Aşırı Akım ve Toprak Koruma Rölesi Nedir? Ne İşe Yarar, Nasıl Çalışır ve Hangi Amaçla Kullanılır?

Aşırı akım ve toprak koruma rölesi, bağlı akım girişlerini ve etkin koruma mantığını değerlendirerek alarm veya açma isteği üreten cihazdır. Faz aşırı akım elemanı ile toprak hata elemanı aynı rölede bulunabilir; bunların ölçtüğü büyüklük, eşiği ve zaman davranışı aynı olmak zorunda değildir. Güç devresindeki arıza akımını kesici keser. Rölenin takılı olması, seçici açmayı veya bütün koruma zincirinin doğru çalışmasını tek başına kanıtlamaz.

Faz aşırı akımı ile toprak hata koruması arasındaki fark

Faz koruması, seçilen faz akımlarını yapılandırılmış karakteristiğe göre değerlendirir. Toprak hata koruması ise kurulu ölçüm düzeninin sağladığı artık veya seçilmiş nötr akımı bilgisiyle çalışır. Faz-toprak arızasının akımı; nötrün topraklanma biçimine, arıza empedansına ve şebekeye bağlıdır. Her toprak arızası yüksek akım üretmez; her aşırı akım da toprak arızası değildir.

Bu fonksiyonlar OG fider, kablo çıkışı, trafo veya motor beslemesinde ana ya da yedek korumanın bir parçası olabilir. Ekipmanın termik davranışı, diferansiyel koruması veya başka gerekli koruma işlevleri ayrıca değerlendirilir. Faz aşırı akım fonksiyonu, bütün motor veya trafo korumalarının kendiliğinden yerine geçmez. Diferansiyel koruma da tanımlı ölçüm bölgesinin uygun ölçeklenmiş akımlarını karşılaştıran ayrı bir yaklaşımdır.

I> ve I>> genellikle faz aşırı akım kademelerini, I0> ve I0>> ise toprak hata kademelerini tanımlayan işaretlerdir. Daha çok büyüktür işareti, kendi başına kesin bir çalışma süresi veya hassasiyet vermez. Yüksek kademe her rölede ani çalışmak zorunda değildir. Örneğin tarihli ABB REJ525 ürün rehberinde yüksek kademe için ani veya sabit zamanlı çalışma seçeneği bulunur; bu bir model örneğidir.

Aynı ön panel veya işlev numarası, bütün seçeneklerin etkin olduğunu göstermez. Röle modeli, donanım ve yazılım sürümü, giriş anma değerleri, ayar grubu, mantık ve çıkış atamaları birlikte kaydedilir. Yardımcı beslemenin AC veya DC olması da model ve etiket bilgisine bağlıdır; her röle için dış DC gereklidir şeklinde genellenmez.

Üç faz CT toplamı, CBCT ve nötr ölçümü nasıl ayrılır?

Üç faz CT üzerinden elde edilen artık akım, aynı referansa getirilmiş faz akımlarının fazör toplamıyla ilgilidir. Akımların yalnız etkin değerlerini aritmetik olarak toplamak aynı işlem değildir. Üç CT’nin oranı, polaritesi, hata ve doyma davranışı sonucu etkileyebilir. Pencere tipi CBCT ayrı bir ölçüm düzenidir; seçilmiş nötr veya topraklama kolundaki CT ise başka bir akım yolunu ölçer. Bir nötr ölçümünün bütün fiderleri ayrı ayrı tanımladığı varsayılmaz.

Matematiksel sıfır bileşen I0 tanımında faz akımlarının toplamı 3I0’dır. Buna karşılık bazı cihazlar artık toplamı kendi ekranında veya ayar adında I0 etiketiyle gösterebilir. Bu nedenle etiket, giriş kanalı ve yazılım ölçeği kılavuzdan kontrol edilir. Primer akım, sekonder akım ve giriş anma akımının katı aynı referans veya ölçek değildir. Primer ve sekonder akım amperle, anma akımının katı ise boyutsuz olarak ifade edilir; CT/CBCT oranı ve dönüşüm bilgisi görülmeden bir sayı primer akım diye yorumlanmaz.

Bu tablo yalnız tanım ve ölçek ayrımını açıklayan varsayımsal bir hesap örneğidir. CBCT seçimi, iletkenlerin ve varsa nötrün ölçüm sınırı, ekran/topraklama yolları ve bağlantı düzeni üretici belgesi ile onaylı projeye göre değerlendirilir. Üç ve dört iletkenli devreler aynı kabul edilmez. Burada bir bağlantı veya canlı devre müdahale tarifi verilmemektedir.

Artık akım sinyali neden tek başına arıza kanıtı değildir?

Sıfırdan farklı artık sinyal, doğrudan kesin bir faz-toprak arızası teşhisi değildir. Kurulu sisteme ait normal artık bileşenler, geçici rejim, ölçüm hatası, CT oran veya polarite sorunu ve doyma davranışı değerlendirilir. Üç CT’nin hataları artık toplamda birikebilir; ayrı bir CBCT de hatasız veya her koşulda üstün kabul edilmez. Her yanlış açmayı tek başına CT doyumuna bağlamak doğru değildir.

Schneider Electric’in Sepam serisi 40 bağlamındaki CLPU 50N/51N açıklaması, motor veya trafo geçici akımlarının faz CT’lerini doyurarak yanlış artık sinyal üretebildiği bir örnek verir. Bu, her rölede CLPU etkinleştirme veya gecikme artırma talimatı değildir. Önce gerçek olay kaydı, dalga biçimleri, etkin ayarlar, yük durumu ve ölçü yolu birlikte incelenir.

Daha düşük başlatma eşiği veya daha kısa süre her tesiste daha doğru koruma sağlamaz. Algılanması gereken en küçük toprak arızası, ölçüm yolunun güvenilirliği, normal ve geçici artık sinyaller ile diğer korumalar arasındaki koordinasyon birlikte değerlendirilir. İstenmeyen çalışmadan kaçınma ile gerekli arızayı görebilme arasında tesise özgü bir denge vardır.

IDMT, sabit zaman ve ani fonksiyon arasındaki fark

IDMT’de çalışma süresi seçilen eğriye, akımın başlatma eşiğine oranına ve zaman ayarına bağlıdır; tanımlı çalışma bölgesinde akım büyüdükçe süre azalır. Sabit zamanlı DT’de ise başlatma koşulu sürdüğünde yapılandırılmış gecikme uygulanır. Eğri ailesi, ayar çarpanı, geri dönüş davranışı ve üst sınırlar gerçek cihazdan doğrulanır. Yalnız IDMT yazması iki farklı rölenin aynı sürede çalışacağını göstermez.

Ani işlev, kasıtlı koordinasyon gecikmesi eklenmeyen bir işlevi anlatabilir; sıfır fiziksel süre anlamına gelmez. Ölçüm ve mantık işleme, çıkış kontağı, açma devresi ve kesicinin akımı kesmesi ayrı zaman katkılarıdır. Yüksek kademe seçimi de ani fonksiyonla eş anlamlı değildir. Bir kademenin başlatması, blokaj ve etkin mantık nedeniyle fiziksel açma çıkışına dönüşmeyebilir.

Topraklama ve yönlü koruma seçimi neden önemlidir?

Nötrün doğrudan, direnç üzerinden, yalıtık veya kompanze bir düzenle ele alınması; arıza akımını ve kullanılabilir ölçüm sinyalini değiştirir. Şebeke kapasitansı, arıza empedansı, besleme yolları ve işletme düzeni de önemlidir. Bir kaynakta verilen topraklama direnci, miliamper eşiği veya çalışma açısı bütün tesislere aktarılmaz. Topraklama elektrodu ölçümü ile rölenin toprak hata elemanı testi farklı işlerdir.

Ring, paralel kaynak, geri besleme veya dağıtık üretim bulunan düzenlerde yön bilgisi gerekebilir; gereklilik yalnız şebekenin adına bakılarak belirlenmez. Yön elemanı seçilmiş çalışma ve polarizasyon büyüklüklerini, bunların geçerlilik koşullarını ve yapılandırılmış mantığı kullanır. Gerilim, harici polarizasyon akımı veya birleşik yöntem örnekleri vardır. Bu nedenle bütün yönlü toprak korumaları için aynı VT bağlantısı veya aynı sabit açı gerekli denemez.

Kullanılan yöntem gerilim polarizasyonluysa uygun gerilim kaynağı, faz referansı ve gözetimi tanımlanır. Başka bir yöntemde gerekli giriş ve geçerlilik koşulları değişir. Gerilim düşmesi, polarizasyon kaynağı kaybı veya uygunsuz giriş eşlemesi durumundaki davranış kurulu modelden kontrol edilir. Yalnız akım enjekte etmek bütün yön kararını doğrulamış olmayabilir.

Koordinasyon için hangi senaryolar ve bilgiler gerekir?

İncelenen işletme düzenleri, en küçük ve en büyük arıza akımları, yük ve yol alma akımları, trafo enerjilendirme koşulları, ekipman dayanımı, sigorta veya kesici karakteristikleri ve yukarı-aşağı korumalar birlikte ele alınır. Şebeke, jeneratör, bara kuplajı veya başka kaynak senaryoları aynı kısa devre sonucunu vermeyebilir. En büyük arızada hızlı açmayı görmek, en küçük arızanın da algılandığını kanıtlamaz.

Koordinasyon grafiğinde eğrilerin ayrık görünmesi tek başına bütün senaryolarda seçicilik kanıtı değildir. Ölçüm ve röle belirsizlikleri, CT davranışı, kesici süresi, blokaj veya haberleşme yolları ve ekipman dayanımı tanımlanan kapsama dahil edilir. ABB’nin 2011 tarihli koordinasyon bölümü bu farklı katkıları örneklerle ayırır; içindeki zaman payları ve katsayılar burada evrensel ayar olarak kullanılmaz.

Test raporunda hangi son nokta belirtilmelidir?

Röle modeli ve sürümü, etkin ayar grubu, onaylı ayar revizyonu, giriş kanalı ve primer/sekonder ölçek, uygulanan uyarım, denenen kademe, ölçülen eşik veya süre ve gözlenen çıkış kaydedilir. Olay kaydı, osilografi ve öz denetim yararlı olabilir; neyi ölçtükleri ve hangi zaman kaynağını kullandıkları açıklanır. Sağlıklı öz test, fiziksel CT’den kesiciye kadar bütün yolu doğrulamaz.

Sekonder enjeksiyon, kurulan deneme düzeninin içerdiği işlev ve yolları değerlendirebilir. Primer CT’yi, bütün klemensleri, yardımcı beslemeyi, haberleşmeyi ve fiziksel kesiciyi otomatik olarak kapsamaz. Test kapsamı dışında kalan parçalar, bulunan ve son ayarlar, onaylı değişiklikler ve geri dönülen işletme durumu raporda tutulur. Süre ve kabul ölçütleri kurulu düzen, uygulanabilir gerekler, işletme politikası ve üretici talimatıyla belirlenir; modele özgü bakım aralığı evrensel yasal süre değildir.

Mevcut tesis için tek hat şeması, CT/CBCT ve varsa VT bilgisi, röle modeli, güncel ayar dosyası, kesici ayrıntıları ve ilgili olay kayıtları hazırlanabilir. İhtiyacın röle selektivite incelemesi mi, ölçüm sorunu mu, yoksa aşırı akım ve toprak koruma rölelerinde test ve bakım mı olduğu belirtilir. Böylece gerekli veri, hesap çalışması ve saha doğrulaması ayrı kapsamlarla tanımlanır. Fotoğraf veya cihazın ön paneli bu işlerin yapılmış olduğunu göstermez.