BARA DİFERANSİYEL KORUMA TEKNİĞİ Genel olarak baralar enerji iletim/dağıtım şebekelerinde, üretim, iletim, yük gibi ana elementlerin kesiştiği noktada bulunurlar (Fig.1). Bu nedenle, barada oluşabilecek bir arıza sonucunda sistemin kararlılığını etkileyecek mertebede kısa devre akımları ortaya çıkar. Bu akımların oluşturacağı termik/dinamik etkiler ve sistemin kararlılığına yaptığı olumsuz etkiler nedeniyle bu tip arızaların mümkün olan en kısa sürede (kesicinin açma süresi dahil 100~200 ms içerisinde) temizlenmeleri gerekir. Böyle bir bara arızası esnasında bu baraya bağlı bütün hatlar, trafolar, generatörler vs enerjisiz kalacaktır. Bara arızalarında en çok rastlanan sebepler; mekanik problemler (izolatörler, akım trafoları vs), yalıtım problemleri (kirli, tozlu ortamlar) ve insan hataları (topraklanmış baraya enerji vermek vs) olarak sıralanabilir. Her ne kadar bara arızalarının olma olasılığı hat veya trafo arızalarından çok daha az olsa da, sonuçları itibariyle en önemli arıza tiplerinden birisidir. Bara arızalarının tespiti ve temizlenmesi konusunda geliştirilmiş birkaç yöntem vardır: a - Ters Kilitleme (reverse interlocking) Arızanın 1 numaralı bölgede olması durumunda çıkış fideri açma yapar ve giriş fiderine kilitleme (blokaj) sinyali gönderir ve onu bloke eder. Arızanın barada, 2 nolu bölge, olması durumunda giriş fideri, hiçbir çıkış fiderinden kilitleme sinyali gelmediği zaman açma yapar. Bu yöntem sadece tek baralı ve güç akışının tek yönlü (geri beslemenin olmadığı) olduğu sistemlerde çalışabilir. b - Mesafe Koruma Röleleri ile **Arıza 1 numaralı noktada olduğunda, çıkış fiderindeki röle ani olarak açma yapar. **Arıza 2 numaralı noktada olduğunda, giriş fiderindeki röle gecikmeli olarak (önerilen 300 ms) açma yapar. **Yavaş bir yöntemdir (ortalama 300 ms). c - Diferansiyel Akım Koruma Mantığı ile Bilinen Kirchhoff Akım Kanuna göre koruma yapar. Hızlı ve seçici bir koruma yöntemidir. Geniş uygulama sahasına sahiptir. Diferansiyel korumada iki temel yöntem vardır: 1. Düşük Empedans Koruma ve Yüksek Empedans Koruma. Düşük empedans çalışma prensibi - Idiff : Açtırma (diferansiyel) elemanı : [I1 + I2 + I3 + … + In] - Istab : Tutucu eleman [I1] + [I2] + [I3] + … + [In] Harici bir arıza veya normal çalışma koşullarında, baraya giren ve çıkan akımların vektörel toplamı sıfır, tutucu akım ise bu akımların skalar değerlerinin toplamına eşit olacaktır. Tersi durumda, yani barada bir arıza olduğu vakit, baraya giren ve çıkan akımların toplamı artık sıfırdan farklı bir değer olacak ve röle açma yapacaktır. Tek baralı sistemlerde, sadece 1 baraya giren ve çıkan akımların toplamı alındığı için, koruma görece basittir. Tek baralı sistemlerde, 7UT6X serisi röleler kullanılarak tek baralı, maksimum 12 fiderli sistemlerde diferansiyel koruma yapılabilir. Böylelikle özellikle OG sistemler için bağlantı ve ayarları kolay, hızlı ve ucuz bir koruma sağlanabilmektedir. Fider sayısının artması durumunda 7SS60 veya 7SS52 röleleri kullanılabilir. Bara sayısı arttıkça korunması gereken bölge (zone) sayısı da artar. Bu sebeple, fiderlere ait ayırıcı pozisyon bilgileri röleye taşınarak, rölenin hangi baraya hangi fiderlerin bağlı olduğu bilgisine ulaşması sağlanır. Bu bilgiler ışığında her bir bara için ayrı ölçüm yapılır. Herhangi bir barada arıza olduğu vakit, röle o baraya bağlı kesicileri açarak arızanın temizlenmesini sağlar. Ancak ayırıcı bilgilerinin röleye doğru olarak gelmeme ihtimaline karşı, ayrıca koruma alanındaki tüm baralar için de ölçüm yapılır (checkzone). Bu ölçüm ayırıcı pozisyon bilgilerinden bağımsız olarak yapılır. Gerek seçicilik (arızalı baranın ve fazın doğru tespit edilmesi), gerek hız (mümkün olan en kısa sürede arızanın temizlenmesi) hem de geniş uygulama sahası (farklı bara tipleri, kuplajlı/kuplajsız sistemler vs) nedeniyle, bara arızalarına karşı diferansiyel koruma prensibi, diğer bara koruma yöntemlerine karşı (ters kilitleme, mesafe koruma rölesi vs) büyük avantaja sahiptir. 2. Yüksek empedans çalışma prensibi Genel olarak BS standartlarının etkin olduğu ülkelerde kullanılan koruma prensibidir. RW2 : Akım trafosu sekonder direnci RL : Akım trafosu ile röle arasındaki kablonun direnci RR : Röle iç direnci Normal çalışma koşullarında veya harici bir arıza olduğunda, rölenin uçlarındaki gerilim yaklaşık olarak sıfır olacaktır (bu örnekte, konunun basitleştirilmesi amacıyla bir giriş, bir çıkış olmak üzere 2 fiderli bir bara modellenmiştir): Ancak, barada bir arıza olması durumunda, röle uçlarında okunan gerilim sıfırdan farklı olacaktır. Ancak, güvenli bir çalışma için akım trafolarının dirsek nokta gerilimi, rölenin ayar değerinin 2 katından büyük olmalıdır. (Daha detaylı bilgi için lütfen 7VH60 rölesinin kullanım kılavuzuna başvurunuz.) Ancak, yüksek empedans koruma röleleri çekici fiyatlarına rağmen düşük empedans röleleri karşısında önemli dezavantajlara sahiptir: Bütün fiderlerde birebir aynı (sınıf, çevirme oranı, mekanik yapı, standart vs) akım trafosu kullanılmasına ihtiyaç duyar. Akım trafolarındaki kaçak reaktans ihmal edilecek kadar küçük olmalı, sargılarda uniform dağılım sağlanmalıdır. Koruma rölesinin ayar değerleri ile harici olarak kullanılacak gerilim sınırlayıcı varistörün değerinin hesaplanması oldukça karışıktır. Birden fazla baralı sistemlerde kullanılması tavsiye edilmez. Akım trafoları ciddi doyma riskine maruz kaldıkları için, aynı koruma çekirdeğine başka bir koruma rölesi bağlanamaz. Düşük empedans koruma rölelerinde ise şu avantajlar bulunmaktadır: Farklı çevirme oranındaki akım trafoları kullanılabilir. Kullanılan röle tipine göre, birden çok baralı sistemlerde kullanılabilir. Ayrıca bir gerilim sınırlandırıcı varistör kullanımına ihtiyaç duymaz, ayar tespiti nispeten basittir. Akım trafosunun boyutlarına bağlı olmakla birlikte, aynı koruma çekirdeğine bir başka koruma rölesi bağlanabilir. Nümerik teknolojilerin yardımı ile akım trafosu durumunda dahi koruma yapabilirler. Her ne kadar ilk başta, yüksek empedans röleleri daha ucuz görünse de, gerek primer teçhizatın boyutlandırılmasındaki kolaylık ve esneklik, gerek projelendirme ve işletme aşamalarındaki kolaylık gerekse güvenli çalışma prensipleri ile düşük empedans bara koruma röleleri OG ve YG baraların korunmasında en sağlıklı seçenek olarak karşımıza çıkmaktadır.