şalt sahası nedir

Şalt Sahası Hakkında Detaylı Anlatım

Tanımı

Trafo merkezlerinde, güç trafoları, baralar, bir kısım yardımcı teçhizat ile bu cihazları irtibatlandırmakta kullanılan çeşitli bağlama elemanlarının (Kesici ve ayırıcılar) bir arada bulunduğu, enerjinin toplandığı ve dağıtıldığı açık hava tipi tesislerdir.

Kapalı yerlerde bulunan şalt tesislerine ise şalt dairesi denir.

Şalt Sahasında Bulunan Donanımların Tanımı

Şalt sahası, elektrik santrali ile enterkonnekte şebeke arasında bağlantıyı sağlayan yüksek gerilim ünitelerinin bulunduğu yerdir. Yüksek gerilim ünitelerinin en önemlilerinden birisi transformatördür.

Şalt sahasında, kumanda binasındaki ölçü aletlerine bağlı akım ve gerilim trafoları bulunur.

Enterkonnekte sistemde, şalt sahalarının kumanda binaları arası haberleşmesini sağlayan enerji nakil hatlarının herhangi bir fazının üzerine bağlanan kuranportör hat tıkaçları da şalt sahasında bulunur.

Elektrik enerjisinin iletimini sağlayan, enterkonnekte şebekede hava hatlarını taşıyan pilonlar (direkler) da şalt sahalarında bulunan ünitelerdir.

Ayırıcılar, kesiciler, baralar, transformatör ve yardımcı gereçlerin bir arada tesis edildiği yerlerdir. Elektrik enerjisini toplamaya veya dağıtmaya yarayan ünitelerden oluşur. Şalt sahası üniteleri gerilimlerin büyüklüğü sebebiyle açık sahaya yerleştirilir. Şalt salonu üniteleri ise kapalı yerlere monte edilir. Ancak bazen de açık sahaya tesis edilir. Şimdi bu teçhizatların tanımlarını ve görevlerini inceleyelim;

Güç Trafosu

Alternatif akımda, güç sabit kalmak şartı ile elektrik enerjisinin gerilim ve akım değerlerini ihtiyaca göre değiştirmeye yarayan elektrik makinelerine transformatör diyoruz..

Elektrik enerjisi santrallerde üretildikten sonra abonelere ulaşana kadar değişik işlemlerden geçer. İlk önce santral çıkışında elektrik enerjisinin gerilimi yükseltilir. Böylece iletim yüksek gerilimle yapılmış olur. Şehir veya kasabaların girişinde yüksek gerilim (YG) düşürülerek orta gerilim hâline getirilir. Son olarak da orta gerilim (OG) dağıtım trafoları yardımıyla alçak gerilime çevrilir. İşte bu işlemler yerine getirilirken değişik büyüklükte ve özellikte trafolar kullanılır.

Transformatörleri, amaçları bakımından yapılış tarzlarına göre;

Resim 3.1: Güç trafosu

§  Güç (Dağıtım) Trafoları

§  Ölçü (Akım ve Gerilim) Trafoları

§  Özel Maksatlı Trafolar olarak sınıflandırabiliriz.

Güç transformatörü, yükseltici-indirici merkezler arası enerji iletiminde kullanılan YG/YG transformatörüdür.

Güç trafoları, trafo merkezlerinin en önemli kısmıdır. Merkez içerisinde hava alabilen ve acil durumlarda müdahalesi kolay olabilecek uygun bir yere yerleştirilir.

Güç (Dağıtım) Transformatörlerinin Elemanları;

Demir Nüve: Manyetik akı oluşmasını sağlar.

Primer Sargılar: İnce ve çok sipirli olup transformatörün giriş kısmıdır.

Sekonder Sargılar: Kalın ve az sipirli olup transformatörün çıkış kısmıdır.

İzolasyon Yağı: Sarımlar sargılar arası ve gövde tank arası izolasyonu ve soğutmayı sağlar.

Ana tank: Sargıların, nüvenin ve yağın bulunduğu kısımdır.

Rezerve Tankı: Genleşme ve yedek yağ tankıdır.

Yağ Seviye Göstergesi: Rezerve yağ servisini görmek içindir.

Radyatör: Transformatör yağının soğutmasını sağlar.

Tekerlekler: Transformatörü taşımaya yarar.

OG – AG buşingi: OG ve AG fazlarının bağlantı terminalleridir.

Ark boynuzu: Enerji nakil hatlarında bir gerilim yükselmesinde transformatörü koruyan elemanlardır.

Termometre: Transformatörün ısı derecesini gösterir.

Gerilim Kademe Komütatörü: OG gerilim seviyesini ayarlamaya yarar.

Taşıma Kancaları: Transformatörü montaj ve demontaj işleminde kaldırmaya yarar

Kumanda Elemanları (Kesici ve Ayırıcılar)

Orta gerilim ve yüksek gerilim sistemlerinde, enerji hatlarının açma ve kapama işlemlerini yapan elemanları vardır. Bunlar;

1. Ayırıcılar

2. Kesiciler

Ayırıcılar

Orta ve yüksek gerilim sistemlerinde devre yüksüz iken açma ve kapama işlemi yapabilen ve açık konumda gözle görülür bir ayırma aralığı oluşturan şalt cihazıdır.Tesis bölümlerini birbirinden ayırıp bakım ve kontrol işlerinin güvenli bir şekilde yapılmasını sağlar.

Resim 3.3: Bir trafo merkezindeki yüksek gerilim ayırıcılar

Kesiciler

Yüksek gerilimli ve büyük akımlı şalterlerde, yük akımını ve kısa devre akımlarını

kesmeye yarayan şalt cihazlarıdır. Üç faz ya da tek faz kumandalı olabilir.

Bu cihazlar devreyi, boşta, yükte ve özellikle kısa devre halinde açıp kapayabildikleri gibi otomatik kumanda yardımı ile açılıp kapanmasına da olanak sağlarlar. Böylece insanları tehlikeden korumakta, alçak ve yüksek gerilim cihazlarında meydana gelebilecek hasarı önleyip en aza indirgemektedirler.

Resim 3.4: Bir şalt merkezindeki kesici montajı

Konu ile ilgili diğer bilgiler; Ayırıcılar ve Kesiciler Modüllerinde ayrıntılı olarak verilecektir.

Bara Düzeneği

Santrallerde üretilen enerjiyi dış devrelere ve abonelere baralar yardımı ile iletilir.

Baralar, elektrik teçhizatının birleştiği düğüm noktalarıdır.

Genellikle bakırdan ve alüminyumdan yapılmaktadır. Bakır boru, lama veya tel şeklinde olabilir. Alüminyumu işleme teknolojisinin gelişmesi ile artık alüminyum baralar da bakır baralar kadar kullanım alanı bulmaktadır.

Santrallerde, trafo merkezlerinde, şalt sahalarında, ölçme merkezlerinde tablolarda ve benzeri yerlerde kullanılan baralar çeşitli renklerle boyanırlar. R-S-T fazlarının bağlandığı baralar sırası ile; sarı, yeşil ve mor renklerle boyanır.

Bara Sistemleri Çeşitleri, Tanımları, Prensip Şekilleri

Baralar genel olarak dört şeklide düzenlenirler. Bunlar:

§  Tek bara sistemi

§  Çift bara sistemi

§  Yardımcı bara sistemi

§  Santral iç ihtiyaç baralarıdır.

Çeşitli bara sistemleri içinde en uygun olanının seçiminde şu faktörlere dikkat etmek gerekir;

a) Yükün cinsi ve miktarı

b) Kullanılacağı yerin özelliği

c) Besleme kaynaklarının sayısı

d) Beslemenin sürekliliği

e) Ekonomik durum

f) Emniyet.

Şimdi bara sistemlerini sırası ile inceleyelim.

Tek Bara Sistemleri

Küçük güçlü santraller ile devre açmalarının önemli olmadığı yerlerde tek baralı sistemler kullanılır. Tek baralı sistemlerde emniyet ve işletmenin sürekliliği, çift baralı sistemlere göre daha azdır. Tek baralı sistemlerin en büyük sakıncası, arıza sırasında sistemin akımsız kalmasıdır. Generatör veya trafo kesicilerinde bir arıza olması durumunda tüm fiderlerin (besleme hatlarının) enerjisi kesilir. Bu sebeble kesintinin (intikanın) önemli olmadığı yerlerde kullanılabilir.

Şekil 3.6: Tek baralı sistem    

Çift Bara Sistemleri

Büyük işletmelerle, enerji kesilmelerinin büyük zararlara yol açacağı yerlerde çift baralı sistemler kullanılır. Çeşitli gerilim basamakları bulunan bir işletmede de çift baralı sistemler kullanılabilir

Daha önce açıklanan tek baralı sistemlerde baradaki bir arıza, alıcıları enerjisiz bırakabiliyordu. Ancak bazı düzenlemeler ile örneğin, barayı bölümlere ayırarak ta duruma az da olsa engel olunabilir.

Çift baralı sistem

Ara bağlantılı ayırıcılar kullanılacak olursa sistemde sıra gözetilmeksizin açma kapama yapılabilir.

Şebekelerde oluşacak kısa devre akımlarının zararlı etkileri reaktans bobinleri kullanılarak azaltılabilir. Çift bara sistemi birkaç gruptan oluşursa, gruplar arasına ayırıcılar konarak baralar bölümlere ayrılabilir. Bunun faydası arızalı kısmı ayırmak, kısa devre akımlarını sınırlamak ve bakım yapılırken enerji kes il mel er ini önl emekt ir.

Yardımcı Baralı Sistemler

Çok sık açma ve kapamaların yapıldığı yerlerde, işletme emniyeti bakımından kullanılan bara sistemleridir. Üçüncü bara olarak da adlandırılır. Şekil 3.8′de yardımcı baralı bir sistem görülmektedir.

Şekil 3.8: Yardımcı baralı bir sistemi

Burada l Nu.lu kesici, yedek kesici olarak bulunmaktadır. Kesicilerden birinde bir arıza olursa o kes ici devre dışı edilerek bu nun yer ine l Nu.lu yedek kesici üzerinden beslemenin sürekliliği sağlanabilir.

Beslemenin sürekliliğini sağlamak için daha başka bara sistemleri de vardır. Yer darlığı olan işletmelerde U baralı sistemler kullanılabilir. Burada görüldüğü gibi baralar U şeklinde düzenlenmiştir.

Santral İç İhtiyaç Baraları

Santrallerde birçok hizmetlerin yürütülebilmesi için iç ihtiyacın karşılanması gerekir. İç ihtiyaç için kullanılacak enerji miktarı santralin büyüklüğüne, santralin çeşidine ve çalışma sistemine bağlıdır.Santrallerin aydınlatma sistemi, ısıtma, soğutma ve havalandırma sistemleri, pompalar, röleler ve akü şarj devre sistemlerini beslemek gibi iç ihtiyaçları vardır. Santrallerin enerji üretiminin ve beslemenin sürekliliği iç ihtiyaçlarının sağlıklı olarak karşılanması ile mümkündür.

Bu iç ihtiyaçların karşılanması amacıyla yüksek gerilim barasından enerji alınmasına gerek yoktur. Şekil 3.9′da görüldüğü gibi iç ihtiyaç generatör gerilimindeki 3 Nu.lu baradan sağlanabilir. 3 Nu.lu barada arıza olursa 2 nu’lu ayırıcılar yardımıyla trafolar beslenerek enerji gönderimi devam ettirilir. Şekilde 1 Nu.lu bara yüksek gerilim, 3 Nu.lu bara ise generatör gerilimindeki baradır.

Şekil 3.9: Santrallerin iç ihtiyaçlarının karşılanmasında kullanılan bara sistemi

Ölçü Trafoları

Endüstride birçok tesiste AC elektrik enerjisi kullanılır. Bu tesislerin koruma ve kontrol devrelerinde ölçü aletleri ve röleleri vardır. Bu durum yüksek gerilim ve büyük akımların ölçülmesini zorunlu kılmaktadır, bu işlemin direkt olarak yapılması çok zor ve tehlikelidir. Çünkü ölçü aletlerinin yüksek gerilime ve büyük akım değerlerine dayanacak şekilde yapılması mümkün değildir. Bu gibi devrelerde belirli standartlarda yapılmış, ucuz ve küçük yapılı ölçü aletleri ve kontrol cihazlarının yüksek gerilim ve büyük akımlı hatlara bağlanmasını    sağlayan    transformatörler    kullanılır.    Bu    transformatörlere    ölçü transformatörleri denir. Ölçü transformatörlerinin sekonder    uçlarına ampermetre, voltmetre, wattmetre, sayaç ve koruma röleleri bağlanır. Ölçü transformatörleri iki kısma ayrılır:

1. Akım transformatörleri

2. Gerilim transformatörleri

Akım Transformatörleri

Büyük değerli akımların ölçülmesinde akım transformatörleri kullanılır. Akım transformatörü; normal kullanma şartlarında primer akımını belli bir oran dahilinde düşüren ve primer akımı ile sekonder akımı arasındaki faz farkı sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür. Rölelerin ve ölçü aletlerinin yüksek gerilim sisteminden yalıtımını da sağlar. Devreye seri olarak bağlanan sargılarına primer; röle ve ölçü aletlerini besleyen sargılarına sekonder denir. Primer devre akımının, sekonder devre akımına bölünmesi akım trafosunun dönüştürme oranını belirtir.

Gerilim Transformatörleri

Yüksek gerilimleri ölçmek veya koruma rölelerini çalıştırmak için gerilim trafoları kullanılır.

Gerilim transformatörü; yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren ve primerle sekonder gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir transformatördür. Röle ve ölçü aletlerinin düşük gerilimle çalışmasını sağlar.

Gerilim ölçü transformatörünün sekonder tarafı (küçük gerilim tarafı) daima topraklamalıdır. Topraklama tehlikeli temas gerilimine karşı can ve mal emniyetinin sağlaması bakımından zorunludur. Primer ve sekonder tarafa (kısa devreye karşı koruma ) sigorta konulur. Toprak hattına kesinlikle sigorta konulmaz.

Şekil 3.11: Gerilim trafosunun devreye bağlanışı ve gerilim ölçme

Koruma Elemanları

Yüksek gerilim şalt tesislerinde, enerji nakil hatlarında (ENH), yüksek arıza akımlarının ve gerilimlerinin meydana getireceği ısı ve diğer olumsuz etkilere karşı koruyucu görevi yapan devre elemanlarıdır. Koruma görevi yapan devre elemanları şunlardır;

§  Yüksek gerilim NH sigortaları

§  Parafudurlar

§  Kuşkonmazlar

§  İzolatörler

§  Paratonerler

§  Koruma röleleri

Yüksek gerilim NH sigortaları

Sigorta, üzerinden aşırı akım geçtiğinde devreyi açan bir eleman olarak tanımlanır. Güç trafoları, dağıtım trafoları ve bazı durumlarda da hatları korumakta kullanılırlar. Yüksek gerilim şebekelerinin herhangi bir noktasında meydana gelen arıza, arızalı işletme elemanı üzerindeki koruma elemanı tarafından ortadan kaldırılmalıdır. Sistemin diğer kısımlarının çalışmaya devam etmesini sağlayan koruma elemanlarına NH sigortaları denir.

Parafudurlar

Yüksek gerilim tesislerinde hat arızaları, yıldırım düşmeleri ve kesici açması gibi manevralar sonucu meydana gelen aşırı ve zararlı çok yüksek gerilim şoklarının etkisini önleyen koruma elemanıdır. Ayrıca iletim hatlarında oluşan yürüyen dalgaların tahrip etkisini önleyen cihazlardır.

Parafudurlar emniyet subabı gibi çalışırlar. Aşırı gerilim dalgalarını toprağa aktarır. Yüksek gerilim iletkeni ile toprak arasına bağlanır. Parafudur bir direnç ile buna seri bağlı bir ark söndürme elemanından oluşur.

Kuşkonmazlar

Yüksek gerilim enerji nakil hatlarını taşıyan direklerde bulunan traverslerdeki izolatörlerin bağlantı yerinin üst kısmına kuşların konması veya yuva yapması istenmez. Bu nedenle traverslerin bu kısmına kuşların konmaması için bir kuşkonmaz malzemesi montaj edilir ve arası çapraz şekilde galvanizli ince bir bağlama teli ile bağlanır.

İzolâtörlerin Korunması

İzolatörler hava hattı iletkenlerini direklere tespit etmeye yarar. Yüksek gerilim hava hatlarında kullanılan izolatör zincirinde koruma elemanları yoksa gerilim dağılımı düzgün değildir. Genel olarak yüksek gerilim hattının bağlandığı izolatör elemanına en büyük gerilim, ortadaki elemana en küçük gerilim ve topraklı uca bağlı olan elemana da biraz daha fazla gerilim düşer.

Paratonerler

Paratoner, yıldırımı tehlikesizce toprağa ileten koruma tesisatıdır. Yıldırım düşen yerde büyük zararlar oluşur. Bu nedenle, yüksek yapılara, elektrik santrallerine, tarihi eserlere, köprülere paratoner tesisatı yapılarak buralar yıldırıma karşı korunur.

Paratoner ile parafuduru karıştırmamak gerekir. Parafudur genel olarak akım taşıyan elemanları, yüksek gerilimden, mesela yıldırımdan koruyan elemandır. Paratoner ise binaları, büyük işletmeleri, köprü, kule, minare, elektrik santralleri ve benzeri yapıları yıldırımdan korumak amacıyla kullanılır.

Koruma Röleleri

Santraller, şalt merkezleri, trafo postaları, yük dağıtım merkezleri ve benzeri yerlerde, ortaya çıkan arızaları haber veren önleyen veya zararsız duruma getiren çeşitli röleler ve bildirim sistemleri vardır. Santrallerde alternatörler, enerji iletimi ve dağıtımı devrelerinde kullanılan transformatörler ve diğer devre elemanları aşırı akım, yüksek gerilim, ısınma, toprağa kaçak, salınım ve dengesiz yüklenmelere karşı korunmalıdırlar. Bildirim sistemleri arızaları sesli veya ışıklı sistemlerle bildirirler. Bazıları da bildirim yapmadan ayarlandıkları büyüklüklere göre devreleri açarlar. Şebekelerde oluşan arızaların etkili ve ekonomik bir şekilde önlenebilmesi için röleler ve bildirim sistemleri birlikte kullanılır. Doğru akımda ve alternatif akımda çalışan röleler vardır. Çalışma şekillerine göre röleler;

§  Sekonder aşırı akım rölesi

§  Diferansiyel aşırı akım rölesi

§  Toprak kaçağı koruma rölesi

§  Sargı kaçağı koruma rölesi

§  Sargı kısadevre koruma rölesi

§  Ters akım rölesi (vatmetrik röle)

§  Yatak ısınma rölesi

§  Bucholz (Bukoz) rölesi

§  Temperatur (ısı kontrol) rölesi

§  Rotor toprak arıza koruması olarak sınıflandırılır.

Konu ile ilgili, Parafudurlar ve Sigortalar Modülünde ayrıntılı bilgi verilmektedir.

Şalt Sahası Çeşitleri

Şalt sahaları; güç trafoları, ayırıcı ve kesici kumanda elemanları, bara sistemleri, ölçü trafoları (akım ve gerilim trafoları), parafudur ve sigortalar gibi koruma elemanları gibi donanımlara sahip olduğunu daha önce öğrendik. Şimdi, büyük açık hava tipi şalt sahaları ve şalt salonları nasıl kurulur inceleyelim; Şalt sahaları cihazların tespit edildiği konstrüksiyon şekline göre :

§  Cihaz tipi şalt sahası

§  Kiriş tipi şalt sahası

§  Toprak üstü şalt sahası biçiminde tesis edilirler.

Cihaz Tipi Şalt Sahası

Arazinin düz olmadığı yerlerde tesis edilir, ölçü transformatörleri gibi hafif olan cihazlar çelik çerçeveler üzerine yerleştirilir. Baralar A tipi demir direklere tespit edilen gergi tipi zincir izolatörler arasına gergin bir şekilde yerleştirilir. Tesisin kuruluş maliyeti ucuzdur.(Şekil 3.12)

Şekil 3.12: Cihaz tipi şalt sahası

Kiriş Tipi Şalt Sahası

Bu tip şalt sahaları yatay ve dikey şekilde monte edilen kafes kirişlerden yapılır. Baralar gerilmiş şekilde tutturulan zincir veya mesnet tipi izolatörler yardımıyla kirişler arasına gergin bir şekilde monte edilir.Ayırıcılar ve diğer hafif gereçler kirişler üzerine tutturulur.Kiriş tipi şalt sahaları, cihaz tipi şalt sahalarına göre daha pahalı tesis edilir. Ancak daha sağlam ve küçük bir alana kurmak (tesis etmek) mümkündür.

Toprak Üstü Tipi Şalt Sahası

Bu tip şalt sahalarında üniteler beton sütunlar üzerine yerleştirilir. Baralar beton kaideler üzerine monte edilen zincir izolatörler arasına gergin bir şekilde yerleştirilir. Tesisin yere olan yüksekliği fazla olmadığı için maliyeti ucuzdur. Ancak bu tip şalt sahası için geniş ve düz bir alan gereklidir. (Şekil 3.14) Toprak üstü tipi şalt sahaları gevşek zemin toprak kayması ve deprem kuşağı olan yerler için uygun değildir.

Her üç tip şalt sahasında da çok ağır olan transformatörler beton üzerindeki raylar üzerine, yağlı kesiciler ise betonarme kaidelerüzerine yerleştirilir.