Yenilenebilir Enerji Sistemlerinde Koruma Rölesini Test Etmenin Zorlukları

Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC), en yüksek önceliği olan şebeke kararlılığı ile Frekans Değişim Oranı (ROCOF) dahil olmak üzere frekans koruma işlevlerine odaklanan yeni bir standart olan IEC 60255-181: 2019’u yayınladı. Bu standardın test metodolojileri ve buna bağlı olarak test ekipmanı için önemli etkileri vardır.

Bir diğer önemli husus, kendi kendine çalışan rölelerin (SPR’ler) artan kullanımıdır. Bunlar daha küçük DER’lerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve genellikle ayrı olarak çalıştırılan muadilleriyle aynı temel koruma işlevlerine sahip olsalar da test için özel zorluklar sunduklarını anlamak önemlidir.

 

‘‘Tüm röle test setleri, frekans değişiklikleri için gerekli dalga biçimini doğru bir şekilde simüle edemez.”

Frekans rölelerini test ederken yaygın olarak karşılaşılan iki sorun vardır. Birincisi, farklı üreticilerin rölelerinin, ayarlar aynı olsa bile frekans değişimlerine genellikle farklı tepki vermesidir. İkincisi ise, tüm röle test setlerinin frekans değişiklikleri için gerekli dalga biçimini doğru bir şekilde simüle edememesidir.



Ancak Megger SVERKER900, IEC 60255-181:2019, “Frekans koruması için fonksiyonel gereklilikler” tarafından öngörülen formda bir voltaj frekans rampasını simüle eder. Doğru dalga formunu kullanmanın önemi, röle test ekipmanı üreticileri tarafından her zaman takdir edilmemiştir. Test için kullanılan dalga biçiminin, sabit bir net torku korurken hızı değiştiren dönen bir jeneratör tarafından üretilene karşılık gelmesi çok önemlidir. IEC 60255 bunun için bir formül sağlar.

Geçmişte, her periyotta veya sıfır geçişinde frekansı değiştirerek gerekli frekans rampasını simüle etmeye çalışılmıştır. Bu, gerçekle uyuşmayan adım adım bir frekans değişikliği üretir. Sonuç olarak, bu yöntem IEC 60255 ile uyumlu değildir ve kullanılmamalıdır.

Şimdi kendi kendine çalışan rölelere dönecek olursak, bunlar çalışmak için ihtiyaç duydukları enerjiyi akım trafosu tarafından röleye iletilen akımdan alırlar. Bu, izlenen devredeki yük akımının - ve mevcut olduğunda arıza akımının - röleye güç sağlamak için gereken enerjiyi sağladığı anlamına gelir. Bu düzenleme, tipik olarak ilgili DC şebeke altyapısıyla birlikte bir batarya şeklini alan harici bir güç kaynağına olan ihtiyacın en aza indirilmesi veya çoğu durumda ortadan kaldırılması gibi büyük bir avantaja sahiptir. Bu, koruma sistemini basitleştirir ve maliyetleri önemli ölçüde azaltır.

 

‘‘SVERKER900, farklı koruma rölesi türleriyle ilişkili birçok yük türüyle uyumludur”

Yakında, ‘akıllı şebeke’ daha da yaygınlaştıkça bu hususların daha da önemli hale gelmesi muhtemeldir. Güneş panelleri sıradan evlerin çatılarına giderek daha fazla kurulmakta, elektrikli araçlar evde şarj edilmekte ve bir noktada şebekeye enerji sağlayabilecekleri umulmaktadır (V2G). Başka bir deyişle, akıllı şebeke tüm voltaj seviyelerindeki elektrik sistemlerine nüfuz edecek ve uygun maliyetli koruma için büyük bir ihtiyaç yaratacaktır.

Avantajlarına rağmen, kendi kendine çalışan röleler, özellikle testlerle ilgili olarak çeşitli zorluklar ortaya koymaktadır. Entegre anahtar modlu güç kaynakları nedeniyle, test setine çok doğrusal olmayan bir yük sunarlar. Bu, test seti tarafından enjekte edilen nominal olarak sinüzoidal 1 A akımın röle tarafından büyük ölçüde bozulabileceği ve sonuç olarak çok daha yüksek veya çok daha düşük bir akım ölçebileceği anlamına gelir.

Bir diğer konu da arıza öncesi koşullardır. Daha önce de belirtildiği gibi, kendi kendine çalışan bir rölenin çalışması için gereken enerji akım transformatörlerinden elde edilir. Bu, korunan fiderde yük akımı yoksa, röleye güç verecek enerji olmadığı ve sonuç olarak rölenin aktif olmadığı anlamına gelir. Bu koşullar altında bir arıza meydana gelirse, arıza akımı röleye enerji sağlar, röle çalışır, arızayı tespit eder ve bir açma komutu verir. Ancak etkin çalışma süresi, rölenin normal çalışma süresi artı rölenin çalışmaya başlaması için geçen süredir. Son olarak, röle test setinin ikili girişi, röle tarafından üretilen açma gerilimini tetikleyebilmelidir.

Kendinden beslemeli rölelerin test edilmesiyle ilgili sorunlar, en başından beri kendinden beslemeli röleler düşünülerek geliştirilen SVERKER900’de başarıyla ele alınmıştır. SVERKER 900’deki yerleşik akım jeneratörleri, kendinden beslemeli tipler de dahil olmak üzere her türlü koruma rölesinin güvenilir bir şekilde test edilmesini sağlayan sofistike uyarlanabilir gerçek zamanlı akım üretme algoritmalarına sahiptir.

Benzersiz bir şekilde SVERKER900, farklı koruma rölesi türleriyle ilişkili birçok yük türüyle uyumludur. Elektro-mekanik röleler, statik röleler, sofistike sayısal röleler, kendi kendine çalışan röleler ve akım trafosu ile çalışan açma serbest bırakma ünitelerine sahip röleler ile kolayca başa çıkabilir. Arıza öncesi cihaz birden fazla zamanlama testi gerçekleştirebilir, bu da özellikle kendinden beslemeli röleleri test ederken kullanışlıdır, çünkü arıza öncesi durum röleyi açık tutmak için gerekli yükü sağlar.




SVERKER900, kendinden beslemeli röleler için akım üretimini dikkate alarak yönetmek üzere tasarlanmıştır:

► Kendinden beslemeli röleler tarafından üretilen ve bir röle test cihazındaki kontrol devrelerini bozabilen harmonikler
► Test cihazının doğru dalga formlarını üretmesini sağlamak için yüksek performanslı gerçek zamanlı kontrol döngüleri gerektiren kendinden beslemeli röleler tarafından sunulan doğrusal olmayan yük
► Kendi kendine çalışan rölelere besleme sağlamak için gereken güce izin vermek üzere, test cihazının enjekte edilen akıma göre nispeten büyük miktarda güç üretmesi ihtiyacı

SVERKER900 ayrıca kendinden beslemeli röleler tarafından üretilen tüm açma gerilimi türleriyle uyumlu bir ikili girişe sahiptir.

Akıllı şebekelerin yaygınlaşması, kendinden beslemeli koruma rölelerinin gelecekte daha küçük güç sistemlerinde bile yaygın olarak kullanılacağı anlamına gelmektedir. Bu rölelerin test edilmesi ilk başta zor görünebilir, ancak zorlukların üstesinden kolayca gelinebilir. Önemli olan, kendinden beslemeli rölelerle kullanılmak üzere özel olarak tasarlanmış ve aynı zamanda IEC 60255- 181:2019 “Frekans koruması için işlevsel gereklilikler” tarafından öngörülen gerçekçi bir voltaj frekansı rampasını simüle eden SVERKER900 gibi bir test seti kullanmaktır.

Yazan: Stefan Larsson
Product Manager Power Protection


Kaynak: