ortalama 10 ms sonra arıza akımı değeri bu noktaya ulaşır. Aşağıdaki formülle hesaplanır. Formülde belirtilen “K” sabiti, tesisat elemanlarının R/X oranına bağlı olarak 1 ile 2 değerleri arasında bir sabit kabul edilir.

    \[I^{''}k=K\sqrt2\;I_k\]

Kısa devre açma akımı (Ib): Kısa devre arızasının kesmesi için kesicinin kontaklarını ayırabileceği alternatif akımın efektif değeridir. Bu değere göre anahtarlama ekipmanlarının zorlanma derecesi tayin edilir. Güç sistemindeki tesis elemanlarının hangi değerde ne kadar süre boyunca dayanıp anahtarlamanın yapılacağı hesaplanır. Böylece minimum açma ve gecikme süreleri tayin edilir.

Kısa Devre Empedansı

Kısa devre parametreleri, kısa devre akımının hesaplanması için arıza olduğu, onu takip eden hat boyunca tesis elemanlarının kısa devre empedansları hesaplanır. Bu empedans değeri direnç ve reaktans olarak veya sadece reaktans olarak hesaba katılır. Dirençler çoğu durumda ihmal edilir. Çünkü kısa devre anında endüktif yüklerin empedans değerinin büyük bir kısmını reaktans oluşturmaktadır. Bu değer yanında direnç değeri çok ufak bir değer kaldığından ve hesapların da kolaylaşması için dirençler ihmal edilebilir. Kısa devre empedans değerini elde etmek için aşağıdaki parametrelerin kısa devre empedanslarını bilmek gerekir. Bu parametreler uygulamaya göre daha da artabilir.

  • Şebeke kısa devre gücü
  • Şebeke kısa devre empedansı
  • Generatör subtransient, transient ve sürekli hal reaktansı
  • Elektrik motorların subtransient, transient ve sürekli hal reaktansı
  • Enerji iletim hatları empedansı
  • Kablo empedansı
  • Transformatör empedansı
  • Reaktör empedansı

Eşdeğer Gerilim Kaynağı

Kısa devre arıza akımını hesaplarken kısa devre eşdeğer devresi oluşturulur. Arızanın meydana geldiği noktadaki gerilimin farklı olması ve tam olarak ortaya konulamaması nedeniyle sistemin yapısına uygun bir eşdeğer gerilim kaynağının belirlenmesi gerekir. Bu değerin belirlenmesinde generatörlerin, statik yüklerin ve transformatörlerin kademe pozisyonlarının önemli etkisi vardır. Kısa devre empedansları belirlenip, eşdeğer devre oluşturulduktan sonra kısa devre noktasında bir kaynak olduğu kabul edilerek, diğer bütün kaynaklar kısa devre edilir ve eşdeğer gerilim kaynağının arızayı beslediği düşünülerek hesap yapılır. Bu değer aşağıdaki formülle hesaplanır.

    \[V_f=\frac{c\;U_n}{\sqrt3}\]

Formülde belirtilen “c” katsayısı gerilim faktörünü göstermektedir ve IEC standartlarına göre belirlenmiş olan aşağıdaki tablodan seçilir.

Nominal GerilimGerilimc maxc min
Alçak Gerilim0,4 kV10.95
Orta Gerilim1-36 kV1.11
Yüksek Gerilim35-230 kV1.11

Kısa Devre Testi

Kısa devre, bir elektrik devresindeki iki nokta arasında dirençsiz veya çok düşük dirençli bir yol oluşmasıyla meydana gelir. Bu durum, kısa devre akımı olarak adlandırılan, normalden çok daha yüksek bir akımın oluşmasına neden olur ve devre elemanlarının zarar görmesine yol açabilir. Elektrik ve elektronik sistemlerde kısa devreyi önlemek veya oluştuğunda tespit etmek için çeşitli yöntemler ve ekipmanlar kullanılır. Kısa devre testi, devrede kısa devre olup olmadığını anlamak için multimetre ile yapılan yaygın bir yöntemdir. Özellikle kabloda kısa devre bulma veya elektronik devrede kısa devre bulma gibi uygulamalarda bu test oldukça önemlidir. Ayrıca, trafo kısa devre testi ve transformatör kısa devre testi, güç sistemlerindeki ekipmanların güvenli çalışmasını sağlamak için kritik testlerdir.

Faz toprak kısa devre, nötr toprak arası kısa devre ve toprak ve nötr kısa devre gibi arızalar, elektrik sistemlerinde yaygın görülen kısa devre türlerindendir. Bu durumlarda, doğru kısa devre hesapları yapılmalı ve diyot ile kısa devre koruması veya mosfet kısa devre koruma gibi yöntemler kullanılmalıdır. Elektronik devrelerde kısa devre koruması için genellikle diyot, mosfet ve kondansatör kısa devre önleme devreleri kullanılır. Ayrıca, şaseye kısa devre veya rezistans kısa devre gibi durumları tespit etmek için multimetre kısa devre testi yapılabilir. Grup kısa devre gibi daha karmaşık durumlar ise daha ileri düzey analiz gerektirir. Kısa devre örnekleri incelenerek, arızaların nasıl önlenebileceği ve giderileceği öğrenilebilir. Örneğin, nötr ile toprak kısa devre arızası genellikle yanlış bağlantılardan kaynaklanır ve dikkatlice kontrol edilmelidir. Böylece, sistemlerin güvenli ve uzun ömürlü çalışması sağlanabilir.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

KISA DEVRE NEDİR, NASIL OLUR?

Mart 4, 2023 / / 0 Comments

Kısa Devre Nedir?

Kısa devre nedir sorusuna cevap vermek için önce elektriğin üretim, iletim ve dağıtım sistemlerini bilmek gerekir. Elektriği güç santrallerinde üretiyor, transformatörlerle gerilimi artırıp enerji iletim hatlarıyla taşıyor, yine transformatörlerle gerilimi düşürüp tüketicilere (yüklere) dağıtıyoruz. Bu hat üzerinde bir arıza olduğunda enerji kesintisi riski bulunmaktadır. Bu arıza türlerinden biri kısa devre akımı arızasıdır.

Kısa devre, bir devrede genellikle farklı gerilimli iki veya daha fazla noktanın bağıl olarak düşük direnç veya empedans üzerinden kaza veya kasıt ile birbirine temasına denir (IEC) / (IEEE Std.100-1992). Herhangi bir kısa devre anında oluşan akıma kısa devre akımı denir ve kısa devre akımının genliğini, kaynaktan yüke kadar olan empedansların toplamı belirler. Bu durumda sistemde, kaynak ile kısa devre noktası arasında empedans çok düşer ve akım alabileceği en yüksek değerini alır.

Diğer bir tabirle, gerilim altındaki iletken kısımların birbirine veya nötrü topraklanmış olan devrelerde toprağa teması ile kısa devre oluşur. Kısa devre genellikle bir fazda ve kısa zamanda diğer fazlara sıçrayarak üç fazlı kısa devreye dönüşebilir. Gerilim atlamaları genellikle ark aracılığı ile meydana gelir. Üç fazlı kısa devre arızası, diğer arıza tiplerine göre daha az meydana gelir.  Kısa devre arızası esnasında akım yolu üzerindeki tesis elemanları, kısa devrenin termik ve dinamik etkilerine maruz kalırlar. Eğer doğru bir selektivite hesabıyla ve anahtarlama ekipmanlarının seçimiyle yeterli koruma sağlanmamışsa can ve mal kayıpları meydana gelebilir.

Kısa Devre Nedir, Kısa Devre Arızası Neden Oluşur?

Kısa devre nedir sorusuna cevap vermek için kısa devrenin kaynağını incelemek gerekir. Bunlar iç veya dış etkenler olabilir. Kısa devreye neden olabilecek başlıca iç etkenler aşağıdaki gibidir.

  • Aşırı yüklenme sonucu izolasyonun bozulması
  • Aşırı gerilimler sonucu meydana gelen delinmeler ve atlamalar
  • İzolasyondaki yapım hataları ve yaşlanmalar

Başlıca dış etkenler aşağıdaki gibi sıralanabilir.

  • Kablo ve izoleli hava hattı iletkenlerinin izolasyonlarının zedelenmesi
  • Havai enerji iletim hatları ile atmosfere açık elektrik tesislerine yıldırım düşmesi
  • Havai iletim hattı izolatörlerinin kırılması
  • Atmosferik şartlardan (kirlenme, rutubet, hava hatlarına konan kuşlar vb.) dolayı oluşabilecek gerilim atlamaları
  • Havai iletim hatlarında kar, buz ile oluşabilecek atlamalar
  • Transformatör merkezlerine giren çeşitli hayvanların, topraklanmış kısımlar ile gerilim altındaki kısımlar arasında veya fazlar arasındaki teması
  • Bakım veya operasyon esnasında güvenlik amacı ile kapatılan topraklama ayırıcılarının tesisatta tekrar gerilim verilirken unutulmaları ve yanlış manevralar

Kısa Devre Arızasının Olumsuz Etkileri Nelerdir, Nasıl Koruma Sağlanır?

Kısa devre arızasının oluşturabileceği başlıca olumsuz etkiler aşağıdaki gibidir.

  • Sistem elemanlarında mekanik ve ısıl zorlamalar
  • Uzun süreli enerji kesintileri
  • Can ve mal kaybı
  • Trafo ve elektrik odalarında meydana gelebilecek patlamalar
  • İnsanların yoğun olarak bulunduğu mekanlarda patlamalar ve yangınlar

Kısa devre arızasından korunmak için çeşitli anahtarlama elemanları kullanılır. Bunların başında kesiciler gelir. Hem alçak gerilim hem de orta ve yüksek gerilimde kısa devreden koruyan anahtarlama elemanı kesicilerdir. ETAP, PSCAD gibi yazılımlarla hesaplanan en yüksek kısa devre akım değerine göre kesicinin koruma yapacağı kA akım değeri belirlenir. Selektivite hesabı yapılır. Böylece hangi noktalara hangi değerde kesicilerin konulacağı, ne zaman açma yapacağı doğru bir şekilde belirlenmesi gerekir. Alçak gerilimde kesiciler genelde 150-200 kA değere kadar hızlı bir şekilde (milisaniyeler içerisinde) açma yapabilir. Orta gerilimdeki kesiciler ise özel uygulamalar haricinde genelde 40 kA değerine kadar koruma yapabilmektedir.

Bunun dışında güç şebekelerindeki motor, generatör, transformatör gibi ekipmanların yıldız noktalarını bir şönt direnç bağlayarak kısa devre akımları sınırlandırılır. Aynı şekilde enerji iletim hatlarına şönt reaktörler bağlanarak yine kısa devre akımlarının değerleri sınırlandırılabilmektedir.

Kısa devre, bir elektrik devresindeki iki nokta arasında dirençsiz veya çok düşük dirençli bir yol oluşmasıyla meydana gelir. Bu durum, kısa devre akımı olarak adlandırılan, normalden çok daha yüksek bir akımın oluşmasına neden olur ve devre elemanlarının zarar görmesine yol açabilir. Elektrik ve elektronik sistemlerde kısa devreyi önlemek veya oluştuğunda tespit etmek için çeşitli yöntemler ve ekipmanlar kullanılır.

Kısa devre testi, devrede kısa devre olup olmadığını anlamak için multimetre ile yapılan yaygın bir yöntemdir. Özellikle kabloda kısa devre bulma veya elektronik devrede kısa devre bulma gibi uygulamalarda bu test oldukça önemlidir. Ayrıca, trafo kısa devre testi ve transformatör kısa devre testi, güç sistemlerindeki ekipmanların güvenli çalışmasını sağlamak için kritik testlerdir.

Faz toprak kısa devre, nötr toprak arası kısa devre ve toprak ve nötr kısa devre gibi arızalar, elektrik sistemlerinde yaygın görülen kısa devre türlerindendir. Bu durumlarda, doğru kısa devre hesapları yapılmalı ve diyot ile kısa devre koruması veya mosfet kısa devre koruma gibi yöntemler kullanılmalıdır. Elektronik devrelerde kısa devre koruması için genellikle diyot, mosfet ve kondansatör kısa devre önleme devreleri kullanılır. Ayrıca, şaseye kısa devre veya rezistans kısa devre gibi durumları tespit etmek için multimetre kısa devre testi yapılabilir. Grup kısa devre gibi daha karmaşık durumlar ise daha ileri düzey analiz gerektirir. Kısa devre örnekleri incelenerek, arızaların nasıl önlenebileceği ve giderileceği öğrenilebilir. Örneğin, nötr ile toprak kısa devre arızası genellikle yanlış bağlantılardan kaynaklanır ve dikkatlice kontrol edilmelidir. Böylece, sistemlerin güvenli ve uzun ömürlü çalışması sağlanabilir.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.

MOBİL TRAFO MERKEZİ NEDİR?

Aralık 5, 2022 / / 0 Comments

Mobil Trafo Merkezi Nedir?

Mobil trafo merkezi, literatürde mobil trafolar olarak da adlandırılsa da elektrik enerjisinin iletim ve dağıtımında kullanılan, taşınabilir bir trafo ünitesidir. Bu merkezler, özellikle geçici veya acil durumlarda enerji ihtiyacını karşılamak için tasarlanmış, tekerlekli bir platform üzerine monte edilmiş kompakt sistemlerdir.

Bilim ve teknolojinin gelişmesi, enerji kesintisinin minimum düzeye indirilmesinde etkin rol oynamaktadır. Sadece enerjinin sürekliliği değil, daha fazla enerji tüketimi için de ihtiyacın karşılanması ve buna göre önceden birçok tedbirin alınması gerekmektedir. Modern toplumlarda uzun süreli enerji kesintilerine artık tahammül kalmamaktadır. Günümüzde insanların akıllı telefonlarını bile şarj etmek için yanlarında yedek batarya taşıdıkları düşünülecek olursa, insanların enerji kesintilerine çok fazla tahammülü olmadığı anlaşılabilmektedir. Evlerde elektrik kesintisi yaşandığında bile hemen tüketiciler elektrik dağıtım şirketlerini telefon veya mail yağmuruna tutmaktadırlar. Konutların, apartmanların dışında elektrik enerjisine daha çok ihtiyacı olan hastaneler, fabrikalar, okullar vb. gibi yapılarda elektrik kesintisi olması durumunda can ve mal kayıpları gelebilir, büyük maddi zararlar oluşabilir. Bu tür durumların üstesinden gelmek, bir nevi çözüm sunabilmek adına enerji kesintileri süresince tüketicilerin enerjisiz kalmaması adına mobil trafo merkezlerinin kullanılması önerilmektedir.

Mobil Trafo Merkezi OG ve Trafo Odaları

Neden Trafo Merkezi Yerine Mobil Trafo Merkezine İhtiyaç Duyarız?

Trafo merkezleri ile mobil trafo merkezilerinin farklarını inceleyecek olursak; Trafo merkezlerinin bakım-onarım durumlarında beslediği bölge, bakım sırasında enerjisiz kalmaması için geçici olarak mobil trafo merkezleri ile beslenebilir. Bilindiği gibi trafo merkezlerinin birçok çeşidi mevcut. Bunlardan bazıları bina tipi trafo merkezi, gis trafo (Gas Insulated Switchgear) trafo merkezleri, metal köşk içindeki trafo merkezleri. Açık tip indirici trafo merkezleri ve yükseltici indirici trafo merkezleri olarak sayılabilir. Örneğin bir mahallenin trafo merkezi eski tip, açık şalt tesisi olabilir. Trafo merkezi eski tip bir transformatör binası, açık tip kesici ve ayırıcılardan oluşabilir. Artık trafo merkezinin yeni tip, TEDAŞ şartnamelerine uygun beton köşk, SF6 gazlı kesicili ve ayırıcılı modüler hücrelerden oluşan (veya gaz izoleli gis trafo merkezleri) kompakt tip monoblok bir beton köşk içerisinde bina tipi trafo merkezi olarak restore etmek gerekebilir. Üretilen yeni tip trafo merkezinin fabrika testleri, saha ve montaj işleri, devreye alınması ve TEDAŞ kabulü biraz zaman almaktadır. Bu tür durumlarda trafo merkezinin restorasyonu sırasında mobil trafo merkezleri geçici çözüm olarak kullanılabilmektedir. Mobil trafo merkezleri sadece geçici enerji ihtiyaçlarında değil, hızlı enerji ihtiyacı artışlarında da şebekesi kapasitesini artırmak için kullanılmaktadır. Örneğin bir bölgeye göç dalgası yaşandığında veya nüfusu hızla arttığında o bölgeyi besleyen transformatör merkezinin gücü artık yeterli olmayabilir. Bu durumda ek enerji desteği olarak mobil trafo merkezleri kullanılabilmektedir. Uzun süreli, ciddi enerji kesintilerinde ve trafo arızalarında mobil trafo merkezi kullanılması önerilmektedir.

Gis Trafo Merkezleri (Gaz İzoleli Trafo Merkezleri), Bina Tipi Trafo Merkezleri ve Mobil Trafo Merkezleri Kullanım Avantajları

Genelde mobil trafo merkezleri 380 kV trafo merkezi veya 154 kV trafo merkezi (özellikle TEİAŞ 154 kV trafo merkezi) olarak kullanılmaktadır. Bunlar gis trafo merkezleridir (gaz izoleli trafo merkezleri). Orta gerilimde örnekleri daha azdır. Bina tipi trafo merkezlerine veya PB-1 prefabrik trafo köşklerine göre daha hafiftirler. Açık tip şalt merkezlerine bağlanabilirler. Direk tipi trafo merkezleriyle pek kullanılmaz. İndirici trafo merkezi veya yükseltici trafo merkezi olarak kullanılabilirler.

Bir bölgede birçok olay enerji kesintilerine neden olabilir. Bu nedenlerden ilk akla gelenlerden biri doğal afetlerdir. Depremler, heyelanlar, fırtınalar, kasırgalar vb. doğa olayları elektrik direklerinin yıkılmasına, kısa devre arızalarına, yüksek veya orta gerilim dağıtım merkezlerinin zarar görmesine sebep olabilir. Bunun yanında doğal afet sebebiyle bir trafo merkezinde transformatör patlaması veya orta gerilim hücre içerisindeki akım-gerilim transformatörlerinin patlaması gibi nedenlerle trafo merkezi çalışmaz hale gelebilir, beslediği bölgeyi enerjisiz bırakabilir. Doğal afet veya trafo merkezinde meydana gelebilecek herhangi bir arıza sebebiyle enerjisiz kalan bölge geçici olarak mobil trafo merkezleri ile beslenebilir ve bölgenin geçici enerji ihtiyacı giderilebilir. Bir ülkede savaş durumu söz konusu olabilir. Havadan yağan bombalar, füzeler, düşen uçaklar vb. durumlar nedeniyle bölgedeki hastaneler, üretim santralleri, fabrikalar, askeri bölgeler, trafo merkezleri zarar görebilir. Savaş bölgesinde, ilk hedef alınan noktalardan biri transformatör merkezleridir. Savaş durumlarında da mobil trafo merkezleri enerji ihtiyaçlarında en çok talep edilen ürünler arasında yer alır. Transformatör merkezlerinde büyük hasarlar meydana gelir. Savaş esnasında yeni bir trafo merkezi inşa etmek yerine enerji ihtiyacı için mobil trafo merkezleri kullanmak önemli bir çözüm olmaktadır.

Mobil Trafo Merkezi Üstten Görünüşü

Mobil trafo merkezlerinin kullanılma nedenlerinden biri de enerjinin uzun mesafelere götürülerek kullanılması durumudur. Yüksek güce ihtiyacı olan bölgelere düşük akımlarla enerji ihtiyacını sağlayabilmek için kullanılmaktadır. Örnek olarak bir tünel veya baraj inşaatı projesi sırasında, bu tür şantiyelerin yüksek güç ihtiyacı bulunur. Şantiyelerin uzunluğu 2, 3, 5 veya 10 kilometrelere çıkabilir. Yüksek güç ihtiyacını 400 V alçak gerilimde uzun mesafelerde taşımak çok tercih edilmez. Çünkü enerji kayıpları artar, kablo kesitleri artar ve maliyet yükselir. Dolayısıyla bu tür yüksek mesafelere enerjiyi, orta gerilimde taşıyıp daha sonra alçak gerilime düşürülmesi tercih edilir. Şantiye bölgesine kompakt tip beton köşklü bir trafo merkezi kurmak yerine, mobil trafo merkezlerinin kullanılması daha avantajlı olmaktadır. Ayrıca dağıtım şebekesinin ulaşmadığı ve coğrafi koşulların zor olduğu bölgelere dağıtım şebekesi kurmak hem zor hem de daha maliyetli olur. Bu tür bölgelere genelde askeri üsler veya fabrikalar kurulduğu için bu bölgelere özel mobil trafo merkezleri kullanmak daha avantajlı gözükmektedir.

Mobil trafo merkezlerinin hızlı enerji ihtiyacını karşılaması, minimum alan kaplaması, minimum bakım gereksinimi, hızlı işletme ve devreye alma süresi, düşük yatırım ve işletme maliyeti nedeniyle anlatılan olası durumlarda kullanılması hem üreticiler hem de tüketiciler açısından büyük avantajlar sağlamaktadır. Globalde ABB, Schneider Electric gibi birçok firma mobil trafo merkezi üretimi yapabilirken yerli üreticiler olarak Ulusoy elektrik trafo (yeni ismiyle Eaton), Europower trafo merkezi yapabilmektedir. Bunun yanında daha birçok firma bu sistemi kurabilmektedir.

Mobil Trafo Merkezi Tasarımı

Mobil Trafo Merkezi Tasarımı ve Örnek Bir Dağıtım Sisteminde Kısa Devre Analizi (Designing of a compact mobile substation and short‐circuit analysis in a real distribution system)

International Transactions on Electrical Energy Systems dergisinde yayımlanan akademik makalemde MATLAB Simulink programı kullanılarak 1600 kVA, 34.5/0.4 kV mobil trafo merkezi tasarımı ve kısa devre analizini yapılmıştır. Özetini ve DOI numarasını aşağıda bulabilirsiniz.

Yayınlanma Tarihi – Haziran, 2021

DOI Numarası – https://doi.org/10.1002/2050-7038.12903

Yayının giriş özeti aşağıdaki gibidir.

Ülkemizde artan nüfusla birlikte elektrik enerjisine olan ihtiyaç giderek artmaktadır. Elektrik enerjisi enerji santrallerinde üretilir, yükseltici trafo merkezleri ile gerilim yükseltilir, enerji iletim hatları vasıtasıyla uzun mesafelerce taşınır ve indirici trafo merkezleri ile alçak gerilim seviyesine indirilerek son kullanıcıya ulaştırılır. Enterkonnekte sistemde trafo merkezleri çok kritik öneme sahip yapılardır. Enerji ihtiyacının artışı, trafo merkezlerinin artışına sebep olur. Trafo merkezleri elektrik enerjisinin üretildiği noktadan enterkonnekte sisteme, iletim sisteminden dağıtım sistemine bağlandığı kritik noktalarda yer almaktadır. Ayrıca trafo merkezleri sadece gerilim değiştirilmesine sağlamaz, aynı zamanda enerji dağıtımının da bu merkezlerden yapılmasına olanak sağlar. Bu noktalarda meydana gelebilecek bir arıza, tüm sistemi enerjisiz bırakabilir. Sadece bağlı olduğu tüketim noktasını değil, diğer tüketim noktalarını da enerjisiz bırakabilir. Trafo merkezleri herhangi bir nedenden dolayı devre dışı kalabilir. Bu nedenlerden bazıları; trafonun patlaması, orta gerilim modüler hücrelerdeki ekipmanların zarar görmesi, doğal afetler, savaş durumları vb. durumlar olabilir. Böyle bir durumda ya mevcut sistemdeki arıza çabuk bir şekilde giderilmeli ya da dağıtım sistemine ek enerji takviyesi yapılmalıdır. Bu enerji takviyesi jeneratör sistemleri, mobil trafo merkezleri vb. yöntemler olabilmektedir. Bazı arıza durumlarında mevcut durumdaki arıza hemen giderilemeyebilir. Bu durumda jeneratör sistemleri bir çözüm olabilmektedir. Enerji kesintisi uzun süre olacaksa bu yöntem maliyetli olabilir. Jeneratörler yerine mobil trafo merkezleri kullanılabilir. Elektrik enerjisini tedarik eden kurum veya kuruluşlarda yedekte hazır mobil trafo merkezleri varsa hızlı bir süre içerisinde sistem devreye alınır ve son kullanıcıya enerji verilir. Mobil trafo merkezleri sadece enerji kesintisi nedeniyle kullanılmaz. Aynı zamanda bir bölgeye geçici enerji tedariki durumunda da kullanılabilir. Ayrıca büyük ve uzun mesafeler içeren büyük inşaat projelerinde enerji iletimi yüksek maliyet sebebiyle alçak gerilimden ziyade orta gerilimde yapılır. Bu durumlarda mobil trafo merkezleri kullanıcının tam ihtiyacına yönelik yapılar olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu tez çalışmasında gerilimi 34.5 kV’dan 400 V’a indiren 1600 kVA anma gücünde indirici tip bir mobil trafo merkezi tasarımı yapılmıştır. Tasarımda mobil trafo merkezinin orta gerilim ve alçak gerilim elektrik dağıtım tek hat şemaları oluşturulmuştur. Orta gerilim devresindeki kesicilerin, ayırıcıların, ölçü transformatörlerinin, dağıtım transformatörün, koruma rölesinin, parafudrların ve modüler hücrelerin seçimi yapılmıştır. Kablo kesitleri hesaplanmıştır. Alçak gerilim devresindeki kesicinin seçimi ve akü redresör grubu hesabı yapılmıştır. Mobil trafo merkezinin metal köşk mimari çizimleri ve ekipmanların köşk içerisindeki yerleşimi yapılmıştır. Daha sonra ise mobil trafo merkezinin topraklama sistemi ile ilgili bilgiler verilmiştir.

Mobil Trafo Merkezi Yandan Görünüşü

Elektrik dağıtım şebekelerindeki en önemli problemlerin başında kısa devre arızaları gelmektedir. Kısa devre arızası her an meydana gelebilir. Dolayısıyla sisteme bağlı tüm ekipmanlar daima kısa devre arızasından korunması gerekmektedir. Eğer koruma yapılamazsa can ve mal kayıpları meydana gelebilir. Mobil trafo merkezi tasarımında seçilen koruma ekipmanları en yüksek kısa devre arıza şartlarına göre seçilmiştir. Tez çalışmasında mobil trafo merkezi tasarımında seçilen ekipmanların en kötü kısa devre şartlarına göre sistemi koruyup korumadığı incelenmiştir. Kısa devre arızaları simetrik ve asimetrik olarak iki farkı tipte incelenir. Simetrik arıza, dengeli üç fazlı kısa devre arızasının meydana geldiği durumdur. Genelde en yüksek kısa devre akımları bu durumda oluşur. Asimetrik (simetrik olmayan) kısa devre arızaları ise faz-toprak, faz-faz ve iki faz-toprak kısa devre arızası olmak üzere üç tipte incelenir. Genelde dağıtım şebekelerinde en çok tek faz-toprak kısa devre arızaları meydana gelir.

Tez çalışmasında MATLAB/Simulink programında bulunan elektrik şebekesi modelleri kullanılarak mobil trafo merkezinin modeli oluşturulmuştur. Mobil trafo merkezinin orta gerilim baralarında üç faz, faz-toprak ve faz-faz kısa devre arızaları meydana geldiği varsayılmıştır. Çalışmada iki farklı simülasyon yapılmıştır. Birincisi, mobil trafo merkezi direkt 100 MVA kısa devre gücündeki bir gerilim kaynağına (sonsuz güçlü dağıtım şebekesine) bağlı olduğu durum için simülasyon yapılmıştır. Bu simülasyonda önce tam yükte normal çalışma durumundaki osilografik akım ve gerilim grafikleri elde edilmiş, daha sonrasında 34.5 kV orta gerilim barasında üç faz, faz-toprak ve faz-faz kısa devre arızaları meydana gelmesi durumunda kısa devre akımı hesaplanmış ve osilografik akım ve gerilim grafikleri oluşturulmuştur. İkinci simülasyonda ise tasarlanan mobil trafo merkezinin, İstanbul’un Beykoz ilçesindeki 9 adet trafo merkezinin bulunduğu bir mahallenin dağıtım şebekesine bağlandığı durum incelenmiştir.  Bu trafo merkezleri kısa devre gücü 16500 MVA olan, 100 MVA anma gücünde 380/34.5 kV’luk Beykoz GIS indirici merkezden beslenmektedir. Dokuz adet trafo merkezlerinden biri 1600 kVA anma gücündedir. Senaryo olarak bu şebekede işletmede olan 1600 kVA trafo merkezinin arıza yaptığı ve yerine çalışmada tasarımı yapılan 1600 kVA gücündeki mobil trafo merkezinin devre alındığı düşünülmüştür. Gerçek tabanlı bu dağıtım şebekesi MATLAB programının Simulink alt programındaki elektrik şebekesi modelleri kullanılarak modeli oluşturulmuştur. Her bir trafo merkezi bir alt sistem olarak kutucuklar halinde modellenmiştir. Sistemin genel modeli ve her bir trafo merkezinin modelleri gösterilmiştir. Mobil trafo merkezinin bağlı durumda tüm trafo merkezleri tam yükteyken önce mobil trafo merkezinin, arızanın olmadığı normal çalışma durumundaki osilografik akım ve gerilim grafikleri elde edilmiş, daha sonrasında 34.5 kV orta gerilim barasında üç faz, faz-toprak ve faz-faz kısa devre arızası meydana gelmesi durumunda kısa devre akımı hesaplanmış ve osilografik akım ve gerilim görünümleri elde edilmiştir. 

Mobil Trafo Merkezi Arkadan Görünüşü (AG Odası)

Sonuç olarak elde edilen her iki simülasyon senaryosunda, elde edilen tüm akım ve gerilim değerleri bir tablo haline getirilip sunulmuştur. İki simülasyonda kendi içerlerinde hem normal çalışma simülasyonlarına hem de kısa devre arıza simülasyonlarına bakılarak, tasarımda seçilen ekipmanların normal ve kısa devre çalışma koşullarına uygun olup olmadığı kontrol edilmiştir.

Elektrik, Elektronik, Güç ve Enerji Teknolojileri Odaklı Dijital İçerik Platformu’nda daha fazla bilgi ve içerik görüntülemek için ana sayfamızı ziyaret edebilirsiniz.


SOSYAL MEDYA

İÇERİK KATEGORİLERİ

İLETİŞİM FORMU

    © 2025 Elektrik ve Elektronik Alanında Dijital İçerik Platformu

    Theme by Anders Noren — Up ↑