OG ŞEBEKELERINDE TOPRAKLAMA YÖNTEMLERİ
Didem ERGUN SEZER
Ergun Elektrik Ltd Şti, İzmir
didem@ergunelektrik.com
ÖZET
Bu çalışmada, OG şebekelerin topraklama yöntemlerine kısaca değinilerek her bir yöntemin hangi tip şebekeye
uygun olduğu açıklanmaya çalışılacaktır. Ayrıca nötr noktasının direnç üzerinden topraklanmasının nedenleri ve
faydaları irdelenerek ülkemizde uygulanan bir OG şebekesi ve bir generatorün topraklama yöntemi hakkında
örnek oluşturacak bazı bilgiler verilmeye çalışılacaktır.
GİRİŞ
OG şebekelerde oluşan kısadevrelerin
çoğunluğu faz - toprak kısa devresidir. Faz
toprak kısadevresinde akacak olan arıza
noktasının
akımının
durumuna bağlıdır. Bu nedenle yıldız
noktasının topraklanma yöntemi çok büyük
taşımaktadır. OG şebekelerinde
önem
uygulanan başlıca topraklama yöntemleri:
şiddeti
yıldız
1. Nötr noktası direkt topraklanmış OG
şebekeler
2. Nötr noktası düşük değerde direnç ile
topraklanmış OG şebekeler
3. Nötr noktası yüksek değerde direnç ile
topraklanmış OG şebekeler
4. İzole şebekeler
5. Nötr
noktası
bobini
(Petersen Bobini) ile topraklanmış OG
şebekeler
söndürme
6. Nötr noktası zig zag transformatör
vasıtasıyla direnç ile topraklanmış OG
şebekeler
1. Nötr Noktası Direkt Topraklanmış
OG Şebekeler:
OG şebekelerinde direkt topraklama tercih
edilmeyen bir topraklama yöntemidir. Zira
faz
toprak kısadevresinde çok yüksek
değerde bir toprak arıza akımı akacaktır.
Tesisatta büyük bir maddi hasara sebep
olması olasıdır. Koruma organlarının çok
hızlı devreyi açması gereklidir.(Şekil-1)
Şekil-1
2. Nötr Noktası Düşük Değerde Direnç
ile Topraklanmış OG Şebekeler:
Yıldız noktası omik direnç üzerinden
topraklanmaktadır. Böylece toprak akımı
müsaade edilen değere sınırlanmaktadır.
Genelde şebekede dirençli toprak kaçakları
oluştuğundan akım daha düşük seviyelere
indirgenmektedir ve yıldız noktası kayması
akacak olan bu akımla orantılıdır.(Şekil-2)
Şekil-2
Yıldız noktası düşük değerde omik direnç
üzerinden
topraklanması yöntemi OG
şebekelerde trafo nötr topraklanmasında
uygulanır. Hattı besleyen trafonun yıldız
noktasına irtibatlandırılır. Eğer ki hattı
birkaç trafo parallel besliyor ise direnç
değerinin azalmaması için dirençlerden bir
kısmı ayırıcı ile devre dışı edilmelidir.
görerek
koruma
trafosu arıza
Enerji girişindeki akım
akımını
rölelerin
çalıştırmaktadır. Bu yöntem koruma
koordinasyonu
koruma
sağlar
organlarına zaman kazandırır. Geçici anlık
kısadevrelerde de koruma organlarının
devreyi açmasını ve tesisatın enerjisini
kesmesini engeller.
ve
Amerika şebekelerinde genelde düşük
direnç ile nötr noktası topraklama yöntemi
tercih edilmektedir.
Ülkemizde de 36kV dağıtım şebekelerinde
36/√3 kV, 1000 A, 20 Ω, 5 s dirençler
kullanılmaktadır.
3. Nötr Noktası Yüksek Değerde Direnç
ile Topraklanmış OG Şebekeler:
noktası
Yıldız
10A
arıza
mertebelerinde sınırlandıracak değerde bir
omik direnç üzerinden topraklanmaktadır.
akımını
yararlanılarak yıldız noktası izole bırakılır.
Toprak kaçağı artık gerilim koruma düzeni
ile
ihbar edilir. Fabrikaları besleyen
34,5/6,3kV trafoların 6,3kV trafo yıldız
izole bırakılır. Böylece 6,3kV
noktası
şebekede ve bilhassa 6,3kV motor
sargılarındaki
akımı
toprak
miliamper seviyelerinde olacağından çok
tahrip
pahallı olan motor saç paketi
olmayacaktır. Aynı
adım
zamanda
gerilimleri oluşumu söz konusu değildir.
kaçağı
Örneğin Çimento fabrikalarının 20 MVA
34,5/6,3 kV veya iplik fabrikaları 15 MVA
34,5/6,3
sekonder
sargılarının yıldız noktaları izole bırakılmış
ve uygun rölelerle izole şebeke tesisatı
tesis edilmiştir.
trafolarının
kV
toprak
Bu sistem Avrupa da fabikaların 400 V –
525 V – 690 V şebekelerinde de
uygulanmaktadır
arızası
ve
izolasyon rölesi ile ihbar edilmektedir.
izole
Fabrikaların yıldız noktalarının
bırakılmasının
toprak
faydası
kısadevresi oluştuğunda koruma organları
tarafından devrenin açılmaması
imalat
programına uygun bir zamanda arızanın
giderilebilinmesidir. 6,3kV
ise
devre arıza anında açtırtılır zira o gerilim
seviyesinde hayati tehlike sözkonusudur.
tesisatta
faz
Şekil-3
Bu yöntem generatör nötr
topraklan-
masında uygulanır. Böylece generatörün
sargılarında oluşabilecek hasar azaltılır.
4. İzole OG Şebekeler:
uygulanmaktadır.
Yıldız noktasının izole bırakılması yöntemi
kablo dağıtım ağı küçük boyutta olan
Zira
şebekelerde
kapasitif
düşük
seviyelerdedir ve arıza akım seviyesini
şebeke iletkenleri ve toprak arasındaki
kapasite değeri tespit eder. Bu durumdan
akımları
toprak
Şekil-4
Ancak uzun mesafeli kablo şebekelerinde
bu yöntem tavsiye edilmemektedir. Arıza
akımı akmaya devam eder ve bu esnada
yüksek değerde
transient gerilimlerin
oluşması ihtimali vardır. Oluşan yüksek
gerilimin şebekenin başka bir noktasında
toprak
izolasyonu delme ve yeni bir
arızasına sebep olma riski de vardır. Bu
durumda arızalı 2 nokta arasında çok
yüksek hata akımları akar ve 2 noktada
maddi hasar oluşmasına sebep olur.
şebeken arıza akımlarının akmayacağı bir
çözümdür.
Ayrıca yıldız noktasının kaymasından
dolayı arıza anında faz toprak gerilim
seviyesi
seviyesine
yükselebilir. Bu nedenden dolayı izolasyon
seviyeleri
önünde
durum
bulundurularak seçimesi gereklidir.
faz gerilim
göz
faz
bu
Şekil-6
6.Nötr noktası zig zag trafo vasıtasıyla
direnç ile topraklanmış OG şebekeler
ile
faz
Eğer ki trafonun sekonder sargısı üçgen
bağlı ise ve yıldız noktası topraklanması
toprak kısadevresi
yöntemi
koruması yapılmak
ise yıldız
istenir
noktasına bir zig zag trafo monte edilir ve
zig zag trafonun yıldız noktasına direnç
bağlanması suretiyle yıldız noktası direnç
ile
tesis edilmiş
olunur.
topraklanmış şebeke
Şekil-7
Örnek 1 (Şekil-8)
Ülkemizde de 36kV dağıtım şebekelerinde
36/√3 kV, 1000 A , 20 Ω, 5 s dirençler
kullanılmaktadır.
Şekil-5
5. Nötr Noktası Söndürme Bobini ile
Topraklanmış OG Şebekeler
Şebekeyi besleyen trafonun yıldız noktası
toprak kısadevre
izole olması halinde
iletkenleri ve
akımı seviyesini şebeke
toprak arasındaki kapasite değeri tespit
eder. Bu prensibten
istifade edilerek
şebeke - toprak kapasitif direnç değerine
eşdeğer bir indüktif direnç ile trafo nötr
noktası topraklanır. Toprağa akacak olan
arıza
edilerek
sıfırlanmaktadır. Bu bobin mucidinin ismi
ile Petersen bobini olarak isimlendirilir.
kompenze
akımı
sakıncası
şebekedeki
topraklama yöntemini
Almanya şebekelerinde genelde Petersen
tercih
bobini
edilmektedir. Bu methodun zaman içinde
takım mahsurları gözlenmiştir. Bu
bir
metodun
şalt
operasyonları ile şebeke boyutu ve buna
orantılı şebeke kapasite değeri değişmekte,
toprak
tam
söndürme
gerçekleşememektedir. Önlem
olarak
rezonans röle kumandalı, servo motor
tahriki
bobinleri
üretilmekte ve tesis edilmektedir. Maliyeti
yüksek br çözümdür. Kurulumu yüksek
maliyetlidir ancak sağlıklı çalıştığında
Petersen
akımını
ayarlı
SONUÇ:
hangi
şebekede
Bildirimizde OG şebekelerde uygulanan
topraklama metodlarına kısaca değinerek,
topraklama
hangi
yönteminin uygulanacağını belirtmeye
çalıştık. Görüldüğü üzere her yöntemin
istenmeyen
faydası yanında
sağladığı
Tesisat
de
özelliği
topraklama
incelenip ona uygun bir
yöntemi
olarak
ülkemizde kullanılan nötr noktasının
direnç
topraklanmasının faydalarını
aşağıdaki şekilde özetlenebilir.
olabilmektedir.
seçilmelidir.
Sonuç
ile
Toprak arıza akımını direnç ile
trafolarda, generatörlerde
•
sınırlandırarak
ve tesisatta oluşacak hasarı azaltır.
•
Toprak arıza akımını direnç ile
sınırlandırarak, akımın üzerinden aktığı
ekipmanların yıpranmasını azaltır.
Adım
geriliminin
oluşmasını
•
azaltır.
Kısadevre
•
gerilim çökmesinin şiddetini azaltır.
oluştuğunda
anlık
Şekil-8
değerinde
1000 A
Direnç
imal
edilmektedir ama koruma organlarının
hassas çalışabilmesi
trafosu
için akım
200/5 A değerinde seçilmektedir.
Örnek 2: (Şekil-9)
Uygulamalarda 6,3 kV generatörlerin
yıldız
üzerinden
topraklanarak arıza akımı 10 A seviyesine
çekilir.
noktası
direnç
Şekil-9
Orijinal PDF dökümanını görüntüle
