Elektrik dağıtım sistemleri elektriğin güvenli bir şekilde üretim alanından tüketim alanlarına iletilmesini sağlar. Orta gerilim elektrik panoları ise bu elektrik dağıtım sistemleri için çok kritik bir öneme sahiptir. Orta gerilim panoları için işletme sürekliliği, insan ve çevre güvenliği ve herhangi bir arıza durumunda koruma kontrol işlevlerini yerine getirmesi temel zorunluluktur.


 

Hava İzoleli Orta Gerilim Panoları

Orta gerilim panolarında personel, çevre ve ekipman güvenliğinin sağlanması ve panonun işlevlerini yerine getirebilmesi için pano içerisinde hem orta gerilim bölmelerinde hem de alçak gerilim bölmesinde ilgili sistemler ve cihazlar yer almaktadır. Bu sistemlerden biri de kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleridir. Bu kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri orta gerilim panoları için çok kritik bir öneme sahiptir.

 

Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri bara üzerinde gerilim olup olmadığını gösteren ve sürekli izlenebilirliği mümkün kılan, temassız ve güvenilir çözüm sunan gerilim göstergeleridir.

Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemi, kapasitif gerilim bölücü kullanılarak yüksek gerilimin bölünmesi ve kapasitif gösterge cihazının okuyacağı bir gerilim değerinin elde edilmesi prensibi ile çalışır.

Akım yolu üzerinde akım değişikliğe uğramadan devam eder. Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemi akım yolu üzerinde gerilimin düşürülmesi veya yükseltilmesi şeklinde bir çalışma prensibine sahip değildir.


İlgili Standart: IEC 62271-213:2021

Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri IEC 62271-213:2021 standardına göre tasarlanmalı, üretilmeli, test ve valide edilmelidir. Bu standart bazı değişiklikler ve yenilikler de eklenerek IEC 61243-5 ve IEC 62271-206 standartlarını da kapsayacak ve bu standartların da yerini alacak şekilde 2021 yılında yayınlanmıştır.

IEC 62271-213:2021 standardı iç ve dış mekan yüksek gerilim ekipmanlarına kurulacak gerilim algılama ve gösterge sistemi (Voltage Detecting and Indicating System (VDIS)) için geçerlidir. Bu belgede tanımlandığı şekliyle VDIS, canlı parçalara (ana devre) bağlanmak için faz başına bir kuplaj sistemi (kapasitif, dirençli kuplaj veya diğer teknoloji) içerir [1].

Bu makalede özellikle “Kapasitif Gerilim Algılama ve Gösterge Sistemleri” olarak kullanılmış ve bu kapsamda çalışma yapılmıştır.

IEC 62271-213 standardı da baz alınarak, kapasitif gerilim gösterge sistemleri için temel olarak şu şekilde özetleme yapılabilir [1]

► Her faz için bir kapasitif gerilim bölücü mevcuttur. Kapasitif gerilim bölücü panonun orta gerilim bölmelerinde yer alır ve genellikle reçine malzemeler (akım trafosu, bushing, izolatör gibi) içerisine yerleştirilir.
► Aktif parçalara (ana devre) bağlantı sağlar.
► 1 kV üzeri nominal gerilimler (orta gerilim için 52 kV’a kadar) ve 16.7 Hz ile 60 Hz arası servis frekansları için geçerlidir.
► -25 °C ve +40 °C arasındaki ortam koşullarında çalışabilmelidir.
► Kapasitif VDIS sembolü: 


Bu çalışmada çalışma konusuna uygun olacak şekilde bazı temel şartlar verilmiştir. Detaylar için IEC 62271-213:2021 standardını inceleyiniz.

 

VDIS sistemler ikiye ayrılır [1]

► Entegre (Integrated) VDIS: Bağlantı sistemi, gerilim sınırlama elemanı, gösterge, önden erişilebilir test noktası ve isteğe bağlı arkadan erişilebilir bağlantı noktası sabit olmalı ve yüksek gerilim ekipmanının ayrılmaz bir parçasını oluşturmalıdır.




► Ayrılabilir (Seperable) VDIS: Bağlantı sistemi, gerilim sınırlama elemanı, önden erişilebilir test noktası ve isteğe bağlı arkadan erişilebilir bağlantı noktası sabit olmalı ve yüksek gerilim ekipmanının ayrılmaz bir parçasını oluşturmalıdır. Gösterge, önden erişilebilir test noktasına geçici veya kalıcı olarak bağlanabilir.

Orta gerilim panolarında akımın geçtiği baraya bağlı bir kapasitif bölücü yer alır. Bu kapasitif bölücü reçine malzeme içerisine yerleştirilir (bushing, izolatör veya akım trafosu gibi). C1 kapasitans değeri bu kapasitif bölücüden alınır. Bir ucundan kapasitif bölücüye bağlı olan kapasitif kablo diğer ucundan kapasitif gösterge cihazına bağlıdır. Bu kablonun da kendine ait bir kapasitans değeri vardır. Kapasitif gösterge C2 kapasitans değeri ile anılır.

Bu bütünleşik sistem aşağıdaki koşullarda çalışır [1]

► İşletme geriliminin %10'u altında: Kapasitif gösterge cihazı yanmaz.
 

İşletme Geriliminin %10‘u Altında, Kapasitif Gösterge Cihazı Görsellerine Örnek

► İşletme geriliminin %10-%45‘i arasında: Bu aralıkta “gerilim var” kabul edilmelidir. Kapasitif gösterge cihazında faz gerilim ışıklarının yanmaya başlaması ve net ve sürekli yanmaya geçmiş olması gereklidir. Net yanmaya geçene kadar cihaz marka modellerine göre faz gerilim gösterge ışıklarında çeşitli yanma şekilleri oluşur (Faz gerilim gösterge ışıklarında yarı dolma veya silik yanma vs.). Her marka ve model için gösterim şekli farklılık gösterebilir. Kullanılan cihazın kullanma kılavuzuna başvurulmalıdır.


 

İşletme Geriliminin %10-%45‘i Arasında, Faz Gerilim Gösterge Işıklarının Net ve Sürekli Yanmaya Geçerken Kapasitif Gösterge Cihazı Görsellerine Örnekler

► İşletme geriliminin %45'i üzerinde: Gerilim vardır ve kapasitif gösterge cihazında faz gerilimini gösteren ışıklar net ve sürekli olarak yanmalıdır.

İşletme Geriliminin %45‘i Üzerinde, Kapasitif Gösterge Cihazı Görsellerine Örnekler



Kapasitif Gerilim Algılama ve Gösterge Sistemi

Elektrik, tehlikeli bir çalışma alanıdır. Elektrik panosunda bakım veya herhangi bir sebeple bir çalışma veya müdahale yapılacak ise muhakkak kullanıcı kılavuzundaki tüm adımlar belirtildiği şekilde izlenmeli ve 5 güvenlik kuralına uyulmalıdır. Pano üzerinde gerilim olmadığından emin olunmalıdır. Panoya müdahale edilmeden önce tüm enerjinin kesilmiş olduğundan, panonun topraklı olduğundan ve operatör için güvenli çalışma ortamının sağlandığından emin olunmalıdır. Bu durum pano üzerindeki güvenlik sistemleri ile de teyit edilmelidir. İş güvenliği prosedürleri doğru şekilde ve tam olarak uygulanmalıdır.

Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri tek başına ve direkt bir güvenlik sistemi olarak kullanılamaz. Bu sistemler tek başına pano üzerinde gerilim olmadığını teyit edemez. Ek kontrollerle pano üzerinde gerilim olmadığı doğrulanmalıdır.

Hava izoleli orta gerilim pano tasarımı ve konfigürasyonu açısından bakıldığında kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri ile ilgili olarak şu şekilde bir özet yapılabilir.

► Kapasitif gerilim bölücü prensibine göre çalışır. Orta gerilim bölmesinde kapasitif gerilim bölücü yer alır. Bu kapasitif gerilim bölücüler iki iletken plakanın arasına yalıtkan malzemenin gelmesi ile oluşurlar. Bu kısım C1 kapasitans değerinin alındığı yerdir.
► Kapasitif gerilim bölücünün yer aldığı reçine malzemeler pano standartlarını karşılarken ilgili panonun kullanılacağı sektörün de standartlarını karşılamalıdır. Bu durum kullanılacak reçine malzemelerin özelliklerinin belirlenmesinde önemlidir.
► Kapasitif gerilim bölücüden kapasitif gerilim gösterge cihazına kapasitif kablo gider. Bu kapasitif kablonun da kendine ait bir kapasitans değeri mevcuttur.
► Her faz için ayrı ayrı kapasitif gerilim bölücü ve kapasitif kablolar kullanılır.
► Kapasitif gösterge cihazının kapasitans değeri C2 olarak adlandırılır.
► Kapasitif gerilim algılama ve gösterge sisteminin tüm bileşenlerinin kapasitans değerlerinin, kullanılan kablo tipi ve uzunluğunun doğru ve standartlara uygun şekilde seçilmesi bu sistemin doğru çalışması ve gerilim bilgisinin doğru alınabilmesi için kritik önem taşır.
► İlgili kapasitif gösterge cihazının ilgili panoda kullanılabilirliği ilgili orta gerilim pano üreticisi tarafından test ve valide edilmeli ve onaylanmalıdır.
► Müşteri ihtiyaçlarına göre özel uygulamalar talep edilebilir. Pano standart koşulları, IEC 62271-213 standardı ve sistemin valide edilme koşulları göz önünde bulundurularak teknik yapılabilirlik değerlendirilmelidir.
► Kapasitif gerilim gösterge cihazları ilgili panonun alçak gerilim bölmesi kapısında dışarıdan da görülebilecek şekilde yerleştirilirler.
► Orta gerilim kapısı üzerindeki mimik diagramda kapasitif cihazı tanımlayan bir sembol yer alır. Farklı uygulama noktaları için IEC 62271-213 standardını kontrol ediniz.

 

Kapasitif gerilim gösterge sistemleri birçok sektörde kullanılmaktadır.

Endüstriye Uygulamalar

► Üretim tesisleri
► Fabrika elektrik sistemleri
► Enerji dağıtım merkezleri

Altyapı Tesisleri

► Trafo merkezleri
► Dağıtım istasyonları
► Şalt sahaları


Sonuç

Kapasitif gösterge sistemleri modern elektrik dağıtım sistemleri için çok kritik bir rol oynamaktadır. Panoya müdahale edilmesi gereken durumlarda güvenlik sisteminin bir parçası olmaktadır. Sürekli izleme ve güvenli bir çalışma ortamı sağlamaktadır. Temassız ölçüm imkanı vermekte ve iş kazalarını minimize etmektedir. Panoda yanlış topraklama yapılmasını önlemektedir. Sağladığı avantajlar ile kapasitif gerilim algılama ve gösterge sistemleri hava izoleli orta gerilim elektrik panoları için vazgeçilmez sistemlerdir.


Fatma Ceyhan Kılıç
Orta Gerilim Mekanik Teklif Bölüm Yöneticisi
Siemens Sanayi ve Ticaret A.Ş
Akıllı Altyapılar Bölümü, Elektrik ve Otomasyon Birimi


Kaynakça

[1] IEC 62271-213: High-voltage switchgear and controlgear – Part 213: Voltage detecting and indicating system