Nötr Direnç Topraklaması ve Sınır Değer Sebebi
TEİAŞ Güç Trafolarındaki Nötr Dirençlerinin Açıklaması;
Verdiğim eğitimlerde, mesleğe yeni başlayan arkadaşlarımdan sıklıkla aldığım sorulardan bir tanesi “Türkiye Elektrik İletim A.Ş. (Teiaş) tarafında kullanılan nötr direncinin ne olduğu ve kısa devre akımının neden 1000 amper ile sınırlandırıldığı?” sorusuydu. Bu sefer de bunu açıklamak için çok teknik detaylara girmeden anlaşılırlığı ilke edinerek yazmak istiyorum.
“Topraklama eğitimlerinden birinde meslektaşlarımdan biri bana bu soruyu sormuştu. Bende bugünkü konumuzun bu olmadığını söyleyerek daha sonra özel olarak açıklayacağımı söylemiştim. Fakat yoğunluktan bu çok mümkün olmadı. Şimdi bu vesile ile buradan verdiğim sözü tütmüş olacağıma inanıyorum.”
Türkiye’de üretilen elektrik enerjisi 154kV ve 380kV olarak iletim hatları üzerinden dağıtım noktalarına iletilir. Dağıtım noktalarına yani gerilim seviyesini 154kV seviyesinden 34,5kV seviyesine indirdiğimiz transformatör merkezlerine iletilir. Biz bu merkezlere şalt sahası diyoruz. Şalt sahalarında iki tip topraklama yaygın olarak yapılır. Bir tanesi can ve mal güvenliğini sağlamak adına yapılan “Koruma Topraklaması” bir diğeri ise sistemi ve sistemden gelebilecek arıza unsurları ile oluşacak hasarları önlemek adına yapılan “Nötr Direnç Topraklaması.” Biz bu yazıda “Nötr Direnç Topraklamasını ve Sınır Değer Sebebini” anlatacağız.
Dağıtım şirketlerinde, Teiaş’a ait 154/34.5kV barasına bağlı olan kablolarda (Fider) veya bu kabloların beslediği dağıtım merkezlerinde oluşabilecek Faz-Toprak arızalarında Teiaş sorumluluğunda kalan teçhizatların korunması amacıyla Nötr Direnç Topraklaması uygulanır. Bu uygulamanın gerilim seviyelerine göre çeşitleri mevcuttur. Genelde üç çeşit uygulama vardır:
1-Direkt Topraklama: Yıldız noktası bir iletken vasıtasyla direkt toprağa bağlanır. Genelde direnç değeri 2 ohm’un altında olması beklenir. Arıza akımlarını algılamak kolay olurken arıza akımlarını sınırlamak ve oluşan arkı sönümlemek yardımcı elemanlar olmadan mümkün değildir. Yaygın olarak dağıtım şirketlerinin uygulamış olduğu topraklama yöntemidir.
2- Çok Yüksek Değerli Reaktans Bobini Yardımı İle Topraklama: Bu topraklama yönteminde bir nötr reaktörü kullanılır. Buradaki asıl amaç kablolar ve havai hat iletkenlerinin sebep olduğu kapasitif reaktansların rezonans değerlerine yakın bir noktada nötr reaktörünün devreye girerek oluşacak arkın sönümlenmek istenmesidir. Yoğun havai hatlar olan OG (Orta Gerilim, 7,2–36 kilovolt gerilim seviyesi aralığı) dağıtım sistemlerinde kullanılan nötr reaktörünün ayarlanması gerektiğinden kullanımı yaygın değildir. Ayar sorunu çözülürse, kırsal ve uzun dağıtım hatlarının olduğu yerlerde kullanılması, gereksiz eş zamanlı geçici açmaları, yani arızalı hatta oluşacak kapasitenin (kapasitans) arızasız hattın da üzerindeki kapasiteyi artırarak röleler üzerinde gereksiz meydana gelen bir arıza akımın oluşmasını da önleyecektir. Bu vesileyle kapasitif açmalar olarak nitelenen açmaların da önüne geçilecektir. Bunun haricinde Nötr Direnci Topraklaması ve Reaktans Böbini ile Topraklama yöntemlerinin aynı anda kullanıldığı durumlar da vardır. Buna daha sonra, ileriki yazımlarda ayrıca değinmeyeceğim.
3- Nötr Direnci Üzerinden Topraklama: Dağıtım hatlarında oluşacak faz-Toprak arızalarını belli süre ve akım sınırı ile sistemi koruma altına alma yöntemidir. Bu yöntem ile Teiaş’a ait güç trafolarının sekonder kısmı (ikinci Kısım) bir direnç vasıtasıyla topraklanır. Bu direnç değeri ve süre Teiaş’ın 14.02.1992 tarihli kararı (20 ohm-1000 amper) ve ayırıcısız toprağa bağlanma şartı ile sınırlandırılmıştır. Burada asıl amaç Teiaş’a ait olan güç trafosunu korumak ve sistemin kararlı çalışmasını sağlamaktır. Sistemi daha iyi anlamak adına bu detayı da vermek gerekir. Teiaş’a tarafından işletilen güç trafoları sisteme Yıldız-Yıldız olarak bağlıdır. Birinci giriş olan yıldız noktası yani nötr koruma toprağı direçsiz direkt toprağa bağlıyken ikinci taraf olan yıldız noktası ise direnç üzerinden toprağa bağlıdır. Bu sayede ikinci taraftan yani dağıtım sisteminden gelen faz-toprak arızaları direnç üzerinden sönümlenmiş olacaktır.
Örnek Bir soru çözerek Teiaş tarafında kullanılan Nötr Direncinin neden 20 ohm seviyesinde olduğunu daha net bir şekilde anlatalım:
Teiaş tarafından işletilen güç trafosunun çıkış gerilimi, Faz-Faz arası gerilim, 34.5kV olsun.
Bu durumda; Faz-Toprak arasındaki gerilim seviyesi: 34.5/√3 kV = ~20 kV olacaktır. Yani oluşacak faz toprak arızasında gerilim seviyesi 20kV olacaktır. Basit bir formülle yani V/A=R den, 20kV/1000=20 ohm olacaktır.
Teiaş 14.02.1992 yılında yayınladığı şartname ile Nötr direncinin anma çevrim akımı ve akıma maruz kalma süreleri de belirtilmiştir. Şartnamede Nötr direncinin anma akım çalışma çevrimi 5 Amper sürekli, 20 Amper 10 dakika ve 1000 Amper 5 saniye olarak belirtilmiştir. Buradaki amaç ise dağıtım sistemlerinde oluşacak küçük faz toprak arızlarında sistemin of durumuna geçmemesi ve böylelikle sürekliliğin sağlanmasıdır.
Umarım faydalı olmuştur :)
Saygılarımla…
Veysel Tepegöz/06.09.2023
Kaynak:
file:///D:/UsersData/veysel.tepegoz/Downloads/TE%C4%B0A%C5%9E-MYD_2016–036.1%20N%C3%B6tr%20Topraklama%20Direnci%20Teknik%20%C5%9Eartnamesi%20(PDF).pdf
