Kaçak akım rölelerinin hatalı çalışmalarına etki eden faktörlerin incelenmesi

Abstract

Bu tezde Alçak Gerilim tesislerinde, özellikle endüstriyel sistemlerde kaçak akım rölelerinin kullanılması ile yaşanan sorunlar incelemiş ve çözüm önerileri sunulmuştur. Kaçak Akım Röleleri, elektrik kaynaklı kaza veya arızalarda can ve mal güvenliğinin korunması için tasarlanmış koruma elemanlarıdır. Yürürlükteki iş güvenliği yönetmeliği, topraklama tesisat yönetmeliği ve iç tesisat yönetmeliğinde kaçak akım rölelerinin kullanılması belirli kriterlere bağlanarak şart koşulmuş fakat uygulamada yaşanan sorunlar nedeniyle kaçak akım rölelerinin kullanımı özellikle endüstriyel tesislerde yaygınlaşmamıştır. Kaçak akım koruma sistemleri, kullanım alanları, teknik gerekler ve yönetmeliklerdeki zaruretler yönüyle bu tezin ileriki bölümünde geniş bir şekilde tanıtılmış. ATP (Alternative Transients Program) programı ile devre modellemeleri yapılarak uygulama sorunlarının sebepleri araştırılmış ve çözüm önerileri oluşturulmaya çalışılmıştır. Çalışma sırasında alçak gerilim tesislerinde en sık görülen şebeke tipleri, yük ve dağıtım sistemleri modellenmiş, normal çalışma ve arıza durumları modellenerek, kaçak akım rölelerinin hatalı çalışmasına sebep olabilecek muhtemel etkiler araştırılmıştır. Araştırmalar sırasında uygulamada yaşanan sorunların temel sebepleri olarak; hatalı uygulamalar, tesislerdeki harmonikler, iletken kapasitansları, filtre devreleri, yüksek gerilim anahtarlama arıza pikleri, yıldırımlar, yüksek frekanslı elektro manyetik dalgalar, radyo dalgaları gibi birçok faktörün kaçak akım koruma sistemlerini olumsuz etkileyebileceği görülmüştür.

In this thesis, low voltage installations, especially problems and solutions experienced in the use of residual current breakers (RCBs) for industrial systems have been investigated. RCBs are special protection devices which are designed for the protection of lives and property during electrical failures. Despite the fact that current national occupational safety standards and earthing on Electrical installation codes enforce the use of RCBs, in practice, usage of this devices has not been wide spread, particularly, in industrial environment due to malfunctioning problems. The usage of RCBs has been critically evaluated in terms of technical requirements and national regulations in the second chapter of the thesis. The root causes of the problems are investigated by using ATP circuit modeling program and possible solutions are proposed. The most common types of low voltage network configurations distribution systems are modeled for normal and faulted operation modes. The potential impact of RCBs, which may cause malfunctioning was investigated. As a result of the investigation, the main causes of the malfunctioning problem identified as; misapplication of the device, harmonics in the plant, conductor capacitance, filter circuits in the load side, voltage peeaks due to high voltage switchgear operations, lightning, high-frequency electro-magnetic waves. Some practical remedies are also provided in the conclusion.