Şalt Sahası: Giriş ve Çıkış Fider Bağlantıları, AT/GT Bağlantıları ve Tasarım Kriterleri
- Hüseyin GÜZEL
- 7 days ago
- 11 min read
Bir şalt sahası tasarımı, çok sayıda kritik mühendislik parametresinin eş zamanlı değerlendirilmesini gerektiren karmaşık bir süreçtir. Basit bir yaklaşımla ele alınması mümkün değildir. Tasarım aşamasında dikkate alınması zorunlu olan temel teknik gereksinimler şunlardır:
Öngörülebilir Gerilim Stresi Yönetimi: Şalt sahası bileşenlerinin, işletme ve arıza durumlarında oluşabilecek maksimum sürekli ve geçici gerilimlere karşı yeterli yalıtım seviyesine sahip olması gerekmektedir.
Anahtarlama, Kesme ve Kısa Devre Dayanım Kapasitesi: Seçilen anahtarlama cihazları (devre kesiciler, ayırıcılar vb.) beklenen maksimum anahtarlama akımlarını, arıza akımlarını güvenli bir şekilde kesme ve bu akımların neden olacağı termal ve mekanik zorlanmalara dayanım gösterme kapasitesinde olmalıdır. Bu kapasiteler, standartlara uygun olarak belirlenmeli ve test edilmelidir.
Normal ve Acil Durum Yükleme Koşulları: Şalt sahası ekipmanları (bara sistemleri, kablolar, transformatör bağlantıları vb.), normal işletme koşullarında sürekli taşıyacakları yük akımlarının yanı sıra, olası acil durum yüklenme senaryolarında da güvenli bir şekilde çalışabilecek termal kapasiteye sahip olmalıdır.
Yük Dağıtım Yönetimi Gereklilikleri: Şalt sahası topolojisi ve bağlantı şemaları, sistemdeki yük akışının etkin bir şekilde yönetilmesine olanak tanımalıdır. Bu, farklı besleme kaynaklarının ve yük noktalarının uygun şekilde ilişkilendirilmesini ve gerektiğinde yük transferlerinin yapılabilmesini içerir.
Operasyonel Güvenlik: Şalt sahası tasarımı, işletme personelinin güvenliğini en üst düzeye çıkaracak şekilde yapılmalıdır. Bu, uygun ekipman yerleşimi, güvenlik mesafeleri, topraklama sistemleri, kilitleme mekanizmaları ve güvenlik prosedürlerinin entegrasyonunu kapsar.
Tedarik Güvenilirliği: Şalt sahası konfigürasyonu, enerji arzının sürekliliğini ve güvenilirliğini sağlayacak şekilde tasarlanmalıdır. Bu, yedekleme sistemlerinin, alternatif besleme yollarının ve arıza durumlarında hızlı izolasyon ve yeniden enerji verme yeteneklerinin değerlendirilmesini içerir."
Ancak bu teknik inceleme, detaylı tasarım spesifikasyonlarından ziyade, şalt sahası tasarımının temelindeki gerçekleri ve kritik hususları ele almayı amaçlamaktadır. Bu bağlamda, şalt sahası tasarımına dair bilinmesi gereken temel prensiplere odaklanacağız.
Bilindiği üzere, bir şalt sahası çok sayıda bileşenden meydana gelir ve bu bileşenlerin tamamını ayrı ayrı listelemek kapsamlı bir çalışma gerektirir. Ancak, şalt sahasını oluşturan ana unsurları genel olarak aşağıdaki gibi gruplandırabiliriz:
Birincil Elektroteknik Ekipmanlar:
Anahtarlama Cihazları: Devre kesiciler, ayırıcılar, yük ayırıcıları, kontaktörler vb.
Ölçü Trafoları: Akım trafoları (AT), gerilim trafoları (GT).
Aşırı Gerilim Koruma Ekipmanları: Parafudrlar (yıldırım ve anahtarlama aşırı gerilimlerine karşı).
İzolasyon ve Bağlantı Elemanları: İzolatörler (mesnet, geçit, zincir vb.), bağlantı klemensleri, pabuçlar.
Donanımlar ve Aksesuarlar: Armatürler (iletken mesnetleri, gergi donanımları vb.).
Mekanik ve Yapısal Elemanlar (Kısmen Elektroteknik Fonksiyonlu):
İletken Sistemler: Baralar (rijit veya esnek), enerji nakil hatları (iletkenler), bağlantı çubukları ve boruları.
Destek Yapıları: Bara mesnetleri, gantry (portal) yapılar, ekipman taşıyıcıları.
İkincil Sistemler ve Kontrol Ekipmanları:
Ölçme ve Koruma Zinciri: Ölçü trafoları (AT/GT), koruma röleleri (aşırı akım, gerilim, mesafe vb.), sinyal dönüştürücüler (transdüserler).
Kontrol ve Haberleşme Sistemleri: Uzaktan kumanda ve telekontrol üniteleri, haberleşme kuplaj ekipmanları (PLC, fiber optik vb.).
Yardımcı Güç Kaynakları: Akü sistemleri (DC güç kaynağı), redresörler, invertörler.
İnşaat ve Altyapı Yapıları:
Binalar ve Kontrol Odaları: Şalt ekipmanlarının ve kontrol sistemlerinin yerleşimi için yapılar.
Temeller: Elektroteknik ekipmanların ve yapısal elemanların güvenli bir şekilde montajı için betonarme veya çelik temeller.
Güvenlik ve Çevre Kontrolü: Yangın söndürme sistemleri, çevre çitleri, güvenlik aydınlatması, drenaj sistemleri.
Şalt sahası projelerinde detaylı ve eksiksiz dokümantasyonun oluşturulması kritik bir zorunluluktur. Bu gereklilik, şalt sahasını oluşturan çok sayıda ekipmanın varlığı, bu ekipmanlar arasındaki karmaşık etkileşimler ve her bir bileşenin sistem performansı üzerindeki hayati önemi nedeniyledir. Bu bağlamda, uluslararası standart olan IEC 60617'nin ilgili bölümlerinde tanımlanan standardize edilmiş sembollerin doğru ve tutarlı bir şekilde kullanılması, mühendislik çizimlerinin ve şemalarının anlaşılabilirliği ve doğruluğu açısından vazgeçilmezdir.
İçindekiler Tablosu:
1. Devre Kesiciler ve Anahtarlar
Şalt tesisatlarında kullanılan çeşitli devre kesici ve anahtar tiplerinin teknik özellikleri ve uygulama alanları, ilgili uluslararası ve Avrupa standartlarında detaylı olarak tanımlanmaktadır.
Bu bağlamda:
Düşük Gerilim Tesisatları için: IEC 60947 serisinin farklı bölümleri ve IEC 60890 standardının ilgili kısımları, düşük gerilim devre kesicileri ve anahtarları hakkında kapsamlı bilgiler sunmaktadır.
Yüksek Gerilim Tesisatları için: Avrupa Normları olan EN 50052 ve EN 50064, yüksek gerilim devre kesicilerinin ve anahtarlarının tasarım, performans ve test gerekliliklerini detaylandırmaktadır.
Temelleri hatırlayalım:
Temel #1 – Devre kesiciler, temel işlevleri gereği, nominal işletme akımından başlayarak, sistemde meydana gelebilecek en yüksek kısa devre akımına kadar olan tüm akım seviyelerini güvenli bir şekilde açma ve kapama kapasitesine sahip elektromekanik anahtarlama cihazlarıdır.
Temel #2 – Devre kesiciler, nominal işletme akımından başlayarak, sistemde oluşabilecek maksimum kısa devre akımına kadar olan tüm akım değerlerini güvenli bir şekilde açma ve kapama kapasitesine sahip elektromekanik anahtarlama cihazlarıdır.
Temel #3 – Yük kesiciler, temel işlevleri gereği, normal işletme koşullarında oluşan yük akımlarını güvenli bir şekilde açma kapasitesine sahip mekanik anahtarlama cihazlarıdır. Ancak, arıza durumlarında ortaya çıkan yüksek kısa devre akımlarını kesme yetenekleri bulunmamaktadır.
Temel #4 – Ayırıcılar (bağlantı kesme anahtarları), elektriksel olarak yük altında olmayan devrelerde veya minimal endüktif/kapasitif akımların söz konusu olduğu durumlarda (örneğin, yüksüz bara akımları, küçük güçlü transformatörlerin boşta çalışma akımları) açma ve kapama işlemleri için tasarlanmış mekanik anahtarlama cihazlarıdır. Güvenli işletme prensibi gereği, ayırıcıların devre kesicilerle mekanik veya elektriksel kilitlenmesi zorunludur. Bu kilitlenme mekanizması, yük altında akım taşıyan bir devrenin ayırıcı ile kesilmesini önleyerek personel ve ekipman güvenliğini temin eder.
Temel #5 – Topraklama ayırıcıları, şalt sahası ekipmanının güvenli bir şekilde topraklanması amacıyla kullanılan özel tasarım mekanik anahtarlama cihazlarıdır. Personel güvenliğini temin etmek ve ekipmanı potansiyel tehlikelerden korumak için kritik bir fonksiyona sahiptirler. Genellikle, topraklama ayırıcıları, bir ayırma anahtarıyla (seksiyonel ayırıcı) mekanik olarak kombine edilmiş bir ünite şeklinde tesis edilirler. Bu kombinasyon, operasyonel kolaylık ve güvenlik açısından avantaj sağlar.
Temel #6 – Sigortalar, alçak gerilim (AG) ve orta gerilim (OG) enerji sistemlerinde aşırı akım ve kısa devre koruması sağlamak amacıyla kullanılan, tek kullanımlık koruma elemanlarıdır. İçlerinde bulunan özel olarak boyutlandırılmış bir iletkenin aşırı akım durumunda erimesi prensibiyle çalışarak devreyi keserler. Arıza giderildikten sonra, sigortanın yenisiyle değiştirilmesi gerekmektedir. Özellikle alçak gerilim (AG) dağıtım sistemlerinde, sigortaların bir ayırma anahtarıyla kombine edildiği sigortalı ayırıcı üniteleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kombinasyon, sigortaların güvenli bir şekilde devreye alınmasını, çıkarılmasını ve devrenin elle izole edilmesini sağlar.
Devre kesiciler, ark söndürme prensiplerine göre sınıflandırılırlar. Günümüzde orta gerilim (OG) şalt tesisatlarında yaygın olarak vakumlu devre kesiciler (VCB) kullanılmaktadır. Yüksek gerilim (YG) ve çok yüksek gerilim (EYG) seviyelerinde ise genellikle dış mekan uygulamalarında basınçlı hava (ACB) veya kükürt hekzaflorür (SF6) gazlı devre kesiciler tercih edilmektedir. Gaz İzoleli Şalt Tesisatlarında (GIS) kullanılan devre kesiciler ise tipik olarak SF6 gazı ile yalıtılmış ve söndürmeli (SF6 CB) tasarıma sahiptirler.
2. Giriş ve Çıkış Fiderleri
Şalt tesisatlarında yer alan giriş ve çıkış besleme hatları, enerji akışının kontrolü ve güvenliği için devre kesiciler ile ayırma ve topraklama ayırıcıları gibi anahtarlama cihazlarıyla teçhiz edilirler. Yüksek gerilim (YG) şalt sahalarında, koruma ve ölçme sistemlerinin bağlantısını sağlamak amacıyla, her bir besleme hattına genellikle akım trafoları (AT) ve gerilim trafoları (GT) tesis edilir.
Akım trafoları (ATs), koruma sistemlerinin arıza akımlarını algılayabilmesi için genellikle gerilim trafolarının (GT/PT) bara tarafına (primer tarafına) tesis edilirler. Bazı şalt tesisi konfigürasyonlarında, her besleme hattında ayrı bir gerilim transformatörü bulunmayabilir. Bu tür durumlarda, gerilim ölçümü ve koruma sinyali ihtiyacını karşılamak üzere, bir veya birden fazla gerilim trafosu doğrudan bara sistemine bağlanır.
İlaveten, şalt tesisinin operasyonel gereksinimlerine göre, besleme hatları aşırı gerilimlere karşı koruma sağlamak amacıyla parafudrlar ve güç hattı taşıyıcı (PLC) sistemleri için kuplaj kondansatörleri (coupling capacitors) gibi frekans taşıyıcı sinyal ekipmanlarıyla donatılabilirler.
Tipik bir yüksek gerilim (YG) şalt sahası besleme hattı düzenlemesinde yer alan temel cihazların konfigürasyonu, Şekil 1'de şematik olarak gösterilmektedir.
burada:
Bara Ayırıcısı (Bus Disconnector/Isolator)
Devre Kesici (Circuit Breaker)
Hat Ayırıcısı (Feeder Disconnector/Isolator)
Topraklama Ayırıcısı (Earthing Switch/Ground Switch)
Akım Trafosu (Current Transformer - CT)
Gerilim Trafosu (Voltage Transformer - VT / Potential Transformer - PT)
Güç Hattı Taşıyıcı (PLC) Kuplaj Kondansatörü (Coupling Capacitor for Power Line Carrier)
Güç Hattı Taşıyıcı (PLC) Blokaj Reaktörü (Line Trap / Wave Trap for Power Line Carrier)
3. Akım Trafoları (AT'ler)
Akım trafoları (AT'ler), şalt tesisatlarında koruma röleleri ve ölçü aletleri gibi ikincil cihazların güvenilir bir şekilde akım bilgisi almasını sağlamak amacıyla kullanılırlar. Yüksek Gerilim sistemlerinde potansiyel hasarları önlemek için, akım trafolarının sekonder devreleri açık (yüksüz) durumda kesinlikle çalıştırılmamalıdır. Ayrıca, akım trafolarının sekonder tarafında aşırı akım koruması için sigorta kullanılması önerilmez; bunun yerine kısa devre çubukları (shorting blocks) veya benzeri uygun kısa devre önleme mekanizmaları tercih edilmelidir
Akım trafolarının (AT'ler) sekonder devrelerinde, referans bir toprak potansiyeli oluşturmak amacıyla bir terminalin topraklanması zorunludur. Akım trafoları kullanım amaçlarına (M: Ölçme; P: Koruma) ve performans özelliklerini belirten doğruluk sınıflarına göre sınıflandırılırlar. Ölçme uygulamaları için yaygın olarak kullanılan doğruluk sınıfları 0.1, 0.2 ve 0.5'tir.
Akım trafolarının (AT'ler) nominal akımının %100 ila %120 aralığında işletilmesi durumunda, toplam ölçüm hatası sırasıyla %0.1, %0.2 ve %0.5 doğruluk sınıfları için belirtilen sınırların altında kalmaktadır. İşletme (faturalandırma) ölçümleri gibi daha az hassasiyet gerektiren uygulamalar için ise %1 (Sınıf 1), %3 (Sınıf 3) ve %5 (Sınıf 5) doğruluk sınıflarına sahip akım transformatörleri tercih edilmektedir.
Ölçme (enstrümantasyon) amaçlı akım trafoları (AT'ler), bağlı bulundukları ölçü aletlerini aşırı akım koşullarında zarar görmekten korumak amacıyla tasarlanmış olup, bu durumlarda manyetik doygunluğa ulaşmaları beklenir. Buna karşın, koruma amaçlı akım transformatörleri (CT'ler), sistemdeki arıza akımları (aşırı akımlar) sırasında doğru akım ve faz bilgisi sağlayarak koruma rölelerinin güvenilir bir şekilde çalışmasını temin etmek üzere, geniş bir akım aralığında düşük hata oranlarına sahip olmalıdırlar. Bu karakteristik özellik, IEC 60044 standardında tanımlanan akım transformatörünün aşırı akım faktörü (accuracy limit factor - ALF veya instrument security factor - ISF) n ile ifade edilir. Güncel olarak bu standardın yerini IEC 61869 serisi almıştır ve ilgili tanımlamalar bu yeni standartta da bulunmaktadır.
Akım trafolarının (CT'ler) anma aşırı akım faktörü (nr), nominal yük (Sr) ve bu yükteki nominal akımın katlarını ifade eder. Bu tanımlama, standartlarda belirtilen nominal yükte ve 0.8 güç faktöründe (cosϕ=0.8) çalışıldığında, AT'nin hatasının ilgili doğruluk sınıfı için tanımlanan sınırların altında kalacağını garanti eder. Ölçme (enstrümantasyon) uygulamaları için genellikle nr<5 olan aşırı akım faktörleri yeterli performansı sağlarken, koruma amaçlı akım trafolarında ise arıza akımları altındaki doğru performansı temin etmek amacıyla daha yüksek aşırı akım faktörleri (nr>5−10) gereklidir.
Toplam hata, örneğin doğruluk sınıfı için IEC 60044'e göre gösterilir:
40 VA 5 P10 Nominal yük (yük) 40 VA:
Nominal Yük (Sr): 40 Volt-Amper (VA)
Uygulama Alanı: Koruma (P)
Doğruluk Sınıfı: 5 (Toplam hata, anma aşırı akım faktöründe (ALF) %5'in altında)
Anma Aşırı Akım Faktörü (nr): 10
30 VA 0.5 M5 Nominal yük (yük) 30VA:
Nominal Yük (Sr): 30 Volt-Amper (VA)
Uygulama Alanı: Ölçme (M)
Doğruluk Sınıfı: 0.5 (Toplam hata, anma aşırı akım faktöründe (ISF) %0.5'in altında)
Anma Aşırı Akım Faktörü (nr): 5
Akım trafolarındaki (AT'ler) toplam hata, primer ve sekonder akımların eş anlı değerlerinin vektörel analiziyle belirlenir. Bu analizde, akım büyüklüğündeki hata (ϵi) ve faz açısı hatası (δi) vektörel olarak toplanarak (geometrik olarak birleştirilerek) elde edilir.
IEC 60044 standardına göre, 1M5 doğruluk sınıfına sahip bir akım transformatörünün (CT) faz açısı hatası, bu nedenle 60 dakikalık (1 derece) değerin altında olmalıdır. Bir akım transformatörünün nominal yükü (Sr), sekonder devresine bağlı olan ölçü ve koruma cihazlarının toplam empedansı ile ikincil bağlantı kablolarının neden olduğu kayıpların karşılanabileceği şekilde seçilmelidir. Bu seçim, CT'nin belirtilen doğruluk sınıfında çalışmasını garanti altına alır.
Akım trafolarında (CT'ler) sekonder devredeki yükün azaltılması (SB), aşırı akım faktörünün (nr) aşağıdaki ilişkiye göre artmasına neden olur:
nr(SB)=nr*(SB/Sr)
Burada:
nr(SB): Azaltılmış yükteki aşırı akım faktörü
nr: Nominal yükteki anma aşırı akım faktörü
Sr: Nominal yük
SB: Azaltılmış yük
Şekil 2, farklı anma aşırı akım faktörleri (nr) ve çeşitli sekonder yükler (Sr) için bir akım trafosunun (AT) doğruluk eğrilerini göstermektedir. Akım trafoları, sistemde oluşabilecek beklenen maksimum kısa devre akımlarına karşı mekaniksel ve termal olarak dayanıklı olmalıdır. Bu dayanım kapasitesi, nominal kısa süreli dayanım akımı (Ith) ve nominal tepe dayanım akımı (Ipr) parametreleri ile tanımlanır.
Nominal kısa süreli dayanım akımı (Ith), akım transformatörünün (CT) sekonder sargısı kısa devre edilmiş durumdayken, primer sargısının bir saniye süreyle taşıyabileceği etkin (RMS) akım değeridir. Bu değer, CT'nin termal olarak dayanabileceği kısa süreli akım (Ith) değerine eşit veya ondan yüksek olmalıdır. Nominal tepe dayanım akımı (Ipr), nominal kısa süreli dayanım akımı (Ith)'nin tepe değerinin (2⋅Ith) 1.8 katından büyük olmalıdır. Bu faktör, kısa devre akımının ilk asimetrik tepe değerini hesaba katmak için kullanılır.
Akım trafolarının (AT'ler) ölçüm doğruluğunun yanı sıra, maksimum DC bileşenli kısa devre akımlarının transient (geçici) davranışı ve kısa devre arızalarının giderilmesinin ardından çekirdekte kalıcı hale gelen artık manyetik akı (remans) da sistem performansı ve koruma rölelerinin doğru çalışması açısından kritik öneme sahiptir
Otomatik tekrar kapama (OTK) uygulamalarında, devrenin henüz tam olarak temizlenmemiş bir kısa devre arızasına tekrar bağlanması olasılığı mevcuttur. Bu durumda, akım trafosunun (AT) çekirdeğinde var olan artık manyetik akı (remans), bir sonraki kısa devre akımının etkisiyle yüksek bir mıknatıslanma akımına neden olabilir. Bu durum, AT çekirdeğinin doygunluğa ulaşmasına ve dolayısıyla AT'nin doğruluk sınıfının bozulmasına, yani performansının düşmesine yol açar. Özellikle koruma amaçlı AT'lerin doğru çalışması bu durumdan olumsuz etkilenebilir
IEC 60044 standardı, artık akı üzerinde özel gereksinimleri olan PR sınıfı akım trafolarını (AT) tanımlamaktadır. Bu sınıfa göre, artık akının doyma akısına oranı, yani remanans faktörü (Kr), %10 değerini aşmamalıdır.
Maksimum DC bileşenli kısa devre akımlarının, akım transformatörleri (CT'ler) tarafından ikincil devreye düşük bir hata ile aktarılması kritik bir gerekliliktir. Bu aktarım sırasında, maksimum DC bileşeninin neden olduğu manyetik akının, CT çekirdeğinin doyma akısının altında kalması sağlanmalıdır. Bu amaca ulaşmak için çeşitli tasarım ve uygulama önlemleri alınabilir. Bunlar arasında demir çekirdeğin kesit alanının artırılması ve sekonder bağlantı kablolarının kesitlerinin büyütülmesi sayılabilir. Ayrıca, sekonder devredeki toplam yükün (empedansın) minimize edilmesi de doyma etkisini azaltmaya yardımcı olur.
Koruma sistemlerinin doğru çalışması açısından, akım trafolarının (AT'ler) sekonder devresindeki yükün azaltılmasıyla elde edilen yüksek çevirme oranlarından kaçınılmalıdır. Bu durum, koruma uyarması (protective relaying) fonksiyonlarını olumsuz etkileyebilecek zorluklara yol açabilir. Akım trafolarının transient (geçici) davranışına ilişkin performans gereksinimleri IEC 60044 standardında detaylı olarak belirtilmiştir. Bu gereksinimlerin sağlanması, demir çekirdeklerin doğrusal (linear) bir manyetikleşme karakteristiğine sahip olacak şekilde tasarlanmasıyla mümkün olur. IEC 60044 standardında, akım transformatörlerinin geçici davranış özelliklerine göre dört farklı kategori tanımlanmıştır ve bu kategoriler Tablo 1'de özetlenmektedir.
Tablo 1 – DIN EN 50482 ve DIN EN 61869'a göre akım trafolarının kategorileri ve parametreleri.
Kategori | Uygulama | Fi | δi | Kr | Ts |
P |
| – | – | – | – |
TPS |
| ±0.25% | – | – | Birkaç saniye |
TPX |
| ±0.5% | ±30′ | ~0.8 | Birkaç saniye |
TPY |
| ±1.0% | ±60′ | ~0.1 | 0,1 sn'den 1 sn'ye kadar |
TPZ |
| ±1.0% | ±18′ | ~0 | 60ms |
Bu akım trafoları ile temel akımın (50Hz veya 60 Hz) primerden sekondere transferi yeterli düzeyde sağlanırken, çekirdeğin doğrusallaşması arttıkça DC bileşeninin transferi daha az olmaktadır.
4. Gerilim Trafoları (GT'ler)
Gerilim trafoları, hat-hat (faz-faz) gerilimlerinin ve hat-toprak (faz-nötr) gerilimlerinin ölçülmesinde kullanılır. Gerilim trafoları, endüktif trafolar (Un = 1–765kV) veya kapasitif trafolar (Un ≥ 60 kV) olarak üretilir. Kapasitif gerilim trafoları, frekans taşıyıcı sinyallerinin bağlanması için uygundur.
Gerilim trafoları, amaçlanan uygulamalarına (M: Ölçüm; P: Koruma) ve doğruluk sınıflarına göre adlandırılır. FU büyüklüğündeki hata ve δU faz açısı hatası dikkate alınmalıdır. Belirtilen hata payları, güç faktörü cosϕ = 0,8'de nominal yükün %25'i ve %100'ü ikincil yük ile garanti edilmelidir.
Gerilim trafolarının (sınıf M) ölçüm doğruluğu 0,8 × Un ile 1,2 × Un arasındaki gerilim aralığında garanti edilmeli, koruma amaçlı uygulamalarda ise gerilim 1,0 × Un olmalıdır.
0,1, 0,2 ve 0,5 sınıflarındaki gerilim trafoları (0,8–1,2 × Un aralığında %0,1, %0,2 ve %0,5'ten daha az hata) kesin ölçüm amaçları için kullanılır. İşletme ölçümü için, doğruluk sınıfı 1 ve 3 olan gerilim trafoları (hata %1 ve %3'ten daha az hata) kullanılır.
Koruma amaçları için, gerilim hatası %3 ve %6'dan az olan ve faz açısı hatası sırasıyla 0,8–1,2 × Un gerilim aralığında 120 dakika ve 240 dakikadan az olan 3P ve 6P gerilim trafoları kullanılır.
Şekil 4, bir gerilim trafosu için farklı yükteki faz açısı hatasının ve büyüklük hatasının bağımlılığını gösterir:
Tek kutuplu izole gerilim trafoları, sistemin nötr topraklamasına bağlı olarak değişen süreli artan gerilimlere maruz kalır. Nominal gerilim faktörü, nominal sistem geriliminin katlarını gösterir.
Gerilim trafosunun 30 sn, 4s veya 8s sürelerle çalıştırılmasına izin verilir. 1,5/30s nominal gerilim faktörüne sahip gerilim trafoları yalnızca düşük empedanslı topraklama (toprak arıza faktörü δ ≤ 1,4) olan sistemlerde kullanılabilir; 1,9/30s veya 1,9/4s veya 1,9/8s nominal gerilim faktörüne sahip olanlar her türlü nötr topraklama, yani izole nötr, rezonans topraklama ve düşük empedanslı topraklama olan sistemlere monte edilebilir.
1,9 faktörü yaklaşık olarak sistemin izin verilen maksimum gerilimine (güç frekansı) karşılık gelir.
Özellikle yüksek gerilim iletim sistemlerinde kullanılan kapasitif gerilim trafoları, sekonder tarafta kısa devrelerden kaynaklanan geçici salınımlar gösterir ve bu salınımlar, sıfır gerilim geçişinde kısa devre durumunda 10 Hz'e kadar frekanslarda sistem nominal geriliminin %10'una kadar azalan genlikler gösterir.
Bu geçici salınımlar, özellikle yön kararı açısından mesafe koruma rölelerinin performansını düşürür.
Ancak sorun, gerilim trafosunun küçük yüklenmesi ve/veya bir filtre devresinin kurulmasıyla çözülebilir. Ayrıca, kapasitif gerilim trafolarında ferrorezonanslar meydana gelebilir.
Kaynak Doküman: Power System Engineering by Jürgen Schlabbach and Karl-Heinz Rofalski
so informative