N-1 kriteri, tesisin herhangi bir tek elemanı (bir OG kablosu, bir trafo ya da bir besleme hattı) devre dışı kaldığında kritik yüklerin beslenmeye devam etmesini sağlayan tasarım ölçütüdür. Selektif koruma koordinasyonu ise bir arıza olduğunda yalnızca arızaya en yakın koruma cihazının açmasını, geri kalan tesisin çalışmaya devam etmesini sağlar. İkisi birlikte bir kısa devrenin tek bir makineyi mi yoksa bütün fabrikayı mı durduracağını belirler.
N-1 kriteri ne anlama gelir
Terim Türk mevzuatında iletim sistemi için tanımlı. Elektrik Şebeke Yönetmeliği N-1 kısıtlılığı, iletim sisteminin herhangi bir ekipmanının ya da birbirine bağımlı bir ekipman grubunun arıza nedeniyle devre dışı olması hali olarak tarif ediyor. Yönetmelik iletim sisteminin bu durumda da güvenli işletilmesini, yani tek arızanın aşırı yüklenmeye, frekans ya da gerilimin sınır dışına çıkmasına veya kararsızlığa yol açmamasını istiyor.
Yönetmelikteki tanım iletim sistemine ait. Aynı mantığı bir fabrikanın kendi OG ve AG tesisine uygulamak işletmenin tasarımda vereceği bir karardır. Karar için iki şey bilinmelidir: hangi eleman arızalanınca üretim durur ve bu duruş kabul edilebilir mi? Sürekli proses yürüten bir tesiste tek bir kablo arızasının saatlerce kesinti yaratması kabul edilmeyebilir. Tek vardiyalı bir atölyede ise radyal besleme ve yedek parça stoğu yeterli olabilir.
N-1 değerlendirmesinde “eleman” geniş düşünülmelidir. OG giriş kablosu, ring üzerindeki her kablo bölümü, her trafo, OG bara, AG ana pano ve kuplaj kesicisi ayrı ayrı devre dışı varsayılır. Her durumda geriye kalan ekipmanın yükü taşıyıp taşıyamadığına bakılır.
Endüstriyel OG beslemede yedeklilik nasıl kurulur
Ring besleme
Tesis içindeki trafo merkezleri bir kablo halkası üzerine dizilir ve halka normalde bir noktadan açık işletilir. Bir kablo bölümü arızalandığında o bölüm iki ucundan ayrılır, açık nokta kapatılır ve bütün merkezler diğer yönden beslenir. Bunun için halkadaki her kablo, bütün yükü tek yönden taşıyabilecek kesitte olmalıdır. Kesit yalnızca normal işletme akımına göre seçilmişse, bir bölüm arızalandığında kalan kablolar yükü taşıyamaz.
Çift besleme
Tesis dağıtım şebekesinden iki ayrı hatla beslenir. İki hattın gerçekten bağımsız olup olmadığı önemlidir: aynı trafo merkezinin aynı barasından çıkan iki fider, o bara arızalandığında birlikte gider. Bağlantı noktası ve hatların hangi merkezden çıkacağı dağıtım şirketinin bağlantı görüşüyle belirlenir. Bu yüzden çift besleme isteği başvurunun en başında konuşulmalıdır.
İki trafo ve AG kuplaj
AG tarafında en yaygın çözüm iki trafo ve iki yarım bara arasında bir kuplaj kesicisidir. Normalde iki trafo kendi yarısını besler, kuplaj açıktır. Bir trafo devre dışı kalınca onun giriş kesicisi açılır, kuplaj kapanır ve diğer trafo iki yarıyı birlikte besler. Bunun çalışması için her trafonun, en azından kritik yüklerin tamamını tek başına taşıyacak güçte seçilmesi gerekir. Kritik olmayan yüklerin bu durumda otomatik olarak atılması da tasarıma eklenebilir.
Kuplajın kilitleme mantığı da bir tasarım kararıdır. İki trafonun AG tarafta sürekli paralel çalışmasına izin verilirse AG baradaki kısa devre akımı belirgin şekilde artar. Kesicilerin kesme kapasitesi ve bütün koruma ayarları bu yüksek değere göre seçilmelidir. Paralel çalışma istenmiyorsa iki giriş kesicisi ve kuplaj arasında, üçünün aynı anda kapalı olmasını engelleyen bir kilitleme kurulur.
Kâğıt üzerinde kontrol: yük akışı
Her N-1 senaryosu bir yük akışı hesabıyla kontrol edilir. Bir eleman çıkarılır ve kalan kabloların yüklenmesi, trafoların aşırı yüklenip yüklenmediği ve en uzak noktadaki gerilim düşümü hesaplanır. Bir senaryo sınırı aşıyorsa ya ekipman büyütülür ya da o senaryoda hangi yüklerin atılacağı önceden yazılır.
Seçicilik: arızayı en yakın cihaz temizler
Bir AG çıkışında kısa devre olduğunda akım, trafodan arıza noktasına giden yol üzerindeki bütün koruma cihazlarından geçer: OG giriş rölesi, trafo koruma rölesi, AG ana kesici, dağıtım panosu kesicisi ve son çıkış sigortası ya da kesicisi. Hepsi aynı arızayı görür. Seçicilik, bunlardan yalnızca arızaya en yakın olanın açmasını, yukarıdakilerin beklemesini sağlar.
En çok kullanılan yöntem zaman kademelendirmesidir. Her koruma cihazı kendinden sonraki cihazdan biraz daha geç açacak şekilde ayarlanır. Aradaki fark, alttaki kesicinin açma süresini, rölelerin ölçme hatalarını ve akım trafolarının hatalarını karşılayacak kadar olmalıdır. Kademe sayısı arttıkça OG girişteki gecikme uzar. Bu yüzden tesisin içine eklenen her yeni dağıtım seviyesi, dağıtım şirketinin bağlantı noktasındaki fider rölesine kalan zaman payını daraltır.
OG tarafında koruma rölelerinin temel fonksiyonları faz aşırı akım ve toprak arıza korumasıdır. Her biri için genellikle ters zamanlı bir eğri ile bir ya da iki sabit zamanlı kademe kullanılır. IEC 60255-151, aşırı ve düşük akım rölelerinin koruma fonksiyonu, ölçme karakteristiği ve zaman gecikmesi karakteristikleri için asgari şartları tarif eder. Trafo koruma rölesinin ani açma kademesi, trafonun enerjilendirilmesinde çekilen mıknatıslanma akımına takılmayacak, ama AG tarafındaki bir arızaya da gereksiz yere tepki vermeyecek şekilde ayarlanır.
AG tarafında hava devre kesicilerinin ve kompakt kesicilerin elektronik açma birimleri uzun gecikmeli, kısa gecikmeli, ani ve toprak arıza fonksiyonlarına ayrı ayar verir. Sigortalar ise ayarlanamaz. Bir sigorta ile bir kesici arasındaki seçicilik ancak eğriler üst üste konarak görülebilir. Kesici üreticilerinin yayımladığı seçicilik tabloları, belirli iki cihaz arasında hangi akıma kadar seçiciliğin sağlandığını gösterir ve hesapta bu tablolar kullanılır.
Ana şalter neden durup dururken açar
İşletmelerin en sık şikâyeti, küçük bir arızada ana şalterin ya da OG giriş kesicisinin açması ve bütün tesisin karanlıkta kalmasıdır. Sahada karşılaştığımız sebepler çoğunlukla şunlardır:
- Ana kesicinin ani açma ayarı, alt çıkışlardaki kısa devre akımının altında kalmıştır. Alttaki kesici açmaya başlamadan ana kesici de aynı arızayı ani açma bölgesinde görür.
- Ana kesici ile alt kesicinin kısa gecikme süreleri aynı ya da birbirine çok yakındır. Eğriler kesişir ve hangisinin önce açacağı şansa kalır.
- Ana kesicideki toprak arıza fonksiyonu fazla hassas ayarlanmıştır ya da alttaki çıkışlarla arasında zaman farkı yoktur.
- Trafonun enerjilendirilmesi ya da büyük bir motorun kalkışı, OG rölesinin ani açma kademesini çalıştırır.
- Tesise yeni trafo, paralel çalışma ya da daha kısa bir kablo eklenmiş, kısa devre akımı artmış, ama röle ayarları yıllar önceki değerlerde kalmıştır.
- Akım trafosunun oranı yanlış seçilmiştir ya da yüksek arıza akımında doyuma gider ve röle akımı yanlış ölçer.
- İşletmenin OG giriş rölesine, dağıtım şirketinin fider rölesinin altında kalacak kadar zaman payı bırakılmamıştır. Bu durumda tesisteki bir arıza fideri de açtırabilir ve aynı hattaki başka tüketicileri etkiler.
Bu sebeplerin çoğu sahada görülemez. Ancak bütün cihazların eğrileri aynı grafikte, gerçek kısa devre akımlarıyla birlikte çizildiğinde ortaya çıkar.
N-1 ve seçicilik birbirini nasıl etkiler
Yedekli bir tesisin tek bir işletme düzeni yoktur. Ring açık noktası değiştiğinde, kuplaj kapandığında ya da bir trafo devre dışıyken akımın yolu ve kısa devre akımının büyüklüğü değişir. Normal düzende seçici çalışan ayarlar, N-1 düzeninde seçiciliği kaybedebilir. Koordinasyon bu yüzden her işletme senaryosu için ayrı kontrol edilir.
İki yönden beslenebilen ring yapılarında arıza akımı halkaya iki taraftan gelebilir. Basit aşırı akım röleleri bu durumda hangi kablonun arızalı olduğunu her zaman ayırt edemez. Halka kapalı işletilecekse yönlü koruma ya da hat diferansiyel koruma gibi çözümler değerlendirilir. Açık işletilecekse açık noktanın yeri koruma ayarlarıyla birlikte belirlenir.
Seçiciliği sağlamak için yukarı doğru eklenen her gecikme, arızanın sistemde kaldığı süreyi uzatır. Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Yönetmeliği’ne göre yüksek gerilim tesislerinde izin verilen dokunma gerilimi hata süresine bağlı olarak değişir, yani röle ayarı topraklama hesabının da girdisidir. NFPA 70E metinleri de koruma cihazının açma süresinin uzamasının ark olayındaki enerjiyi artırdığını belirtir. Koordinasyonda aranan, seçiciliği bozmadan elde edilebilecek en kısa açma süreleridir.
Koordinasyon çalışması ne teslim eder
Elektrik Tesisleri Proje Yönetmeliği’nin ekindeki proje kapsamları, röle koordinasyonunu sağlayacak hesapların eğrileriyle birlikte verilmesini ve ayar değerlerinin selektiviteyi sağlayacak şekilde tanımlanmasını istiyor. Bir koordinasyon çalışması genellikle şu adımlarla yürür:
- Veri toplama. Güncel tek hat şeması, dağıtım şirketinden alınan bağlantı noktası kısa devre gücü, trafoların güç ve kısa devre gerilimi değerleri, kablo tipleri ve uzunlukları, röle ve kesici modelleri, akım trafosu oranları ve mevcut ayarlar sahadan toplanır.
- Kısa devre hesabı. IEC 60909 yöntemiyle her bara için en büyük ve en küçük kısa devre akımları hesaplanır. En büyük değer kesici kapasitesini ve ani açma ayarlarını, en küçük değer ise korumanın en uzaktaki arızayı hâlâ görüp görmediğini kontrol etmek için kullanılır. IEC 60909-0’ın üçüncü baskısı Temmuz 2026’da yayımlandı ve 2016 baskısının yerini aldı.
- Senaryolar. Normal işletme ve her N-1 düzeni için hesap tekrarlanır: bir trafo devre dışı, kuplaj kapalı, ring açık noktası farklı yerde, varsa jeneratör ya da GES devrede.
- Zaman akım eğrileri. OG girişten en uzaktaki AG çıkışa kadar her koruma yolu için cihaz eğrileri aynı grafikte çizilir. Trafo hasar eğrisi, mıknatıslanma akımı ve kablo kısa devre dayanımı da aynı grafiğe eklenir.
- Röle ayar tablosu. Her röle ve kesici için fonksiyon fonksiyon ayar değerleri, akım trafosu oranı ve seçilen eğri tipi tek bir tabloda verilir. Sahadaki teknisyen ayarları bu tablodan girer.
- Sorunlu noktalar ve öneriler. Seçiciliğin sağlanamadığı yerler, kesme kapasitesi yetmeyen kesiciler ve gerekiyorsa değiştirilmesi önerilen cihazlar raporda listelenir.
- Saha doğrulaması. Ayarlar girildikten sonra röleler sekonder enjeksiyonla test edilir ve gerçek açma süreleri tabloyla karşılaştırılır.
Yeni trafo, yeni kablo, GES bağlantısı ya da dağıtım şirketinin bağlantı noktasındaki kısa devre gücünün değişmesi, eğrilerin yeniden çizilmesini gerektirir.
Başlamak için gerekenler
İlk görüşmeye güncel tek hat şeması, trafo etiket bilgileri, son röle ayar kayıtları ve varsa açıklanamayan açmaların tarihleri getirilirse işin kapsamı hızla belirlenir. Hangi yüklerin tek bir arızada mutlaka beslenmeye devam etmesi gerektiğini üretim ekibiyle birlikte listelemek, N-1 hedefinin ne kadar geniş tutulacağını belirler.
Grup Ağırman olarak kısa devre hesaplarını IEC 60909 yöntemiyle yapıyor, yük akışı, kısa devre ve koruma koordinasyonu analizlerini DIgSILENT PowerFactory üzerinde yürütüyor ve N-1 kriterini tasarıma baştan dahil ediyoruz. Mevcut tesislerde trafo revizyonu kapsamında koruma rölelerinin dijitalleşmesini ve seçici koruma koordinasyonunun yeniden kurulmasını Ankara merkezimizden Türkiye genelinde üstleniyoruz.
Bu yazı Ekim 2026 itibarıyla yürürlükteki mevzuatı ve standartları yansıtıyor; uygulamadan önce güncel yönetmelik ve standart metinlerini kontrol edin.