Enerji, Şalt, Enerji Kalitesi, Pano, Trafo, Kablo, Motor, Kesintisiz Güç Kaynağı, Topraklama, Aydınlatma, Test-Ölçüm, Elektrik Proje-Taahhüt, Elektronik, dergi

Otoprodüktör Tesislerde Şebeke Arızalarına Karşı Adalanma

Muhammet Elmas (Siemens, Orta Gerilim Mühendislik Departmanı, Gebze)

Özellikle organize sanayi bölgelerinde yer alan üretim tesislerinde enerji ihtiyacının bir kısmını ya da tamamını karşılamak maksadıyla tesis içerisinde elektrik enerjisi üretim yatırımları gün geçtikçe artmaktadır. Elektrik Tesisleri Proje Yönetmeliğine (Resmi Gazete Tarihi:16.12.2009 Sayısı:27434) göre “Esas olarak kendi elektrik enerjisi ihtiyacını karşılamak üzere elektrik üretimi ile iştigal eden tüzel kişi” otoprodüktör olarak tarif edilmektedir. (İkinci Bölüm, Madde 4.ii.) Bunun yanında Elektrik Piyasası Lisans Yönetmeliğine göre; “Otoprodüktör lisansı sahibi tüzel kişiler kendi ihtiyaçlarını karşılamak üzere üretim tesisi kurulması ve üretim fazlası olması durumunda üretilen elektrik enerjisi ve/veya kapasitenin müşterilere satışı ile iştigal edebilir.” (Altıncı Bölüm, Madde 33).

EPDK tarafından 01 Mayıs 2014 tarihi itibariyle otoprodüktör lisansları üretim lisanslarına çevrilerek lisanslarda yalınlaştırılmaya gidilmesine rağmen sektörde ihale süreçlerinde ve pratik uygulamalarda kendi enerjisini üreten endüstriyel tesisler için ‘otoprodüktör’ tanımı kullanılmaktadır. Dolayısıyla ülkemizde otoprodüktör/ üretim lisanslı tesisler TEİAŞ/TEDAŞ ile bağlantı anlaşması yaparak ilgili TM (Trafo Merkezi)’de 34,5 kV baraya bağlanabilmektedir. Bağlantı anlaşmasının kabulü esnasında bağlantının yapıldığı tesise ait baranın ve bu baradaki ilgili OG hücresinin “otoprodüktör fider kriterleri”ne uygun olması gerekmektedir. Bu kriterler içerisinde kuşkusuz en önemlisi otoprodüktör fideri arıza ayırma korumasıdır.

Arıza Ayırma Nedir? (Mains Decoupling)

Trafo merkezi (şebeke) tarafında dalgalanma ya da enerji kesintisi olması durumunda endüstriyel tesise ait giriş kesicisinin arıza ayırma rölesi vasıtasıyla açtırılarak tesis içinde üretilen enerjinin kesintisiz tüketime yönlendirilmesidir. İlgili tesisin şebeke tarafındaki bir arızaya müdahale şansı yoktur ancak tesis içindeki dahili gerilimin çökmesini engellemek öncelikli amaçtır. Eğer tesis içi enerji üretimi yeterli değilse de yük atma yapılarak sistem kararlı hale getirilir.

Arıza ayırma için kabul edilen metodlar frekans değişim hızı koruması (R.O.C.O.F. / Rate of Change of Frequency) ve gerilim vektörü atlamasıdır (Vector Shift). Bunların yanında arıza ayırma rölelerinde düşük/yüksek gerilim ve düşük/yüksek frekans ayarları da yapılmaktadır.

Frekans Değişim Hızı Koruması (R.O.C.O.F. / DF/DT)

Frekans dalga formundaki ani değişikliklerin tespit edilebildiği yöntemdir. Tesis generatörleri şebeke ile paralel çalışırken şebeke tarafındaki bir arızada yük akışı değişiminden ötürü frekans artma ya da azalma yönünde hızlı bir değişim gösterir. Aktif güç talebi arzdan fazla ise frekansta düşme, arzdan az ise de frekansta yükselme meydana gelir. Frekanstaki değişim ölçüsü 0.2Hz/s ile 10s arasında yapılabilmesine karşılık genellikle 0.5Hz/s ile 2Hz/s aralığındadır.

fn= Anma Frekansı ∆P= Aktif Güç Değişimi = Ptüketim – Püretim Sn= Makinenin Anma Görünür Gücü H= Eylemsizlik Sabiti Hidroelektrik santralı generatörleri için (çıkık kutuplu makine) H=1,5s-6s Türbin generatörler için H=2s-10s Endüstriyel turbo generatörler için H=3s-4s

Örnek vermek gerekirse, H=3 olan bir türbin generatörün fn =50Hz şebekede   ∆P/ Sn = 0,12 ise df/dt=1Hz/s olarak hesaplanabilir.

Gerilim Vektörü Atlaması (Vector Shift / Vector Surge / Delta PHİ)

Otoprodüktör tesislerde şebeke tarafındaki bir arıza toplam güç dengesini bozacağı için frekans yanında gerilim vektöründe de generatör ile arasında sapma oluşmaktadır. Eğer otoprodüktör şebeke kesicisi bu dalgalanma esnasında açma gerçekleştiremezse asenkron çalışma koşulları oluşabilirki bu da generatöre ve generatör miline zarar verebilir. Ancak generatör kesicileri bu koruma fonksiyonuyla donatıldıkları için açma generatör kesicisinde meydana gelir. Böylece otoprodüktör tesiste dahili enerji üretimi durur ve doğrudan sadece şebeke bağlantısı kaldığı için tesis içerisinde dalgalanma hatta enerji kesintisi meydana gelebilir.

Gerilim vektörü atlaması (kayması) fonksiyonu ile herbir çevrimdeki gerilim vektörüne ait dalga boyları ve açıları ölçülmektedir. Şebeke ile paralel çalışırken şebeke tarafındaki bir arıza gerilim vektörünün sıçraması sonucu çevrim süresinin değişimi ile tespit edilebilmektedir.

Arıza ayırma koruması 3 fazda gerilim ölçümünü gerektirir. Ölçüm aralığı ise ‘yarım çevrim’ yani 10ms’dir. Arıza ayırma rölesi klasik bir düşük/yüksek gerilim rölesi ile aynı değerleri ölçmesine rağmen çalışma prensibi farklıdır. Gerilim vektörü açı farkı şimdiki ve önceki çevrimler içerisinde ölçülür. Bu her yarım çevrimde 6 farklı ölçüm değerine denk gelir. (2 Yarım çevrim x 3 faz gerilimi) Eğer bu değerlerden 5’i röle set değerinin üzerindeyse trip komutu oluşur. Arıza ayırma rölesinin bu şekilde her fazda sadece 2 değeri karşılaştırması sonucu olarak çok hızlı koruma gerçekleşir ve kesici trip komutu 30ms içerisinde oluşturulur. Kesicinin çalışma zamanı da hesaba katıldığında toplam 150ms içerisinde arıza ayırma gerçekleşir ve sistem ada modunda çalışmaya devam eder.

Bunun yanında sadece düşük/yüksek gerilim rölesi kullanıldığı durumda arızanın tespit süresi arıza ayırma rölelerine göre daha uzundur. Sebebi tesis içerisindeki senkron generatörden dolayı gerilimin düşümünün 100ms ve sonrasında başlamasıdır. Arıza ayırma koruması faz kaybına karşı da blokaj ile donatıldığı için kumanda devresine bağlı gerilim trafosu arızasında hatalı açma meydana gelmesini engellemektedir.

Düşük empedanslı şebekelerde vektör atlaması ayarı 4-6 derece arasında yapılırken tekrar kapama özellikli kesici ya da hatların olduğu şebekelerde bu değer bir miktar daha yüksek seçilir.

Yüksek empedanslı şebekelerde ise 10-12 derece seçilirki büyük güçlü tüketicilerin devreye girip çıkması esnasında hatalı bir açma sinyali oluşmasın.

Sonuç

Artan enerji ihtiyacını optimum bir şekilde çözebilmek için devreye alınan Otoprodüktör tesislerde arıza ayırma korumasının projelendirme safhasında dikkatle tesis edilmesi ve röle koordinasyonu çalışması ile de kullanılan rölelerin set edilmesi gereklidir. Halihazırda tesis içindeki generatörlerin koruma rölelerinde bu fonksiyonun yer alması tesisin adalanması için yeterli değildir. Tesis içi tüketim de göz önüne alınarak şebeke giriş hücresinde de bu fonksiyonun yer alması ve sistem analizine göre set edilmesi şarttır. Set değerlerindeki hatalı veri girişi tesisin gereksiz yere adalanmasına ya da arıza ayırmanın efektif çalışmamasına yol açacaktır.

Kaynaklar

[1] SIPROTEC Multifunctional Machine Protection 7UM62 Manual, V4.6.

[2] TEDAŞ Yönetim Kurul Kararı ‘Üretim ve Otoprodüktör Tesisleri Proje Kriterleri Hakkında’, 31.01.2008.

Kaynak: kael.com.tr