Polarite (Kutupluluk), trafo ve koruma ekipmanlarının çalışması için çok önemlidir. Polaritenin net bir şekilde anlaşılması, koruma rölelerinin ve sistemlerinin test edilmesinin yanı sıra, trafo bağlantılarının ve çalışmasının anlaşılması ve analizinde de faydalıdır.
Ayrıca, hem normal hem de anormal çalışma sırasında güç sistemi performansını anlamada da önemlidir
Trafo Polaritesi
Röle Polaritesi
1| Trafo Polaritesi
Trafolar için polarite göstergeleri, her tip trafo için geçerli olan standartlar tarafından, en iyi bir şekilde oluşturulmuştur. İki çeşit polarite vardır: çıkartma ve toplama. Her ikisi de aynı kuralları takip eder.
Güç ve ölçü trafoları çıkartıcıdır, lakin bazı dağıtım trafoları da toplayıcıdır. Polarite işareti bir nokta, bir kare veya bir X olabilir veya yıllar boyunca değişen uygulamalar olan standart trafo terminal işaretleri ile de gösterilebilir.
Trafolar için polarite tanımları:
Her iki tip polarite tanımı için iki temel kural şunlardır:
Bir sarımın polarite işaretinde akan akım, diğer sarımın polarite işaretinden dışarı akar. Her iki akım faz-içi önemli ölçüde muaftır.
Bir sargı boyunca polariteden polaritesizliğe (kutupsallıktan kutupsuzluğa) gerilim düşüşü, esasen diğer sargı(lar) boyunca polariteden polaritesizliğe voltaj düşüşü aşamasındadır.
Trafolar arasındaki akımlar ve gerilimler büyük ölçüde faz-içidir. Çünkü trafolarda mıknatıslama akımı ve empedans düşüşü çok küçüktür ve önemsiz sayılabilir.
Akım trafosu (CT) polarite işaretleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Polarite (Kutupsal) işaretinin bir tarafta mı yoksa diğer tarafta mı olduğuna bakılmaksızın sekonder akımın yönünün aynı olduğuna dikkat edin.
Devre kesiciler ve trafo bankları ile ilişkili Akım Trafolarının, polarite işaretlerinden ötürü, ilişkili ekipmandan uzakta bir yere yerleştirilmesi yaygın bir uygulamadır.
Gerilim düşümü kuralı genellikle trafo polaritesinin tanımında gözardı edilir, ancak Yıldız-Üçgen trafo bankaları ile faz ilişkilerini kontrol etmek son derece yararlı bir uygulamadır veya bir trafo bankını, güç sisteminin gerektirdiği belirli bir faz kayması için bağlamakta yararlıdır.
Trafolar için ANSI / IEEE standardı; yüksek voltajın düşük voltajı Yıldız-Üçgen veya Üçgen-Yıldız bankları ile 30° vermesi gerektiğini belirtir. Bu nedenle, yüksek gerilim tarafı üçgenden ziyade Yıldız ise farklı bağlantılar gereklidir.
Bu iki durum için bağlantılar, Aşağıdaki iki şekilde gösterilmektedir. Üç fazlı trafo bağlantısının altındaki şemalar, bağlantıları sağlamak veya kontrol etmek için voltaj düşüşü kuralının kullanımını göstermektedir. Bu voltaj düşüşlerindeki oklar atlandı (tercihen kullanılmadı), çünkü bunlar gerekli değil ve karışıklığa neden olabilir.
Gerilim düşümü polarite kuralı, Yıldız-Üçgen trafo yuvalarının kontrol edilmesinde veya bağlanmasında yararlıdır: Yıldız bağlantılı yan uçlar, Üçgen bağlantılı 30 °
Yukarıdaki şekilde, sol sarımdaki kutupluluktan kutupsallığa kadar a dan n'e, sağ sargıdaki kutupsallıktan kutupsuzluğa kadar A fazında olduğunu not ederek kontrol yapılır.
Benzer şekilde, b'den n'ye (polariteden polaritesizliğe), orta trafo boyunca B ila C (polariteden polaritesizliğe) fazındadır ve c ila n (polariteden polaritesizliğe), C ila A fazına sahiptir (alt trafo boyunca polariteden polaritesizliğe).
Bundan iki taraftaki hat-nötr voltajları karşılaştırarak, faz-a-n voltajının faz-A-nötr voltajına yol açtığı gözlemlenir.
Buna göre, eğer ANSI / IEEE standardında ise trafo, Yıldız tarafı yüksek voltaj tarafı olacaktır.
Gerilim düşümü polarite kuralı, wye-delta trafo bankalarını kontrol etmede veya bağlamada faydalıdır: Delta bağlantılı yan uçlar, wye bağlantılı taraf 30°
Yukarıdaki şekle voltaj düşüşleri uygulama tekniğinin aynısı, bu üç fazlı sıra bağlantısı için voltaj düşüş polaritesinin polariteye veya faz a ila n'nin voltaj düşüş polaritesi polaritesizliğe veya A fazından B fazına aynı fazda olduğunu gösterir.
Benzer şekilde, faz b ila n arasındaki voltaj düşüşü, faz B ila faz A arasındaki voltaj düşüşü ile aynı fazdadır ve faz c ila n arasındaki voltaj düşüşü, faz C ila faz B arasında voltaj düşüşü ile aynı fazdadır.
Trafonun iki tarafındaki benzer voltajları karşılaştırarak, faz-A-nötr voltaj düşüşü, faz a'dan n'ye 30° voltaj düşüşüne neden olur, bu nedenle delta sargısı yüksek voltaj tarafı olur; bu bir ANSI/IEEE standart trafo bankasıysa.
ANSI/IEEE standartları birkaç yıldır var olduğundan, bugün hizmette olan çoğu trafo bankası, önceden var olan sistem koşulları nedeniyle mümkün olmadığı durumlar dışında, bu standardı takip etmektedir.
Bir Elektrikçi Tarafından Açıklanan Transformatör Polaritesi (VİDEO)
2| Röle Polaritesi
Güç sisteminden gelen iki giriş miktarı arasındaki etkileşimi içeren röleler, doğru çalışması için gerekli olan polarite işaretine sahip olabilir.
Bu alanda standartlar yoktur, bu nedenle röle bağlantılarının polaritesi önemliyse röle üreticisi hem polarite işaretlerini belirtmeli hem de anlamlarını açıkça belgelemelidir.
Belirli bir yerde akım (veya güç) akışının yönünü algılayan ve böylece arızanın yönünü gösteren röleler, röle polaritesinin iyi bir pratik örneğini sağlar.
Yön birimleri genellikle tek başına uygulanmaz, bunun yerine arıza sensörleri veya dedektörler gibi diğer birimlerle kombinasyon halinde uygulanır. Yaygın bir uygulama, genellikle bir anlık veya ters zamanlı aşırı akım birimi veya her iki birimin birlikte olduğu arıza sensörlerinin çalışmasını kontrol etmek için yön algılama biriminin çıktısını kullanmaktır.
Çalışması için üç koşulun karşılanması gerekir: mevcut büyüklük, zaman gecikmesi ve yönlülük. Akım akışının yönlülüğü, yön referansı olarak voltaj kullanılarak tanımlanabilir.
Böylece akım akışı istenilen çalışma yönünde (açma yönü) ise ve büyüklüğü arıza sensörünün minimum çalışma akımından (başlatma) büyükse röle çalışabilir. Akım ters yönde ise (açma olmayan veya çalıştırılmayan yön veya bölge), akımın büyüklüğü başlatma eşiği akımından daha yüksek olsa bile hiçbir işlem gerçekleşemez.
Bir yön algılama birimi, korunan devredeki akımın karşılaştırılabileceği makul ölçüde sabit bir referans miktarı gerektirir.
Tüm pratik amaçlar için, çoğu sistem gerilimi bir arıza sırasında faz konumlarını önemli ölçüde değiştirmez. Buna karşılık, hat akımları, CT'lerin diğer tarafındaki bir arızaya göre devre CT'lerinin bir tarafındaki arızalar için 180° civarında kayabilir (esas olarak yönünü veya akışını tersine çevirebilir).
Yaygın olarak kullanılan üç yön algılama birimi için tipik polarite göstergeleri aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Bu, voltaj bobinleri için birkaç döngü ve akım bobinleri için tek bir döngü gösterme, referans devresini veya voltaj devresini akım devresinin üzerine yerleştirme ve polarite işaretlerini yukarıdaki röle şemalarında gösterildiği gibi çapraz olarak yerleştirme geleneğini kullanır.
Referans miktarı, özellikle akım polarizasyonunun veya voltaj polarizasyonunun veya her ikisinin kullanıldığı toprak arızası rölesi için yaygın olarak "polarizasyon" miktarı olarak adlandırılır.
Polarite işaretleri (Şekil 5), gösterildiği gibi, her bir bobinin bir ucunun üzerine, gösterildiği gibi çapraz olarak veya karşı köşegen üzerine yerleştirilmiş küçük artı sembolleridir (+).
Yukarıdaki Şekil 2'de gösterildiği gibi, polarite işaretlerinin bir diyagonalde veya diğerinde olmasına bakılmaksızın röle çalışması etkilenmez. Belirli bir röle için polaritenin anlamı, Şekil 5'te gösterildiği gibi kelimelerle veya bir şema ile açıkça belirtilmelidir. Bunlar, güç sistemi ile herhangi bir bağlantı veya ilişkiden bağımsız olarak, bireysel bir rölenin temel tasarım özelliklerini gösterir. .
Maksimum tork çizgisi ve sıfır tork çizgisi terimleri, endüstride uzun süredir kullanılan ve hala yaygın olan elektromekanik tasarımlardan gelmektedir. Katı hal tasarımlarında, bunlar çalışma hatları veya eşikler olacaktır, ancak yerleşik terminoloji şüphesiz her tür tasarım için uzun yıllar devam edecektir.
Röle polaritesinin yorumu, üç tipik elektromekanik ünite için Şekil 5'te gösterilmektedir.
Katı hal üniteleri, (1) maksimum tork açısı ve (2) çalışma bölgesinin açı sınırları için ayarlara sahip olabilir, ancak uygulama ve çalışma her iki tip için de aynıdır.
Şekil 5a'da, maksimum çalışma torku veya enerjisi, akım kutupluluktan kutupsuzluğa (Ipq) aktığında ve kutupluluktan kutupsuzluğa (Vrs) voltaj düşüşüne 30° yol açtığında meydana gelir. Yönlü birimin minimum başlatması, maksimum tork veya çalışma koşulu olarak belirtilir.
Görüldüğü gibi, ünite referans voltajı Vrs'den neredeyse 60° geriden neredeyse 120° önde olan akımlar için çalışacaktır. Çalışma (açma, kontak kapatma) bölgesi veya alanı, bir tarafta sıfır tork (çalışmayan) hattı ile sınırlanan ve hem referans (polarizasyon) hem de çalışma miktarlarını içeren yönde uzanan yarım düzlem ile temsil edilir. .
Ipq maksimum tork çizgisinden saptığında daha yüksek akım değerleri gerekli olacaktır. Katı hal röleleri, bu tork hattını arıza hattına ayarlayarak artan hassasiyet için ayarlayabilir.
Herhangi bir açıdaki çalışma torku, akım (Ipq) ile maksimum tork çizgisi arasındaki açının kosinüsünün ve çalışma miktarlarının büyüklüklerinin bir fonksiyonudur. Toprak arıza koruması için, Şekil 5b'deki 60° birimi 3 V0 referansıyla ve Şekil 5c'deki sıfır (watt) birimi 3 I0 akım referansıyla kullanılır. Şekil 5c'deki birim ayrıca güç veya değişken uygulamaları için de kullanılır.
Tipik bir uygulama, bir jeneratör için ters güç korumasıdır.
Şekil 5a'daki gibi benzer bir elektromekanik yön birimi türü, maksimum tork açısına 30° önde yerine 45° önde sahiptir. Her iki ünite de faz-arıza koruması için yaygın olarak kullanılmaktadır.
Ayarlanabilir açı özelliğine sahip katı hal birimleri, çeşitli açılar sağlayabilir.
Yönlü Toprak hatası Koruma 67N Örneği
Bu video bize, uygun TDMS uygulamasını kullanarak yönlü bir toprak arıza korumasının 67N nasıl test edileceğini gösterir. Test edilen röle, standart ayarlarla ISA Demo Relay'dir.
Referans Kaynak: Protective Relaying Principles and Applications by J. Lewis Blackburn and Thomas J. Domin (Purchase from Amazon)