Termik santral ve nükleer santralde sistemin devamlılığı ve güvenirliliği açısından baraların enerjili kalması gerekmektedir.

Bara transfer konfigürasyonu endüstriyel gereksinim ve sahadaki elektrik beslemesinin çeşitliliğine göre değişir.  Örneğin termik ve nükleer santralde santralin çalışabilmesi veya nükleer santrale özgü olarak güvenli devreden çıkarmayı (safe shutdown) sağlamak için gerekli olan iç ihtiyacı besleyebilen en az iki adet şebeke beslemesi olmaktadır. Şebeke beslemeleri arasında enerjinin sürekliliği açısından bara transferi gereklidir. 


Şekil 1'de termik santrale ait genelleştirilmiş bir tek hat şeması verilmektedir. Termik santralin devre dışı olduğu ve ana şebekenin kullanılmadığı durumda santral yedek şebeke ile beslenebilir ve yedek şebeke kesicileri kapalı duruma gelir. Ana şebeke beslemesine ait kesiciler ise açık durumdadır. Ünite senkron olduğunda ünite yardımcı trafoları devreye girer. Ana şebeke veya senkron generator çıkışı yerine yedek şebeke trafoları üzerinden santral iç ihtiyaç baralarının beslenmesi bir bara transferidir. Bara transferinde orta gerilim baralarının ana kaynak yerine alternatif bir kaynaktan beslemesi yapılmaktadır. Bara transferi için senkronizasyon kontrol röleleri manuel olarak kullanılabildiği gibi önceden programlanmış otomatik rölelerde kullanılabilir.

Şekil 1. Termik santral genelleştirilmiş tek hat


Santral iç ihtiyaç baralarına ya da yardımcı baralara yük olarak kompresör, pomba vb. ekipmanın  çalışmasını sağlayan asenkron motor bağlanır.

Ana şebeke beslemesi kesildiğinde motor baralarında "artık terminal gerilimi", motor rotorundaki kalan manyetik akıdan kaynaklı indüklenir. Enerji kesildikten sonra motor rotorunun tam olarak durması zaman almaktadır (coast down time). Enerji kesildiğinde bara frekansı baraya bağlı motorların ortalama hızı ile belirlenecektir. Bara enerjisi kesildiğinde baraya bağlı en büyük güçlü motor normal bara frekansından daha yüksek hıza yani frekansa sahip olacağından ve yüksek gücü ve ataletinden dolayı küçük motorları besleyen asenkron generator gibi davranacaktır. Bara transferi anında "artık gerilimin" büyüklüğü ve artık gerilimin devam etme süresi ve normal baraya göre faz açısı önemli olmaktadır.  Bu nedenle bara transferi yöntemleri bulunmaktadır.

Hızlı bara transferi 

Ardışık ve eşzamanlı bara transferi olarak ikiye ayrılabilir. Ardışık transferde bara transferini gerçekleştiren cihaz (röle olsun) çalışma komutunu aldıktan sonra orta gerilim barasını besleyen ana kaynağın kesicisine açma komutunu gönderir. Ardışık transfer ana besleme kaynağı kesicisi tam açıldıktan sonra yedek besleme kaynağına ( yedek trafo çıkış kesicisi olsun) kapama komutunu verir. Bara ölü zamanı (dead time) 5-7 saykıl (100-140 ms)'dir. 

Eşzamanlı transferde,  bara transfer cihazı çalışma komutunu aldıktan sonra ilk olarak ana kaynak kesicisi için açma komutunu yayınlar bu esnada da cihaz belirli kriterlerin karşılanması durumuna göre yedek besleme kesicisine kapama komutu gönderir ve kısa zamanlı, 1-2 saykıl (20-40 ms) bara ölü zamanlı bara aktarması gerçekleştirilir. Faz açısının aniden değişmesine neden olan anormal koşullar ve arızadan dolayı ana şebeklenin kaybı durumunda eş zamanlı transfer mümkün olmayabilir. Ayrıca ana besleme kaynağı kesicisinin açma durumunda arıza yapması halinde yedek besleme kesicisi iki kaynağı paralele almayı önlemek için trip eder. Eşzamanlı transfer ana ve yedek beslemenin aynı barayı paralel beslemesinin istenmediği durumlarda kullanılır.

Eşfazlı bara transferi

Yedek besleme kaynağı geriliminin faz açısı ile bara geriliminin  ya da bara artık geriliminin faz açısı aynı fazda olduğu zaman yedek besleme kaynağı kesicisi kapatılır. Faz açısı rölesi, kesici kapama anında gerçek zamanlı kayma ve kecisi set değerine bağlı olarak faz açısı farkını tahmin eder ve buna göre komut gönderir. Röle fonksiyonu ünite generatorünü sisteme senkron eden senkron cihazına benzer. Eşfazlı transfer, bara gerilimi ve devreye alma kaynağı arasında ortaya çıkan V/f farkını minimize ettiğinden 180 derecede bile kapamaya imkan veren artık gerilim bara transferinin zıttı gibi düşünülebilir.

Ana besleme trafosu bir arıza ile karşılaştığında bu yöntem sıkıntılar doğurabilmektedir. Bu durumda oluşan anlık paralel bağlantı yedek kaynağın arızayı beslemesine yol açar. 

Artık gerilim bara transferi

Motor artık gerilimi belli  bir değere eriştiğinde yardımcı yükler baraya aktarılabilir. Artık gerilim rölesi (residual voltage relay) set değerine göre kapama komutu gönderilir. Anma geriliminin %25-%30 değerlerinde bara transferi motorların bağlı olduğu faz açısına bakılmaksızın gerçekleştirilir. Röle ve kontrol ekipmanı karmaşık olmadığından işletme açısından avantaj oluşturabilir. Ancak transfer yavaş gerçekleştiğinden sürecin kesintiye uğraması muhtemeldir. Bu tip bir transferden sonra motorlar bara gerilimi çok düştüğü için eş zamanlı hızlanamaz ve demeraj akımı kilitli rotor değerlerine yaklaşır. Bu tip bara transferinde bara da yük atma (load shedding) yapılması gerekmektedir.

Yavaş bara transferi

Çok kullanılmayan bir yöntemdir. Gerilimin gözlenmesi yerine sabit zaman gecikmesi kullanılarak transfer gerçekleştirilir. Zaman uzun olduğundan süreç kesintiye uğrayabilir. Demeraj akımını azaltmak için baraya bağlı bazı motor yükleri atılır. 


Kaynaklar:

Recent Trends in Power Plant Bus Transfer Systems & Philosophies, Randhir Kumar Misra

A new MV bus transfer scheme for nuclear power plants, Choong-Koo Chang