Özellikle 154 kV veya 35 kV YG' den enerji alan ve kendisine ait birYG dağıtım tesisatı bulunan sanayi tesislerinde, yıldız noktasınıntoprağa göre durumu önemli bir konudur

Yıldız noktası için dağıtım sistemlerinde dört çözüm kullanılmaktadır:

Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler

Toprak teması kompanze edilmiş(dengelenmiş )şebekeler

Yıldız noktası değeri düşük bir empedans (direnç) üzerinden topraklanmış şebekeler

Toprak teması kompanze edilmiş ve geçici olarak yıldız noktası, değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler

1 Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler



İzole yıldız noktası kullanmak en kolay ve ekonomik yoldur Çünkü ilaveyatırım gerektirmez (Hata akımı kompanzasyonu ve topraklama sistemigibi) Toprak hatası durumunda elektrik cihazları ve oluşansistemlerin kontrolünün yedekleme (redundance) ihtiyacı yoktur Paralelgiden kontrol ve haberleşme kabloları ile etkileşim ihtimali düşüktür

Ama yine de yalıtılmış yıldız noktası, sanayi tesislerindekiuygulamalarda, sadece küçük kapasitif toprak hata akımları (ICE) içingeçerlidir

Uygulama sınırlarının en önemlisi, toprak hatası arklarının bastırılması ile ilgilidir

ICE < 10 A olan toprak hataları için, kablolu ve yalıtılmışyıldız uygulamalarına, ilave tedbirler almadan izin verilmesi tavsiyeedilmez Çünkü bu durumda ardışık toprak hataları tehlikesi vardırArdışık toprak hataları sisteme tehlikeli aşırı gerilimler sürerler vebaşka hatalara neden olurlar 10 A < ICE < 35 Aaralığındaki kapasitif toprak hatalarında ise toprak hatası arkları çokdaha durağandır ve kendi kendisini bastırabilmektedir

ICE >= 35 A olduğunda ise arkı bastırma özelliği ve güvenlidurum ortadan kalkar Kablolu sistemlerde, arklar yüzünden yalıtımmalzemesinin tahrip olmasına engel olmak için hata akımlarının (ICE< 35 A) 35 A' den büyük olmaması gereklidir Bunu aşandeğerlerde, iki ya da üç faz kısa devre ihtimali doğabilir Bu nedenlede kapasitif toprak hata akımlarının ICE <= 20 A ilesınırlandırılması gereklidir

Bu limitlerin aşıldığı kablolu dağıtım sistemlerinde, yalıtılmış yıldızuygulanacaksa çok hızlı çalışan hata yeri koruma cihazları, çok hassasgeçici toprak arıza röleleri kullanılması gerekecektir

2 Toprak teması kompanze edilmiş (dengelenmiş )şebekeler



Toprak teması kompanze edilmiş (dengelenmiş )şebekelerin yıldız noktasıtopraklaması, sanayi tesislerinde en çok kullanılan yöntemdir

Bu yöntemde asıl amaç toprak hata akımı oluştuğunda beslemeyi kesmedendevrenin çalışmasına devam edebilmesidir Bunun için kapasitif toprakhata akımı yıldız noktasına uygulanan bir bobin ile kompanze edilirGeriye çok küçük bir artık akım kalır Hata yerinden bu Ir artık akımıakar Bu artık akım için şu eşitlik verilebilir:

ICE : Kapasitif toprak hata akımı
IL : İndüktif bobin (reaktör) akımı
Irw : Etkin artık akım
Irv : Artık akımın harmonik bileşeni (v sırasındaki harmonik için)

v = 0 için ICE = IL yapıldığında, bir kablolu dağıtım sistemindeki artık akım için
Ir (v=0) = 008 x ICE eşitliliği kullanılabilir

Bu yöntemde, yalıtılmış yıldız noktası yönteminin tersine, fasılalı toprak hataları oluşmaz
Toprak hata arkının bastırılmasından sonra oluşan gerilim tekrar ark meydana gelmesine yol açmaz
Kendi kendini bastıramayan toprak hata arkları için DIN VDE 0105 'de belirtilen uygun önlemler alınarak hata yeri bulunabilir
Oldukça küçük toprak hata akımları meydana geleceğinden, hata yerini belirlemek için çok zaman kazanılmış olacaktır

Bu sistemde, toprak hatasını belirlemek üzere yüksek hassasiyette transient hata röleleri tavsiye edilir
Ayrıca, kesin hata yeri için dijital zamana bağımlı aşırı akım koruma cihazları kullanılmalıdır
Bunun için toprak hata akımı ve artık gerilimin ölçülmesi için hassas transducer' ler gereklidir


3 Yıldız noktası değeri düşük bir empedans (direnç) üzerinden topraklanmış şebekeler



Bu yöntemde amaç, tek fazlı toprak hatalarında faz kısa devrelerinde olduğu gibi beslemeyi selektif olarak kesmektir

Bu yöntemle ilgili olarak aşağıdaki önlemlerin alınması gereklidir

Toprak hata akımı yüzünden besleme kesileceği için prosesle ilgiliyedek makine, yedek besleme veya yedek besleme hattı önlemlerialınmalıdır

Her toprak hatası koruma cihazları tarafından izleneceğinden aşırı akımve diferansiyel koruma için üç fazın da akım trafosu ile donatılmasıgerekecektir Sabit zamanlı (I&gtaşırı akım rölelerinde, hata akımı değerinin akım trafosu nominaldeğerini aşması gerekmektedir Bu durumda min hata akımı 300 A veya400 A değerlerini geçmesi gereklidir

Genel olarak yüksek dirençli toprak hataları akımın yükselmesine engelolduğu için sıfır akımla çalışan koruma cihazları tavsiye edilmektedirBunu sağlamak için kablo tipi akım trafoları gerekli olmaktadır

Ayrıca düşük empedanslı yıldız toprağı olan sistemlerde, dijital aşırıakım röleleri ile akım trafosunun nominal akımının % 10' useviyelerindeki akımlarla bile açma işlemi sağlanabilmektedir

Dağıtım sistemindeki dijital koruma cihazlarını tam anlamıyla selektifkullanabilmek için simülasyon programı ile hesaplama yapmak gerekebilir

Bu yöntemdeki akım değerleri diğerlerinden büyük olduğu için cangüvenliği yönünden trafo ve tesislerdeki temas gerilimlerinindeğerlendirilmesi de önem taşımaktadır

Toprak hata akımlarının sınırlandırılması, bu yöntemde direnç ilesağlanmaktadır ICE akımlarının hata akımı üzerindeki etkisi hayliazdır Sınırlama reaktans ile yapıldığında bir fazlı toprak hataakımlarının ICE değerinden hayli büyük tutulması gerekir ki güvenli birçalışma limiti üzerinde kalınabilsin
Sanayi tesislerindeki etkileşim, topraklama problemleri, yüksek gerilimmotorlarının tahrip olması nedeniyle I"k(l)>>ICE şartınısağlamak da mümkün olmamaktadır

Yıldız noktası direnç değeri t= 5 10 s aralığındaki yüklenmeleriçin hesaplanmaktadır Hesaplanan direnç değerinin bu süre içindeoluşan toprak hata akımı ısıl yüklerine dayanacak seviyede olmasıgereklidir

Yüksek gerilim motorları kullanılan orta gerilim tesislerinde, düşükempedanslı yıldız topraklaması tercih edilmesi durumunda, bir fazlıtoprak hata akımlarının 200 A' e sınırlandırılması önerilmektedir Aksihalde yüksek gerilim motorlarında stator sargılarının yanması , rotorçekirdeğinin tahrip olması söz konusu olabilmektedir

Yukarıda belirtilen hususlar göz önüne alınır ve ilgili şartlarsağlanırsa sanayi tesislerinde düşük empedanslı yıldız topraklamasıuygulanabilir

Ülkemizde YG/OG trafolarının nötr topraklama direnci uygulaması ileilgili dengesiz beslemedeki röle koordinasyonu ve seçiciliktekarşılaşılan olumsuzluklar nedeniyle bu konudaki ilgili kurumlarca ;toprak akımını sınırlamak amacıyla nötr topraklama direnç değerinin1000 A (20 Ohm) 5sn olması kararlaştırılmış olup uygulamalar buşekilde yapılmaktadır

Ancak bu durumda toprak hataları oluştuğunda potansiyel sürüklenmesi veyüksek gerilim motorlarının tahrip olması riski vardırKonunun ilgilikurum ve kuruluşlarca oluşturulacak bir çalışma grubunca incelenerek,enkısa zamanda çözüm önerileri getirilmesinin gerekli olduğunudüşünmekteyiz

4 Toprak teması kompanze edilmiş ve geçici olarak yıldız noktası,değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler



Bu yöntem toprak teması kompanze edilmiş ( dengelenmiş )şebekeler veyıldız noktası değeri düşük bir empedans ( direnç ) üzerindentopraklanmış şebekeler yöntemlerinin karmasıdır Bir fazlı toprakhatası olduğunda önce rezonans devresi fonksiyonel olacaktır

Toprak hatası akımları, kendi kendini bastıramayan arklar oluşturursa resimde görülen şalterin kapatılmasıyla düşük empedanslı yıldızmodeline dönüştürülür ve otomatik açma gerçekleştirilir Direncin devreye girişi manuel veya otomatik olabilir