1 kapali tip hücreler

1-TRANSFORMATÖR MERKEZLERİNDE UYGULANAN KORUMA TİPLERİ:

Transformatör merkezlerinde uygulanan koruma tertipleri başlıca dört grupta toplanmaktadır.

1. 
   Aşırı Gerilime Karşı Koruma ,
   
2. 
   Fider Koruma,
   
3. 
   Transformatör Koruma,
   
4. 
   Mesafe Koruma.
   

Aşırı gerilime karşı koruma tertipleri dikkate alınmayacak olursa, monte edildiği kısma göre gruplanan tertipleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılır.

1. 
   Aşırı Gerilime Karşı Koruma :
   

Aşırı gerilim etkisinden yüksek gerilim devrelerindeki izolasyon maddelerini koruyabilmek için genel olarak üç koruma tertibinden faydalanılmaktadır.

1. 
   Koruma Teli
   
2. 
   Ark Boynuzu
   
3. 
   Parafudr (1.2.5 kısmında ayrıntılı olarak değilmiştir.)
   

1.2 TRANSFORMATÖRLERİ BESLEYEN DÜZENLER.

1.2.1. MODÜLER HÜCRELER ( KAPALI TİP)

36 kV’a kadar orta gerilim dağıtım sistemleri için , transformatör binalarında , beton yada saç köşklerde kullanılmak üzere elektrik tesislerinin daha güvenle işletilmeleri ve can güvenliği açısından, günümüzde kullanılmaları zorunlu olan uygulamalardır.

Modüler hücreler olarak ta adlandırılan kapalı tip hücreler klasik tesis koruma sistemlerine göre birçok avantaja sahiptir.Bunların başında

1. 
   Açık sistemlere göre daha az alan işgal etmesi ve daha küçük hacimlere yerleştirilmeleri.
   
2. 
   SF₆ gazlı yük ayırıcısı, kesicisi ve ayırıcı ile daha emniyetli çözüm sağlaması.
   
3. 
   Maksimum kullanıcı güvenliğini sağlayan basınç boşaltma ve ark yönledirme sistemlerinin bulunması.
   
4. 
   Modüler dizayn mantığına bağlı olarak hücre elemanlarının kolay sökülebilir tasarımı olması.
   
5. 
   Birden fazla fonksiyonel ünitenin yan yana en kısa sürede monte edime kolaylığı.
   
6. 
   Montaj zamanı kısalığı.
   
7. 
   Taşıma ve depolama kolaylığı.
   
8. 
   Sağa ve sola genişleme imkanı.
   
9. 
   Kurulu sistemlerin daha sonra gerektiğinde rahatlıkla sökülebilmesi, ve bunun sonucu olarak uygulanmış projelerde değişiklik yapabilme imkanı.
   

Kapalı tip hücreler daha ziyade SF₆ gazlı anahtarlama elemanları ile oluşturulan hücrelerden oluşur. Bu hücreler kesin kaide olmamakla beraber, yerine getirdiği görev bakımından 3 kısma ayrılabilir.

1.2.1.1- GİRİŞ / ÇIKIŞ HÜCRESİ

Bu hücre şebeke geriliminin tesise alındığı ve sonunda çıkıp tesise dağıtıldığı giriş/çıkış hücresidir.İhtiyaca bağlı olarak değişik açma kapama elemanlarıyla donatılabilirler. Aşağıda birkaç değişik düzende hazırlanmış tiplerinin,hücre şekli ve tek hat şeması verilmiştir.

Açık koruma sistemlerinde kullanıldığı gibi kapalı tip hücrelerde de yararlanılan yük ayırıcıları hakkında bilgi verelim.

1.2.1.2. Yük Ayırıcıları:

Branşman hatlarında ve ring devrelerinde kesici yerine kullanılan özel ayırıcılardır. Kesiciye nazaran daha ekonomiktir. Yük altında açma kapama yapabildiği gibi orta gerilim sigortalan ile teçhiz edildiğinde kısa devrelere karşıda tesisi koruma görevi yapabilir. Mekanizmaya konulan yay ile açma kapama işlemi hızlandırılmıştır. İki çeşit hareketli bıçak kontağı vardır. Kapamada önce ana bıçak kontaklar, daha sonra yardımcı çabuk açma kontaklar düzeye girer. Açmada ise önce kontaklar, hemen sonrada yükü üzerine alan çabuk açma kontakları devreden çıkar. Kontakların hareketi bir ark söndürme hücresi içinde olur.

Yüksek gerilimde kullanılan yük ayırıcıları 12,24,36(kV) için imal edilirler.Özellikle 300V üzerinde akım ne olursa olsun açma kapama esnasında ark oluşmaktadır.Dolayısıyla yük ayırıcılarında açma kapama sırasında oluşan arkı el hızından bağımsız olarak söndüren düzenlerin bulunması doğaldır.Yüksek gerilim yük ayırıcıları genellikle sigortayla beraber kullanılırlar.Çünkü yük ayırıcısı nitelikli cihazın kısa devre akımını kesme özelliği yoktur.

Yüksek gerilim yük ayırıcıları SF₆ gazlı ve hava yalıtımlı olmak üzere iki kısma ayrılır SF₆ .üstün yalıtım özellikleri ve delinme dayanımının havadan daha yüksek olması sebebiyle boyutları küçültme olanağı vardır.Günümüzde genel olarak hava yalıtımlı yük ayırıcıları terk edilip _, SF₆ gazlı yük ayırıcıları kullanılmaktadır.

Hava yalıtımlı yük ayırıcısın SF₆ gazlı yük ayırıcılarına göre dezavantajları

1. 
   Hava yalıtımlıda,izolatörlerin üzerine toz,kir birikir ve zamanla havadaki nemle birlikte gövdeye atlama olabilir.
   
2. 
   Rutubetli ve soğuk havalarda izolatör üzerinde oluşacak yoğuşma atlamaya yol açabilir.
   
3. 
   kontaklarda zamanla oksidasyon meydana gelerek kontak ömürleri kısalır.
   

1.2.2-KORUMA HÜCRESİ




1.2.2.1. SF6 Gazlı Kesiciler

Ekonomik ve boyutları küçük olduğundan kullanışlıdırlar. Yanıcı ve patlayıcı ortamda sorun yaratmamaları tercihinin başka sebebidir.

1.2.2.2. SF6 Gazının Özellikleri

Gazlı kesicilerde kesme ve yalıtma ortamı olarak SF-6 gazı kullanılmaktadır. Ayrıca ark söndürme işlemi elektro negatif bir gaz olan SF-6 gazı içinde olmaktadır.

SF-6 gazı renksiz kokusuz ve molekül ağırlığı fazla olduğundan havaya nazaran daha yoğun bir gazdır. Ortama bırakılırsa hava ile karışmayarak yerde ince bir tabaka halinde durur.

Isı iletim katsayısının yüksek olması, alçak iyonizasyon nedeniyle, ısıyı çok çabuk dağıtır ve arkın çabuk soğumasını sağlar. Devre kesilirken oluşabilecek tekrar tutuşmaları ve bu nedenle de aşırı gerilimleri önler.

Kayıp faktörü yağa göre küçüktür.

SF-6 gazı kolay bulunabilmektedir. Tüm güncel gazlar gibi tüp içinde temin edilebilmektedir. SF-6 gazı asal bir gazdır. SF-6 gazının çok stabil oluşu, molekül yapısında bulunan kovalent bağdan kaynaklanmaktadır.

SF-6 gazı sülfür ve flor atomlarının kovalent bağı ile asal gaz haline dönüştüğünden,metallerle kimyasal tepkimeye girmez.

Orta ve yüksek gerilimli enerji üretme, dağıtma ve taşınmasında kullanılan sistem ve cihazların yalıtımları için seçilen gaz malzemelerinin güvenilir bir çalışma ve işletme ortamı oluşturabilmesi, aranan bir özelliktir. Yalıtım maddesi olarak kullanılabilecek bir çok gazın içinden SF-6 gazı seçilmiştir. Bunun nedeni ise; SF-6 gazının normal durgun rejimde kimyasal olarak kararlı olduğu gibi zehirli de değildir. Bunun yanı sıra SF-6 gazının di elektrik dayanım seviyesi de 1 bar basınç altında 89kV/cm.dir. SF-6 gazının di elektrik dayanımı en iyi olarak bilinen maddelerin bile çok üzerindedir. Örneğin, havanın birkaç bar basınç altındaki dielektrik dayanımının 3 katından daha fazladır. Üstelik SF-6 gazı mükemmel bir ısı transferi özelliğine sahip olup, aynı zamanda yanmaz bir gazdır. Bütün bu iyi özelliklerinin ötesinde ark söndürme özelliklerinin mükemmelliği, SF-6 gazının enerji taşıma ve dağıtım sistemlerinde kullanılan kesicilerde de çok geniş olarak kullanılmalarını sağlamıştır.

1.2.2.3. SF6 Gazının Kesme Özelliği

Gazlı kesicilerde kullanılabilecek gazlar içinde kesme gazı en iyi olan da SF-6 gazıdır. En çok sayıda iyi özelliğe sahip olan kesme gazıdır. Bu özellikler;

SF-6 gazı arkın oluşturduğu ısıyı dağıtma kapasitesi çok yüksektir.

Yüksek radyal ısı iletim ve çok büyük elektron yakalama kapasitesi vardır.

SF-6 gazının belirgin ısıl ve elektronegatif özellikleri onun ideal bir kesme ortamı olmasını sağlar. Bunlar;

Yüksek ısıl kapasitesi arkta üretilen ısının hızlı tüketimini sağlar.

Güç katsayısına duyarsızlığı nedeniyle kapasitif ve endüktif akımları, kesmedeki performansı yüksektir.

SF-6 gazlı kesicilerde kesme sırasında herhangi bir patlayıcı gaz meydana gelmez. Kesme sırasında ayrışan gaz, ark belli sıcaklığa tekrar eski haline gelir. Bu nedenle gazın zamanla bozulması söz konusu olmaz ve kesicinin tüm ömrü boyunca elektriksel özelliklerini korur.

SF-6 gazı zehirli olmamakla beraber şalterleme sırasında meydana gelen metal floroidler zehirlidir. Bu bakımdan kesicisinin hücrelerinin bakımı üretici firma tarafından yapılmalıdır. Ancak hücrenin gazı alındıktan sonra kontak elemanlarının yerinde bakımı ve değiştirilmesi mümkündür
1.2.2.4. SF6 Gazının Ark Söndürmesi

SF-6 gazının üç önemli özelliği onun çok iyi bir ark söndürme ortamı olarak kullanılmasını sağlamıştır. Bunlar;

1-Çok yüksek ısı iletkenlik katsayısına sahip olması ( soğutucu özelliği ).

2-Elektronegatif bir gaz oluşu

3-Oldukça yüksek yalıtım seviyesinin olmasıdır.

SF-6 gazının elektronegatif bir oluşu ile ark esnasında ortaya çıkan serbest elektronları süratle yakalayarak ortamın yalıtkanlık değerini muhafaza eder. Böylece akım doğal sıfır noktasından geçtikten sonra, tekrar tutuşmasını önlemiş olur. Ayrıca SF-6 gazının yüksek bir ısıl iletkenliğe olması da ortamın süratle soğutularak ark enerjisinin dağıtılmasını sağlar.

Arkın ortaya çıkardığı ısı enerjisi SF-6 gazı üzerinden flor ve kükürt atomlarının ayrışmasını sağlar. Isı etkisi ile kükürt üzerinden serbest elektronlar çıkarak ortamın elektriki direncini düşürür. Ark akımını asıl ileten de bu serbest elektronlardır. Akımın doğal sıfırdan geçmesi esnasında ortamında soğutulmuş olmasıyla serbest elektronlar flor ortamları tarafından yakalanarak ark akımının kesilmesi sağlanır. Böylece gaz ortamı eski durumuna dönmüş olur.

Akım eğrisi sıfırdan geçtiğinde ark, aşağıda belirtilen iki olayın birleşimi ile söndürülür. Bunlar;

1-SF-6 gazı arkın ortasındaki ısıyı çok çabuk dışarı iletir.

2-Çok elektronegatif olan florin atomları elektron için bir “tuzak” gibi hareket eder ve ortamı tekrar yalıtkan hale dönüştürür.

1.2.2.5. SF6 Gazlı Kesicinin Kesme Mekanizması

Motor kurmalı kesicilerde motor; kesici kapanır kapanmaz yayı yeniden kurar.(tekrar kurma zamanı 15 sn'den küçüktür.).

Bu tür mekanizmalar özellikle bir yavaş kapamanın arkasından hızlı bir tekrar kapama çevrimi istenen yerlerde gereklidir.

SF-6 gazlı kesiciler hızlı açma ve kapama yapmak için yaylı mekanizma ile donatılmışlardır. Yaylarda biriktirilen (yayların üzerinde depoladığı enerji çok büyüktür.) GMh tahrik mekanizması ile çalışır. Yayların kurulması gerek elle gerek motorlarla yapılabilir. Her iki durumda açma sayıcısı ve konum göstergesi (kesicinin açık veya kapalı olduğunu gösterir.) mevcuttur.

Bu yaylı mekanizmanın güvenilirliği ve dayanıklığı; kurulmuş kapama yayı kilit ile tutulur. Elle veya elektrikli olarak kontrol edilen bu kilidin çözülmesi ile,

1-Kapama yayı tamamen boşalır.

2-Kesici kapanır.

3-Açma yayı kurulur.

Kesici başka bir kilit yardımı ile hemen açmaya hazır bir şekilde, kapalı konumda kalır.
Uygulamaya göre açma kapama işlemleri;

1-Mekanizma kapağının ön kısmına yerleştirilmiş mekanik buton ile elle açma kapama yaptırabiliriz.

2-Direk röle yardımı ile mekanik açma kapama yaptırabiliriz.

3-Açma kapama bobinleri ile elektriksel olarak açma kapama yaptırabiliriz.

ŞEKİL :SF₆ Gazlı Kesicicinin Mekanizması

1.2.2.6. SF6 Gazlı Kesicinin Bir Kutbunun Yapısı

Kutupların her üçü birbirinden bağımsız olup mekanizma ile bağlantılarını sağlayan bir şase üzerine tespit edilmişlerdir. Her bir kutup yalıtkanlı bir ortamda aktif parçaları içinde toplar.

SF-6 gazlı kesicinin kutupları; 1.5 bar bağıl basınçta gaz vardır ve bu kutuplar IEC56 ve TSE3909 yönetmeliklerine uygun olarak mühürlü ve basınçlı sistem sınıfına girer.

Bir kutup şunlardan oluşur:

• 
  ana kontak: Sabit ana kontak ve hareketli ara kontaktan gelir.
  
• 
  kesme devresi: Sabit ark kontağı ve hareketli ark kontağından meydana gelir.
  
• 
  SF-6 gazı üfleme düzeneği: Hareketli kontağa bağlı olarak; hareketli piston ve gaz üfleyiciden meydana gelmektedir.
  
• 
  mekanik hareket aktarma düzeneği:Mil, biyel, itme çubuğu ve yaydan oluşan, tahrik mekanizmasının enerjisini hareketli kontağa aktaran düzenektir.
  

Şekil : SF₆ Gazlı Kesicicinin bir kutbunun yapısı
SF-6 gazlı kesici kutupların temel özellikleri şöyledir:

1-Uzun ömürlü olması;

2-aktif kısımlara bakıma gerek olmaması;

3-yüksek elektrik dayanımının olması;

4-aşırı gerilime neden olmaması;

5-işletme güvenliğinin yüksek oluşu;

6-çevreden etkilenmemesi;

7-basıncın sürekli denetlenebilmesi (isteğe bağlı olarak yani özel donanım olarak kutuba basınç anahtarı takılabilir.);

1.2.2.7. SF6 Gazlı Kesicinin Bir Kutbunun Çalışması

SF-6 gazlı kesiciler SF-6 gazının üflenmesi ilkesine göre çalışır,ana devre ve kontakları başlangıçta kapalıdır.

Ön sıkıştırma: Hareketin başlangıcında SF-6 gazı piston tarafından sıkıştırılır. İlk önce ana kontaklar ayrılır ve akım hala temasta olan ark kontaklarının üzerine geçer.

Ark zamanı: Ark kontakları ayrılır ayrılmaz ikisi arasında ark meydana gelir, az bir miktar gaz sıkıştırma ortamını terk eder, gaz üfleyici tarafından yönlendirilen gaz arkı üzerine üflenir. Küçük akımların kesilmesi sırasında cebri konveksiyon ile ark soğutulur. Büyük akımların kesilmesi sırasında gazların genleşmesi sıcak gazların kesicinin soğuk kısımlarına doğru gitmesi ile ark soğutulur.

Daha sonra kontak bölgesi civarındaki bölgenin dielektrik dayanım kazanması SF-6 gazının özellikleri sayesinde gerçekleşir.

Son üfleme: kontaklar tamamen açılıncaya kadar devam eden harekette, kontak arası bölgeye soğuk gaz üflenerek kesicinin hareketi tamamlanır.

SF₆ Gazlı Kesicilerin Avantajları:

• 
  Ekonomiktirler.
  
• 
  Boyutları küçüktür.
  
• 
  Kapasitif ve endüktif akımların kesilmesinde uygundur. Kapasitif anahtarlamada ömrünü kısaltmaz, aşırı gerilimler üretmez
  
• 
  Yanıcı ve patlayıcı ortamda sorun yaratmamaları tercihinin başka sebebidir.
  
• 
  Ortalama SF-6 gazlı kesicinin ömrü 30-35 yıldır. Ağır işletme şartlarında tahmini ömrü 20 yıl kadardır. Çok uzun ömür gazın minimum düzeyde yaşlanmasına ve arkın düşük enerjisinin kontakları az etkilemesine bağlıdır. Ark enerjisinin düşük olması;gazın yapısal özelliğine, sınırlı ark süresine, kısa ark boyuna, ark kontakları ve akım taşıyan kontakların tamamen ayrı olmasına bağlıdır.
  
• 
  Mekaniki olarak 10000 açma kapama ya izin verir. Anma akımında kesme sayısı genelde 10000 civarındadır.Kısa devre akımını da 50 defaya kadar akımı kesebilmektedir.
  
• 
  Tüm kısımlarının onarım ve bakımı minimum düzeydedir.
  
• 
  Tekrar kapama yaptırılması mümkündür. Tekrar kapamayı hızlı bir şekilde yapar.
  
• 
  Yanıcı ve patlayıcı ortamlar sorunsuz olarak kullanılabilir.
  
• 
  Yüksek ark ısısı sonucunda kimyasal olarak ayrışan gaz, kısa zamanda tekrar eski haline döndüğü için, kesicinin tekrar devreye girmesi için uzun süreye gerek yoktur.
  
• 
  Soğuma sadece metal bağlantı parçalarının ısı iletimi ile değil aynı zamanda gazın doğal konveksiyonu ve iletimi ile sağlanmaktadır. Bu olay SF-6 gazının fevkalade ısı alışveriş özelliğindendir. Kutup malzemesi de soğumaya yardımcı olmaktadır. Böylece büyük akımların kesilmesinde bile, standartların öngördüğü değerin çok altındadır.
  
• 
  SF-6gazlıkesicileri ile açma kapama darbelerini azalmak için ek bir cihaza gerek duymaz. Bu özellik motor kumandalarında kullanışlıdır.
  
• 
  Akım koparmada sorun yaratmaz.
  
• 
  Yalıtım testi için özel cihaz gerektirmez.
  
• 
  Emniyetlidirler. SF-6 gazlı kesiciler düşük basınçta çalışırlar. gazın sıkışması ve anahtarlama ile ortaya çıkan iç basınç artışı düşük düzeyde kalır. (İç basıncı 0.5-1.5 bar civarındadır.) Bir emniyet zarı herhangi bir şekilde ortaya çıkacak aşırı basıncı engeller. Atmosfer basıncında kesici yeterli dielektrik dayanımı ve güvenilir yük anahtarlamayı sağlar.
  
• 
  Ark kontaklarının aşınmasının dışarıdan ölçümlerle izlenebilmesi ve basınç kontrolü emniyet yöntemlerindendir.
  
• 
  SF-6 kutupları komple teçhizatı kapsar. Kontak hareket mekanizması içindedir.
  
• 
  Terminallerde oluşacak elektrodinamik ve mekanik zorlamalara karşı dayanabilecek yapıdadırlar.
  
• 
  Kesme kapasitesi bozulmadan defalarca tekrarlanabilir.
  
• 
  Bakım gereksinimleri yoktur.
  
• 
  Kutupların gaz sızdırmazlığı mükemmeldir. Dolayısıyla gaz ikmaline gerek yoktur.
  

Ancak söylenen bu avantajların yanında ,bir takım dezavantajlarda içermektedirler.

• 
  Sızma riski vardır (dolayısıyla çevre atık gazla kirlenir),
  
• 
  Gaz basıncı ve miktarı kontrol edilmelidir,
  
• 
  Havaya göre ağır olduğu için ark ortamından geçişi, püskürtmeli durumlarda, havaya göre daha yavaştır. Bu geçişi hızlandırmak için kompresöre ihtiyaç duyulur,
  
• 
  Sıcaklık ve basınç belirli değerlerde olmadığı takdirde SF6 sıvı hale gelebilir. Bu durum kesicilerde hiç arzu edilmeyen bir durumdur. Bu nedenle yapısal bakımdan dikkat edilmesi gereken hususlara ek olarak bu kesicilerin soğuk bölgelerde kullanılması gerekirse SF6'yı ısıtmak gerekir,
  
• 
  SF6 pahalı gaz olduğu için sızmaları önlemek için özel önlemler alınmalıdır
  

1.2.3-ÖLÇÜ HÜCRESİ

Ölçü hücreleri tesise gelen enerji İle ilgili elektriksel büyüklüklerin ölçüldüğü ve dışarıdan müdahalenin mümkün olmadığı kapalı tip modüllerdir.Bu modüller içerisinde gerilim ve akım bilgilerini ölçmeye yardımcı olmak üzere akım ölçü transformatörü ve gerilim ölçü transformatörü kullanılmaktadır.akım ve gerilim transformatörlerinin bu hücrelerde kullanılma sebepleri ve yapısal özellikleri aşağıda ayrıntılı olarak verilmektedir.
1.2.4.Ölçü Trafoları:

Alternatif akım elektrik tesislerinde, gerek akımı, gerekse gerilimi, belli oranlarda küçültmeye yarayan özel trafolardır.

• 
  Ölçü aletleri ve koruma rölelerini primer gerilimden izole ederek güvenli çalışmaya imkan sağlar.
  

Yüksek gerilimli şebekelerde, gerek ölçü aletlerini, gerekse koruma rölelerini şebekeye doğrudan bağlamak izolasyon güçlüğü nedeniyle mümkün değildir. Örneğin 154 KV gibi bir gerilim, aynı özelliklerde fakat 100 V değerinde bir gerilimle temsil edilebilirse, güvenlik içinde ve kolayca temin edilen bir izolasyona sahip ölçü aletleriyle ölçülebilir. Bu söylenilenler akım ölçümü için şöyle yorumlanmalıdır. Bir ampermetreyi, doğrudan yüksek gerilime bağlamak mümkün değildir. Hem primer geriliminden izole edilmiş bir devrede, hem de geçen akımın özelliklerini taşıyan, fakat belli oranda küçültülmüş bir değerde ölçü yapmak çok daha kolaydır.

• 
  Ölçü trafoları ile değişik primer değerlere karşılık, standart sekonder değerler elde edilebilir.
  

Ölçü trafolarının primer büyüklükleri, standart olmakla birlikte çok değişik değerlerde olabilir. Gerilim trafosu için 6.3-10.5-15-31.5-34.5-35 KV gibi ve daha yüksek değerlerde birçok standart primer gerilim kademesi vardır. Buna karşılık gene gerilim trafosu için 100 V ve 110 V gibi az sayıda standart sekonder gerilim kademesi vardır. Böylece bir ölçü aletinin tüm ölçü trafoları ile birlikte kullanılması sağlanmış olur.

Ölçü aletlerinin skalaları, ölçü aletlerinin sekonderindeki değerlerine göre değil, ölçü trafosunun bağlı olduğu esas şebekenin akım ve gerilimine göre düzenlenir. Örneğin, üzerinde 35/0.1 KV yazan bir voltmetrenin terminallerine 100 V uygulandığında, ibresi 35 volt gösterir. Eğer bu voltmetre, 154 KV siteminde kullanılmak istenirse, üzerindeki skala silinip 100 V, 154 KV’ a karşı gelmek üzere yeniden skala tanzim edilmelidir.

• 
  Ölçü trafoları, akım ve gerilim devrelerinde çeşitli bağlantılar yapılmasına imkan verir.
  

İki ve daha fazla akımın toplanması, çıkarılması, faz akımlarının değişik gruplarda üçgen bağlanması, akım trafoları sayesinde yapılır. Gerilim trafoları ile de gerilimlerim toplanması çıkarılması ve açık üçgen bağlantısı temin edilebilir.

• 
  Ölçü trafolarının kullanılması, ölçü aletlerinin ve röleleri küçük boyutlu imal edilmesine imkan verir.
  

400 V’ luk bir devreye ampermetre, sayaç, wattmetre gibi akımla çalışan ölçü aletleri doğrudan bağlanabilir. Doğrudan bağlamanın, pratik açıdan mümkün olup olmayacağı, devreden geçen akımın değerine bağlıdır. Genellikle 100 A’ den büyük değerlerde ekonomik nedenlerden dolayı doğrudan bağlanma kullanılmaz. Bu durumlarda akım trafosu kullanılır ve böylece aletlerin boyutları çok daha küçük olur. Bu ise, doğrudan bağlamaya göre daha ekonomik bir çözüm şeklidir.

1.2.4.1.Akım Trafoları:

Bağlı oldukları devreden geçen akımı, istenen oranda küçülterek, bu akımla sekonder terminallerine bağlı aletleri besleyen ve onları yüksek gerilimden izole eden özel trafolara, akım trafoları denir.

1.2.4.1.1.Akım Trafolarının Yapısı:

En basit haliyle bir akım trafosu şu parçalardan oluşur :

1. 
   Manyetik Nüve
   
2. 
   Primer Sargı
   
3. 
   Sekonder Sargı
   
4. 
   İçi özel yağ ile dolu kazan
   
5. 
   İzolatör
   

İzolasyon, yağlı tip akım trafolarında yağ ile, kuru tiplerde ise sentetik reçine ile sağlanır. Primer sargı, 50 turla 250 tur arasında akım trafosunun gücüyle değişen sarım sayısına sahiptir. Manyetik nüve, kristalleri yönlendirilmiş, özel silisli sactan yapılmıştır.

Şekil

Şekil-’de a ve b de akım trafolarının tek hat; c, d ve e de ise gelişim şemalarında gösterilişi verilmiştir. TEK’ de en çok kullanılan a ve c’ deki gösterilişlerdir.

1.2.4.1.2.Akım Trafolarında Termik ve Dinamik Dayanım:

Termik Dayanım Akımı :

Bir akım trafosunun, bir saniye süreyle hasar görmeden taşıyabileceği maksimum akımın efektif değeridir.

Bu değer, akım trafosunun imal edildiği standartlarda bağlı olarak nominal akımın 40 ila100 katı arasında olabilir. Akım trafosunun etiketinde verilir.

Dinamik Dayanım Akımı:

Primer şebekesindeki bir kısa devre esnasında, ilk periyotta geçecek darbe akımının yol açacağı mekanik kuvvetler açısından akım trafosunun dayanabileceği maksimum akımın tepe değeridir. Akım trafoları genel olarak termik dayanım akımının 2.5 katı mertebesinde dinamik dayanım akımına göre dizayn edilir. Tasarlanan akım trafolarının değiştirilmesinde yukarıda anlatılan hususlar mutlaka göz önüne alınmalıdır.

1.2.4.1.3. Akım Trafolarında Hata ve Ölçme Sınıfı:

Akım trafolarında genel olarak %50-120 primer akımlarda ve %25-100 sekonder yüklerde yapabileceği en çok hatayı yüzde olarak bildirilen ve trafo etiketlerinde yazılan sayılar hata sınıflarıdır. Bağlı oldukları şartlar oldukları şartlar her ülkenin standardında belirtilmiştir.

Türk Standartlarında, hata sınıfları ve yapılabilecek hatalar Tablo-1’de ölçü amaçlı akım trafoları için, Tablo-2’de ise koruma amaçlı akım trafoları için verilmiştir.

Doğruluk Sınıfı	Anma (nominal) akımın (±%) yüzdesi olarak hatası				Dakika olarak (±) faz açısı hatası
Yükler	%10	%20	%100	%120	%10	%20	%100	%120
0.1	0.25	0.2	0.1	0.1	10	8	5	5
0.2	0.5	0.35	0.2	0.2	20	15	10	10
0.5	1	0.75	0.5	0.5	60	45	30	30
1	2	1.5	1	1	120	90	60	60

Tablo-1 :Ölçü amaçlı

Doğruluk Sınıfı	Primer anma akımında akım hatası (±%)	Primer anma akımında faz açısı hatası (Dk)	Bileşik Hata (±%)
5P	1	60	5
10P	3	_	10

Tablo-2 :Koruma Amaçlı

1.2.4.1.4.Sipariş İçin Gerekli Bilgiler:

1. 
   Nominal (anma) gerilimini faz-faz (34.5 KV gibi)
   
2. 
   Oranı (a) olarak (100/5 gibi)
   
3. 
   Kaç sekonderi olduğu (100/5-5 gibi)
   
4. 
   Sınıfı ve kullanma amacı
   
5. 
   1+3 sınıfı 1 sınıf= ölçme devresi, 3 sınıfı = koruma devresi veya 5P, 10P. 5P = 1 sınıfı, 10P = 3 sınıfı olarak belirtilmektedir.
   
6. 
   Doyma katsayısı n ≤5 ölçme, n≥10 koruma
   
7. 
   Gücü (Nominal yükü) VA olarak 30+30 VA (ölçme+okuma)
   
8. 
   Tipi : Dahili, harici, geçit, bara, yağlı, kuru vs.
   

1.2.4.2.Gerilim Trafoları:

Gerilim trafoları, bağlı oldukları devredeki primer gerilimi, beli oranlarda küçülterek, bu gerilimle sekonder terminallerine bağlı cihazları besleyen özel trafolardır.

1.2.4.2.1. Gerilim Trafolarının Yapısı ve Koruması:

Gerilim trafolarının primer sargıları, akım trafolarının tersine, çok sarımlı ince tellerden oluşmuştur. Sekonder sargı ise, nominal yükte, kaybın çok olmasını temin edecek kalınlıkta tel ile sarılmıştır. Sarım sayısı, primer sargıya göre, çevirme oranı kadar azdır.

Manyetik nüve kesiti, gerilim trafosunun yükü ile orantılıdır. Faz toprak arsına bağlanan gerilim trafolarında, bir busing vardır. (Şekil-a ) Faz arası bağlananlarda 2 busing vardır. Bu tiplere V bağlı gerilim trafoları denir.

Gerilim trafolarının sekonderleri, kısa devre edilmez. Bunun için sekonder devreye koruma sigortaları konulur. 35 KV’ a kadar olan gerilim trafolarının primerine de sigorta konmalıdır. Bunların görevi, sadece primerdeki arızaları temizlemektir. Sekonder sargı için sigorta ihtiyacını ortadan kaldırmazlar.

1.2.4.2.2.Gerilim Trafolarının Nominal Gerilimleri:

Gerilim trafolarının primer gerilimleri, bağlanacakları devrenin gerilimi göz önünde tutularak seçilir. Faz-nötr olarak bağlanan gerilim trafolarında nominal primer gerilim, şebeke faz arası gerilimin, 1/3’üne eşit olarak seçilir. Yani faz arsı işletme gerilimi örneğin15KV olan bir şebekede, faz toprak arsına bağlanacak bir gerilim trafosunun primer normal gerilimi, 15/3 KV olmalıdır. Hemen anlaşılacağı gibi, faz arası bağlanacak gerilim trafolarında, primer nominal gerilim, şebekenin faz-faz gerilimine eşit olmalıdır.

Sekonder nominal gerilim ise, standartlarda 100 veya 110 V olarak verilmiştir. Sekonder gerilimi de , primerin faz arası yada faz toprak arası olma durumuna göre,100v ya da 100/3 V olarak verilir.

1.2.4.2.3. Gerilim Trafolarının Şematik Gösterimi:



Şekil- a, b, c de prensip şemalarındaki ; d, e, f de ise tek hat şemalarındaki gösterim şekilleri verilmiştir. TEK sisteminde ; harflendirme, primer için, P1-P2 ; sekonder için S1-S2 şeklîndedir.

Şekil- Gerilim Trafolarının Şematik Gösterimi

1.2.4.2.4. Gerilim Trafolarının Devreye Bağlanması:

G
erilim trafoları, yüksek gerilimde kullanıldıklarından genel olarak üç fazlı ölçme devrelerini ilgilendirirler. Üç tane tek fazlı gerilim trafosu faz nötr arasına( üç fazada ayrı ayrı) bağlanırsa, sekonderleri üç fazlı bir sistem oluşturur. Burada da en önemli özellik polaritelerin doğru bağlanmış olmasıdır. Şekil- a ve b de doğru ve yanlış bağlanmış üç adet gerilim trafosunun vektör diyagramları verilmektedir.

Şekil Gerilim Trafolarının Devreye Bağlanması

Üç fazlı sistemlerde üç adet gerilim trafosu yerine iki adet gerilim trafosunu uygun bağlayarak sekonderde üç fazlı gerilim oluşturabilir. Böyle bir şema şekil’de görülmektedir.

Şekil- Gerilim Trafolarının Devreye Bağlanması

V-bağlı gerilim trafolarında da polaritelerin uygun olması önemlidir. Üç adet gerilim trafosunda ortak nötrler güvenlik gerekçesiyle topraklandığı gibi V bağlı trafolarda da sekonder uçlarından biri topraklanmalıdır.

1.2.4.2.5. Gerilim Trafolarında Ferrorezonans olayı:

İşletme şartlarında,gerilim trafosu sekonderinde,bazen nominal gerilimden daha büyük değerde, çevirme oranı ile ilgisiz gerilimler okunabilir. Bu durum, gerilim trafosunun çekirdeğinin doymaya gitmesi ve mevcut tabii kapasitelerin rezonans şartını oluşturması sonucu ortaya çıkmaktadır. Gerilim trafosu rezistif yükle yüklendiği veya primer şartlar( fiderlerin alınması gibi) değiştirdiği taktirde bu durum ortadan kalkar.

1.2.4.2.6. Gerilim Trafolarında Gerilim Yükselme Katsayısı:

Şebeke şartlarından dolayı , sistemdeki bir arızada, arızalı olamayan fazlarda meydana gelebilecek gerilim yükselmelerine gerilim trafolarının dayanma süreleri, standartlarda belirlenmiştir. Bu şartlar , daha çok nötrün topraklama şekli ile ilgilidir.

Gerilim Yükseltme Katsayısı	Süre	Gerilim Trafosunun Bağlama Şekli Ve Şebekenin Topraklama Durumu
1.2	Sürekli	Faz-nötr veya fazlar arası bağlı. Sistem iyi topraklı (Efektif top.)
1.2 1.2	Sürekli 30 sn	Faz-toprak arası bağlı. Sistem iyi topraklı (Efektif toprak)
1.2 1.9	Sürekli 30sn	Faz-toprak arası bağlı. Sistem direnç veya reaktör üzerinden topraklı.
1.2 1.9	Sürekli 30 sn	Faz toprak arası bağlı. Sistem nötrü izole veya büyük empedans üzerinden topraklı.

Tablo-3 Türk Standartlarının kabul ettiği değerleri göstermektedir.

İzole karakterli şebekelerde kullanılan gerilim trafoları , faz toprak arasına bağlı olsa bile gerilim yüklemesine katsayısı 30 sn süreyle 1.9 seçilmelidir. Çünkü bu sistemlerde faz-toprak temaslarında, sağlam fazlardan toprağa göre gerilimleri, faz-faz gerilimine yükselir.