Güç sistemlerinde koruma yöntemleri ve aşırı akım röle koordinasyonu
Protection methods and overcurrent relay coordination in power systems
Yazar: ŞADİ YILDIZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN BAHÇECİ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik ve Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Aşırı akım (koruma) rölesi = Over current (protection) relay ; Güç sistemleri = Power systems ; Kısa devre = Short circuit ; Modelleme = Modelling

Özet:
Bir güç sisteminin herhangi bir fiderinde arıza meydana geldiğinde sadece arıza gelen fiderden bu arızanın kaynağında son bulmasının sağlanması ve gereksiz yere diğer fiderlerde enerji kesintisinin önlenmesi röle koordinasyonun önemini ortaya çıkarmaktadır. 
Bu tez çalışmasında 154/33 kV bir transformatör merkezi modellenmiş ve çeşitli teçhizatların korunmasında kullanılan yönlü ve yönsüz aşırı akım rölelerinin koordinasyonu benzetimi yapılmıştır. Transformatör merkezinin modellenmesi ve aşırı akım röle koordinasyon analizinde digSilent adlı güç sistemleri analizi programı kullanılmıştır. Röle koordinasyonunda aşırı akım rölelerinin arıza akım değerlerinin başlatması ve bu arıza akımlarında ne kadar sürede kesme emri vereceğinin detaylı bir şekilde analizi yapılmıştır. Bu amaçla, hazırlanan modelde 3 farklı senaryo ile güç sisteminde işletme gereği yapısal değişikliklerin olması durumunda röle koordinasyonu üzerinde çalışmalar yapılmış ve sunulan çözümlerin enerji sürekliliğini sağlamak için röle koordinasyonu üzerindeki etkileri test edilmiştir. Daha sonra modellenen güç sisteminde 33 kV baradaki iki tane fider çekilen elektriksel yüke karşı akım taşıyabilme kapasitesini artırmak için paralel olarak çalıştırılmış ve bozulan röle koordinasyonu için çözüm 1'de karşı baralara yönlü röleler eklenmiş fakat röle koordinasyonu tam olarak yine sağlanamamıştır. Çözüm 2'de 33 kV barada paralele alınan fiderlerin rölelerinin aşırı akım ayarları yarıya düşürülmüştür. Çözüm 2'de arızalı olmayan fiderin gereksiz yere açmasını önlemek için çözüm 1 ve çözüm 2 birleştirilmiş yani bu fiderlerde karşı baralara yönlü röleler eklenmiş ve bu paralele alınan fiderlerde iki baradaki toplam 4 adet rölenin ayarları yarıya düşürülerek çözüm 3 oluşturulmuştur. Bu çalışmaların sonucunda enerji arz ve sürekliliği için gerekli elektrik alt yapısına sahip olunması için yapılması önerilen yöntemin başarısı sunulmuştur.

Abstract:
When a fault occurs in any feeder of a power system, ensuring that the fault is terminated at the source only from the faulty feeder and the importance of energy interruption in other feeders unnecessarily reveals the importance of Relay coordination.
In this thesis, a 154/33 kV transformer substation is modeled and the coordination of directional and non-directional overcurrent Relays used in the protection of various equipment is simulated. The power systems analysis program called digSilent was used for the modeling of the transformer substation and the overcurrent Relay coordination analysis. In the Relay coordination, the fault current values of the overcurrent Relays are analyzed in detail and how long it takes to give a cutoff order at these fault currents. For this purpose, in the case of structural changes in the power system with 3 different scenarios in the prepared model, studies were carried out on the Relay coordination and the effects of the presented solutions on the Relay coordination were tested in order to ensure energy continuity. Later, in the modeled power system, two feeders in the 33 kV busbar were operated in parallel to increase the current carrying capacity against the drawn electrical load, and directional Relays were added to the opposite busbars in solution 1 for the broken Relay coordination, but the Relay coordination could not be fully achieved. In Solution 2, the overcurrent settings of the Relays of the feeders that are paralleled in the 33 kV busbar are halved. In solution 2, solution 1 and solution 2 were combined in order to prevent unnecessary tripping of the non-defective feeder, that is, directional Relays were added to the opposite busbars in these feeders, and solution 3 was created by reducing the settings of a total of 4 Relays in the two busbars in these paralleled feeders. As a result of these studies, the success of the proposed method to have the necessary electricity infrastructure for energy supply and continuity is presented.