SERİ KAPASİTÖR İHTİVA EDEN ENERJİ NAKİL VE DAĞITIM HATLARININ KORUNMASI

UDK : 621.319.4 : 621.316.9

Seri Kapasitör İhtiva Eden Enerji Nakil ve

Dağıtım Hatlarının Korunması

Y azan: J. L. Hamlin

Yüksüz bir havai nakil hattının kapasitif, tamamen yüklü hatların da endüktrif ve direnç özelliklerine sahip olduğu bilinmektedir. Bir hat tın endüktif reaktansı, yük güç katsayısı dü şük ve hattın kesiti büyük olduğu halerde ge rilim düşümünün en büyük bileşenini meydana getirir.

Müsaade edilen, gerilim düşümü, dağıtım ve sekonder enerji nakil hatları vasıtasiyle nakle dilebilecek gücü sınırlayan bir faktördür.

Üretim merkezlerini bağlayan yüksek gerilim şebekelerinde de, nakledilebilecek gücü, hattın endüktif özellikleri sınırlar. Çünkü, bu hatlar, birim güç katsayısında veya pek yakınında ça lışırlar ve bunlar için gerilim düşümü önemli bir faktör değildir. Bu halde nakledilecek güç mik tarını sistemin sabilite sınırı tesbit eder ve bu da, hattın endüktif reaktansı ile ters orantılı ol mağa meyillidir.

Yüklü enerji nakil ve dağıtım hatlarına ko nan seri kapasitörler, hattın tabii endüktansına doğrudan doğruya azaltacak şekilde tesir eder. Bu şekilde hatlarda nakledilebilen enerji mühim miktarda çoğaltılabilir. Aynı zamanda bunlarla sekonder enerji nakil ve dağıtım hatlarında ve rilen bir güç için gerekli gerilim ayarlaması da temin edilmiş olur. Bu ayarlama pratikte anı sayılabilecek zaman zarfında otomatik olarak olur.

Seri kapasitörlerden, yüksek gerilim 'enerji nakil şebekesinde, farklı kesit, aralık ve uzun luktaki paralel hatlar arasında yük dağıtımını ayarlamada da faydalanılır.

Kapasitif reaktansın ifna ettiği endüktif reak tansın derecesi, tatbikatın tipine bağlı olarak ge niş ölçüde değişir. Büyük güç nakledilen şe bekelerde, ifna etme hat reaktansının % 50 ni geçmez. Fakat küçük kesitli dağıtım hatlarında bu % 300 den fazla olabilir Bunun sebebi, ge rilim düşümünün endüktif bileşeninin % 100 ifna edilmesinin kayda değer neticeler vermemesidir.

Seri kapasitör ihtiva eden bir hatta arıza akımı :

Seri kapasitör .ihtiva eden bir hatta arıza vukubulduğu zaman, içinden arıza akımı geçen (») Journal of the Institutlon of Electrlcal Engi neers, Volume 7 May 1961.

Çeviren: H. TEKİNEL Y. Müh. E.E.Î.

seri kapasitörlerin uçlarında keskin olarak bir gerilim yükselir. Böyle hallerde kapasitörü ko rumak için onu devreden çıkaran bazı tertipler, meselâ bir ark aralığı kullanılmalıdır.

Bir hatta seri kapasitörlerin konması, onun empedansının değerini ve tabiatını değiştirir. Bu yüzden arıza akımı da değişir. Meselâ, nor mal bir hat için hat arızalarında, kaynaktan arıza yerine mesafe arttıkça arıza akımı azalır. Fakat, hatta seri kapasitör varsa, kapasitörün yük tarafında vukubulan arızalarda, arıza akı mı kapasitöre bağlı olarak artar. Bu arıza yolu üzerindeki endüktif reaktansın geniş ölçüde azalması yüzündedir.

Ş. 1 de, orta yerine 10 o seri kapasitör yerleştirilmiş tipik 11 kV. lık 50 mm2 kesitli bölge hattı .üzerinde direk faz arası arızada akan akım gösterilmiştir. Kapasitörün yük ta rafındaki arızada arıza akımının yükselmesi açık olarak görülmektedir.

Burada, kapasitör mevcut olan hatlarda koru yucu teçhizatın nasıl çalıştığı İncelenecektir. Arı za meydana geldiği zaman, kapasitörün ark ara lığı ve koruyucu teçhizat çalışabilir veya çalışma yabilir.

Bölge hat koruması :

Hatları korumak için kullanılan teçhizat gayet iyi gruplara ayrılmıştır. Bölge ve sekonder nakil hatları, normal olarak, belirli minimum ters za man gecikmeli aşırı akım ve toprak röleleri ile korunurlar. Eğer hat iki veya daha fazla parça dan ibaretse besleme noktasına en yakın röleler en uzun, ve en uzaktakiler ise en kısa zamanda çalışacak şekilde ayarlanırlar. Böyle bir kade melendirme ile hatların çn uzak noktasında vu kubulan bir arızada o kısmın servis harici edilme si sağlanmış olur. Hatların birbirini takıbeden kı sımlarını koruyan röleler arasında^ çalışma ba kımından adet olan zaman farkı takriben 0 4 saniyedir.

Belirli sayıda parçaları olan bir hatta, kayna ğa en yakın 'röle, fazla uzun minimum çalışma zamanına sahip olabilir. Bu dezavantaj, lüzumu halinde çok ters akım zaman karakteristikli rö leler kullanılarak yenilebilir. Bu sayede birbirini takip eden rölelerde zaman kademelendirmesi kı saltılabilir.

E M.M. 59

Daha fazla düzeltme, ani elemanı olan ters belirli minimum zaman gecikmeli röleler kul lanılmakla imkân dahiline girer. Bu röleler elekt romanyetik çekme prensibine göre çalışır. Ayar ları, korunan hat parçasının % 80 inde vukubu lan arızalarda açtırma yaptıracak şekilde ya pılır.

Ş. 1 de görüldüğü gibi seri kapasitörün "mev cudiyeti halinde yük tarafında vukubulan bir arıza ak\mı, hattın başlangıcındakine yakın, hat tâ bazı hallerde daha fazla olduğu için, kapa sitörün önündeki rölelerin anı elemanının kul lanılması güç olur. Netice, Ş. 2 de görüldüğü gibi, A dakı rölenin, kapasitörün yük tarafındaki arızalarda tekrar çalışmasıdır. Bunun sebebi, ka pasitör yüzünden A ve B deki korumaların ayır dedılememiş olmasıdır. Bu mahzuru gidermek için kapasitörün önündeki rölelerin akım ve za man ayarları yükseltilir. Fakat, bu da besleme

m 300 9

——

a — _K«MI •

t>ıo ~~ c

—

?

İt

)4

1 *•" **pit ıt 6 rt û tipik b*r 4a>tı*ı W t ı ü u n n d * f*x a r ı z a * >oJn * m a akımı

(Şekil: 1)

'0 0' 06 İO * 03

. ——' r ——

0*

C

*

(

<4

K)

—^ * r

r;

ı0

ZA NAP&»4t6r«iJt K a t

D tLX D*&rt6rl.£ı h a l

(Şekil: 2)

E.M.M 59

noktasına doğru muhtelif rölelerin koordinasyo nunun bozulmasına sebep olur.

Enerji Nakil Hatlarının Koruması:

Enerji nakil hatlarında umumiyetle üç tip koruma müşterek olarak kullanılır. Bunlar, sön» dürme bobini, mesafe ve röle kuranportörü ko rumalarıdır. İlk olarak zikredilen söndürme bo bini artık kullanılmamaktadır. Mesafe koruma ve röle kuranportörü ile koruma geniş ölçüde tatbik edilmektedir.

Mesafe koruma röleleri, ayni prensibe göre çalışan üç guruba ayrılır. 1 — Belirli mesafe, 2 — Zaman mesafe, 3 — Yüksek süratli kade meli zaman mesafe. Mesafe koruma röleleri, oranı arıza empedansı olan akım gerilimi mu kayese eder. Arıza röleye yakın bir yerde ise, rölenin ölçtüğü arıza empedansı küçüktür. Rö lenin gördüğü empedans küçüldükçe çalışma za manı da kısalacağı için, arızaya en' yakın röle çalışacaktır. Bir seri kapasitör ihtiva eden eden bir hattın yük tarafında vukubulan bir arızada akım tamamen değişecektir. Yüksek derecede kompansasyonla, besleme tarafında vukubulan arızalarda olduğu gibi, kapasitör ihtiva eden devrelerde de, röle kontrol edilebilir. Fakat, bu ancak, hattın ortasına yerleştirilen sen kapasi törün reaktansı, hat parçasının yarısının reaktan sından küçük olduğu zaman mümkündür (*). Hat parçası, toplam hattın, yarısı, üçte biri, dörtte biri veya daha küçük bir uzunlukta olabilir ve bu yüzden mesafe koruma ile çok parçalı hat larda kullanılan seri kapasitör kompansasyonu kârlı olmayan bir seviyeye düşürülmek mecbu riyetinde kalınılabilir.

Bu güçlüğü yenmek için, umumiyetle her bir hat parçası için bir seri kapasitör kullanılır. Bu sistemde, kapasitör, banklarının büyüklüğünün azalmasına rağmen, koruma teçhizatının fıatı sa bit kaldığı için bu pahalı bir usuldür.

Normal olarak, mesafe koruma ile korunan çok parçalı bir hatta kullanılması icabeden pra tik ve ekonomik seri kapasitör, hat parçasının yarısından fazla reaktansa sahip olmalıdır. Bu durumda da, kapasitörün besleme ve yük tara fında vukubulan arızaları ayırtedecek bir vasıta kullanılmadıkça mesafe koruma tatbik edilemez.

Arıza Mevkiini Görme :

Kapasitörün yuk ve besleme taraflarında mey dana gelen arızalar arasındaki en önemli fark, yük tarafındaki arızanın güç katsayısının kay nak tarafındakıne nazaran çok daha yüksek ol masıdır. Bu durum Ş 3 te gösterilmiştir. Bu sa yede, seri kapasitör ihtiva eden hat parçalarının mesafe röleleri ile koruması, güç katsayısına karşı hassas olan bir cihaz eşliğinde imkân da hiline girer Parçaları ayıran kesicilerin açılma

sı, ancak güç katsayısına hassas olan elemanın da çalışması ile kabil olur.

Sen kapasitör ihtiva eden parçanın başlangı cındaki mesafe rölesi, arızanın o parçadaki du rumuna bağlı olarak, hem alçak, hem de yüksek

0 73

JO SO

S

1î ..

_

^"» '

o

n

TS

ıoo

LABAftJtorftOz a r u t taJcAt kat«Agı&ı — P»r «nxJİarı _ _ _ _ Fa* «rıular*

(Şekil: 3)

güç katsayılı arızalarda çalışmalıdır. Bu, me safe rölesinde, reaktans ölçme elemanına, güç katsayısı hassas elemanı ile kumanda edi , lerek başarılır. Böylece, kapasitör devrede ol duğu zaman bir eşdeğer reaktans ölçme devre sine dahil edilir Kapasitörün yük tarafındaki röleler standart tiptir.

Takat Katsayısına Karşı Hassas Rö l e :

Normal olarak mesafe koruma röleleri ile korunan hatlarda, güç kaysayısı hassas ele manın çalışma zamanı kısâltılmalıdır. î. d. m. t. 1 (Ters belirli minimum zaman gecikmeli) röle lerle normal olarak korunan hatlarda ise, arıza katsayısının yüksek süratle tesbıt edilmesine lü zum yoktur. Burada, normal endüksıyan tıpı rö leler, güç katsayısı hassas elemanı olarak kul lanılır .Bu sayede, alelade koruyucu rölelerin tük tarafında vukubulan bir arızada kapasitörün devrede olup olmadığını görmesi mümkün olur.

ÖZET : Ani elemanın kullanıldığı haller ha riç bırakılırsa, bölge dağıtım hatlarında koruma teçhizatına, seri kapasitörlerın .doğrudan doğ ruya hiçbir tesiri yoktur.

Yüksek derecede kompansasyonu olan hat parçalarının mesafe röleleri ile tatminkâr bir şekilde korunabilmesi için, bu makalede anlatı lan tipte bir cihaz kullanılmalıdır.

(•) Yermolenko, V M , and Petrov, S. J • «The effeot of series capacitor compensatlon on relay ope ration», C I G R E , 1956, Paper No 323

UDK: 33:621.311.25

Atom Enerjisinin Maliyet Faktörleri

Bir ülkenin enerji kaynakları araştırılırken mutad enerji kaynakları dışında akla hemen geliveren atom enerjisi olmaktadır. Ancak her zaman, düşünceler atom enerjisinin ekonomik olup olmadığı bahsinde ayrılmaktadır. Son yıl larda atom enerjisinden ekonomik olarak fay dalanabilmek üzere çeşitli, memleketlerde büyük çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmaların bir kıs mı teknik diğer kısmı finansman yönünden ol muştur Sermaye piyasasının esaslı olarak düzel tilmiş olduğu ülkelerde oldukça ucuz faizlerle ve uzun vadelerle büyük yatırımlar yapmak müm kün olmaktadır. Büyük yatırımlar isteyen atom santrallarının sayısı da bu memleketlerde hızla artmaktadır Ayrıca bu santrallerin yapıcıları artık birkaç yıl öncesine göre çok daha düşük fıatlarla bu santralları satmayı teklif etmektedir ler.

Bu yazıda çeşitli kaynaklardan topladığımız bilgilerle atom enerjisinin ekonomikliği konusu nu bir defa daha yeniden incelemek istiyoruz.

Korkut ÖNGÜN Y. Müh. E. İ. E.

Atom enerjisinin mal oluş fıatının hesabında esaslı ıkı zorlukla karşılaşılması hesabı güçleştir mektedir. Bunlardan birisi mevcut fizikî olayların yeteri kadar tanınmamış olmasıdır. Örnek olarak yanma gösterilebilir ikinci zorluk yakılın elde edilme, yeniden hazırlanma ve işlenmesine ait mal oluş masraflarının tam olarak bildirilmeyi sidir.

Önce maliyet elemanlarını gösterelim. Sonra bunların incelenmesine çalışalım.

Tablo 1 — Maliyet elemanlarının topluca bir şemasını göstermektedir.

Maliyet elemanları görüleceği gibi 3 grupta toplanmıştır

I — Sabit giderler,

II — Brüt yakıt giderleri, m — Geri verilen yanıcı maddeler için kredi. Ayrıca her grup kendi arasında üç maliyet elemanından teşekkül etmektedir. Bu suretle

E.MM 5»