top of page

Blog Posts

Otomatik Transfer Sistemi (ATS) ve Operasyonel Gereksinimler

Otomatik Transfer Sisteminin Rolü

Şebeke gücü, sistem topolojisi, yerinde üretim ve kesintisiz güç kaynaklarının temel yapı taşlarını kullanarak, otomatik transfer sisteminin temel rolü artık tanımlanabilir.



Bu rolde, Otomatik Transfer Sistemi aşağıdaki özellikleri göstermelidir:

  1. Sağlamlık, anormal güç sistemi koşullarında bile insan müdahalesi olmaksızın amaçlandığı gibi çalışmalıdır.Daha da önemlisi, bir sistem koşulunun alternatif güç kaynağına aktarımı garanti etmediğini ayırt edebilmelidir.

  2. Anahtarlama tertibatını gerektiği gibi kontrol edebilmeli ve ayrıca gerekirse alternatif güç kaynağına uygun sinyalleri iletebilmelidir. (örneğin, bir jeneratörün ne zaman başlayacağını bildirmek için).


Basitçe ifade edilirse, otomatik transfer sisteminin rolü, ilgili yük grubu için, şebeke hizmeti gibi normal bir güç kaynağının başarısız olması durumunda, yedek jeneratörler gibi alternatif bir güç kaynağına otomatik güç aktarımı sağlamaktır.

Örnek Sistem Açıklaması

Tipik bir otomatik transfer sisteminin operasyonel gereksinimlerini tam olarak göstermek için, sistemin daha ayrıntılı bir gösterimi gereklidir. Bu amaçla, ana-ana topoloji düzenlemesi kullanılır, ve burada sadece otomatik transfer sisteminin ayrıntıları gösterilir:


Şekil 1: Ana-Ana Otomatik Aktarım Şeması Detayı

Şekil 1'de, otomatik transfer mantığı, hangi otomatik işlemlerin ne zaman gerçekleşeceğine karar vermeyi sağlar.İki transfer devre kesicinin, CB-UM ve CB-GM'nin çalışmasını kontrol eder ve bu kesicilerden durum girdileri alır. Ayrıca alternatif güç kaynağı için jeneratör çalışma işlemini başlatabilir.


Her bir güç kaynağındaki düşük voltaj (cihaz 27) ve negatif dizi voltajı (cihaz 47) röleleri, durumlarının transfer mantığına işaretini verir. Ek olarak, alternatif güç kaynağının frekans gösterimi için bir frekans rölesi (cihaz 81) mevcuttur.

Gerilim trafoları veya VT'ler, sistem gerilimlerini bu röleler tarafından kullanılabilen enstrümantasyon seviyelerine düşürür. Bir kullanıcı arabirimi, sistemin belirli çalışma parametrelerinin ayarlanmasına izin verir ve kullanıcıyı sistemin durumu hakkında günceller.


Bu örnek sistem kullanılarak, tipik bir otomatik transfer sisteminin operasyonel gereksinimleri incelenecektir.


Çalışma Modları

Herhangi bir otomatik transfer sisteminin temel gereksinimi, farklı çalışma modlarına sahip olabilme yeteneğidir.Belirli bir çalışma modunda, transfer sistemi, değişen sistem koşullarına belirli bir şekilde yanıt verecektir.Farklı bir çalışma modu için transfer sistemi farklı şekilde yanıt verecektir.


Herhangi bir otomatik transfer sisteminin sahip olması gereken iki temel çalışma modu şunlardır:

  1. Manuel Mod

  2. Otomatik Mod

Manuel modda, otomatik transfer sistemi herhangi bir otomatik işlem gerçekleştirmez, yani değişen sistem koşullarına yanıt vermez.Tüm devre kesici işlemleri manuel olarak gerçekleştirilmelidir.Tersine, otomatik çalışma modunda, birkaç acil durum istisnası dışında tüm işlemler otomatiktir ve sistem, değişen sistem koşullarına otomatik olarak yanıt verir.


Yüzeyde bu basit bir düzenleme gibi görünüyor ve bir dereceye kadar bu doğrudur.



İyi ATS Tasarımı:

Ancak iyi bir otomatik transfer sistemi tasarımı, aşağıdaki sorulara cevap veren iyi düşünülmüş bir mod mantığına sahiptir:

Sistem koşulları doğru değilse (örneğin, otomatik kontrollü bir devre kesici geri çekilmiş konumdaysa veya devre kesici hücresinde yoksa) sistem otomatik moda alınabilir mi?

Otomatik modda hangi manuel işlemlere izin verilir (örneğin devre kesicilerin manuel olarak açılması)?

Otomatik olarak kontrol edilen bir cihazda izin verilen bir manuel işlem gerçekleştirilirse ne olur? (örneğin, otomatik olarak kontrol edilen bir devre kesicinin manuel olarak açması veya bir arıza nedeniyle açması)

Bu tür soruları yanıtlamak her zaman kolay değildir. Aslında, iyi tasarlanmış bir otomatik transfer sisteminde, tipik olarak otomatik mod hatası olarak bilinen üçüncü çalışma modunun dahil edilmesini gerektirir.


Üç çalışma modu daha sonra tipik olarak aşağıdaki gibi çalışır:


1. Manuel Mod

Seçici anahtar konumu veya kullanıcı arabirimi aracılığıyla önceden belirlenmiş başka bir kullanıcı girişi aracılığıyla seçilir. Hiçbir otomatik işlem gerçekleşmez.



2. Otomatik Mod

Seçici anahtar konumu veya kullanıcı arabirimi aracılığıyla önceden belirlenmiş başka bir kullanıcı girişi aracılığıyla seçilir. Sistem koşulları doğru değilse otomatik moda girmeye çalışmak, sistemi Otomatik Mod Hatasına sokar.


Otomatik Modda, belirli devre kesiciler (ana ve bağ devre kesiciler gibi) için işlemler otomatiktir, ancak otomatik kontrollü devre kesicilerin manuel açmasına (veya bir arıza nedeniyle kesici açmasına) izin verilir. Bu tür manüel veya arızaya dayalı işlemler, sistemin Otomatik Mod Arızasına girmesine neden olacaktır.


3. Otomatik Mod Hatası

Hiçbir otomatik işlem gerçekleşmez. Otomatik olarak kontrol edilen devre kesiciler için yalnızca manuel açmaya (veya bir arıza nedeniyle açmaya) izin verilir. Bu çalışma modundan çıkmak için sistem manuel moda alınmalıdır.


Bu düzenleme, transfer şeması için yüksek düzeyde güvenlik sağlar, yani istenmeyen veya "rahatsız edici" işlemler en aza indirilerek sistemin güvenliği, sürdürülebilirliği ve güvenilirliği artırılır.

Zorunlu olarak, bu mod mantık düzenlemesinin düzgün çalışmasını sağlamak için kesici durumu hem kesici açık-kapalı göstergesinden hem de çekmeceli devre kesiciler için devre kesici hücre anahtarı göstergesinden oluşmalıdır.


Devre kesici hücre anahtarları, çekmeceli devre kesicilere sahip bir otomatik transfer şemasının düzgün çalışması için gerekli olduğundan, göz ardı edilmemesi gereken bir özelliktir.Aynı nedenle, alçak gerilim devre kesiciler için aşırı akım açma anahtarları veya orta gerilim devre kesiciler için kilitleme röleleri de gereklidir.


Sıklıkla ortaya çıkan başka bir soru da, "test" çalışma modudur.Bu, ayrı bir çalışma modu haline getirilebilse de, sistem otomatik moddayken genellikle gerilim arızası simülasyon test anahtarları aracılığıyla en uygun şekilde ele alınır.


 

ATS Operasyonel Gereklilikleri


Şimdi aşağıdaki konulara değinelim ve güç aktarma kavramını detaylı bir şekilde açıklamaya çalışalım:

1| Güç Transferinin (Aktarımının) Başlatılması

Otomatik modda, aktarım sistemi, aktarımı başlatarak kaynak hatasına tepki verebilmelidir. Bunun için mod mantığının normal ve alternatif güç kaynaklarının durumunu bilmesi gerekir. Bu, tipik olarak, yukarıdaki Şekil 1'de gösterildiği gibi, düşük gerilim (cihaz 27) ve negatif bileşen gerilim (cihaz 47) röleleri aracılığıyla gerçekleştirilir.


Ayrıca, bir jeneratörün başlatma döngüsünün başlangıcında, frekans sıfırdır ve başlatma işleminin bir parçası olarak nominal frekansa (tipik olarak 60Hz) yükselir.Bu nedenlerle, jeneratör kaynakları için düşük ve negatif bileşen gerilim rölelerine ek olarak düşük (ve muhtemelen aşırı) frekans röleleri (cihaz 81) kullanılır.


Jeneratör gücüyle çalışırken aşırı gerilim bir sorun olabileceğinden (örneğin, voltaj regülatörü arızalanırsa veya jeneratörün aşırı miktarda reaktif güç emmesi istenirse), bazen aşırı gerilim (cihaz 59) röleleri de kullanılır. (Şekil 1'de gösterilmemiştir).


Bu röleler için başlatma ve zaman gecikmesi seviyeleri, sistemin kendisinin işlevleridir ve anormal koşulların tolere edilebileceği süre miktarıdır.Örneğin, düşük gerilim röleleri tipik olarak gerilim seviyesi nominalin %80'ine düştüğünde çalışacak şekilde ayarlanır.Negatif dizi gerilim röleleri tipik olarak tek bir fazın kaybına yanıt verecek şekilde önceden ayarlanmıştır ancak ayarlanabilir olabilir.


Normal yük dalgalanmalarında rahatsız edici işlemlerden kaçınmak için frekans röleleri çok dikkatli bir şekilde ayarlanmalıdır. Bu rölelerin tipik olarak yalnızca otomatik transfer sistemi tarafından kullanıldığına ve jeneratör için koruma sağlayan rölelerden veya jeneratör kontrol paketi işlevlerinden ayrı olduklarına dikkat edilmelidir. Otomatik transfer rölelerinin her zaman jeneratör koruma rölelerinden önce tepki vermesini sağlamak için dikkatli bir koordinasyon gereklidir.

Bu rölelerden otomatik transfer mantığına giden gösterge tipik olarak tek bir ikili giriş biçimindedir, yani "kaynak normal" veya "kaynak anormal".Şebeke gücüyle çalışırken bir "kaynak anormal" sinyali alındığında, otomatik aktarım mantığı yanıt vermelidir.


Tipik olarak, gereksiz bir aktarımı önlemek için anormalliğin geçici bir durum olmadığından emin olmak için bu yanıt ertelenir. Sistem şebeke gücüyle beslendiğinde, bu, yardımcı sistemin tekrar kapama yoluyla arızayı gidermeye çalışmasına izin verecektir.


Kaynak hatası gecikmesi olarak bilinen zaman gecikmesi, rölelerde yerleşik ters zaman karakteristikleri yoluyla veya daha tipik olarak otomatik transfer mantığında yerleşik bir zaman gecikmesi yoluyla olabilir. Bu gecikme tipik olarak 5-10 saniyedir ve ne tür bir şebeke tekrar kapamasının kullanıldığına ve anormal voltaj durumunun devam etmesine ne kadar süre izin verilebileceğine bağlıdır.


Kaynak arıza süresi gecikmesi sona erdiğinde, otomatik aktarım sistemi etkilenen kaynak için devre kesiciyi açarak otomatik aktarım sürecini başlatır.



2. Ölü Bara İlgili Hususlar

Bir transfer işlemi başlatıldıktan ve sistemin normal besleme kaynağından bağlantısı kesildikten sonra, sistem alternatif kaynağa aktarılmadan önce dönen motorlardan gelen artık voltajın azalmasına izin vermek için uygun bir zaman gecikmesi verilmelidir.


Bu zaman gecikmesi ölü bara süresi olarak bilinir ve bunun transfer şeması tasarımında dikkate alınması hayati önem taşır. Bu yapılmazsa, meydana gelebilecek enerji aktarımından dolayı bağlı motorlarda hem mil hem de sargı hasarlarının önemli bir riski vardır.


Şekil 1'deki örnek sistem için, bu hemen hemen her zaman doğal olarak jeneratör çalıştırma süresi nedeniyle hesaba katılacaktır, ancak mantık, bunu sağlamak için kontrolleri içermelidir.


Genel olarak, otomatik aktarım eylemi nedeniyle bir sistem barasının enerjisi kesildiğinde, aktarım mantığına bir ölü bara gecikmesi kodlanmalıdır. Tipik ölü bara gecikmeleri 2 – 5 saniyedir.


3. Jeneratör Çalıştırma

Şekil l'deki örnek sistem için, jeneratörün çalışmasını başlatmak için bir sinyal sağlanır. Genel olarak, jeneratör(ler) kojenerasyon ve yedek güç için kullanılmadıkça, güç kaynaklarından biri bir jeneratör olduğunda bu bir gereklilik olacaktır.


Tipik olarak, bu sinyal bir kontak kapatmadır; kontak kapatıldıktan sonra jeneratör(ler) çalışacak ve kontak açılıncaya kadar çalışacak ve bu süre sonunda jeneratör bir soğuma döngüsüne başlayacaktır.

Başka varyasyonlar da mevcuttur, ancak genel olarak jeneratör soğutma çevriminin yönetimi, otomatik transfer sisteminden ziyade jeneratör(ler)in kontrol sisteminin kontrolü altında kalmalıdır.



4. Transferin Tamamlanması

Alternatif kaynak kullanılabilir olduktan ve gerekli ölü bara gecikmesi sona erdikten sonra, transfer sistemi, sistemi alternatif kaynaktan beslemek için alternatif kaynak devre kesicisini kapatmalıdır.Şekil 1'deki örnek sistemde alternatif kaynak devre kesici CB-GM'dir.


Şekil 2'de gösterildiği gibi bir ana bağlantılı sistem için, ikincil bara bağlantılı devre kesici, kapalı olan devre kesici olacaktır.


Şekil 2 – İkincil-Seçici “Ana-Bağ-Ana” Düzenlemesi

Ana-ana topoloji düzenlemesi için, bara bağlantılı devre kesicilerden biri normalde her zaman kapalı kalır ve ikinci bağlantılı devre kesici, aktarımı tamamlamak için kapatılan devre kesici olur.



5. Normal Kaynağa Yeniden Aktarma (Transfer)

Normal kaynak geri döndüğünde, genellikle otomatik aktarım sisteminde bir zamanlayıcı başlatır.Bu zamanlayıcı mevcuttur, böylece normal kaynağın kararlı olduğu gösterilene kadar yeniden aktarım gerçekleşmeyecektir.Zaman gecikmesi, kaynak zaman gecikmesinin geri dönüşü olarak bilinir ve tipik olarak 5 – 15 dakika arasında ayarlanır.


Zaman gecikmesi sona erdiğinde, normal çalışma durumuna dönüş, açık veya kapalı geçiş olabilir ve manuel veya otomatik olarak başlatılabilir.



6. Açık Geçiş Yeniden Transfer

Adından da anlaşılacağı gibi, açık geçişli yeniden transfer, normal kaynakla yeniden enerjilendirmeden önce sistemin enerjisinin kesilmesini gerektirir.Bu, yukarıda tartışıldığı gibi bir veri yolu gecikmesi gerektirir.Şekil 1'deki örnek sistemde, devre kesici CB-GM açılacak, bir ölü bara gecikmesi meydana gelecek ve yeniden transferi tamamlamak için devre kesici CB-UM kapanacaktır.


Bu yeniden aktarım yönteminin dezavantajı, sistemin normal kaynağa geri yüklenmesi için ikinci bir kesinti yapmasını gerektirmesidir.Ancak, gerçekleştirmek için ek ekipman gerektirmez.



7. Kapalı Geçiş Yeniden Transfer

Kapalı geçişli yeniden aktarım, alternatif güç kaynağından ayrılmadan önce kısa bir süre için normal ve alternatif güç kaynaklarının paralel bağlanmasını gerektirir.Jeneratör(ler) söz konusu olduğunda, bu jeneratör(ler)in normal güç kaynağı ile senkronize edilmesini gerektirir.


Bu senkronizasyon, jeneratör(ler)in normal kaynakla senkronizasyona düşmesini bekleyerek pasif olarak veya jeneratör(ler)i normal kaynakla senkronizasyona sokarak aktif olarak gerçekleştirilebilir.


Genel olarak, pasif senkronizasyon daha ucuzdur ve basit bir senkronizasyon kontrol rölesi (cihaz 25) ile gerçekleştirilebilir. Ancak, jeneratörün şebeke kaynağı ile senkronize olması garanti edilmez ve geçiş sırasında ortaya çıkan enerji transferi jeneratöre ve diğer sistem bileşenlerine zarar verebilir.

Aktif senkronizasyon bu sorunları ortadan kaldırır, ancak otomatik transfer sistemi ile jeneratör kontrol sistemi arasında bir jeneratör senkronizörü ve ek kontrol sinyalleri gerektiğinden daha pahalıdır.


Kaynakların paralel olduğu zaman periyodu genellikle çok kısadır, sistemin mümkün olan en kısa sürede ortaya çıkan artan maruz kalmasını sağlamak için 2-3 döngüden fazla değildir. Bu artan maruz kalma, paralel kaynaklarla var olan yüksek arıza akımı seviyelerinden ve ayrıca sistemin alternatif kaynak yoluyla normal kaynakta bir arıza beslemesine maruz kalmasından kaynaklanır. Hem normal hem de alternatif kaynaklar ayrı yardımcı hizmetler ise, yardımcı programın kapalı geçiş yeniden aktarımı gerçekleştirme yeteneği üzerinde kısıtlamaları olabilir.


Kapalı geçişli yeniden transferin avantajı, sistemin yeniden transfer sırasında başka bir kesinti yaşamak zorunda olmamasıdır. Şekil 1'deki örnek sistem için, devre kesici CB-UM senkronizasyon sağlandığında (pasif veya aktif),daha sonra yeniden transferi tamamlamak için devre kesici CB-GM açılacaktır.


8. Olağandışı Koşullar

Otomatik aktarım işlemi sırasında olağandışı koşullar oluşabilir.Örneğin, normal güç kaynağı arızalanabilir, yalnızca alternatif kaynak sisteme bağlanmadan önceki ölü veri yolu gecikmesi sırasında geri yüklenebilir.Otomatik transfer sisteminin bu tür koşullar sırasında nasıl tepki verdiği, geleneksel olarak transfer sistemi tasarımcısının becerisinin ve tesisin gerekliliklerinin bir fonksiyonu olmuştur.


Görev açısından kritik ortamlarda otomatik aktarımların temel felsefesi, alternatif güç kaynağının mevcut olduğu bilindiği ve bunu yapmak güvenli olduğu sürece ve çoğu otomatik olarak normal kaynağın durumu şüpheliyse sistemi aktarmaktır. bu ortamlar için transfer sistemleri bu amaç göz önünde bulundurularak tasarlanmıştı


Referans:

​Critical-Power Automatic Transfer Systems – Design and Application by Bill Brown, P.E., Jay Guditis, Square D Critical Power Competency Center

Format:

PDF

Boyut:

3.32MB

Sayfa:

18

İndirme:



Comments


  • Beyaz LinkedIn Simge
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Heyecan Simge

BU İÇERİĞE EMOJİ İLE TEPKİ VER

bottom of page