Önceki yazımızla koruma ve terimleri konusuna iddialı bir giriş yapmıştık şimdi devam etmek zamanı. Üstat Walter Schossig'i keşfetmek bizim yazıların yönünü de değiştirecek gibi görünüyor. Bay Schossig Çek, Alman kökenli bir mühendis ve emeklilik yıllarını elektriğin tarihine adamış görünüyor. Kendisinden öğrendiğimize göre röle kelimesinin anlamı nereye dayanıyor? Bununla başlayalım.
Atletizmde 4x100 gibi bayrak yarışları İngilizce'de "flag" değil "relay" olarak geçer. Her yarışçı yarışın bir bölümünü koşar ve "emaneti" diğerine teslim eder. Atlı arabaların kullanıldığı zamanlarda, yolcuların mola verip sürücünün, yorgun atları yenileriyle değiştiği istasyonlara da "relay" denmekte imiş. Haberleşmede ve orduda relay tabiri, tekrar etmek, alıp-vermek, yaymak manasında kullanılıyor. Yüksek kotlarda kurulmuş röle istasyonları, aldıkları yayını aynen ileterek, tekrar ederek, mesajın uzak mesafeleri kısım kısım aşmasını, alıcıya ulaşmasını sağlarlar.
Koruma ihtiyacı ve Röleler nasıl doğdu?
İlk transformatörü 1885 yılına; Dolivo-Dobrovolsky'nin üç fazlı AC transformatörü yapmasını 1891'e tarihlemek mümkün. Sıcaklık koruması da olmadığından başlarda transformatörler yanmaya karşı, kurşun, gümüş, kalay iletkenli sigortalar ile korunmaktaydı. Transformatörün yaygınlaşması, şebekenin hızla büyümesi, iletim ihtiyacı doğması, mesafelerin uzaması, hatların, jeneratörlerin, motorların korunma ihtiyacı, koruma (özellikle de seçici koruma) işlevinin önemini doğurdu.
Bugün sigorta dediğimiz, hat üzerinde zayıflatılmış bölge yaratma fikri 1847 yılına dayanır ve Fransız Breguet'ye atfedilir. Yıldırım düşen bir telgraf istasyonunda inceleme yapan Breguet, akıma maruz kalmış, görece ince kesitteki iletkenlerin yok olduğunu, kalınlarınsa daha az zarar gördüğünü rapor eder. Cihazların ve insanların korunması için farklı kesitte iletkenlerin -cihazdan uzakta bir yerde- ucu ucuna eklenmesini öneren bir makale yazar. Bu fikrin "fuse link" denen sigortanın öncüsü olduğu kabul edilir.
Sigortadan çok sonra keşfedilen, yağlı devre kesicinin ilk örnekleri 1892'de yapılmıştır. O dönemde akım transformatörü var olmadığından, devrenin otomatik kesilmesi işi için tüm akımın üstünden geçtiği, bir gözetleme-değerlendirme düzeneği şarttı (doğrudan açma). Devre kesiciler kabul görüp yayıldıkça akımı sürekli gözetleyen, ihtiyaç doğduğunda devre kesiciyi tetikleyerek açtıracak düzenekler aranmaya başlandı. Gustav Benischke'nin 1898'de akım transformatörünü icat etmesi ile röleleri tetikletme işinde eksik parça tamamlanmış oluyordu. 1902 yılında Almanya'da tüm büyük firmalar bu tarz koruyucu cihazlar üretmeye başlamıştı.
Sıcaklık Rölesi ve Bay Max Bucholz
Transformatörlerin daha kullanışlı olmaları için kısa süreli aşırı yüklenmelere dayanmaları bekleniyordu. Sargıların ve yalıtımın yüksek sıcaklıkta nasıl yaşlandığı, hangi sıcaklıkta kalıcı (geri dönülemez) bozulma olacağı, yağın ısıyı emme ve soğuma yeteneği, sargı sıcaklığının kazan dışından nasıl tahmin edilebileceği üzerine araştırmalar, 1930'larda yapıldı. Böylece bimetal ilk termal korumalar kullanıma girdi. Sargı sıcaklığının 115°C’yi geçmemesi için 80°C' de alarm; 90°C’ de açma eşikleri belirginleşti.
O yıllarda örneğin fırtınalı bir havada açmış bir transformatörü yeniden devreye almak büyük riskti. Kapağı açıp sargıyı incelemek sahada olacak iş değildi. Devreye almak patlama ile sonuçlanabilirdi. Max Bucholz, Siemens fabrikasında incelediği hasarlı transformatörlerde, kısa devre arkının büyük ısısı ile yalıtımın yandığını ve gaz açığa çıktığını fark etti. Gazın varlığından erken aşamada haberdar olmak, onu alıp incelemek ve kazanı açmadan arızanın ölçeğini bulmaya dönük araştırmalar yaptı. 1910'dan beri kullanılmakta olan genleşme tanklı transformatörlerin parçalı yapısı gazı toplama işini kolaylaştırdı. 1921'de meşhur Bucholz rölesinin ilk patenti alınmıştır. Görselde 1927 yılından bir Bucholz rölesi görülebilir. Baştan itibaren iki şamandıralı bir yapı ile alarm ve trip aşamaları ayrılmıştır. Alman standardına, DIN 42566 kodu ile 1961 yılında girmiştir
ANSI KODLARI
Aynı işi yapan farklı ürünlerin oluşu, dahası terimlerde çok seslilik, sahada operatörlere zorluk çıkarmakta idi. Ortak dil ihtiyaçtı. 1884'te kurulmuş AIEE (Amerikan Elektrik Mühendisleri Enstitüsü) 1928'de bu konuya el atmıştır. AIEE'nin 26 numaralı yayını, cihazların kontrol fonksiyonlarını (device function numbers), sabit numaralar vererek tanımlamıştır. 87- diferansiyel koruma, 50/51- aşırı akım korumaları, 79- tekrar kapama, 52- devre kesici vb. numaralar bu ilk yayında vardır. Bu numaraların bir kısmının 1924 tarihli bir General Electric tramvay trafo istasyonu dokümanından geldiği de bilinmektedir. 26 numaralı yayının daha çok elektrikli ulaşım temelli olduğu söylenebilir.
O yıllarda bu kodların işaret ettiği elektromekanik rölelerin "az gelişmiş" olduklarını düşünmek hata olur. Şöyle bir örnek açıklayıcı olabilir: 600 V bir tramvay kataner hattının devre kesicisi açtığında, açma sebebinin, yere düşmüş bir iletken değil de "agresif" bir vatmanın gaza fazla yüklenmesi olduğunu ayırt ederek, -yolcular homurdanmadan önce- kesiciye tekrar kapama (79) verdirecek kalitede röle düzenekleri kullanılmaktadır.
AIEE, 1963 yılı başından itibaren IEEE adını almıştır. 26 numaralı yayının mirasçısı IEEE'de C37.2 olarak korunmuş ve ihtiyaçlara göre geliştirilmiştir. Amerika kaynaklı olsada Avrupa ve tüm dünya bu kodları benimsemiş ve kullanmaya devam etmiştir.
Bugün sahada kuvvetle benimsenmiş olduğunu gördüğümüz 50, 51, 87 gibi kodların kökeni, bir asrı aşan bu mühendislik mirasına dayanmakta. Merak eden olacaktır. Örneğin 1000 kVA ONAN genleşme tanklı bir transformatör için termostat, ANSI 23-26-49; Bucholz, ANSI 63-80 numaralarıyla örtüşür. Odanın ANSI ile ilgili dokümanı da okumaya devam edecekler için faydalı (seriye devam edeceğiz).
*Many thanks to Mr. Walter Schossig
Kaynaklar: ELP | PACW | AIEE 26:1930
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder
Yorumlar moderasyona tabidir.