OG Kompanzasyon Sistemlerinde Parafudur Seçimi ve Aşırı Gerilim Koruma Stratejileri
Orta gerilim (OG) kompanzasyon sistemleri, reaktif güç dengesini sağlayarak enerji verimliliğini artırmak için kullanılır. Ancak bu sistemler, yüksek gerilim seviyelerinde çalıştıkları için aşırı gerilim darbelerine karşı korunmaları hayati önem taşır. Yıldırım düşmeleri, anahtarlama transiyentleri, kablo hatlarından kaynaklanan gerilim yansımaları veya harmonik rezonanslar; OG sistemlerinde parafudur kullanılmadığı takdirde ciddi ekipman hasarlarına yol açabilir. Bu nedenle, doğru parafudur tipinin seçilmesi ve kompanzasyon sistemiyle koordinasyonun sağlanması, hem işletme sürekliliği hem de ekipman ömrü açısından kritik bir gerekliliktir.
OG Sistemlerde Aşırı Gerilimlerin Nedenleri ve Etkileri
Orta gerilim sistemlerinde aşırı gerilimler genellikle iki ana kaynaktan oluşur: atmosferik kökenli yıldırım darbeleri ve anahtarlama kaynaklı geçici rejimler. Atmosferik gerilimler doğrudan veya dolaylı yıldırım deşarjlarından kaynaklanır. Özellikle açık şalt sahalarında, havai hat girişlerinde ve trafo merkezlerinde yıldırım akımının indüklediği yüksek frekanslı gerilim darbeleri, sistem yalıtım seviyesini aşabilir. Bu tür darbeler, reaktör bobinlerinin izolasyonuna, kondansatör dielektriklerine veya gerilim trafolarına zarar verebilir.
Diğer yandan anahtarlama geçişleri, OG sistemlerinde sık karşılaşılan bir başka gerilim kaynağıdır. Kompanzasyon panolarında bulunan kontaktör veya kesicilerin açma-kapama anında, özellikle kondansatör gruplarında ani akım değişimleri meydana gelir. Bu durum, “anahtarlama darbesi (switching surge)” olarak adlandırılan yüksek frekanslı geçici gerilimlere neden olur. Bu geçici rejimler, şebeke empedansının düşük olduğu noktalarda genellikle 2 ila 4 kat nominal gerilim seviyesine ulaşabilir.
Harmonik bozulmalar da dolaylı bir aşırı gerilim etkisidir. Kompanzasyon sistemine bağlı kondansatörler, belirli frekanslarda reaktörlerle rezonansa girdiğinde gerilim genliği yükselir. Bu durum, uzun vadede dielektrik zorlanmasını artırır ve kondansatörlerin erken arızalanmasına yol açar. Aşırı gerilim etkileri sadece ekipman hasarıyla sınırlı kalmaz; sistemin genel güvenilirliği, yalıtım koordinasyonu ve hatta personel güvenliği açısından da risk oluşturur.
Parafudur Tipleri, Seçim Kriterleri ve Koordinasyon İlkeleri
Aşırı gerilimlerden korunmanın en etkili yolu, doğru parafudur seçimi ve kompanzasyon sistemine uygun şekilde entegre edilmesidir. OG sistemlerinde en yaygın kullanılan parafudur türü metal oksitli (ZnO) parafudurlardır. Bu parafudurlar, doğrusal olmayan direnç karakteristikleri sayesinde yalnızca aşırı gerilim anında devreye girer. Normal çalışma koşullarında yüksek empedans gösterirler, ancak gerilim belirli bir seviyeyi aştığında düşük empedansa geçerek fazla enerjiyi toprağa iletirler.
Parafudur seçiminde dikkat edilmesi gereken temel parametreler şunlardır:
- Nominal Gerilim (Ur): Parafudurun sürekli dayanabileceği maksimum gerilimdir. OG kompanzasyon sistemlerinde genellikle faz-nötr gerilim değeri esas alınır.
- Artık Gerilim (Ures): Parafudurun aşırı gerilimi toprağa iletirken, sistemde bırakacağı artık gerilimdir. Bu değer ne kadar düşükse, ekipman o kadar iyi korunur.
- Deşarj Kapasitesi (Imax): Parafudurun dayanabileceği maksimum yıldırım akımıdır. OG seviyesinde bu değer genellikle 10–40 kA arasında seçilir.
- Enerji Sönümleme Kapasitesi: Uzun süreli anahtarlama darbelerinde parafudurun ısınmadan çalışabilmesi için yeterli enerji sönümleme kapasitesine sahip olması gerekir.
Koordinasyon açısından, parafudurun reaktör ve kondansatör gruplarına paralel değil, öncelikli bağlantı noktasına yerleştirilmesi önerilir. Böylece parafudur, aşırı gerilim dalgasını sistemin en hassas bileşenlerine ulaşmadan sönümleyebilir. Özellikle harmonik filtreli OG kompanzasyon sistemlerinde, parafudurun nominal gerilimi kondansatör grubunun tepe gerilim değerine göre seçilmelidir. Bu sayede filtre rezonansı sırasında oluşabilecek aşırı yüklenme önlenir.
Ayrıca, OG seviyesinde kullanılan parafudurların topraklama sistemleriyle doğru koordinasyonu çok önemlidir. Parafudur topraklama direnci 10 ohm’un altında olmalı, bağlantı noktaları galvanik temas sağlayacak şekilde sıkı monte edilmelidir. Aksi halde yıldırım enerjisinin yeterince hızlı boşaltılamaması, parafudurun termal olarak zarar görmesine neden olabilir.
Aşırı Gerilim Korumasında Etkinlik Artıran Uygulama Önerileri
OG kompanzasyon sistemlerinde aşırı gerilim koruması yalnızca parafudur seçimiyle sınırlı değildir. Etkin bir koruma için tasarım, montaj ve bakım süreçlerinde bütüncül bir yaklaşım gereklidir. Kademeli parafudur yerleşimi, yıldırım darbelerinin kademeli biçimde sönümlenmesini sağlar. Ana girişe ek olarak ara panolarda da parafudur kullanmak, hassas bileşenlerin artık gerilimden korunmasına yardımcı olur.
Gerilim dengesizliklerine karşı izleme röleleri kullanmak, sistemin güvenliğini artıran bir diğer çözümdür. Bu röleler, gerilim belirli bir eşiği aştığında sistemi otomatik olarak devre dışı bırakır ve kondansatörleri korur. Ayrıca termal göstergeli parafudurlar, iç direnç değişiminden kaynaklanan ısınmayı tespit ederek erken uyarı sağlar.
Koruma sisteminin sürekliliği için düzenli bakım ve test şarttır. Parafudur izolasyon direnci, bağlantı sıkılığı ve yıldırım darbe sayısı periyodik olarak kontrol edilmelidir. Bununla birlikte topraklama hattının kısa, düz ve düşük empedanslı olması da korumanın etkinliğini belirler.
Bu önlemler bir araya geldiğinde OG kompanzasyon sistemleri hem yıldırım darbelerine hem de anahtarlama kaynaklı gerilim piklerine karşı daha güvenli çalışır.
