Kuvvetli Akım 8 Kısadevre

180

description

Kuvvetli akım 8

Transcript of Kuvvetli Akım 8 Kısadevre

  • EMO YAYIN NO:EK/2011/11

    TMMOBElektrik Mhendisleri Odas

    e-kitap ELEKTRK KUVVETL AKIM (8)KISA DEVRE HESAPLARI

    *Ksa Devre eitleri*Ksa Devre Akm zerine Etki Eden Faktrler*Ksa Devre Akmlarnn Deerlendirilmesi*Ksa Devre Akmnn Fiziki Ynden Aklanmas*Ksa Devre Akmlarnn Hesab*Ksa Devre Akmlarnn Hesab*Hava Hatlar*Kablolar*Reaktans Bobini*Tketiciler

    TURGUT ODABAI

  • ELEKTRK KUVVETL AKIM (8) Ksa Devre Hesaplar Notlar Derleyen: Aydn Bodur Emre Metin Notlar Yayna Hazrlayan: Aydn Bodur Hakk nl M.Turgut Odabana Sayglarmzla Elektrik Kuvvetli Akm Notlar, Turgut Odabann Elektrik Tesisat Mhendisleri Dergisinde yaynlad yazlardan, Elektrik Kuvvetli Akm Tesisat El Kitab ile her blmn sonunda belirtilen ABB, Schneider, Chevron, NAFVAC ve Siemensin hazrlad malat, Bakm, Montaj El kitaplarndan EMO iin derlenmitir.

  • TMMOB

    ELEKTRKMHENDSLERODASI

    ELEKTRKKUVVETLAKIM( ):NotlarDerleyen:

    AydnBodurEmreMetin

    NotlarYaynaHazrlayan:

    AydnBodurHakknl

    ElektrikKuvvetliAkmNotlar,TurgutOdabannElektrikTesisatMhendisleriDergisindeyaynladyazlardan,ElektrikKuvvetliAkmTesisatElKitabileherblmnsonundabelirtilenABB,Schneider,Chevron,NAVFACveSiemensinhazrladmalat,Bakm,MontajElkitaplarndanEMOiinderlenmitir.

    621.31906BOD2011

    /ElektrikMhendisleriOdas1.bs

    s.;24cmISBN9786050100617(EK/2011/11)Elektrik

    181

    8

    ELEKTRiK KUVVETLi AKIM (8): KISA DEVRE HESAPLARI

    Ankara,2011

    KISA DEVRE HESAPLARI

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    1

    NDEKLER

    Giri ________________________________________________ 5

    8.1. Ksa Devre eitleri _________________________________ 8

    8.1.1 Fazl Simetrik Ksa Devre: ___________________________ 8

    8.1.2. ki Fazl Ksa Devre: __________________________________ 9

    8.1.3.Bir Fazl Toprak Ksa Devresi: __________________________ 10

    8.1.4. Toprak Temas: ____________________________________ 11

    8.1.5. 2-faz toprak Temas: _______________________________ 14

    8.2. Hata Yerinin Beslenmesi ______________________________ 14

    8.3. Ksa Devre Akm zerine Etki Eden Faktrler ___________ 17

    G Katsaysnn Tesiri ____________________________________ 17

    Ykn Tesiri ____________________________________________ 18

    Jeneratr Yapsnn Tesiri _________________________________ 18

    Uzakln Tesiri __________________________________________ 19

    8.3.4.1. Yakn Ksa Devre : ________________________________ 20

    8.3.4.2. Uzak Ksa Devre veya ebeke Ksa Devresi : ____________ 21

    8.4. Ksa Devre Akmlarnn Deerlendirilmesi ______________ 22

    8.4.1. En Byk Ksa Devre Akmlar: ________________________ 22

    8.4.2. En Kk Hata Akmlar: _____________________________ 22

    8.5. Ksa Devre Akmnn Fiziki Ynden Aklanmas _________ 23

    8.6. Ksa Devre Olaynn Zamana Bal Olarak Gelimesi _____ 24

  • Ksa Devre Hesaplar

    2

    8.6.1. Subtransiyen Ksa Devre Olay ________________________ 24

    8.6.2. Gei veya Transiyent Ksa Devre Olay _________________ 28

    8.6.3. Srekli Ksa Devre Olay _____________________________ 29

    8.7. Ksa Devre Akmlarnn Hesab _______________________ 30

    8.7.1. Simetrili Bileenler Metodu __________________________ 30

    8.7.2. Omik veya empedans Metoduna gre Ksa Devre hesabnn Yaplmas _____________________________________ 43

    8.7.3. Senkron Jeneratrler _______________________________ 50

    8.7.4. Zaman Sabitleri ____________________________________ 52

    8.7.5 Transformatrler __________________________________ 55

    8.8 Hava Hatlar ___________________________________ 60

    8.8.1. Hava Hatlar ______________________________________ 61

    8.8.2.Toprak iletkeni olmayan ift devre hava hatlarnda toprak evresine ait birim sfr empedans _____________________ 65

    8.8.3. Yksek gerilim hava hatlar ounlukla bir veya daha ok toprak iletkeni ile donatlr ________________________________ 66

    8.9 Kablolar _________________________________________ 73

    8.10 Reaktans Bobini __________________________________ 74

    8.10.1. Reaktans iin normalize deerler _____________________ 77

    8.11. Seri Kondansatrler _________________________________ 78

    8.12. ebeke ___________________________________________ 80

    8.13. Tketiciler; ______________________________________ 81

    8.13.1. Aktif Tketiciler __________________________________ 81

    8.14. Ksa Devre Hesaplarnda Per-Unit Metot _____________ 108

    8.14.1Per-Unit metodun aklanmas: ______________________ 108

    8.14.2. Per-Unit Sistemin Tanm __________________________ 111

    Baz Deer Balantlar __________________________________ 112

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    3

    8.15. Ksa Devre Hesaplarnda MVA Metodu ______________ 126

    Elektrik devre empedanslar ve ksa devre gleri _____________ 126

    ebekelerde Ksa Devre (MVA) Glerinin Belirlenmesi _____ 133

    8.16.1 ebeke elemanlarnn seri balanma durumu ___________ 133

    8.16.2. Ksa Devre Akmnn Bulunmas _____________________ 135

    8.16.3. MVA metodunda enerji nakil hatlar ve kablo hatlarnn bulunduu taraftaki gerilim deeri esas alnarak ksa devre gleri belirlenir ve bu sayede herhangi bir gerilim transformasyonu kesinlikle yaplmamaldr. _______________________________ 137

    8.16.2. ebeke Elemanlarnn Paralel Balanma Durumu _______ 147

    8.16.4. Ksa Devre Akmlarnn Belirlenmesi __________________ 152

    8.16.5. Jeneratr _______________________________________ 154

    8.16.7. Kablolar ________________________________________ 156

    SON SZ ___________________________________________ 175

  • Ksa Devre Hesaplar

    4

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    5

    Giri

    Elektrik tesislerinde enerjinin alnd noktadan itibaren her cins elektrik ekipmannn her birinde veya her birine ait balantlarda elektrik yaltm bozulabilir. Bu bozulma sonucunda meydana gelen dier iletkenlerle temas durumuna ksa devre denilir. Sistemdeki faz says olup, yksek ve orta gerilim sistemleri adet, alak gerilim sistemleri ise drt veya be adet hat(lar)dan tekil edilirler. Normal ileyite bir elektrik sistemi, devreden enerji kaynann i empedansndan ve tketici empedansnn i kaynan ohm kanununa gre belirlendii bir akm eker. Enerji kaynann ve bu kaynaa bal hatlarn empedanslar, daima tketici empedansna gre ok kktr. Bir izolasyon hatasnn meydana gelmesinde iletkenler aras temas sonucu tketici, devreden kar ve enerji kayna i empedansndan ve hat empedansndan ibaret bir ksa devre kalr ki: devrede ok kk bir diren kalmasndan dolay, devreden sz konusu direncin veya empedansn belirledii ok byk deere sahip bir ksa devre akm oluur. Ksa devrenin elektrik tesislerindeki etkisi ok farkl olabilir. Ksa devre, ani olarak darbe eklinde balamsa; devreden geen ok byk darbe ksa devre akmlar tesis ekipmanlar zerine elektro-dinamik kuvvetlerin tesir etmesine ve mekanik zorlamalara yol aar. Ksa devre akmnn devreden geiinin uzun srede olmas ise; ekipmanlarn snmasna ve termik zorlamalarn meydana gelmesine yol aar. Dinamik ve termik zorlamalarn etkisindeki

  • Ksa Devre Hesaplar

    6

    elektrik ebekesinde bulunan ekipmanlar ve cihazlar tahrip olabilir. Ksa devrenin bu etkileri ile beraber arza yerinde bir ark meydana gelmise evresine yapt ykc zararlar ihmal edilemeyecek boyutlara ulaabilir. Toprak ksa devresinin etkileri ebekedeki ntr veya yldz noktasnn yapsna grede deiir. Ntr topraklanm elektrik tesislerinde toprak temasl bir ksa devre ba gsterirse; canllar iin tehlikeli temas ve adm gerilimleri ba gsterir. Ksa devrenin etkileri ve iddeti, hata yeri ve tipine baldr.Arza yerini besleyen elektrik kaynann gc ne kadar bykse ve hatal yerin bu enerj kaynandan beslenme sresi ne kadar uzun olursa; ksa devre akmlarndan oluan etki ve zararn bykl o kadar fazla olur. Ksa devre hesaplar, tesisin projelendirme safhasnda yaplmaldr. Ksa devre hesabnn yaplmasndaki ama: ksa devrenn olutuu durumlarda meydana gelebilecek ksa devre akmlarnn deerini bulmak ve bu deerler esas alnarak ksa devre akmlarnn meydana getirebilecei termik ve dinamik zorlamalar tesbit ederek tesis ekipmanlarn buna gre boyutlandrmak ve ayrca koruma cihazlarnn atrtma akm deerlerini ve seicilii gerektiren durumlarda ama srelerinin deerlerini tesbit etmektir. Yksek gerilimli elektrik tesislerinin projelerinin hazrlanmasnda ve montajnda ksa devrenin btn etkileri gz nne alnr ve tesisin ksa devreye dayankl olmas salanr. Alak gerilim tesislerinde ise, ksa devre akmlarnn direkt tesirleri gz nne alnr. Btn tesislerde ksa devre akmlarnn deerlerinin bilinmesi gerekir. Bu sayede ksa devre zorlamalarna dayanacak malzeme seimi ile tesisin ve alanlarn zorlamalara dayanmas

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    7

    ve harap olmamas iin uygun koruma elemanlar semek mmkn olur. Ksa devrenin zararl etkilerine kar hem tesisleri ve evresini hem de insan ve canl hayatn korumak iin hassas ve hzl alan koruma rlelerinden ve sratle bir ekilde devreyi kesen kesicilerden yararlanlr. Hereyden nce kesiciler, meydana gelebilecek en yksek ksa devre akmn kesebilecek kapasitede olmaldr. Elektrik tesislerinde hem teknik artlara uygun ve hem de ekonomik olan kesiciler ancak ksa devre hesaplar sonucu bulunan ksa devre akm deerlerine gre seilirler. Koruma sistemlerinin seilmesi ve koruma tesislerinin dzenlenmesi ile ayarlanmas iin bir tesiste ba gsterebilecek olan en byk ksa devre akmlarndan baka en kk ksa devre akmlarnn bilinmesi gerekir. Alak gerilim ebekelerinde bir arza halinde en yakn sigortann erimesini salamak iin seilecek sigorta kesme akm oluabilecek en kk ksa devre akmndan kk olmaldr. Ksa devre hesaplar sonucunda tesiste aada belirtilen hususlarn tesbit edilmesi ve buna gre tesisin boyutlanmas gerekmektedir. Tesisin mekanik ve termik zorlanmas G anahtarnn ve sigortalarn ksa devreyi ama ve kapama kapasiteleri Ksa devre akmn snrlandrmak iin kullanlmas dnlen direnlerin boyutlandrlmas Transformatrlarn ksa devre gerilimlerinin tayini Adm ve temas gerilimleri ebeke koruma sisteminin tayini ebeke stabilitesi...

  • Ksa Devre Hesaplar

    8

    8.1. Ksa Devre eitleri

    8.1.1 Fazl Simetrik Ksa Devre:

    fazl bir sistemde her faz iletkeninin birbiri ile temas etmesi halinde oluan hata eklidir.Hata yerinde iletkenler aras gerilim sfr olur.Bu durumda fazl ksa devre simetrik bir hatadr. Baz hallerde ksa devre yerinde bir ark oluur, ark zerinde 17 V/cm mertebesinde

    ekil 8.1 . 3-fazl simetrik ksa devre

    bir gerilim dm olutuundan hata yerinde gerilim sfr olmaz. Eer ark direnci ihmal edilmeyecek kadar kk deilse bu taktirde artk fazl ksa devre simetrik bir ksa devre deildir. fazl ksa devrede her fazdan hata yerine doru eit ve sabit bir hata akm getiinden bu akmlarn ani deerlerinin toplam

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    9

    sfrdr.Bundan dolay fazl ksa devrede yldz noktasnn nemi yoktur. fazl ksa devre akmnn hesab iin sisteme ait yalnz bir fazn gz nne alnmas yeterlidir.

    8.1.2. ki Fazl Ksa Devre:

    Hata yerinde asimetrik bir ksa devre olmas durumunda, iki faz arasndaki gerilim sfr olur. Toprak temas olmayan iki fazl ksa devrede yldz noktasnn bir nemi yoktur. Her iki fazdan geen hata akm birbirine eit fakat ters yndedir. Jeneratrden hata yerine kadar geen akm, hat boyunca sabittir. Toprak temassz ksa devre durumu yksek gerilim havai hatlarnda nadiren rastlanr. Buna karlk toprak temasl ksa devre olay kolayca meydana gelir. Toprak temasl iki fazl ksa devrede, topraktan geecek olan hata akmnn deeri bakmndan, yldz noktasnn nemi vardr.

    ekil 8.2. ki fazl ksa devre halinde gerilim fazrleri. S ve T fazlar arasndaki ksa devre jeneratr ile hata yeri arasndaki gerilim deiimi

  • Ksa Devre Hesaplar

    10

    8.1.3.Bir Fazl Toprak Ksa Devresi:

    Yldz noktas dorudan topraklanm olan tesislerde fazlardan herhangi birinin toprak ile temas etmesi sonucu bir fazl toprak ksa devresi oluur. Eer trafonun veya jeneratrun fazlarndan birinin ucu yldz noktas ile kprlenirse buna bir fazl ksa devre denir. Bu tr ksa devre ekseriyetle arkl olarak balar, birok hallerde dier fazlarda oluur. Ksa devre arksz ise hatal fazn gerilimi jeneratrden hata yerine gittike azalr ve hata yerinde sfr olur. Bu esnada hatasz fazlarn faz-ntr gerilimi de faz aras gerilim deerine ular.Bir fazl toprak ksa devresi bir fazl hatalarda yldz noktasnn durumunun nemi ok byktr. ekil 8.3. 1-fazl toprak ksa devresinde gerilim fazrleri

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    11

    8.1.4. Toprak Temas:

    Toprak temas: yldz noktas dorudan topraklanmam; yani yldz yaltlm veya reaktans bobini zerinden topraklanm tesislerde fazlardan herhangi birinin toprak ile temas etmesiyle ba gsteren hata durumudur. Byle bir hata durumunda, hatal faz toprak potansiyelini alr hatasz fazlar ile toprak arasndaki gerilim fazlar aras gerilim deerine ykselir. Kk lekli orta gerilim ve alak gerilim ebekelerinde byle bir hata halinde hata yerinden nemli derecede snmaya veya tehlikeli boyutta temas ve adm gerilimi meydana getirecek deerde bir hata akm gemez. Bu gibi tesislerde toprak temas tamamen tesirsiz ve zararszdr. Zamanla ebekenin bir baka yerinde baka bir faznda bir toprak arzas olursa bu taktirde ift toprak temas oluur. Yksek gerilim ebekelerinde yldz noktasnn yaltlm olmas durumunda, her faz hattnn topraa kar kapasitelerinin eit olduu halde, iletkenlerden biri toprakla temas ederse; ebekenin topraa kar simetrisi bozulduundan ve hatal faza ait kapasite ksa devre olduundan, bir akm geer; dier hatasz fazlara ait kapasitelerden geen kapasitif akmlarn fazr toplam kadar akm hata yerinden topraa geer. Bu hata akmnn deeri ok byk olduundan yldz noktas yaltlm ebekelerde bir toprak temas halinde hatal yerin ok ksa zamanda almas ve ayrlmas gerekir.

  • Ksa Devre Hesaplar

    12

    TOPRAK TEMASINDA KAPASTFTOPRAK AKIMLARI

    ekil 8.4. Faz-toprak temasnda hata akmlar

    Yldz noktas reaktans bobini zerinden topraklanm ebekelerde toprak temas farkl bir zellik tekil eder. Reaktans bobini hattn toprak kapasitesi ile rezonans tekil edecek ekilde tayin edilmitir. Reaktans bobininin selfi L ve hattn topraa kapasitesi CT ise trafo ve ebeke empedans ihmal edilerek normal ebeke frekansnda 1 WL = dr

    3L0 C T Normal iletmede yldz noktasnn gerilimi sfrdr ve topraklama bobini tamamen gerilimsizdir. Yldz noktas topraklama bobini zerinden topraklanan ebekede, T faznda bir toprak temas halinde geen kapasitif ve endktif akmlarn birbirini kompanze etmesi sebebi ile ebekeden byk bir akm akmaz. Toprak temas halinde btn ebeke gerilim sistemi kayar. Normal iletmede gerilimsiz olan yldz noktas faz toprak gerilimine eit bir kayma gerilimine ular. Topraklanma esnasnda kayan gerilimlerin tesiri ile (arzal fazn topraa kar gerilimi sfr olur, arzasz fazlarn faz toprak gerilimleri faz aras gerilim deerine ykselir)Arzasz S ve R fazlarna ait kapasiteler zerinden Icr ve Ics gibi kapasitif akmlar geer. Rezonans art gerekletiinde IL = ICR + ICS olacandan ve

    endktif akm ile kapasitif toprak akmlar arasnda yaklak 180 faz fark bulunacandan hata yerinde bu akmlarn toplam sfr

    olur. I = IL ( ICR + ICS ) .Bylece ark eklinde balayan toprak temas ksa zamanda sner ve toprak temasna ramen yeniden normal iletme durumu meydana gelir. Bu yzden kompanzasyonlu

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    13

    R

    S

    T

    Ic cI cI

    CT CTCT

    ILL

    I =L IcYILDIZ NOKTASI REAKTANS BOBN ZERNDEN

    TOPRAKLANAN EBEKE

    G

    ebekede hatal ebeke parasnn derhal ayrlmasna gerek yoktur.

    ekil 8.5 Ntr noktas reaktans bobini zerinden topraklanan ebekelerde toprak hatasnda oluan akmlar

    Normal iletmede yldz noktasnn gerilimi sfrdr ve topraklama bobini tamamen gerilimsizdir. Yldz noktas topraklama bobini zerinden topraklanan ebekede, T faznda bir toprak temas halinde, geen kapasitif ve endktif akmlarn birbirini kompanze etmesi sebebi ile ebekeden byk bir akm akmaz. Toprak temas halinde, btn ebeke gerilim sistemi kayar. Normal bir iletmede gerilimsiz olan yldz noktas faz toprak gerilimine eit bir kayma gerilimine ular. Topraklanma esnasnda kayan gerilimlerin tesiri ile (arzal fazn topraa kar gerilimi sfr olur, arzasz fazlarn faz-toprak gerilimleri, faz aras gerilim deerine ykselir) arzasz S ve R fazlarna ait kapasiteler zerinden Icr ve Ics gibi kapasitif akmlar geer. Rezonans art gerekletiinde IL = ICR + ICS olacandan ve

    endktif akm ile kapasitif toprak akmlar arasnda yaklak 180 faz fark bulunacandan hata yerinde bu akmlarn toplam sfr

    olur. I = IL (ICR + ICS). Bylece ark eklinde balayan toprakla temas, ksa zamanda sner ve toprak temasna ramen yeniden normal iletme durumu meydana gelir. Bu yzden kompanzasyonlu ebekede, hatal ebeke parasnn derhal ayrlmasna gerek yoktur.

  • Ksa Devre Hesaplar

    14

    8.1.5. 2-faz toprak Temas:

    Genellikle yldz noktas yaltlm veya kompanzasyon bobini zerinden topraklanm ebekelerde iki faz iletkeninin iki yerde toprak temas olmas sonucu ba gsterir. ekil 8.6. 2-faz-toprak temas durumu

    Bu hatann sebebi hatasz faz iletkenlerinde gerilim ykselmesi ile izolasyonun zorlanmasdr. Genellikle basit bir toprak temas eklinde balar ve toprak temasnn derhal almasna gerek grlmez. Ntr dorudan topraklanmayan ebekede, toprak temas durumunda, ebeke faz-toprak gerilimlerindeki kayma, bilhassa byktr. Byle bir durumda, topraa kar gerilimi ykselen hatasz fazn izalasyonunda delinme ve atlama meydana geldiinde ift toprak temas meydana gelir. Her iki temas yeri birbirinden ne kadar uzaksa arzann iddeti o kadar az olur. ift toprak temas, iki fazl ksa devreye gre iddeti daha az olmakla birlikte tesir tarz bakmndan ayndr.

    8.2. Hata Yerinin Beslenmesi

    Hata yerinin beslenmesi, birinci derecede besleme kaynann yapsna, saysna ve ikinci derecede ebekenin yapl tarzna baldr. Hata yeri ya direkt jeneratrler vastas ile veya trafolar zerinden beslenir. Elektrik ebekeleri ya sabit basit dall

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    15

    KI

    T

    T

    IK T

    G

    G

    G

    IK1

    G

    K2I

    K

    K

    K

    G

    IK T

    TT

    TK

    T

    ebekelerden; yada gzl ebekelerde, seri ve paralel hatlardan oluur. Kk ebekeler, genellikle tek santrallerden beslenir. Dall ebekelerde besleme bir taraftan olur. Enerji, besleme noktasndan hata yerine doru gider. Gzl ebekelerde ise paralel hatlar zerinden ok tarafl besleme imkan bulurlar. ekil 8.7. Farkl ebeke konfigrasyonlarnda hata yerlerinin beslenmesi

    Ksa devre besleme yerine akmlar, paralel balant durumunda santralden hata yerine doru paralel kollar zerinden ise ters ynden akarlar. Byk ebekelerde iki veya daha ok santral mevcuttur hata yeri hem eitli santrallerden ve hemde paralel bal hatlar zerinden eitli yollardan beslenirler.

  • Ksa Devre Hesaplar

    16

    G

    K

    T

    T

    IK

    ekil 8.8. Bir fazl besleme halinde ksa devrede hat boyunca gerilim deiimi ve ksa devre akm

    G

    KTT

    G

    I IK2K1

    U2U1

    1 2

    ekil 8.9. ki tarafl besleme halinde ksa devrede hat boyunca gerilimin deiimi ve ksa devre akm

    Elektrik tesislerinde ksa devre yerleri, jeneratrden baka enerji depolayabilen; bu enerji ile ksa devre yerini besleyebilen; senkron ve asenkron motorlar ile g katsaysn dzeltmede kullanlan kondansatrlerden ibaret olan aktif tketiciler tarafndan beslenebilirler. Bunlarn arza yerlerini besleyen kapasite, srekli olmayp ok snrldr; ancak zerinde depo edilen enerji

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    17

    tkeninceye kadar arza yerini beslemeye devam ederler ve ksa devre akmn da depo edebildikleri enerji orannda bir miktar bytrler. Senkron motorlar, ksa devrede aynen senkron jeneratrler gibi davranrlar. Asenkron motorlarn manyetik alan ok ksa zamanda yok olduundan, ksa devre yerini ok ksa bir sre iin beslerler. G katsaysn dzeltmek iin ebekeye balanan kondansatrle enerji nakil hatlarnda normal iletmede belirli bir miktarda kapasitif enerji depo edilmitir. Bu enerji, ksa devre yolu zerinden ksa devre yerini dearj olarak beslemeye devam eder. Bu akmlar, ok ksa sreli olduklarndan; yalnz balang ksa devre akmna tesir ederler. Srekli ksa devre akmnn deerini artrmalar sz konusu deildir.

    8.3. Ksa Devre Akm zerine Etki Eden Faktrler

    G Katsaysnn Tesiri

    Normal iletmede gerekli olan EMK, jeneratrn yk durumuna ve zellikle reaktif yk durumuna yani yk akmnn byklne ve faz asna baldr. Yk akmnn sabit kalmasna ve endktif ykte g katsaysnn dk olmasna ramen, daha byk EMKya ihtiya vardr. Kapasitif ykte ve tersine olarak EMK klr. Jeneratrn endktif ykl olmas halinde, endvi reaksiyonunu karlamak iin ikazn artmas gerekir. Normal iletmede ikaz yksek deere ayarlanmsa ve bu anda bir ksa devre ba gsterdiinde, manyetik ataletten dolay, bileke alan balangta sabit kalacandan, gerilim reglatr harekete geinceye kadar zellikle balangta, ksa devre akmlar byk deerler alr.

  • Ksa Devre Hesaplar

    18

    Ykn Tesiri

    Jeneratr yknn zellikle endktif bileenin byk olmas, EMK ve zellikle buna bal ikazn byk olmasna yol aar. Bu yzden jeneratr yknn byk olduu; yani ikazn yksek olduu gndz saatlerinde ksa devre akm daha byk ve ykn az olduu yani ikazn dk olduu gece saatlerinde ksa devre akm daha kk olur. En byk ve en kk ksa devre akmlarnn tayini bakmndan santrallerin en byk ve en kk yk durumlarnn byk nemi vardr.

    Jeneratr Yapsnn Tesiri

    Senkron jeneratrlerin stator sarglarnn empedans deeri ksa devre akmnn bykl zerine tesir eden en byk faktrdr. Kararl halde stator sargsnn empedans: Z=Ra + jXd ifadesi ile verilir. Ra Stator sargsnn omik direnci olup byk gl jeneratrlerde ok kk olduundan reaktansn yannda ihmal edilirler. Xd Senkron Reaktans: Kararl hal alma durumunda geerli olan reaktans Jeneratr ularndaki ani ksa devrede Xd balang reaktans ile IK balang ksa devre akm gei rejiminde Xd reaktans ile IK gei ksa devre akm ve Xd senkron reaktans ile IK srekli ksa devre akm ksa devre durumunda geerli olan EMK deerleri ile tayin

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    19

    edilir. Bir ebeke ksa devresinde ise bu empedans deerleri ebeke empedansna ilave olur.

    Uzakln Tesiri

    Uzak deyimi corafi yani mekan bakmndan deil daha ziyade elektrik bakmndan anlalmaldr. Besleyici ebekenin i empedans Zi ise ve buna bal transformatrden ve hatlardan meydana gelen ebekenin toplam Z ebeke empedansnn iki katndan bykse; yani Z > 2 Zi ise; bu taktirde ksa devre uzaktr.

    Birok jeneratr tarafndan beslenen bir ksa devre durumunda, ksa devre yerinde: IKG/ ING >1.3 olmas mmkndr, fakat jeneratrden birinde ING / ING< 1.3 art gereklemiyorsa bu durumda da yine uzak bir ksa devre sz konusudur. Jeneratre yakn olan yerlerde ksa devre akm byk olur.Yakn ksa devre ve uzak ksa devre olarak iki kavram tanmlanmaktadr. Sz konusu yaknlk veya uzaklk bir mesafe lsnden ok besleme noktas ile ksa devre yeri arasndaki toplam empedans ile ilgili bir durumdur. fazl bir ksa devrede, ksa devre akm, jeneratr normal akmnn iki katndan bykse; buna yakn ksa devre denir. Aksi halde uzak ksa devre veya ebeke ksa devresi denilir. Yakn ksa devrede balang ksa devre akm IK ile srekli ksa devre akm IK birbirinden ok farkl deerlere sahiptir, buna karlk uzak ksa devrede; ksa devrenin bu iki deeri, yaklak olarak birbirine eittir.

  • Ksa Devre Hesaplar

    20

    8.3.4.1. Yakn Ksa Devre :

    Hata yeri jeneratre o kadar yakndr ki: ayn ksa devre yolundaki empedans (reaktans) o kadar azdr ki: fazn verdii ksa devre

    akm IKG 2IGN deerindedir.Yakn ksa devrede akm deeri zerine birinci derecede jeneratr direnci tesiri gsterir. Ksa devre yeri jeneratre ne kadar yaknsa; yani hata yerine kadar toplam empedans ne kadar dkse; ksa devre akm, o kadar byk olur. Fakat ayn lde endvi reaksiyonu da byk olduundan jeneratr gerilimi der.

    Jeneratr yakn ksa devrede balang ksa devre akm zamana bal olarak sratle der sonra daha yava olarak Ik srekli ksa devre akm deerine der.

    K2 2 I

    IS

    A 2 2 IK

    t

    I ST ZARF ERS

    SNEN DORU AKIM

    GENERATOR YAKINI KISA DEVREDE KISA DEVRE AKIMININ

    ZAMANA BALI OLARAK DEM

    K T K

    GENERATOR TARAFINDAN KISA DEVRE

    YERNN DREK BESLENMESGENERATOR TARAFINDAN KISA DEVRE

    YERNN TRANZFORMATR TARAFINDAN BESLENMES

    IG =Jeneratrn verdii ksa devre akm IN = Jeneratrn normal akm ekil 8.10 Jeneratr tarafndan yakn ksa devre yerinin beslenmesi

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    21

    8.3.4.2. Uzak Ksa Devre veya ebeke Ksa Devresi :

    Daha ziyede ebeke ksa devresindedir. Jeneratr ile hata yeri arasnda transformatr ve hat gibi iletme aralar bulunur ve bunlarn empedanslarnn ksa devre yoluna girmesi sebebi ile ksa devre akm jeneratr yakn ksa devre akmna gre olduka kk olur. Jeneratrn ksa devre halinde verdii ksa devre akm IKG ise uzak ksa devreler iin genel olarak IKG

  • Ksa Devre Hesaplar

    22

    Alak gerilim ebekelerindeki ksa devreler uzak ksa devrelerdir

    8.4. Ksa Devre Akmlarnn Deerlendirilmesi

    8.4.1. En Byk Ksa Devre Akmlar:

    En byk hata akm, hatann hemen banda meydana gelen ve normal akmn 15 kat kadar deerler alabilen darbe ksa devre akmdr. Arza akmnn en byk deeri, tesiste byk dinamik kuvvetler meydana getirir ve tesis elemanlar ile tesis malzemelerinin ar derecede zorlanmasna neden olur. Tesis bu kuvvetlere dayanacak ekilde projelendirilmeli ve montaj buna gre yaplmaldr. u halde bir tesisin planlama ve projelendirme safhasnda ksa devre hesaplar yaplarak en byk arza akmlar ve bunlarn sebep olduu zorlamalar tesbit edilir. Daha sonra tesiste kullanlacak malzemeler, bu zorlanmalara dayanacak ekilde seilir ve tesisin montaj bu esaslara gre yaplr. Maksimum asimetrik ksa devre akm, dier bir deyimle darbe ksa devre akmndan hemen sonraki IK balang ksa devre akm, g anahtarnn ama akmnn hesaplanmasnda ve bylece g anahtarlarnn seilmesinde esas tekil eder.

    8.4.2. En Kk Hata Akmlar:

    Ksa devre akmnn en byk deerleri, ancak arzann banda ve birka periyot sresince kendini hissettirir ve ksa devre yolundaki diren ve reaktanslarn etkisi ile mesela 2-3 saniye sonra snerek srekli ksa devre akm IK deerini alr. Srekli Ksa Devre Akm,

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    23

    balang ksa devre akm IK dan bir hayli kktr ve tesisin yapsna gre nominal akmn mesela turbo alternatrlerde 0,3-2,1 kat; kk kutuplu jeneratrlerde 0,5-5 kat arasnda deerler alr. Fakat srekli ksa devre akm tesisten bir sre daha gemeye devam ettiinden; bu akm tesis elemanlarnn snmasna ve termik ynden zorlanmasna yol aar. Tesis, Plan ve Proje evrelerinde, IK srekli ksa devre akmnn termik zorlamasna dayanacak ekilde dizayn edilir. Baz zel iletme hallerinde, mesela gece alma saatlerinde ebeke yklerinin en dk seviyede olmasndan dolay dk uyarma deeri ile alan jeneratrler, bir arza sonucu nominal akmdan daha dk bir srekli ksa devre akm verebilirler. Bu bilgiler, arza akmlarnn bulunmasnda koruma rle ayar iin nem tamaktadr.

    8.5. Ksa Devre Akmnn Fiziki Ynden Aklanmas Ksa devre iki ekilde balayp geliebilir. Tam gerilim altnda iletmede bulunan tesiste izalasyon hatas sebebi ile ani olarak oluan ksa devre ok dk, hatta sfr gerilim altnda istenen bir yerde faz iletkenlerinin isteyerek (kasti olarak) birbirine balanmas ve bundan dolay ksa devre yerini besleyecek jeneratrn ikaz yava yava artrlarak meydana getirilen ksa devre Bunlardan birincisi arza durumudur dieri ise lme maksad ile yaplan ksa devredir.

  • Ksa Devre Hesaplar

    24

    8.6. Ksa Devre Olaynn Zamana Bal Olarak Gelimesi Jeneratrn nominal uyarma akm ile uyarlm ve nominal ykle yklenmi olduu ve ksa devrenin meydana geldii kabul edilecektir. Bu ekilde balayan geici olayn banda, ksa devre olan her fazda da byk ksa devre akmlaroluur. Devrede bulunan omik direnlerin etkisiyle ve endvi reaksiyonundan dolay faz akmlar 50Hz frekansl drt snml bir titreim eklinde klr. Eer bu srada koruma rleleri faliyete geip, hata yerine en yakn g anahtarlarn atrmazsa ve hata sonucu gerilim reglatr uyarma akmn artrmaz da, yk arza kendi haline braklrsa; belirli bir sre sonra srekli ksa devre ad verilen yeni bir kararl rejim meydana gelir. Ksa devre akmnn efektif deeri, ksa devre esnasnda mevcut olan gerilim ile doru ve ksa devre yolundaki empedans ile ters orantldr. Ksa devre yolundaki empedans ise bata jeneratr olmak zere hatann ba gsterdii yere kadar ksa devre yolu zerindeki transformatr, hat, tketici gibi devrede seri bal bulunan iletme aralarnn empedanslarnn toplamdr. Ksa devre esnasnda btn empedanslar sabit kald halde jeneratr empedans deiir. Jeneratr empedansnn bymesi ile ksa devre akm zamana bal olarak azalr. Ksa devre noktas jeneratre ne kadar yakn ise ksa devre akmnn dmesi o kadar iddetli olur.

    8.6.1. Subtransiyen Ksa Devre Olay

    Bir veya birka jeneratr tarafndan beslenen tesiste tam gerilim altnda iletme yaplrken tesisin herhangi bir yerinde ani bir ksa

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    25

    devre olursa jeneratre bal ebeke empedansnn bir blm tketici empedansnn tamam ortadan kalkar ve geriye jeneratr i empedans ile hata yerine kadar olan ebeke empedans kalr. Jeneratr i empedans ksa devre balangcnda ok kk olduundan bu durum jeneratrn ani olarak ok byk bir ykle yklenmesine tekabl eder; bu olaya Darbe Ksa Devre olay denir. Darbe Ksa Devre olay belirli safhada zamana bal olarak incelenebilir. Bu yzden darbe annda arza yeri byk bir ksa devre akm ile beslenir. Darbe balang veya subtransiyen ksa devre olay sresince geerli olan reaktans, Stator ve Rotor kaak reaktanslarnn toplamna eit olan Xd Subtransiyen reaktans (balang reaktans) dr. Jeneratrn bota alma faz gerilimi U0, ise darbe ksa devre akmnn Is amplitd deeri

    SI =dX

    U

    "

    .22 0 dr.

    Nisbi ksa devre kaak gerilim: 0

    "."

    U

    dXInd ile

    dX

    UIs

    "

    .22 0 =d

    I N

    "

    .22 ifadesi elde edilir.

    Toplam kaak katsays olmak zere dd "" dir.

    Xd Senkron jeneratrn kaak senkron reaktansdr.

  • Ksa Devre Hesaplar

    26

    0

    .

    U

    XdInd olduundan

    d

    IIs N

    "

    .22=

    Xd

    U N

    "

    .22

    Bota alma uyarmal ksa devre akm:

    Xd

    UIk 00 ile 0

    "

    22IkIs olarak bulunur

    Jeneratrn omik direncide gz nne alnarak darbe ksa devre akm yukarda verilen deerlerden biraz kk deerler alr.

    d

    IIs N

    "

    .2.

    = normal jeneratrlerde yaklak = 1.8 dir. Nisbi darbe kaak

    geriliminin 12 mertebesinde olduu kabul edilirse, darbe akmnn nominal akmn amplitd deerinin 15 kat veya nominal akmn 21.2 kat gibi bir deer ald grlr.

    max15.2.21.15.212.0

    .28.1 NNN

    N IIII

    Is

    IEC nin tavsiyelerine gre jeneratrlerin darbe ksa devre akmlar nominal akmn amplitd deerinin 18 katndan fazla olmaldr. Darbe ksa devre akm ykl bir jeneratrde meydana gelirse U0 yerine E balang EMK olmas gerekir. Jeneratrn yk

    durumuna yani cos ye bal olarak

    3

    1.1 GNU

    E alnabilir.

    Is darbe ksa devre akm, ksa devre akmnn en byk ani deeri olup yarm periyot (10ms) sonra bu deere ular. Bu akm elektrik

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    27

    tesislerinin mekanik zorlamalarnn tesbiti iin ve buna gre tesis elemanlarnn daynmn belirleyerek malzemenin seimi iin temel tekil eder. Ayrca Is darbe ksa devre akm kesiciler ile yk ayrclar iin gerekli kapama gcn tayin eder. Zira bu anahtarlarn mevcut bir tam madeni ksa devre zerinden kapanmalarn daima gz nne almak gerekir. Darbe ksa devre akm IK balang ksa devre akmnn amplitd deeri olup ile en byk deeri Ig ile ifade edilen ve zamanla snen bir doru akm toplamna eittir.Doru akm bileeni ebekede toplanm bulunan enerjinin ksa devre nedeni ile dengelenmesi zorunluluu sonucunda meydana gelir.ksa devrenin meydana gelii arzal tesiste bu durum deiikliliine yol aar ve gerilimlerle akmlarn zamana gre deiimlerine neden olur. Arzasz olan ilk durumdan ksa devre durumuna gei tesiste depo edilmi bulunan enerjinin (selfteki akm ve kapasitelerdeki gerilim) srama yapmayp srekli olarak deimesi nedeni ile ani olarak meydana gelmez.

    akm devresinde diren olduundan dengeleme akm Tt

    a eIai .

    (dengeleme akm : darbe ksa devre akmnn doru akm bileeni) ile ifade edilir. T, zaman sabiti T=L/R (sn) a akm bir doru akm olduundan ksa devre akm olay incelemelerinde ia = ig ve Ia = Ig olarak alnr. Ksa devre olan jeneratr saf endktif yke tekabl ettiinden ksa

    devre akm gerilime gre 90 geri kalr.Arzann balama an akm sfrdan yani gerilim maksimumdan getii ana tekebl ederse doru akm bileeni sfra eittir ve darbe ksa devre akm

  • Ksa Devre Hesaplar

    28

    Is= "2 KI deerini alreer akm enbyk deerinde ise ksa devre

    olursa doru akm bileeni Ig= ".2 KI deerini alr.

    Darbe ksa devre akm ise teorik olarak "22 KIIs olur.Gerekte

    jeneratr direnci sfr olmadndan ksa devre akm "2 KI

    deerinin iki latndan kktr. 2 alarak darbe ksa devre

    akmn Is= . "2 KI olarak bulunur.jeneratr yakn ksa devrelerde

    ve byk gl devrelerde darbe katsays en fazla =1.8 deerini alr.

    Akmn getii iletkendeki azalma sebebi ile "KI balang ksa

    devre akm ve Is ksa devre akm ok sratle der. "KI akm

    bileeninin tayini iin "dX balang (subtransiyen) reaktans

    geerlidir.

    8.6.2. Gei veya Transiyent Ksa Devre Olay

    Stator sarglar ile uyarma sarglar arasnda kaak alan teekkl edince balang (subtrabsiyen) olay sona ermi geici (Tranziyen) olay balam saylr. Transiyen olayda endvi reaksiyonu kendini hissettirmeye baladndan ksa devre akmnn alternatif bileeni azalmaya devam eder. Endvi reaksiyonu nedeni ile uyarma alan zayflar ve tesirli olan EMK der. Ayrca doru akm bileeni snmeye devam ettiinden ksa devre akm gittike klr. Nisbeten daha yava olarak gelien bu olay kararl durum meydana gelinceye kadar devam eder.

    Bu olay esnasnda stator sarglar ile rotor sarglarnn bileke kaak reaktans olan Xd gei (Transiyen) reaktans geerlidir ve Ik alternatif akm bileenini tayin eder.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    29

    Jeneratrde bulunan amortisman sarglarnn gei olay esnasndaki Ik alternatif akm bileeninin zamana bal olarak deimesi zerine pek etkisi yoktur. Bununla beraber geici olayn daha abuk snmesine yardmc olur.

    Geici olay esnasnda geerli olan Xd reaktans ayrca jeneratrn btn geici olaylarnda mesela yk deimesi esnasndaki gerilim deimeleri iin geerlidir.

    8.6.3. Srekli Ksa Devre Olay

    Geici ksa devre olayndan sonra, kararl (stasyoner) bir durum oluur buna srekli ksa devre olay denir. Ular ksa devre edilen jeneratr, kendi senkron reaktans zerinden saf endktif olarak yklenmi olur. u halde Ik srekli ksa devre akm kaak reaktans ve endvi reaksiyonu reaktas toplam olan Xd senkron reaktans tarafndan tayin edilir. Srekli ksa devre akmlar jeneratrn uyarma akm ile orantl olarak deiir.

    Buna gre srekli ksa devre akm Ik=Xd

    E yazlr. Burada E ksa

    devre arasnda jeneratrn EMKs olup jeneratrn uyarma ve yk durumuna baldr. Ksa devrede arazal tesis ksmna ait g anahtar, srekli ksa devreden nce koruma rleleri yardm ile almazsa; otomatik gerilim reglatr ile donatlm makinalarda, srekli ksa devre esnasnda gerilimin ok dmesi sebebi ile reglatr faliyete geerek jeneratrn ikazn artrr. Bununla orantl olarak Ik ksa devre akm da artar.

  • Ksa Devre Hesaplar

    30

    Srekli ksa devre akmnn deeri uyarma akmna bal olduundan ykn byk olduu gndz saatlerinde endvi reaksiyonunu karlamak ve jeneratrn gerilimini sabit tutmak iin uyarma artrldndan bu gibi hallerde meydana gelen srekli ksa devre akm byk olur.Bunun aksine dk ykl gece saatlerinde ba gsteren ksa devrede Ik nominal akmdan daha kk olabilir.

    8.7. Ksa Devre Akmlarnn Hesab 3 faz ksa devre hari, dier tm ksa devre durumlar simetrik olmayan ksa devrelerdir. 3 faz ksa devrede, fazdan da ayn iddette ksa devre akm getiinden; btn simetrik yklemelerde olduu gibi bir faz iin hesaplamak kafidir. Dier ksa devre akmlarnda ise simetrik olmayan yklemeler meydana geldiinden ksa devre hesabnda simetrisizliin gz nne almas gerekmektedir. Bu simetrisizlikler dolays ile ksa devre hesaplanmasnda simetrili bileenler metodu kullanlr.

    8.7.1. Simetrili Bileenler Metodu

    Herhangi bir A fazr iin ard arda gelen A1, A2 , A0 fazrlerinin toplam alnabilir.

    S

    S R T

    T

    R

    w

    1A A A

    SR T

    2 0

    A1A 2

    A 0A

    ekil 8.12:

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    31

    A1 bileenini (RST) faz srasna gre giden simetrili fazl sisteme; A2 bileeni de simetrili (fakat ters fazl) bu ayn fazl sisteme ve nihayet A0 bileeni de eit fazlar haiz bir sistem olarak alnmas durumunda; bu adet simetrili bileenle, herhangi bir simetrisiz fazl sistemi gstermek imkan vardr. Bu bileenlere gre her faza ait byklk iin AR = A1R + A2R + A0 AS = A1S + A2S + A0 = a

    2 A1R + a A2R + A0 AT = A1T + A2T + A0 = a

    A1R + a2 A2R + A0

    Burada kullanlan a operatr (120 ) lik dnmeyi; a2

    operatr de (240 ) lik dnmeyi gstermektedir.

    Operatrlerin kompleks balantlar

    2

    3

    2

    1ja ve

    2

    3

    2

    12 ja eklindedir.

    21 aa , aa21 olmaktadr

    verilen simetrik olmayan bir sitemde simetrili bileenlerin hesab iin metot yledir.

    )(3

    1 21 TSRR AaaAAA

    )(3

    1 22 TSRR aAAaAA

  • Ksa Devre Hesaplar

    32

    )(3

    1TSR AAAA

    RA1 Doru bileen

    RA2 Ters bileen

    0A sfr bileen

    Bir fazl akm sisteminin akm ve gerilimleri iin.

    021 IIII RRR

    021

    2 IaIIaI RRS

    021 UUUU RRR

    021

    2 UaUUaU RRS

    02

    2

    1 UUaaUU RRT

    Ayrca EMK ve empedanslara bal akm ve gerilimlerin simetrili bileenleri arasnda

    RR IZEU 111 ..

    RR IZU 222 .

    000 .IZU bantlar bulunur.

    Burada

    02

    2

    1 IIaaII RRT

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    33

    Z1 = Doru empedans bileeni ZZ = Ters empedans bileeni Z0 = Sfr empedans bileenidir

    8.7.1.1. Fazl Ksa Devre

    ekil 8.13:

    fazl ksa devre simetrili bir ykleme olup her fazn ksa devre yerindeki gerilimleri sfr olmaktadr.

    0TSR UUU simetri bileenleri

    03 2 TSRIR UaaUUU

    03 22 TSRR aUUaUU

    03 0 TSR UUUU

    Bu nedenle

    0111 RR IZEU

    022 RZRR IZUU

    0000 IZU olur.

  • Ksa Devre Hesaplar

    34

    RR II 1 RS IaI2 ve RT aII 1 dr.

    1Z

    EI R

    1

    2

    Z

    EaI S ve

    1Z

    EaIT

    sonular elde edilir. Elde edilen her faz akmlar mutlak deerce ayn fakat 120 faz farkldr. Bylece fazl ksa devre hesab iin genel olarak:

    1

    3Z

    EI K bants kullanlmaktadr

    8.7.1.2. Toprak Temassz ki Faz Ksa Devre

    ekil 8.14: temassz 2 faz ksa devre

    TS UU ve TS II

    TS UU ve TS II

    02

    2

    1 UUaaUU RRS

    021

    2 UUaUaU RRT ve

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    35

    0021 IIII RRR

    03 0 TSR IIII

    SU ve TU gerilimlerini veren bantlarn birbirinden kartlmas

    ile

    RR UU 21 bulunur. Ayrca 00

    0

    0Z

    UI olduundan 00U olur

    RR II 21 olur.

    Buna gre ksa devre akmnn deeride

    21

    21ZZ

    EII RR

    ayrca )0(0 00212 IIaIIaI RRS

    )0(0 0022

    1 IIIaIaI RRT dan

    2121

    2 .3)(

    ZZ

    Ej

    ZZ

    EaaI S

    2121

    2 .3)(

    ZZ

    Ej

    ZZ

    EaaIT

    Faz akmlar mutlak deerce ayn olup aralarnda 180 elektriksel a faz fark vardr.Bylece toprak temassz iki fazl ksa devre durumunda genel olarak IK2 ksa devre akm iin

    21

    2

    .3

    ZZ

    EI K bants yazlmaktadr birok durumda 21 ZZ

    olduundan

    2

    22

    .3

    Z

    EI K olmaktadr.Bu durumda fazl ksa devredeki 3KI

    akm bantsna gre

  • Ksa Devre Hesaplar

    36

    32

    3KK I

    ZI olmaktadr. Salam R fazna ait RU geriliminin

    deeri de:

    EZZ

    ZU ZR

    21

    2 ayet 12 ZZ ise EU R olmaktadr.

    8.7.1.3. Toprak Temasl ki Faz Devresi

    ekil 8.15: temasl 2 faz devre

    Bu durumda 0TS UU ve 0RI

    0021 IIII RRR

    02 III RR bulunur.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    37

    Gerilim bileenleri:

    RTSRR UUaaUUUI23

    RTSRR UUaUaUUI2

    23

    RTSR UUUUU 03 bulunur

    Buna gre

    1

    1

    Z

    UEI RIR ,

    1

    12

    Z

    UI RR ,

    0

    10

    Z

    UI R

    Bu akmlarn toplam

    00

    11

    1

    1

    Z

    U

    Z

    U

    Z

    UEI R

    S

    RR

    IR 100221

    21

    ...

    ..

    ZZZZZZ

    ZZEI IR

    IRI , RI 2 ve 0I akm bileenleri

    Z

    ZZEI IR

    )( 02

    Z

    ZEI R

    0

    2 100221 ... ZZZZZZZ

    Z

    ZEI Z

    .0

    Z

    ZZaEI ZS

    .)1(31 02

    Z

    ZZaEI ZT

    .)1(31 0

  • Ksa Devre Hesaplar

    38

    salam RU fazna ait gerilim

    Z

    ZZEIR

    0.1.3 olur.

    ayet 21 ZZ ise

    2)(

    3

    0

    1

    Z

    Z

    EU R bu durumda 0Z ok byk

    olmas halinde toprak temasl ksa devrede salam faza ait gerilim

    yklemesinin en fazla E5,1 olaca grlmektedir.

    8.7.1.4. Faz Toprak Ksa Devresi ekil 8.16: Faz Toprak Ksa Devre

    Faz toprak ksa devresinde 0RU 0SI 0TI dr.

    RTSRR IIaaIII23 RTSRR IIaIaII

    2

    23

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    39

    RTSR IIIII 03

    olduundan simetrili bileenler:

    021 III RR

    Gerilimin simetrili bileenleri

    0021 UUUU RRR

    021 UUU RR

    Ksa devre akmnn deeri

    0... 101211 RRRR IZIZIZEU olduundan

    021

    1ZZZ

    EI R ile hesaplanr.

    RRRR IIIII 1021 3 olduundan

    021

    1

    3

    ZZZ

    EII RK forml ile hesaplanr

    Salam fazlara ait gerilimler ise

    )(210

    21

    2

    02

    ZZZ

    aZZaZaEU S

    )(210

    2

    10

    ZZZ

    ZaZaZaEU ZT

    8.7.1.5. ift Faz Toprak Ksa Devresi

    A ksa devresi noktas iin

  • Ksa Devre Hesaplar

    40

    01LI 03LI 02LU

    2321

    2

    213 LLLLL IIaIIaI

    23

    2

    21223 LLLLL IIaIIaI

    2321203 LLLLL IIIII

    02221 III LL

    ekil 8.17: ift faz-toprak ksa devre

    B ksa devresi noktas iin

    01LI 02LI 03LU

    332

    2

    113 LLLLT IIIaIaI

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    41

    TTSRT IIIaIaI2

    23

    TTSRT IIIII 03

    TTT III 021

    A1 ksa devresi noktas iin

    SATSCSA IZIaIZEaU 111112

    1 .)(

    SZATSZCSA IZIaIZU 222

    22 .)(

    SATSCA IZIIZU 000000 .)(

    B ksa devresi iin

    TBSTCTB IZIaIZEaU 111111 .)(

    TBSTCTB IZIaIZU 222222 .)(

    TBSTCB IZIIZU 000000 .)( bantlar geerlidir.

    Dier taraftan ,

    0021 ASASASA UUUU

    0021 BTBTBTB UUUU bantlar gz nne alnarak

    TCZCCSAAACZCC IZZaaZIZZZZZZEa 002

    1002101

    2 ).().(

  • Ksa Devre Hesaplar

    42

    SCZCCTBBBCZCC IZZaZaIZZZZZZEa ).().( 012

    002101

    bu iki denklemin zmnden X ve B noktalarndan akan akmlarn

    ATS veII 00 . bileenleri elde edilir.

    TTSS IveIII 00 3.3 olduu gz nne alnrak A ve B ksa

    devrelerinde topraa akan akmlar,

    )021

    2

    0

    22 ()()1(3

    BBBCZC

    S

    S ZZZaZaaZaN

    EI

    )()()1(3

    0110

    2

    AAACZC

    S

    T ZZZaZaaZaN

    EI

    )).((

    )).(()...(3

    021021021

    0210102011

    CCCBBBAAA

    BBBAZAACCCCZCCS

    ZZZZZZZZZ

    ZZZZZZZZZZZZN

    dir Topraklanm olan sistemin sfr noktasnda

    )021

    2

    021 ()(33

    BBBAAAZC

    S

    TS ZZZaZZZaZN

    EII

    akm akmaktadr.Bu akm genellikle toprak temasl 2 faz ksa devresi ve tek faz toprak ksa devresi akmlarndan byk

    deildir.Dier taraftan CZ 0 durumu iin A ve B ksa devre

    noktalar arasnda meydan agelecek ksa devre gz nne

    alnmaldr.Burada CZ 0 durumu izole yldz noktasna sahip

    bir ebeke vaya ebeke vastas ile tam kompanze toprak ksa devresi sndrc bobin kullanm demektir. Bu durumda A ve B ksa devre noktalarnda topraktan meydana gelen akmlar

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    43

    TBBBAAACC

    STN

    Eaa

    ZZZZZZZZ

    EaaII

    )(

    (3

    1

    )( 2

    )02102121

    2

    2ZZB iin ve 3)(2 jaa iin

    )(3

    1)(

    3

    22

    3

    00111 BABAC

    ST

    ZZZZZ

    EjII olacaktr.

    8.7.2. Omik veya empedans Metoduna gre Ksa Devre hesabnn Yaplmas

    8.7.2.1. Ksa Devre Yolunun Edeer emas

    Bir enerji retim ve datm sisteminde herhangi bir yerinde bir izalasyon hatas sonucu ksa devre meydana geldiinde oluabilecek ksa devre akmnn hesab iin ncelikle akm kayna ile hata yerine kadar olan ksa devre yolu zerindeki btn iletme elemanlarn ihtiva eden bir edeer ema izilir. Ksa devre yolu zerindeki edeer ema, iletme aralarna ait bir kutuplu edeer emalardaki karakteristik empedans deerlerini ihtiva eder.

  • Ksa Devre Hesaplar

    44

    G

    HATT1 T2

    Xg XT1 XL1 RL XT2

    E

    E E

    IKXk Rk KI

    ZK

    ekil 8.18: Edeer ema

    RK XX 2222 )()( RXRXZ KKK

    RRK KKK JXRZ

    Plan ve proje safhasnda olan tesiste gerek g anahtarlar seimi ve gerekse de dier iletme elemanlarnn ksa devreye kar mukavetlerinin kontrol ve izole ayar deerleri yaplrken, tesisin en uygunsuz ve en yksek ksa devrenin oluabilecei yerde ksa devrelerin olduu kabul edilerek, meydana gelebilecek en byk ksa devre ve en kk ksa devre akmlar hesaplanr. Ksa devrenin zaman bakmndan gelimesi gz nne alnarak balang, gei ve srekli ksa devre halleri iin tesirli gerilim olarak E,E ve alnrve buna grede IK balang (subtransiyen) IK gei (transiyen) ve IK srekli ksa devre akmlar elde edilir. Ksa devrenin eitli safhalarnda meydana gelen ksa devre akmlar hesaplanrken XG jeneratr reaktans olarak balang ksa devre akm IK hesaplanrken Xd, gei ksa devre akm Ik hesaplanrken Xd ve srekli ksa devre akm Ik hesaplanrken Xd

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    45

    deerleri alnr; buna karlk enerji transmosyonu yapan transformatrlerde ve enerji nakli yapan hatlarda reaktans deerleri ksa devre olaynn her safhasnda ayn alnr. Buna gre, Balang Ksa Devre Akm. (XG =Xd)

    K

    KZ

    EI

    ""

    Gei Ksa Devre Akm (XG =Xd)

    K

    KZ

    EI

    ''

    Srekli Ksa Devre Akm (XG =Xd)

    K

    KZ

    EI

    8.7.2.2. Tesirli Gerilim

    Ksa Devre Akmlarnn hesaplanmasnda ikinci kademe ksa devre esnasnda tesirli olan gerilimi tayin etmektir. Tesirli gerilim deyince t = 0 annda bir ebekenin veya ebeke blmnn doru sistemine ait besleme gerilimi anlalr. Balang ksa devre akm iin tesirli olan E balang EMKl jeneratrn ksa devreden nceki yk durumuna baldr.Yakn ksa devre de nceki yk durumuna baldr. Yakn ksa devrede en byk ksa devre akmlar getiinden, E nin gerek deerinin sadece yakn ksa devrede bilinmesine ihtiya vardr. Uzak ksa

  • Ksa Devre Hesaplar

    46

    devrelerde basit ve yaklak hesaplar yeterlidir. Stator sarglarnn omik direnci ihmal edilerek byk yksekliklerde

    )

    3

    sin..1(

    3sin.

    3

    "

    ""

    N

    dGG

    d

    G

    U

    XIUXI

    UE

    GU Jeneratr balama ucu gerilimi

    NU ebeke iletme gerilimi

    c ebeke gerilimi ile tesirli gerilim arasndaki fark gz nnde tutmaya yarayan katsay

    GI Ksa devre balamadan nceki jeneratrn yk akm

    Faz asdr.

    Jeneratrn yk akm GI jeneratrn nominal akmna )( NGI ye

    eit olduunda:

    3.)sin.1.(

    3

    "

    " N

    NG

    dG UcZ

    XUE

    normal jeneratrde NG

    d

    Z

    X " oran 0,1 0,15 arasnda sin ise 0,6 /

    0,8 arasnda deerler aldndan sin.1"

    NG

    d

    Z

    Xc ise makinann

    cinsine gre 1,06 ile 1.12 arasnda deerler alr. En byk ksa devre akmlarnn elde edilmesi iin jeneratr yakn ve

    jeneratrden uzak ksa devrelerde NUc. iin 1.1 NU. deeri

    alnabilir. Bylece

    K

    N

    KZ

    UI

    .3

    1.1" denklemi elde edilir.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    47

    c=1.1 katsays ile E EMK nn jeneratr arasndaki gerilime gre

    5 kadar yksek olmas ve jeneratr geriliminin ebeke

    geriliminden 5 daha yksek olmas hesaba katlr. Jeneratrlerin yk durumuna gre dk uyarlamalarda ksa devre akmlar daha dk deerler olacandan koruma rlerinin ayar bakmndan ksa devre akmlarnn en kk deerileri de nemlidir.Bu bakmdan ve zellikle de alak gerilim ebekelerindeki ksa devreler iin c = 0.95 katsays ile

    395.0" N

    UE alnr.

    8.7.2.3. Tesis Elemanlarnn Empedans

    Ksa devre akmlarnn hesaplanmas iin nc kademe ksa devre yolunda bulunan tesis elemanlarnn empedanslarn hesaplamaktr.Hatann trne gre tesirli olan tesis elemanlar empedanslar grupta toplanr. DORU EMPEDANS=Z1 Dru empedans, fazl alternatif akm ebekelerinin hata yerinden bakldnda grlen birim iletken bana simetrili gerilim sisteminin simetrili yklenmesi durumunda; doru sistem akm bileenine kar gsterilen empedanstr. Bu suretle hatlarn her bir faz empedans, trafolarn ve bobinlerin ksa devre empedans ve ksa devre anndaki jeneratr empedansna eit olmaktadr. TERS EMPEDANS = Z2 Ters empedans, fazl alternatif akm tesislerinde hata yerinde bakldnda grlen her faz iletken bana ters sistemdeki empedanstr. Z2 ters empedans bileeni, hatlar, trafolar ve bobinler iin doru empedans bileenine eit olmaktadr. Sistemin bu elemanlarnn empedanslar, simetrili gerilim sisteminin ters dnmesi durumunda deimektedir. Jeneratrlerde ise ters

  • Ksa Devre Hesaplar

    48

    empedans, makina senkron hzda dnerken; buna zt ynde dnen bir gerilim sistemi tatbik edilmesi durumundaki empedanstr. Bu sistem rotara gre iki misli bal hza sahiptir. Turbo Alternatrlerde ters empedans bileeni, pratik olarak ksa devre balang annda doru sistemle elde edilen empedansa eit olmaktadr.Ters empedans bileeni kk kutuplu ve amortisman

    sargl jeneratrlerde balang reaktansndan 20 kadar,

    amortisman sargs olmayanlarda ise 50 kadar daha byktr.Asenkron makinalarn ters empedans yeter derecede yaklaklkla ksa devre empedansna yani sfr hzndaki empedanstr. SIFIR EMPEDANS = Z0 Sfr empedans, fazl alternatif akm ebekelerinin hata yerinden bakldnda grlen her faz iletkeni bana sfr sistemdeki empedansdr. Z0 sfr empedans bileeni fazl sistemlerde fazn paralel balanmas ve buna tek fazl alternatif gerilim uygulanmas ile hesap ve lme ile elde olunur.

    8.7.2.4. ebeke Elemanlarnn Empedans Deerleri

    Byk gl jeneratrlerde ve transformatrlerde bir faz sargsna ait reaktif diren omik dirence gre daha byk deerler alabilir.

    ayet bu deer R= 0,3X ise hesap kolayl bakmndan balang ksa devre akmlarnn (Is darbe ksa devre akmnda deil) hesabnda omik direnler ihmal edlebilirler. Jeneratrler, transformatrler ve bobinler gibi iletme aralarnn empedanslar

    genellikle Z ile gsterilir. Bu empedanslarn N

    N

    NI

    U

    Z3 nominal

    empedansa oran bal empedans verir. cinsinden verilen bal empedanslar(Z) ile gsterilir.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    49

    letme aralarnda, yksek gerilimde reaktif direnler yannda omik direnler genellikle ok kk olduu hallerde bal empedans yerine (Z=X) bal reaktans verilir.

    Nominal reaktans deeri ile N

    N

    NI

    xUxXX

    .3 veya NS iletme

    aracnn sanal gcnn NNN UIS ..3 olduu gz nne alnarak

    N

    N

    S

    xUX

    2

    yazlabilir.

    Bal Empedans

    3

    100..

    N

    N

    U

    IZZ ve bal reaktans 100.

    3

    .

    N

    N

    U

    IXX

    eklinde yazlmalar halinde ZI N . veya XI N . arpmlar empedans

    veya reaktans zerinde nominal akm sebebi ile meydana gelen

    gerilim dmn verirler.Bu deerin nominal gerilimin 3

    U

    deerine blnmesi ile sz konusu iletme aracnn bir faz sargsna ait empedans ve reaktans zerindeki bal gerilim dmn verir. Bal empedans,Bal reaktans veya bal gerilim dm yerine

    jeneratrlerde , transformatrlerde UK ve bobinlerde XB iareti kullanlr.Havai hatlarda ve kablolarda faz bana reaktans iin Xh

    ( ) ve omik diren iin Rh ( ) kullanlr

  • Ksa Devre Hesaplar

    50

    8.7.3. Senkron Jeneratrler

    8.7.3.1. Doru Reaktans Bileenleri

    Genellikle Doru Reaktans bileenleri (1) indisi ile iaretlenirler. Simetrik hatalarda yalnz doru bileenler tesirli olduundan, bu gibi durumlarda hata akmlarnn hesab yaplrken ou zaman 1 indisinin yazlmasna gerek duyulmaz. Simetrik ksa devrelerde senkron jeneratrler iin sz konusu olan reaktanslar; boyuna (direkt) manyetik eksen iin geerli olan reaktans deeri olup (d) indidsi ile iaretlenir. Enine (Quadrature) eksen iin geerli olan ve (q) ile iaretlenen enine reaktans deerleri ksa devre hesaplarnda dorudan doruya kullanlmazlar. Balang Reaktans, Xd Subtransiyen reaktans ad da verilen bu reaktans deeri, jeneratrn kV olarak nominal deeri UNG MVA olarak nominal gc SNG ve bal balang ksa devre reaktans Xd olarak

    gsterilir ise ohm cinsinden NG

    NGd

    dS

    UxX

    2''

    " dr; bu reaktans

    deeri, ksa devre akmlarnn hesaplar iin en nemli byklktr. Enine Balang Reaktans, Xq

    Turbo Alternatrlerde Xq 1,1Xd

    kk kutuplularda Xq 1,2Xd Gei Reaktans, Xd Transiyen reaktans ad verilen bu reaktans

    NG

    NGd

    dS

    UXX

    2'

    ' . dir.

    Bu reaktans deerinin ksa devre hesaplamalarnda byk bir nemi yoktur. Xd balang reaktansnn geerli olduu Ik

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    51

    balang ksa devre akm ile Xd gei reaktansnn geerli olduu Ik normal akmdan ok byk olduklarndan Xd ve Xd doymu deerlerdir.

    Enine Gei Reaktans, Xq Xq Xq alnr Senkron Reaktans, Xd Srekli ksa devre iin geerli olan senkron reaktans deeri jeneratrn bota alma ve ksa devre karakteristikleri yardm ile

    elde edilir. NG

    NGd

    dS

    UXX

    2. yazlabilir.

    Enine Senkron Reaktans, Xq

    Turbo alternatrlerde Xq 0,9 Xd

    kk kutuplu jeneratrlerde Xq 0,67 Xq alnr Bota alma Ksa Devre Oran, k Jeneratrn kararl almalar bakmndan nemli bir byklk

    olup esas itibar ile senkron reaktansn tersine )1

    (dX

    k eittir.

    Jeneratr Direnci, RG

    RG nin Ik balang ksa devre akmna katlmasa da (RG 0,3 Xk

    olan deerler) IS darbe ksa devre akm hesabnda gerekli olan

    darbe katsays tayin edilirken gerekli R X orannda RG hesaba katlr. Bu nedenle jeneratrn fiftif direncinin bilinmesine gerek vardr.Bu fiktif diren nominal gc 100MVA dan byk olab jeneratrlerde RG =0.05 Xd ve daha kk olan jeneratrlerde RG =0.007 Xd olup 0,05 ve 0,007 katsaylar ilk yar periyot esnasnda balang ksa devre akmnn snmn hesaba katarlar.

  • Ksa Devre Hesaplar

    52

    8.7.3.2. Ters Reaktans Bileenleri

    Ters reaktans bileenleri (2) indisi ile gsterilir. Senkron jeneratrlerin simetrik olmayan hatalarnda hesaba katlacak olan ters reaktans

    2

    ""

    2

    qd XXX deerini alr.

    8.7.3.3. Sfr Reaktans Bileenleri

    Jeneratorn sfr reaktanslar yaklak olarak

    '

    0 )6

    1.........

    3

    1( dXX deerine eittir.

    8.7.4. Zaman Sabitleri

    8.7.4.1. Balang Zaman Sabitesi Td

    Balang olaynda esas itibar ile stator ve amortisman sarglar tesirlidir. Jeneratr ularndaki ksa devrede ksa devre balang zaman sabiti

    '

    "

    '

    0

    " .d

    d

    ddX

    XTT dir.

    Td0 Jeneratrn bota alma zaman sabiti olup 50ms

    mertebesindedir. "' dd XX olduundan Td bu deerin

    altndadr. Ksa devre yeri ile jeneratr arasnda hata yerine kadar

    SSS XJRZ .

    gibi bir ebeke empedans varsa zaman sabiti ok deiir. Ksa devre yeri jeneratrden ne kadar uzaksa ksa devrenin snm o

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    53

    kadar az belirlidir ve olayda o kadar yava geliir; yani Ik srekli ksa devre akmnn deeri ile Ik balang ksa devre akmnn deeri birbirine yaklar ve belirli empedans deerinde yaklak olarak eit alnr. ebekede bu durumda balang zaman sabiti

    Sd

    Sd

    ddXX

    XXTT

    '

    "

    ''

    0

    " .

    Bu ifade fazl ksa devreler iin geerli olup iki ve bir fazl ksa devrelerde balang zaman sabitleri ok az fark ederler.

    8.7.4.2. Gei Zaman Sabitesi Td

    Gei zaman sabitesine ait deerleri, stator sargs ile uyarma sargsna ait byklkler tayin eder. Jeneratr ularndaki ksa devrede

    d

    d

    ddX

    XTT

    '

    '

    0

    ' . dir ve ebeke ksa devresinde omik direncin ihmal

    edilmesi ile Sd

    Sd

    ddXX

    XXTT

    '

    '

    0

    ' . dir.

    Td0 bota alma gei ksa devre zaman sabitesidir. Kablo ebekeleri ve alak gerilim ebekelerinde ve bu gibi ebeke

    empedansnn omik karakterde olduu durumlarda yani SS XR

    ise bu durumda ksa devre iin:

    )).((

    )).((.

    '2

    '2

    '

    0

    '

    SqSdS

    SdSdS

    ddXXXXR

    XXXXRTT

  • Ksa Devre Hesaplar

    54

    Genel olarak dS XR olduundan ebeke ksa devrelerinde yeter

    derecede doru olarak Sd

    Sd

    ddXX

    ZXTT

    '

    '

    0

    ' . yazlabilir.

    ZS: ebeke empedansnn mutlak deeridir.Yukarda Td ile verilen 3 fazl ksa devreler iin geerlidir.

    Klemenslerin ksa devre edilmesi durumunda yani 0SX ise Td

    deeri, turbo jeneratrlerde 1 sn, kk kutuplu jeneratrlerde ise 2 sn olmaktadr. Transiyen olay, ebeke ksa devrede iken en erken 3 ile 6 saniyede snmektedir. ki kutuplu jeneratr ksa devresinde

    Sd

    Sd

    ddXX

    XXTT

    '

    '

    0

    '

    2 .

    X2: Jeneratr ters reaktansn gstermektedir. ebeke ksa devresinde

    SSd

    SSd

    ddZXX

    ZXXTT

    2

    2.

    '

    '

    0

    '

    2

    X2 jeneratr ters reaktans olup, bu ters reaktans etkisi ile Td2 zaman sabitesi fazl arza durumundaki Td zaman sabitesinden

    50 daha byk olmaktadr. ebeke devresinde bu fark daha azalr. Bir fazl ksa devrede:

    )2(

    )2(.

    0

    0

    '

    '

    0

    '

    1

    SSd

    SSd

    ddXXXX

    XXXXTT

    X0: ebekenin sfr empedansdr.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    55

    8.7.4.3. Doru Akm Zaman Sabitesi, TG

    Ksa devre akmna ait doru akm bileeninin snm stator akm devresinin zelliklerine ve ebeke ksa devresininde ebeke karakteristik deerlerine baldr.

    Jeneratr ksa devresi iin 1

    ""

    ""

    1 .

    ..

    .

    2

    R

    X

    XX

    XX

    RT d

    qd

    qd

    G

    ebeke ksa devresi iin ).(

    .

    1

    "

    S

    Sd

    GRR

    XXT

    R1 stator sarp direnci deeri olup RG jeneratr direnci deerinden farkldr. Jeneratr klemens ksa devre durumunda iken doru akm

    bileeni, 0,3 0,6 saniye sonra snmektedir. ebeke ksa devresi

    durumunda ve ksa devre yolunun R X oranna gre, bu zaman sabitesi 0,01 saniyeye kadar inmektedir.

    8.7.5 Transformatrler

    Transformatrlerin doru ve ters empedans bileenleri ayndr. Byk gl transformatrlerde, transformatrn XT kaak reaktans yannda, RT sarg direnci de, balang ksa devre akm IK nin hesabnda gz nne alnmayabilir.

    8.7.5.1 Doru Ve Ters Reaktans Bileenleri

    Z1 doru empedans bileeni ile ters reaktans bileeni ZS, birbirine eittir. Simetrik ksa devreler iin geerli olan transformatr nisbi ksa devre empedansndan hesaplanr

    NT

    NT

    KNTGS

    UUZ

    2

    .

    UNT = Transformatr nominal gerilimi (kV) UNT = Transformatr nominal gerilimi (MVA)

  • Ksa Devre Hesaplar

    56

    UKN = Transformatrn IN nominal akmna tekabl eden nisbi ksa devre gerilimidir. Herhangi bir I akm gemesi halinde transformatrn nisbi ksa devre gerilimi :

    N

    KNKTI

    IUU . dr.

    Ur Nispi omik gerilim dm

    RT Transformatrn omik direnci NT

    NT

    RXS

    UUR

    2

    .

    UX Nispi reaktif gerilim dm NT

    NT

    XTS

    UUX

    2

    .

    UK Transformatrn nispi ksa devre gerilimi

    22

    XRK UUU

    UK Genellikle ksa devre deneyinde lmelerle RT direnci ve Ur ise transformatrn bakr kayplar PCU ile hesaplanr.

    2.2 NT

    U

    TI

    PR

    NT

    CU

    NT

    NT

    TRS

    P

    U

    SRU

    2.

    Daha sonra transformatr kataloglarnda verilen deerlere

    dayanarak UX nispi kaak gerilim dm 22

    RKX UUU

    forml ile hesaplanr. NT

    NT

    KKS

    UUX

    2

    .

    Transformatrn nominal akm INT ise transformatrden geecek

    srekli ksa devre akm deeri K

    NT

    KU

    II olur.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    57

    8.7.5.2 Sfr Empedans Bileenleri

    Sfr empedans bileeni (0) indisi ile iaretlenir. Sfr empedans bileeni transformatr sarglarnn elektriksel ve manyetik ekirdein zelliklere baldr. Normal olarak gen sarg topraklanmadndan gen bal transformatr sargsndan ve yldz noktas yaltlm yldz veya zikzak bal transformatr sarglarndan ve bunlara bal hatlardan sfr bileeni gemez; onun iin bu gibi hallerde sfr empedans bileeni sonsuz byktr. Yldz Ntr toprakl gen Yldz Bal Transformatrlerde

    TTo RR

    TTo XX 8,0

    gen Zikzak ve Yldz ve yldz zikzak bal transformatrlerde

    TTo RR 5,0

    TTo XX 1,0

    Yldz Zikzak balama gurubundaki transformatr

    TTo RR .

    TTo XileX )10...3(

    8.7.5.3. Transformatrlerin Sfr Empedans Bileeninin lme Yolu le Tayini

    Bu ilem iin bir fazl alternatif akm kaynandan faydalanlr. gen sarglar ve yldz noktas topraklanmayan sarglar balantya girmezler. Ancak yldz noktas topraklanan veya ntr hatt bulunan yldz veya zikzak bal transformatr sarglar paralel balanr;

  • Ksa Devre Hesaplar

    58

    kaynak gerilimi U0 ve her faz sargsndan geen akn I0 ise sz

    konusu transformatrn sfr empedans 0

    0

    0I

    UZ dr.

    bZ

    03I

    0U

    0I

    0I

    I0

    YILDIZ YILDIZ BALI TRANSFORMATOR

    Zb

    3I0

    GEN YILDIZ BALI TRANSFORMATOR

    I

    I0

    0

    U0

    0I

    Zb

    I0

    I0

    I0

    0U

    03I

    YILDIZ ZKZAK BALI TRANSFORMATOR

    ekil 8.19:

    21

    YILDIZ YILDIZ BALI TRANSFORMATOR

    ekil 8.20 Yldz yldz bal trafo

    Yldz Yldz bal trafolarda bir faz toprak ksa devresi halinde sfr akm bileeni sekonder tarafndan primer tarafna geer. Bu tr transformatrler bu nedenle hibir kayda ve arta bal olmakszn nominal akm iddetine kadar bir faz yklenirler. Yldz

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    59

    yldz bal transformatrlerin edeer devre emas aada belirtilmitir.

    Z01 I0m

    Z0m

    Z'02

    I'02

    02

    I01

    U01 U

    III

    YILDIZ YILDIZ BALI TRANSFORMATORLERN EDEER DEVRE EMASI

    Z01=PRMER SARGI EMPEDANSI

    Z'02=SEKONDER SARGI EMPEDANSI ekil 8.21:

    8.7.5.4. Hat Empedanslar

    Doru Empedans Bileenleri;

    HHH XJRZ . 22

    HHH XRZ

    H

    HH

    R

    X.arctan

    Normal bir iletkenli hatlarda 21H

    H

    R

    X

    ki demet iletkenli hatlarda 4H

    H

    R

    X

    Drtl demet iletkenli hatlarda 108H

    H

    R

    X

  • Ksa Devre Hesaplar

    60

    Kablolarda ise 11,0H

    H

    R

    X aras deerlerdir.

    Hava hatlarnn omik direnci

    q

    LRH

    . L m iletken uzunluu

    Birim hat uzunluuna ait diren kmq

    R ...

    1000'

    )20(1 020 tRRt

    20.1

    .1

    20

    20

    0

    tRRt

    Alternatif akmda meydana gelen cidar etkisi [:skin effect] olay yaknlk olay [:proximety effect] ve kablolarn zrh tesislerindeki tesirler nedeni ile alternatif akm direnci, yukarda verilen forml ile hesaplanan doru akm direncinden byktr. Hassas hesaplarda hat kesitine bal olarak deien R deerinde bir diren ilave edilerek alternatif akm direnci bulunur. 16mm2 den byk kesitte olan kablolar ok telli olarak imal edilirler ve ince teller birbiri zerine sarlarak bulunurlar. Bu tr iletkenlere rgl iletken ad verilir. Gerek hava hatlarnda gerekse kablolarda rgl iletkenler kullanlr. Belirli bir uzunluktaki rgl iletkeni tekil eden ince tellerin gerek uzunluklar, sarlma ve burulma sebebi ile rgl telin boyundan daha uzun olduundan rgl iletkenin direnci, hesaplanan deerden %1 - % 2,5 kadar daha byktr.

    8.8 Hava Hatlar Hava hatlarnda cidar etkisi ve yaknlk olaylarnn tesiri pek byk deildir. Bu nedenle ksa devre hesaplarnda R ilave diren deerinin gz nnde bulundurulmasna gerek yoktur. Buna

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    61

    karlk rgl hava hatl direnleri sarlma ve burulma yznden diren deerleri biraz yksektir.

    Rh 1 km uzunluuna tekabl eden birim diren km hat

    uzunluu olmak zere faz iletkeni bana den hat direnci: '' .RLR ifadesi ile hesaplanr.

    Hava hatlarnda demet iletkenlerinin omik direnci her bir faz tekil

    eden iletken diren edeerine eittir. n

    RR hd

    n bir faz tekil eden ksmi iletken says hatlarn sfr empedans bileeni fazl bir sistemde her faz iletkeni paralel balanp buna drdnc bir iletken mesela toprak zerinden bir fazl alternatif gerilim uygulandnda llen empedansa sfr empedans denir. Normal iletmelerde simetrik hatlarda ve faz-faz ksa devresinde sfr empedans bileeni sz konusu olmad halde toprak zerinden bir akm gemesi halinde sfr empedans bileeni kendini hissettirir.

    8.8.1. Hava Hatlar

    Hava hatlarnn sfr empedansnn deeri zerine aada belirtilen faktrler etki eder. Hava hatlarnn dzenlenme ekli Bir direk zerindeki sistem ekli Sfr akm bileeninin getii topran iletkenlik katsays Hava hattna ait koruma iletkeninin bulunup bulunmamas ve says

  • Ksa Devre Hesaplar

    62

    Eer hava hattna ait koruma iletkeni yoksa hat ile toprak arasnda basit bir devre vardr ve hattan geen sfr akm aynen toprak zerinden geri gider. Eer toprak iletkeni varsa, geri dnen sfr akm toprak ile toprak iletkeni arasnda blnr. Toprak akm ve dolaysyla sfr empedans zerine topran zgl direncinin etkisi de byktr. Topran zgl direnci ne kadar bykse akm o kadar derinlie girer ve sfr empedans da o kadar byk olur. Hava hatt ile topran tekil ettii devre zerine toprak iletkeni ile topran meydana getirdii devrenin manyetik etkisi vardr. Bu yzden sfr empedans byr. letken apnn klmesi ile sfr reaktans artar bundan dolaydr ki: ii bo hava hatlarnda iletken ap byk olduundan hem iletme reaktans ve hem de sfr reaktans kk olur. Hattn yerden olan yksekliinin sfr reaktans zerine etkisi yoktur.

    8.8 Toprak iletkeni olmayan hat

    ).3( '0''

    100 XjRtRIU

    Devrenin birim sfr empedans '0''

    1

    0

    0 .3 XjtRRI

    U

    ''

    00 3RtRR fRt .4

    . 0'

    kmH..10.4 40

    f=50 Hz kmtR .05,0'

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    63

    R'1 0X'0I

    I0

    0I

    03I

    U0

    03I

    tR 3I0t

    ekil 8.22 Toprak iletkeni olmayan hat sistemi

    Sfr reaktans, 3 faz iletkenin paralel balanmas ile elde edilen iletken demeti ile toprak arasndaki devrenin reaktansdr. Sfr endksiyon katsays birim d ve birim i sfr endksiyon

    katsaylarnn toplamna eittir. id LLL 0'

    00'

    L0d hesaplanrken Bir fazl bir devre varm gibi hesaplanr G,d, hatt paralel bal 3 hat iletkeni ve dn hatt toprak Hava hatt toprakla temas halinde olduundan hava hattnn yeryzne olan h ykseklii hesaba katlmaz.Akmn topraktan getii St derinlii gz nne alnr Gidi hatt 3 hat iletkeninin paralel balanmas ile tekil olduundan bu hat bir demet iletken gibi kabul edilir.Buna ait

    edeer iletken ap olarak n=3 iin 3

    drd olduu gz nne

    alnarak d yerine d0 geometrik ortalama iletkenler arasndaki uzaklk gz nne alnarak

    3 20.drre

  • Ksa Devre Hesaplar

    64

    kmHr

    SLxL

    e

    nd

    4'

    0 10...32

    kmHr

    rLL ni

    4

    '010.5,0..

    2

    Sfr reaktans iin:

    kmHr

    SLX

    e

    n

    4'

    0 10).4

    1.3(.2

    2

    0

    4

    0

    ..779,03..10..32

    dr

    SLxX n

    Bylece basit hat sistemi iin sfr empedans:

    kmdr

    SLJRtRZZ nI .

    ..779,0..10..633 2

    0

    4'

    1

    '

    0

    '

    0

    Sfr akmnn topraktan getii:

    mf

    PtS .......

    ..2.185

    0

    mH...10.4 40

    f=50Hz ve ptS 93 dir.

    Pt zgl toprak direnci Toprak Cinsi Pt(/km) S(m)

    Bataklk 30 510 Killi Toprak 100 930 Rutubetli Kum 200 1320 Rutubetli akl 500 2080 Kum veya akl 1000 2950 Tal Zemin 3000 5100

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    65

    8.8.2. Toprak iletkeni olmayan ift devre hava hatlarnda toprak evresine ait birim sfr empedans

    '

    1

    '

    0

    '

    0 3 IIIII ZZZ '

    0IZ Tek devre hava hatlarna ait birim sfr empedans '

    1IIZ I.sistem toprak ksa devresi ile II sistem toprak ksa devresi

    arasndaki karlkl empedans:

    kmd

    SLJRtZ

    II

    nII ...2

    .1

    0''

    1

    IId1 her iki sisteme ait iletkenlerinortalama geometrik uzakl

    "

    0

    '

    01 .ddd II

  • Ksa Devre Hesaplar

    66

    8.8.3. Yksek gerilim hava hatlar ounlukla bir veya daha ok toprak iletkeni ile donatlr

    8.8.3.1. bir toprak iletkeni ile donatlm tek devre hat sistemi

    3RS S3X'S

    IS3

    3It

    U0

    I0

    3

    G

    3Rt

    R'1 X'0

    3X'IS

    0I

    IS

    t

    tI3

    = 0I -3SI

    ekil 8.23: Bir toprak iletkeni ile donatlm tek devre hat sistemi S Toprak iletkeni

    0I Sfr akm bileeni '

    0X Hattn birim sfr empedans '

    SX Toprak iletkeninin birim reaktans

    R Toprak letkeninin Birin Omik Direnci '

    ISX Hava hatt ile toprak iletkeni arasndaki karlkl reaktans

    HAVA HATTI TOPRAK REAKTANSI N

    0

    '

    0

    '

    0

    '

    10 .3)3

    (.)..( UtRI

    IXIXjRI SISS

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    67

    TOPRAK LETKEN TOPRAK DEVRES N

    0.33).3

    ()..( '0'

    0

    ''

    ISS

    SSS XItRI

    IXjRI

    0

    '''

    0

    ''

    10 .()3.( UXjtRIjXtRRI ISS

    0.().(3 '''''0 SSSIS XjtRRIjXtRI

    IZXjtRR ..3 0'

    0

    ''

    1

    SSS ZXjtRR''' .

    ISIS ZXjtR'' .

    0

    ''

    00 .. UZIZI ISSS

    0.. ''0 SSIS ZIZI

    IS zlp 0

    0

    IU

    oran hesaplandnda

    kmZ

    ZZZ

    I

    U

    S

    IS

    IIS '

    '

    00

    0

    0 3

    '

    0IZ Topraklama iletkeni olmayan tek devre hava hattna ait

    birim sfr empedans

    '

    ISZ Hat sistemi Toprak devresi ile toprak iletkeni toprak

    devresi arasndaki karlkl empedans

    kmd

    SLjtRZ

    IS

    nIS '

    '' .2.

    ISd Hava hattna ait iletkenlerle S toprak iletkeni arasndaki

    uzaklklarn geometrik ortalamasdr.

    mdddd SSSIS .......3

    321

  • Ksa Devre Hesaplar

    68

    kmnr

    SLjtR

    n

    RZ

    S

    S

    S

    n

    S

    S

    S )...4

    ..(2.'

    8.8.3.2. toprak iletkenli ift devre hat sistemi

    Sfr empedans

    kmZ

    ZZZ

    S

    IS

    IIIIS '

    2'

    '

    00 .6

    '

    0IISZ Toprak hatt olmayan ift devre hava hatlarna ait birim

    sfr empedans '

    ISZ daha nce verildi fakat

    3

    332221132211

    ' ..... SSSSSSIS ddddddd ifadesi ile hesaplanr

    )8.

    .(2.2

    21

    '' S

    SSS

    n

    S

    Sdr

    SLjtR

    RZ

    SONU: Hava hatlarnda sfr empedansnn sfr reaktans bileeni yannda omik bileeni ihmal edilebilir.Toprak iletkensiz bir tek hat sisteminde sfr reaktans 1.2/1.8 km/ ift devre sisteminde 2,1/2,4 km/ ve bir devre toprak iletkenli tek devre sisteminde 1.3/1.4 km/ arasnda deerler alr. 3 FAZLI ENERJ NAKL HATLARI

    rTTa

    aTa

    Ta

    b

    LETKEN DZENLEMES ekil 8.24: 3 fazl enerji nakil hatlar iin kablo dzenlemesi

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    69

    a 4 hatl demet b 2 hatl demet kullanlan semboller

    Ta iletken rg aral

    r iletken yarap

    er Demet iletkenler iin edeer ap (tekli iin rre )

    Tr rgl demet iletkeninin dairesel evresine tekabl eden

    yarap d 3 fazl sistemlerin 3 hatt arasndaki aklklarn ortalama geometrik uzaklk

    1'1 2 3 3' 2'

    d13

    d12 d23

    3 2 2' 3'

    1 1'

    ekil 8.25: hatlar arasndaki aklk d1-2 d2-3 d1-3

    Sr Toprak hatt yarap

    0 Hava permabilitesi kmH..10.44

    L iletken relatif permebiletesi (Genelde )1L

    S Toprak hattnn relatif permabiletesi

    Asal frekans 1s

    S Toprak akmnn topraktan getii derinlik m

    zgl toprak direnci

  • Ksa Devre Hesaplar

    70

    LR letken direnci

    SR Toprak hatt direnci (elik hatlar ve elik zl hatlar iin

    akma baldr)

    BL Her bir iletkenin endktans 1LLB

    Hesaplama XL endktif diren (simetrik tek devre ve ift devre tertipler iin)

    Tek devre hat kmnr

    dLLX

    e

    nbL ..4

    1.

    2.. 0

    ift devre hat kmndr

    ddLLX

    e

    nbL ..4

    1

    .

    ..

    2..

    '

    '

    0

    letkenler aras ortalama geometrik uzaklk 3

    132312 .. dddd

    3 '

    31

    '

    23

    '

    12

    ' .. dddd

    3 '

    33

    '

    22

    '

    11 .." dddd

    Edeer yarap

    n n

    Te rrnr1..

    n

    ar TT

    sin.2

    Buna gre 4 l demet iletken iin

    2

    4sin.2

    TTT

    aar

    Pozitif ve negatif bileen empedans:

    LXn

    RZZ 121

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    71

    Sfr Empedans Hesaplamas

    Toprak hatsz tek devre hat 00'

    0 .XjRZ

    Toprak hatl tek devre hat S

    aS

    SZ

    ZZZ

    2

    '

    0

    '

    0 3

    Toprak hatsz tek devre hat bZZZ 0'

    0

    "

    0 3

    Toprak hatl ift devre hat S

    aS

    SZ

    ZZZ

    2

    "

    0

    "

    0 6

    Sfr Bileen direnci:

    .8

    .3 00 LRR

    3312312 .. dddd

    Sfr bileen reaktans:

    ndr

    SLX Ln

    4..3.

    2.

    3 2

    0

    0

    .1

    .

    85,1

    0

    S

    Bataklk Balk Killi Nemli nemli Kuru Kum Tal

    toprak kum akl veya akl zemin

    m.. 80 50 100 200 500 1000 8000

    cms1 333 20 100 50 20 10 3,33

    m.. 510 660 930 1320 2080 2940 5100 Tablo 8.1: Farkl arazilerde empedans

  • Ksa Devre Hesaplar

    72

    ab

    nabd

    LjZ .00 .

    2...

    8 a-toprak ve b-toprak arasndaki gz

    empedans:

    "' .dddab

    3 '

    31

    '

    23

    '

    12

    ' .. dddd

    3 '

    33

    '

    23

    '

    11

    " .. dddd

    letken toprak ve toprak hatt-toprak gznn empedans:

    as

    nasd

    LjZ ..2

    ..8

    .

    00 3 321 .. SSSas dddd

    ki hatl toprak sistemde 6 232221131211 ..... SSSSSSas ddddddd

    Toprak hatt Toprak gznn empedans:

    nrLjRZ SnS

    4.

    2..

    8

    00

    Bir hatl sistemde n=1 r=rs =Rs

    2 Hatl toprak sistemde n= 21. SSS drr 2

    RsR

    21SSd simetrik olarak dzenlenmil toprak hatlar arasndaki

    mesafe

    elik hatlarda ortalama olarak 25S

    Al / st hatlarda 105S

    Al / st hatlarda kesitler oran 6:1 ise 1S alnr

    A-st hatlarda (kesit oran 6:1) 1S

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    73

    8.9 Kablolar Kablo hatlarnda sfr akmlar sadece topraktan gemez, kablo klflar, ekranlar, zrh ve elik bandaj gibi iletken d kablo muhafazalar zerinden ve kablo hatt boyunca elik aksamndan da geerler. Bu nedenle kablo tesislerinde sfr akmnn dn yolu belirli olmadndan sfr empedanslarnn hesab kolay olmayacaktr. En iyisi kablo yollarnda sfr empedans l yolu ile hesaplanmaktadr. Eer sfr akmnn tamamnn kablo muhafazasndan getii kabul

    olunursa, kablo hattnn sfr reaktansnn 0,1-0,15 /km olmas

    beklenebilir. Fakat kurun muhafazasnun omik direnci 0,25 /km mertebesindedir. Bu deer kablo muhafazasna paralel olan

    topran 0,05 /km mertebesindeki direncinden ok yksek olduundan; akm, kablo muhafazasndan daha ok topraktan geer. Bu duruma gre akm geri gtren iletken olarak kablo muhafazas ihmal edilecek olunursa, sfr akmnn toprak iindeki dalm, hava hatlarnda akland gibi olur. Kablolarda iletkenler aras aklk (d), ok dk olduundan; re edeer yarap, hava hatlarndakine gre ok daha dktr. Buna gre kablolardaki faz

    bana birim reaktans olarak 2-2,25 /km alnabilir. Sfr akmn bir ksmnn topraktan bir ksmnn da hava hatlarndaki toprak iletkeninde olduu gibi kablolarn d muhafazalarndan getii kabul edilirse, kablo-toprak devresinin sfr empedans iin:

    '

    '

    00 3m

    km

    kkmZ

    ZZZ

    '

    0kZ madeni muhafazas olmayan kablolarda fazl kablo

    iletken demeti ile toprak arasndaki devreye ait sfr empedans olup

  • Ksa Devre Hesaplar

    74

    '

    0

    ''

    10' ..3 XjtRRZ k ile ifade edilir. 'R Kablonun faz bana birim omik direnci

    Rt Topran birim omik direnci '

    0X 3 fazl kablo iletken demeti ile toprak devresine ait birim

    sfr empedans '

    kmZ KabloToprak devresi ile muhafaza toprak devresi

    arasndaki karlkl empedans

    kmkm XjtRZ .''

    IS

    kmd

    LnX ..2 e gre yaplr.

    '

    mZ Muhafaza toprak devresinin empedansdr. '''' . mmm XjtRRZ

    '

    mR Kablo muhafazasnn birim omik direnci '

    mX Kablo muhafazasnn birim reaktans

    genellikle '' mkm XX

    Eer kablo muhafazas iletken deilse

    mR '

    0

    '

    0 kkm ZZ

    Eer kablo muhafazas ok iyi iletkense

    0mR '

    0

    '

    0 3 kmkk ZZZ dir

    8.10 Reaktans Bobini Reaktans bobininin ksa devre akmn snrlayc tesirinden dolay, sistem geriliminin ok kk deerlere dmesi nlenmi olur. Normal iletmede meydana gelen gerilim dm:

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    75

    nXbInnRbInUn sin..cos..

    Ksa devrede meydana gelen gerilim dm

    kXbIkkRbIkUk sin..cos..

    C

    K

    bU

    I

    U1U2

    Zyb

    a

    UhInRb

    bnI X

    U2

    n

    In

    NORMAL LETMEYA AT

    FAZ DAGRAMI

    UkI X

    U1

    k b = Ubk

    I bkR

    Ik

    k

    U2

    KISA DEVRE DURUMU

    N FAZ DAGRAMI

    ekil 8.26:

    Eer ksa devre akmnn nominal akmn k kat olduu (Ik / In =k) kabul olunup ve omik diren ihmal edilirse:

    6,0sin n 1sin k ile

    6,0sin

    sin.

    k

    n

    kk

    Uk

    Un oran bulunur.

    Nominal iletmede reaktans bobinindeki gerilim dm ok kk olduu halde; ksa devrede hem akmn hem de faz asnn ok bymesi sebebi ile gerilim dm, byk deerler alr. Bir reaktans bobinindeki nominal gerilim dm, nominal akmla ve normal frekansla iletmede bunda ba gsteren Ub gerilimi olup bu deer bobin iin karakteristik deerlerdir.

    Ekseriye 100.3

    %Un

    UbUb ile ifade olunur.

  • Ksa Devre Hesaplar

    76

    Pratikte buna yzde cinsinden bobin reaktans denildii halde gerilim dm anlalr. Bobinin nominal akm In ise bobin reaktans veya empedans faz bana

    Sb

    UnUb

    In

    UnUb

    In

    UbZbXb

    .100

    .

    .100.3

    .. 2

    Bobinin her faz iin grnen g

    kVAInUbSb 310...3 Bobin her fazndan geen toplam g

    kVAInUnSq 310...3

    Bir reaktans bobinin Rb omik direnci ok kktr ve genellikle Xb reaktans deerinin %3 nden byk deildir. Bu nedenle ksa devre hesaplarnda Rb daima ihmal edilir; bundan dolay U gerilim dm yani bobinden evvelki ve sonraki ebeke gerilimlerinin fark iin, sin.XbInU , yazlabilir.

    Bu ifadeden ebekedeki gerilim dmnn belirli bir reaktans ve akm deerinde g katsaysna bal olduu anlalr. ebeke gerilim dmnn yzde cinsinden deeri

    100.3

    Un

    Un sin.Ub

    Nisbi gerilim dm: Ub%5 olan bir reaktans bobini iletmede, %3lk bir gerilim dmne sebep olurken, ksa devre halinde ksa devre akmn nominal akmn 20 katna snrlandrr. Eer bir tesiste Sk1 ksa devre gcnn reaktans bobini yerletirerek, Sk2 deerine drlmek istenirse; bu taktirde bobinin % cinsinden reaktans:

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    77

    SqkSkS

    kSkSaUb

    .

    ...1.1

    2

    "

    1

    2

    "

    1

    "

    rnek: Un=6kV In = 600A Sk1 = 600 MVA Sk2 = 100 MVA

    Bobin gei gc kVASq .6250600.6.3

    Bobinin % cinsinden gei reaktans:

    72.5%6250.100.600

    100600.100.1.1Ub

    6%Ub seilir.

    8.10.1. Reaktans iin normalize deerler

    Gerilim (Un) 3, 5, 6, 8 (%) Akm (In) 100, 160, 200, (250), 315, 400, 500, 630, (800), 1000, (1250), 1600, 2000 A Gerilim Dm (Ub) 3, 6, 8 (%)mevcut empedanslar sebebi ile srekli ksa devre akmnn nominal akmn 20 katnn stne kmad hallerde kullanlr. Darbe Akm (Is) reaktans bobinin sarglarnda bir deformasyon olmadan dayanabilecei ksa devre akmnn ilk tepe deeri olup,

    nominal ksa devre akmnn 5.228.1 katna eittir.

    IknIkn .28.1

    8.10.1.1.Nominal Ksa Devre Akm Ikn

    100.Ub

    InIkn Bu ifade, ebeke geriliminin sabit kald kabul

    edilir. Eer 5%Ub ise nominal ksa devre akmnn nominal akmn 20 katna eit olduu kabul edilir.

  • Ksa Devre Hesaplar

    78

    Sre: Bobinler nominal ksa devre akmlarna en az 6 sn sre ile dayanmaldrlar.

    Isnma: CtkjaQ 02 ... ifadesine gre hesaplanr a faktr Bakr

    iin nominal gerilim dm %3 olan bobinler, ancak ebekede n 2

    20

    008,0mm

    S

    C alminyum iin

    220

    018,0mm

    S

    C

    Jk=Ksa devre akm younluu t = Ksa devre sresi (sn) Bir tesiste reaktans bobinin kullanlmasna karar vermeden nce bunun ekonomikliinin aratrlmasnn gereklilii vardr.Modern tesislerde mmkn olduu kadar reaktans bobininin kullanlmasndan saknlr.Bylece hem yatrm hemde bakm masraflarndan tasarruf salanr,ayrca ok nemli miktarda yer ve hacim kazanlm olunur.Bunun yerine ksa devre akmn snrlayc daha baka basit arelerden yararlanlr.Mesela kaak gerilimi %20 ye kadar olan transformatrler kullanlr. Bir ksa devrede jeneratrlerin senkronizimden kmalar iin normal iletme gerilimlerinin te ikisinin en fazla yarsnn altna dmemeleri gerekir.Modern jeneratrler seri reaktans bobinlri ile donatlmazlar fakat bunlarn kaak reaktanslar byk yapldndan ksa devre akmlar belli snrlarn stne kmazlar Ksa devre akmlarn snrlamak iin modern santrallerde hzl alan gerilim reglatrleri ksa devre esnasnda kartld gibi geici olarak uyarma devresi otomatik olarak zayflatlr veya kaldrlr.Bylece ana g anahtarnn grevi hafifletilir.

    8.11. Seri Kondansatrler

    Seri kondansatrn bulunduu tesiste ksa devre akmnn zamana bal deiimi iki arta baldr: Ksa devre yolundaki endktif direnlerde depo edilen manyetik enerji sebebi ile gerilimde oluan ani deime,

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    79

    Kondansatrlerde depo edilen enerji sebebi ile gerilimde ani oluan deime. Jeneratr EMKnin zaman gre deiimi:

    tEe .sin..2 ise Ksa devre akmnn ve kondansatr geriliminin zamana gre deiimleri:

    tedItIkIk nt sin....sin.2 2/

    )cos(...cos.2 2/ SeC

    LdItIkUc nt

    ifadeleri ile verilir. R=Devredeki omik diren

    R

    Xtan

    R

    L

    R

    XC L

    LX

    Xc

    LCL

    R

    LC

    1

    2

    12

    XcXC

    LS L . olduu gz nne alnarak

    S

    RSin

    2 elde edilir

    Ksa devre yolundaki R omik direncinin ok kk olduu gz onne alnrsa bunun s frekansna ve Ik stasyoner ksa devre akmna tesiri pratik olarak ok kktr.

    Bu nedenle 0 090

    Dengeleme akmnn Id balang deeri ile faz as ksa devrenin balad ana baldr. En elverisiz halde ksa devrenin jeneratr EMKnn sfrdan getii anda balad ve ksa devreden

  • Ksa Devre Hesaplar

    80

    evvel tesisin bota alt kabul edilir. Buna gre snr artlar t=0

    iin Lk=0 ve Uc=0 buradan 090 ve IkId 2 sonucu kar. Eer seri kondansatre bir eklatr paralel bal ise, eklatr ularndaki gerilim, belirli bir deerin stne kar kmaz bir atlama meydana gelir. Ark tutuur tutumaz kondansatr kprlenir. Bu andan itibaren Xc = 0 olur. Devrede sadece XL varm gibi tesir eder ve sonuta dengeleme akm bir titreim eklinde deil snml bir doru akm eklinde olur ve buna bal olarak ksa devre akm klr. Onun iin paralel eklatrlerle donatlm seri kondansatrl tesiste Is darbe ksa devre akm seri kondansatr olmayan bir tesistekine gre biraz kktr. Bunun sebebi, ksa devre akmnn daha yava artmasdr. Zira ksa devrenin balanmas ile seri kondansatr dolar ve bylece burada bir gerilim dm meydana gelir. Bu gerilim dm ise ksa devre akmnn klmesine yol aar; EMK nn ters ynde tesir edip ksa devre akmn frenlemi olur. Bu durum, ksa devrenin balad ana ve kondansatrn kompanzasyon derecesine bal deildir. Buna karlk ksa devrenin balamasndan hemen sonra kprlenmesi arttr. Seri kondansatrle donatlm btn tesislerde bu art hemen hemen daima yerine geldiinden ksa devre zorlanmalarnn tayininde seri kondansatr iin Is ve Ik nin bulundurulmasna gerek yoktur.

    8.12. ebeke

    Ksa devre hesaplarn kolaylatrmak iin bir ok hallerde sabit bir EMKli ve Z empedansl bir ideal jeneratr alnr. EMKnn sabit olma art Ik=Ik olmasn dourur. Bunun anlam udur: sz konusu edeer ebekenin verdii ksa devre akm da Ik ile Ik arasnda hi fark yoktur. Byle bir ebekenin ksa devre akmn veya i reaktansn hesaplayabilmek iin Sk balang ksa devre gcnn bilinmesi gerekir.

  • TMMOB ELEKTRK MHENDSLER ODASI

    81

    3.1,1 UnE olduu gz nne alnarak edeer ebeke

    empedans iin:

    "

    2.1,1

    Sk

    UnZ

    XR 1,0

    22 XRZ ifadeleri kullanlr. ounlukla R ihmal olunarak

    X=Z alnr.

    8.13. Tketiciler;

    8.13.1. Aktif Tketiciler

    8.13.1