Ancak önce endüstriyel bir tesisin böylesine karmaşık dağıtım sisteminin planlamasından bahsedelim. Genel sistem özelliklerinin yönlendirdiği koordineli planlama, istenen tasarım hedeflerine ulaşmanın tek yoludur. Maliyet, güvenlik, güvenilirlik, esneklik ve basitlik gibi sistem özellikleri yalnızca birlikte olmalıdır, çünkü bunlar çeşitli şekillerde birbiriyle ilişkilidir.

Özellikle istenen bir özelliği destekleme eğiliminde olan dağıtım sistemi düzenlemeleri, çoğu zaman bir veya daha fazla istenen özellikten ödün verme eğiliminde olacaktır.

 

(!) Sistem maliyeti, planlamada en çok dikkat çeken özelliktir. Alternatif dağıtım düzenlemelerini karşılaştırırken, daha düşük maliyetin hiçbir şekilde daha iyi değerle eşanlamlı olmadığını unutmamak önemlidir. Düzenlemeler, bakım işlemleri sırasında veya sorun durumunda kesinti süresini azaltacak şekilde değiştirildiğinde hizmet güvenilirliğinin arttığı kabul edilir.

 

Genel fikir, bakım gerektiren veya arızalanabilecek sistem elemanları etrafında birden fazla güç kanalı sağlamaktır. Sistem diğer bazı açılardan iyi planlanmadıkça, bu tür hükümler için artan yatırım, boşa harcanan para demek olabilir.

 

İyi hizmet güvenilirliği için birincil gereklilikler, iyi kalitedeki yeterli ekipmanların seçilmesi, uygun şekilde kurulması ve bakımının yapılmasıdır.

İçindekiler:

1. Ana barası
2. Bara düzenlemeleri

Ana trafo merkezleri

Tüm fabrikalar birincil dağıtım sistemini beslemek için bir ana barasımerkezine sahip değildir ve işletmemektedir. Bir fabrika ana trafo merkezi, satın alınan güç gerilimi, tesisin birincil sistemi için dönüşüm olmaksızın uygunsa aynı amaca hizmet eder.

 

Bir ana trafo merkezinin temel işlevleri, çok sayıda küçük tesisin gereksinimlerini karşılayan basit bir düzenleme olan Şekil 1'de gösterilmiştir.

Şekil 1 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Daha karmaşık trafo merkezi düzenlemeleri, iki veya daha fazla gelen hat, iki veya daha fazla güç trafosu veya birkaç başka trafo düzenlemesinden biri olduğunda ortaya çıkar: Ayrıca elektrik üretimi olan tesislerde, trafo merkezi çıkışı bir tesis ana trafosunu beslemeyebilir ancak bir senkronizasyon veriyoluna bağlı.

 

(!) Genişçe ayrılmış alanlardaki ağır yüklere sahip birkaç farklı büyük tesisteki trafo merkezleri, gelen hat barasına bağlı iletim gerilimi fiderleri gerektirebilir.

 

Şekil 2, gelen hatta devre kesici yerine güç sigortalarının kullanılmasıyla Şekil 1'den farklıdır. Devre kesiciler genellikle tercih edilir, ancak sigortalar bazı daha küçük ve daha basit trafo merkezlerinde genel hedeflerin karşılanmasında faydalı olacaktır.

Şekil 2 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Trafo merkezi birincil sigortaları kullanıldığında birincil dağıtım sistemindeki toprak arıza akımını kısıtlamaktansa transformatörün ikincil katı nötr topraklamasını kullanmak daha iyidir.

 

(!) Geriye kalan trafo merkezi örneklerinin tümü iki besleme hattını göstermektedir. Bu istasyonlarda yüksek gerilimli anahtarlama ekipmanında maliyet nedeniyle bazı işlevsel uzlaşmaların kabul edilmesi gereklidir. Daha yüksek gerilim sistemlerinden beslenen daha küçük tesislerinden bahsedecek olursak ana trafo merkezi yüksek gerilim devre kesici ekipmanı, diğer trafo merkezi bileşenleri arasında orantısız bir şekilde pahalı olabilir.

 

Başka şekilde ifade edildiği gibi, belirli bir besleme sistemi için belirli bir yüksek gerilim kesici düzenlemesi, trafo merkezinin boyutuna bakılmaksızın hemen hemen aynı maliyete sahip olacaktır. Bu makale yalnızca çeşitli düzenlemelerin neler sunduğunu göstermeyi amaçlamaktadır.

Şekil 3 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Şekil 3, iki yüksek gerilimli devre kesici kullanan iki hatlı tek trafolu bir trafo merkezini göstermektedir. Bu düzenleme, iki çizgi alternatif, paralel veya bir döngünün parçası olsa da kullanılabilir.

 

Bir döngü beslemesi için, transformatör boynuz aralığı anahtarının yerine bir devre kesicinin kullanılması, döngünün transformatör koruma şeması tarafından açılmasını önleyecektir. Belirli durumlarda iki veya üç devre kesicinin kullanımının gerekçelendirilmesi zor olabilir.

Şekil 4 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

 

Alternatif hat veya tercih edilen acil durum beslemesi için, Şekil 4'teki kilitli gelen hat anahtarlarına sahip tek devre kesici, hatlar arasında otomatik transfere izin vermeme konusunda küçük bir kusura sahiptir.

 

Şekil 3 veya Şekil 4, yüksek gerilim barasına bir veya daha fazla transformatör ekleyerek genişlemeye izin verir. Şekil 5, iki gelen hattın alternatif, paralel veya bir döngünün parçası olduğu iki trafolu bir trafo merkezi için Şekil 3'ün basit bir uzantısıdır.

 

Dört yüksek gerilim kesiciyle gösterildiği gibi, bu trafo merkezi düzenlemesi, bir yüksek gerilim bara arızası dışında alışılmadık derecede yüksek bir servis güvenilirliği sağlayabilir.

Şekil 5 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Paralel olarak çalıştırılabilen ancak döngü beslemesi olmayan iki gelen hattın özel durumu için, Şekil 6'daki düzenleme genellikle iyi bir çözümdür.

 

(!) Yüksek gerilim barasını devre dışı bırakıp trafoların alçak gerilim tarafına paralel bağlanarak yüksek gerilim kesici ve yapısında tasarruf sağlanmaktadır. Düzenleme, toplam trafo kapasitesinin kullanılabilirliğini azaltır çünkü her ünite seri olarak bir iletim hattına sahiptir.

 

Bununla birlikte, istasyon maliyetindeki azalma, daha küçük trafo merkezleri için o kadar önemli olabilir ki bir kesinti sırasında yük azaltma kabul edilebilir bir risk haline gelir.

 

Ayrıca, tüm yük için hizmet sürekliliğini sağlamak veya yarı kapasite çalışması sırasında yük azaltma miktarını azaltmak için devre kesici tasarrufunun bir kısmını ek boyuttaki trafo birimlerine yeniden yatırmak mümkündür.

Şekil 6 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Yalnızca döngü beslemeleriyle bağlantılı olarak Şekil 6'ya tekrar bakıldığında, trafo merkezinin yüksek voltaj kısmı, tek bir bara düzenlemesine takılabilen hemen hemen tüm devre kesicileri kullanır.

 

Ancak veriyoluna beşinci bir devre kesici eklenebilir. Uygun röleleme ile, yüksek gerilim bara arızası durumunda tek bir trafo üzerinden hizmetin sürekliliğini sağlayacaktır.

 

Şekil 7 ila Şekil 10'da gösterildiği gibi devre kesicileri birer birer kaldırarak güvenilirlik ve esnekliğin nasıl değiştirildiğini gözlemlemek belki de daha karlıdır. Şekil 7'deki üç kesicili şemada, ana işlevsel uzlaşma, transformatör korumasının döngü beslemesinin açılmasını gerektirmesidir.

Bir kamu hizmeti kuruluşu bunu normalde ciddi bir eksiklik olarak görmez, ancak Şekil 8'deki alternatif üç kesicili şemada bu önlenebilir. Bu düzenlemelerden herhangi biri, yüksek gerilimli bir bara arızası da dahil olmak üzere herhangi bir tek arıza için transformatör aracılığıyla hizmet sürekliliği sağlar.

Şekil 8 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Şekil 9'daki iki kesicili şemada, herhangi bir transformatörün koruyucu rölesinin çalışması yalnızca döngüyü açmakla kalmaz, aynı zamanda tüm trafo merkezi yükünü de düşürür. Döngü tekrar kapatılabilir ve tesis hizmeti manuel anahtarlama ile arızasız trafo devresi aracılığıyla yeniden kurulabilir.

 

Kalıcı yüksek gerilim bara arızası, elbette devrekesicilerden biri tekrar kapatılmadan önce onarılmalıdır.

Şekil 9 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

 

Şekil 10'da gösterildiği gibi tek bir kesici kullanılmaya çalışıldığında sorunla karşılaşılır. Transformatörlere kadar olan herhangi bir yüksek gerilim arızası, tek devreli kesici ve şebeke tarafından tek hatlı bir kısa devre olarak giderilecek ve tek bir transformatör üzerinden kesintisiz tesis hizmeti bırakılacaktır.

 

Bununla birlikte, trafo arıza akımının şebekenin açamayacağı bir seviyesi olacaktır ve arızalı ünite, bir taşıyıcı veya pilot tel kullanılarak güç şirketi devre kesicisinin aktarmalı açması dışında böyle bir aşırı akım seviyesinde sistemden otomatik olarak ayrılamaz.

Şekil 10 - Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik ana trafo merkezi düzenlemesi

Bara düzenlemeleri

Bara, üç ya da daha fazla gelen ve giden devrenin kesişme noktasıdır. En yaygın tesis bara düzenlemesi, bir kaynak veya besleme devresi ve iki besleyici devreden oluşur. Çok sayıdaki diğer düzenleme ve varyasyonların temel amacı beklenen bakım sırasında veya ekipman arızası veya kaynak kesintisi durumunda, yükün tamamına veya bir kısmına bara üzerinden hizmet güvenilirliğini artırmaktır.

 

(!) Hizmet güvenilirliğini veya sürekliliğini iyileştirmeye çalışırken bazı çok karmaşık bara düzenlemeleri kullanılmıştır. Bu düzenlemelerden bazıları teknik olarak sağlam değildir ve gerçek faydalar sağlamayacaktır. Mühendislik açısından uygun olan diğer düzenlemeler, ana ve alt dağıtım baraları aracılığıyla büyük miktarda güç işleyen ağır sanayilerdeki oldukça tipik gereksinimleri karşılamada yararlıdır.

 

Bu aynı bara düzenlemeleri, hizmet sürekliliğinin oldukça önemli olduğu düşünüldüğünde bile orta ve küçük ölçekli sistemlerde maliyet nedenleriyle nadiren kabul edilebilir olacaktır.

 

En yüksek hizmet kalitesi güvenilirliği, daha basit ve daha az maliyetli bara düzenlemeleri kullanan genel sistem düzenlemeleri ile, özellikle yük merkezi sistemleri olan küçük tesisler için genelde daha ekonomik şekilde elde edilebilir.

 

Şekil 11'de gösterilen çift bara düzenlemesi, iyi kalitede ekipman kullanıldığında teknik olarak sağlam olan daha karmaşık düzenlemelerin bir örneğidir; ancak besleme devrelerinin olağan boyutları için çok maliyetlidir.

Şekil 11 – Endüstriyel tesisler tarafından kullanılan tipik otobüs düzenlemeleri

Düzenleme, dış devre kesiciler, istasyon tipi hücreler veya metal kaplamalı yapılar için uygundur. Metal kaplı anahtarlama cihazında, birkaç devreden biri için gösterildiği gibi devre başına iki konum ve bir devre kesici artı bir yedek çıkarılabilir devre kesici elemanı kullanılarak bazı gereksinimler daha düşük bir maliyetle karşılanabilir.

 

Bu varyasyon, herhangi bir devrenin aktarılmasına veya herhangi bir devre kesicinin besleme kesintisi olmaksızın bakımına izin verir.

 

Şekil 11'in amacı, bir çalışma koridorunda birbirine bakan ayrı standart ekipmana eşlik eden devre kesici bölmeleri ile tercih edilen fiziksel düzenlemeyi belirtmektir. Bir kablo bağlantısı genellikle devre kesicilere bağlanır.

 

(!) Daha karmaşık düzenlemelerin çoğunun ortak özelliği, bireysel hatların iki veri yolundan birine (genellikle hizmet kesintisi olmadan) bağlanabilmesi ve cihazların çoğuna iyi bakım erişimi sağlamasıdır. Ara esneklik ve güvenilirlik, düz tek baraları bölümlere ayırarak çok kaynaklı bara düzenlemeleri için daha ekonomik olarak elde edilebilir.

 

Şekil 12, hat başına tek bir devre kesici ile tipik iki kaynaklı bölümlere ayrılmış bara düzenlemesini göstermektedir. Şekil 12 veya bazı varyasyonlar hatları ve kesicileri aynı uygunluk temelinde yerleştirir.

Şekil 12 - Hat başına tek bir devre kesici ile tipik iki kaynaklı bölümlere ayrılmış bara düzenlemesi

Birincil sistemde metal kaplı anahtarlama donanımı kullanıldığında devre kesici bakımı için bir fider kesintisi eldeki yedek bir çıkarılabilir devre kesici ile birkaç dakikaya indirilebilir.

 

Güvenilirliği önemli bir yük alanındaki ana barayı ve alt barayı genişletmek için paralel besleyiciler kullanılabilir. Yük merkezi sisteminde, her yük merkezi trafosu, birincil besleyicisi ve besleme kesicisi ile aynı kullanılabilirliğe sahiptir. Servis güvenilirliğindeki iyileştirme, ikincil gerilimde ara bağlantı ile sağlanır.

 

Bir ana bara üç veya daha fazla kaynak mevcut olduğunda, Şekil 13, Şekil 12'nin doğal bir uzantısıdır.

Şekil 13 - Hat başına tek bir devre kesici ile üç kaynaklı bölümlere ayrılmış bara düzenlemesi

Bununla birlikte, Şekil 14 daha esnektir ve genellikle başka bir devre kesiciye ihtiyaç duyulduğunda bile tercih edilir. Bu düzenleme, bir yıldız barası olarak adlandırılabilir fakat aynı zamanda, kaynaklardan herhangi biri bir jeneratör olsun ya da olmasın, bazen bir senkronizasyon bara düzenlemesi olarak da adlandırılır.

 

Özellikle kaynakları paralel hale getirmek için reaktörlere ihtiyaç duyulursa Şekil 14, her bir devre kesici ile ortak bara arasına akım sınırlayıcı reaktörlerin monte edildiği düz bir baraya (veya bir riug baraya) tercih edilecektir.

Şekil 14 – Yıldız bara düzenlemesi (veya senkronizasyon bara düzenlemesi)

Bazı düz baralarda devre kesicilere olan ihtiyaç açıktır fakat değerin kararsız olabileceği başka durumlar da vardır.

 

Deneyimler, planlama aşamasında bir ray seçiminin yapılabileceği durumlarda bunların sıklıkla ihmal edildiğini göstermektedir. Aşağıdaki açıklamalar, yüksek gerilimli devre kesicilerin başlangıçta ve daha sonra yararlı olabileceği çeşitli yolları özetlemeyi amaçlamaktadır.

 

İki kaynak aynı anda kullanıldığında ancak paralel olarak çalıştırılmaması gerektiğinde kaynak devre kesicilerle birbirine kenetlenen normalde açık bir bara bağlantılı devre kesici, diğeri mevcut olmadığında kaynakların birinden her iki bara bölümüne hizmet verilmesine izin verir.

 

(!) Kaynakların paralel şekilde bağlanmamasının nedenleri senkronize olmamaları veya faz-gerilim farkına sahip olmaları olabilir. Diğer bir neden ise, kaynak kapasiteye yapılacak ilavelerle görevin istenilen limitlerin üzerine çıkarılabilmesi durumunda, bara kısa devre görevinin başlangıçta veya ileride azaltılması olabilir.

 

Alternatif (veya tercih edilen acil durum) veya normalde paralel kaynaklar için tek bir düz bara kullanılabilir. Normalde kapalı bir bara bağlantılı devre kesicinin kullanılması tercih edilir. Böylece bir bara bölümü bakım veya onarım için devre dışıyken diğerinin kullanılabilir durumda tutulabilir veya bir tesisin genişletilmesi sırasında ilavelere izin verilebilir.

 

Paralel bağlı kaynaklar için, diğer bara arızalanırsa veya o bara üzerindeki bir besleyici devre kesiciyi yedeklemek gerekli hale gelirse bir baradaki hizmet sürekliliği korunacak şekilde sistemi bölmek için bağlantı devre kesicinin rölelenmesi kullanılabilir.