Bir raylı sistem hattının elektrik besleme sisteminin güvenilirlik analizi
Reliability analysis of a railway system line's electrical power supply system
Yazar: AYHAN KOYUN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. ÖZGÜR TURAY KAYMAKÇI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Kontrol ve Otomasyon Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering

Özet:
Raylı sistemlerde, cer gücü besleme sistemi ve bu gücün iletim şekli önemli bir yere sahiptir. Cer gücümü sağlayan trafo merkezleri ve bu cer gücünün iletimini sağlayan katener sistemi üzerinde çeşitli elektriksel elemanlar vardır. Bunlar arasında en  önemlilerinden biri ana koruma elemanı olan kesicilerdir. Sistem için önemli bir görev ve yere sahip olan kesicilerin risklerini kabul edilebilir düzeye indirmek tüm sistemin güvenilirliği açısından önemli bir etkiye sahiptir.
Raylı sistemlerin öncelikli hedefi, cer gücünü sağlamak amacıyla güvenilir ve sürekli enerji sağlayarak işletme sürekliliğini sağlamaktır. Bu durum, raylı ulaşım sistemlerinin cer gücü besleme sisteminde mevcut olan sistem bileşenlerinin minimum hata ile çalıştırılarak enerjinin mümkün olduğunca verimli şekilde kullanılması ile sağlanabilir. Bunun için raylı ulaşım sistemlerinde olabildiğince kesintisiz bir işletme  elde edebilmek amacıyla cer gücü besleme sistemi bileşenlerinin oluşabilecek hata modları belirlenmeli, sistemin sahip olabileceği olası riskler azaltılmalı ve kabul edilebilir emniyet seviyesine çekilmelidir.
Sistemde oluşabilecek istenmeyen durumlara karşı koruma fonksiyonları devre kesiciler vasıtasıyla  aktif olarak bir koruma sağlamaktadırlar. Sistem içindeki bu entegrasyon göz önüne alındığında, elektrik beslemesinin sürekliliği ve kalitesi için önemli bir yere sahip olan aktif koruma sistemlerinin bir parçası olarak kabul edilen devre kesiciler gibi elemanların bulunduğu alt sistemler emniyetle ilişkili sistem(SRS - safety related system) yaklaşımı ile ele alınmalıdır. 
Bu çalışmada, İstanbul Ulaşım A.Ş. işletmesinde  bulunan Kabataş - Bağcılar T1 tramvay hattı cer gücü besleme sisteminin güvenilirlik analizi yapılmıştır.Bu kapsamda ilk aşama olarak sistemde mevcut olan elemanların ve alt sistemlerin hata modları, bu hata modlarının sisteme olan etkisi ve güvenilirlik ile ilgili parametreler incelenmiştir. Daha sonra sistemin OG ve DC kısımlarında bulunan, bünyesinde devre kesici bulunduran ve emniyetle ilişkili sisteem yaklaşımı ile ele alınan alt sistemlerinin markov model kullanılarak PFDavg değerleri bulunmuştur ve SIL seviyeleri üzerinden bir  değerlendirme yapılmıştır. Son olarak ise T1 tramvay hattının ana besleme noktasından katener sisteme kadar olan kısmı kapsayan elektriksel sistemi ele alınarak güvenilirlik analizi yapılmıştır. Tüm sistemin güvenilirlik analizi yapılırken hata ağacı(FTA) yöntemi kullanılmıştır.

Abstract:
In railway systems, traction power supply system and type of transmission for the tarction power have an important place.  Substations that ensure the traction power and catenary system that ensure the transmission of the traction power consist of various electrical elements. One of the most important of these is circuit breaker  which is considered as the main protection element. Minimizing the risk of the circuit breakers that have an important role and place for the system to an acceptable level has a significant impact in terms of reliability of the whole system. 
Primary objective of the railway systems is that ensure operation continuity by providing continuous and reliable energy to achieve traction power. This case can be achieved by running system components which are available in traction power supply system of rail transportation system with minimum failure and by using energy efficient as much as possible running.Therefore failure modes of traction power system's components as possible should be detemined, risks of the system as possible should be mitigated and safety integrity level (SIL) of the system should be reduced to acceptable level in order to a continuous operation as much as possible in rail transportation systems can be obtained. 
Protection functions ensure an active protection by means of circuit breakers against unintended events that may be occured. Active protection systems have an important role for continuity and quality of electrical power supply. Subsystems which contain elements as circuit breaker that is considered as a part of active protection system are considered with Safety Related System - SRS when this entegration in system is considered.
In this study, reliability of traction power supply system of Kabataş - Bağcılar T1 tramline that is operated by Istanbul Transportation Co. is anaylzed. In this scope, firstly failure modes of elements and subsystems which are available in the system, influences of these failure modes on system and parameters about reliability are examined. And then,  PFDavg  values of subsystem which contain circuit breaker, exist on MV and DC parts and is considered with Safety Related System process was obtained by using markov model and made an assesment about SIL levels. Lastly, reliability analysis of the T1 tramline system is made by considering the electrical system that scope a part of the T1 tramline which from main supply point to catenary system. Fault tree analysis method was used when reliability analysis of the whole system is made.