Enerji Dağıtım Sistemlerinde Kilitlemeler

Yüksek gerilim, orta gerilim ve alçak gerilim enerji sistemlerinde anahtarlama elemanları; iletim ve dağıtım şebekeleri, endüstriyel tesisler, enerji üretim santralleri, yenilenebilir enerji sistemleri, petrokimya tesisleri, organize sanayi dağıtım şebekesi altyapıları ve fabrikalarda sıklıkla kullanılmaktadır. Bu tip üretim tesisleri, iletim ve dağıtım şebekeleri sürdürülebilir enerjiye ve sürdürülebilir bir işletmeye ihtiyaç duyarlar. Bu kapsamda işletme senaryolarına göre kendi dinamik işletme yapıları olan üretim tesisleri, iletim ve dağıtım şebekelerinin sağlık, çevre ve güvenlik kurallarına uygun işletme ortamlarının oluşturulması gereksinimi ortaya çıkar ve bunu sağlayacak arayüz tasarımlarının dikkatle yapılması gerekir. Bu arayüzler elektriksel ve/veya mekaniksel olarak yapılabildiği gibi elektriksel kilitlemeler konvensiyonel fiziksel bağlantıların yanı sıra, haberleşme sistemleri üzerinden ve bunların yanında koruma arayüzü denilen bir tür haberleşme altyapısı ile de sağlanabilir. Bu tesislerdeki enerji sistemleri dahilindeki elemanlar yüksek/orta gerilim panoları, alçak gerilim panoları, jeneratörler, transformatörler, busbarlar, kablolar, sürücüler, motorlar vs olarak karşımıza çıkmaktadır. Tesislerin işletilmesi; işletme senrayolarına göre yüksek/orta gerilim panoları ve alçak gerilim panoları içerisindeki kesici, ayırıcı ve toprak ayırıcılarının anahtarlanması, jeneratörlerin devreye alınması, devreden çıkarılması veya sürücülerin tetiklenmesi ile yapılmaktadır.

Mekaniksel ve/veya elektriksel kilitlemelerin amacı esas olarak işletme ve bakım-onarım gibi faaliyet durumlarında yaşanabilecek hatalı bir manevra sonucunda oluşabilecek arızanın önüne geçip can ve mal güvenliğini sağlamaktır. Öte yandan mekaniksel ve elektriksel kilitlemeler insan hatasından kaynaklanabilecek arızaların önüne geçebilmesi ile enerjinin sürekliliği ve verimliliğine de katkı sağlamaktadır. Böylece tesislerin yapısına göre ciddi seviyelere erişebilecek enerjide üretim ve tüketim kayıplarının, ayrıca üretim tesisleri ve endüstrilerde de üretim kayıplarının önüne geçmektedir. Tesislerin işletim yapılarına göre oluşturulacak mekaniksel ve elektriksel kilitleme sistemleri farklı ihtiyaçlara cevap verecek şekilde geçerli, yürürlükte olan standartlara göre dikkatlice kurgulanmalıdır.

► IEC 62271 serisi – Yüksek gerilim anahtarlama ve kontrol cihazları
► IEC 60947 serisi – Alçak gerilim anahtarlama ve kontrol cihazları
► IEC 60364 – Elektrik tesisatları için güvenlik kuralları
► ISO 14119 – Koruyucu donanımların kilitleme sistemleri
► ISO 13849-1 – Emniyetle ilgili kontrol sistemleri

Enerji sistemlerinde belirli zaman aralıklarıyla bakım çalışmaları yapılmalıdır. Herhangi bir yolla arızaya sebep olabilecek potansiyel risklerin tespit edilip ortadan kaldırılması ve ekipmanların kullanım ömürlerinin uzatılması bu sayede sağlanabilmektedir. Tesisler için gereklilik olan bakım ve onarım çalışmaları sırasında, enerjisi kesilmiş olan sistem bölümlerinin her yönden enerjisinin kesilmiş olması ve çalışmayı yapan teknik personel tarafından bu sistemlerin bilgileri dışında tekrar enerjilendirilemeyeceği konusu hayati önem taşımaktadir. Bu açıdan çalışmayı yapan teknik personelin özellikle kendi ve ilgili güvenlik önlemlerini doğru bir şekilde uygulanması gerekir. Çalışmayı yapacak personel bu anlamda özellikle trafo merkezleri, yük ayırıcıları, kesiciler, kontaktörler gibi anahtarlama elemanlarını LOTO (Lockout/Tagout) uygulamalarıyla kilitlemelidir. LOTO uyugulamaları için ilgili anahtarlama ekipmanlarının uygunluğu gözetilmelidir. Bunun yanında mekaniksel kilitleme yöntemlerinden biri olan ronis kilitleme sistemlerini eğer ilgili çalışma yapılan sistemde mevcutsa kullanmalıdır. Bu sistemler; alt istasyon, üst istasyon ve ring şalt sistemleri gibi çeşitli şalt sistemlerinde güvenli çalışma sırasını sağlamak amacıyla tercih edilmektedir.

Ronis sistemleri, bir dizi mekanik kilit ve anahtar üzerinden çalışan bir güvenlik mekanizmasıdır. Bu sistem özellikle aynı gövdeye sahip 2 kilit mekanizması ve tek anahtardan oluşacak şekilde dizayn edilir. Burada örnek vermek gerekirse alt istasyona ait bir hücrenin topraklama mekanizmasının kapatılması isteniyor ise; üst istasyonun, alt istasyondaki giriş hücresini besleyen çıkış hücresine ait kesicinin açılmış olması ile anahtarın çıkarılabilmesi, bunun ardından alt istasyonun kesicisi açılıp ardından ayırıcısı da açıldıktan sonra anahtarı alt istasyondaki topraklama kilit mekanizmasına takıp kilit mekanizmasını açtıktan sonra topraklamaya olanak sağlaması şeklindedir. Burada topraklama mekanizması açılmadan anahtar takılı konumda kalacağından dolayı üst istasyonda kesicinin kapatılması olasılığı sıfırlanacaktır. Ronis mekanik lilitleme yöntemi ile çeşitli varyasyonlarda kilitlemeler yapılabilir.

Yüksek gerilim, orta gerilim ve alçak gerilim sistemlerinde enerjinin temini ve dağıtımı anahtarlama tesisleri aracılığı ile sağlanmaktadır. Bu anahtarlama tesisleri; giriş, çıkış, kuplaj, ölçü hücrelerinin/anahtarlama panellerinin yanyana gelmesi ile oluşmaktadır. Sistemi koruyan ve gerektiğinde devreyi açan, gerekli bölgelerin enerji ihtiyacına göre enerjilendirilmesini sağlayan anahtarlama elemanlarını bu hücreler barındırmaktadır. Anahtarlama elemanları kesiciler, ayırıcılar, yük ayırıcıları, kontaktörler ve genellikle yüksek/orta gerilim hücrelerinde bulunan topraklama ayırıcılarıdır. Bu elemanlardan kesiciler, yük altında bulunan devreyi açarak devrenin güvenli bir şekilde anahtarlanmasını sağlarlar. Ayırıcılar, devreyi ve devreye bağlı ekipmanı baradan izole etmek için kullanılır ve yük altında açma yapamazlar. Topraklama ayırıcıları ise bağlı bulunan devreyi topraklamak amacı ile kullanılır. Yük ayırıcıları ise düşük güçlerde yük altındaki devreleri açmak için kullanılır.

Kesici, ayırıcı ve topraklama ayırıcı mekanizmaları manevra esnasında belirli bir sıraya göre açılacak şekilde mekaniksel ve/veya elektriksel olarak kilitlenmiş olmalıdır. Örnek olarak, işletmede olan bir hücreye ait topraklama mekanizmasını kapatabilmek için öncelikle kesici açılmalı ve ardından ayırıcı açılmalıdır. Ayırıcıyı açabilmek içinde öncelikle işletme pozisyoununda kesiciyi açmak gerekmektedir. Aksi durumda yük altında ayırıcının açılabilmesinin olanağının olması veya işletme pozisyonunda (yani ayırıcı kapalı ve kesici kapalı) olan bir çıkış hücresinde gerilim altında olan kablo bölmesinde topraklama mekanizmasının kapanabilmesi bir patlamaya sebebiyet verecektir.
 

 

Siemens 8DA10 Orta Gerilim Gaz İzoleli Sistem Örneği

Alçak gerilim sistemlerinde de kesici ve ayırıcı belirli şartlara göre açılmalı ve güvenilir işletme koşulları oluşturulmalıdır. Alçak gerilim sistemlerinin giriş anahtarlama panellerinde yüksek güçlerde genellikle Hava Devre Kesiciler (ACB) kullanılır. Bu devre kesicilerde kendi içlerinde mekanik kilitlemelerle kilitlenmiştir. Öncelikle kesici açılır ardından çekmece tipi kesici kablo ve bara kontaklarından ayrılır.
 

Siemens Sivacon S8 Alçak Gerilim Sistemi Örneği

Yukarıda anlatılan dahili kilitlemelerin yanısıra birde alt istasyon üst istasyon kilitlemeleri düşünülmelidir. Bu tip bir yapıda özellikle üst istasyondan kasıt, bir bara sistemini besleyen çıkış hücresini barındıran bara sistemidir. Burada alt istasyon ise beslenen bara olarak düşünülebilir. Bu tip sistemlerde kilitlemeler üst istasyonun alt istasyonu besleyen ilgili çıkış hücresi ve alt istasyonun giriş hücresi/hücreleri arasında yapılmaktadır. Üst istasyon – alt istasyon kilitlemeleri çeşitli gerilim seviyeleri arasında yapılabilmekte olduğu gibi gerilim seviyelerinin bara özellikleri açısından farklılık göstermesi sebebiyle ihitiyaç dahilindeki uygulamaların sağlanması gerekir. Örnek olarak 154kV ve üzeri gerilim seviyelerindeki bara sistemleri genellikle ikili bara sistemi şekilde kurgulanmaktadir. Ayrıca orta gerilim sistemleride işletmelerde tekli veya ikili bara sistemi olacak şekilde tercih edilebilmektedir. Bu tip bir uygulama örneği lojik yapılar yardımıyla aşağıdaki şekilde gösterilmiştir. Elbetteki bu figürde verilen örnek bir tesis için genel gereksinimleri karşılamak için kurgulanmıştır. Fikir vermesi için referans olarak alınabilinir. Burada servis pozisyonu, test pozisyonu için kesiciler, ayırıcılar ve toprak ayırıcıların üst ve alt istasyon kilitlemelerinde hangi şartların sağlanması durumunda aktifleşeceği belirlenmiştir. Servis pozisyonu sistemin gerilim ve yük altında olduğu işletme pozisyonu ifade eder. Bu pozisyonda topraklama ayırıcısı açık, ayırıcı ve kesici kapalı konumdadır. Test pozisyonunda bakım onarım esnasında testlerin yapılabilmesini sağlayacak şekilde devreyi enerjilendirmemek için ayırıcı açık, çıkış biriminde toprak ayırıcısı kapalı kesici ayırca açılıp kapanabilir durumdadır.

154kV ikili bara sistemi – 34,5kV ikili bara sistemi arasındaki kilitlemeler örneği

Siemens orta gerilim, alçak gerilim panoları ve dizayn/çözüm mühendislik birimleri Siemens’in başlıca önem verdiği konulardan biri olan sağlık, güvenlik ve çevre konularında eksiksiz bir şekilde hem kendi dahili kilitlemelerini hem de ihtiyaç halinde özel kilitleme elemanları sağlamanın yanısıra her türlü anahtarlama elemanının kilitlenmesine ve LOTO uygulamalarının uygulanmasını kolaylaştıracak şekilde tasarlanmış pano ve mühendislik çözümleri sunmaktadır.


Hüseyin Budak
Siemens Sanayi ve Ticaret A.Ş
Akıllı Altyapılar Bölümü Elektrifikasyon ve Otomosyon Birimi
Kıdemli Proje Mühendisi