12kV tek fazlı yeniden bağlayıcı, DNP3.0 haberleşmeli yeniden kapanma cihazı, 11kV direk üstü yüksek voltajlı yeniden bağlayıcı

Tek fazlı yeniden kapatma (Single phase reclosing), elektrik mühendisliğinde iletim hatları koruması için kullanılan otomatik bir yeniden kapatma yöntemidir. Çalışma şekli şu şekildedir: Tek fazlı arızada sadece arızalı faz kesilir ve yeniden kapatılır; fazlar arası arızada ise üç faz da kesilir ve durumuna göre üç fazlı yeniden kapatma yapılıp yapılmayacağına karar verilir; eğer yeniden kapatma hala aktif bir arızaya yapılırsa üç faz kesilir. Bu yöntem esas olarak 220 kV ve üzeri büyük topraklama akımı sistemlerinde kullanılır ve tedarik güvenilirliğini ve sistemin geçici kararlılığını artırır. Sağlam fazlar kapasitans ve karşılıklı endüktans bağlantısıyla oluşan gizli akımın arıza noktasındaki arkın sönmesini etkilemesi nedeniyle, yüksek gerilim reaktörünün nötralinin topraklanması veya kısa süreli topraklama makarası devreye alma gibi ark söndürme önlemleri uygulanmalıdır. Faz seçici elemanları mesafe seçici, faz akımı farkı ani değişim seçici ve faz akımı anlık kesici gibi tiplerdir. Uluslararası alanda 1000 kV ve üzeri ultra yüksek gerilim hatları çoğunlukla tek fazlı yeniden kapatma kullanırken, aynı direk çift hatlar faz bazlı yeniden kapatma yöntemini kullanır.

Elektrik sistemi çalışma deneyimleri kanıtlamıştır ki hava hatlarındaki arızaların çoğu geçicidir, örneğin: yıldırım aşırı gerilimi nedeniyle oluşan izolatör yüzeyinin yanıp sönmesi, rüzgarın neden olduğu kısa süreli hat temasından, kuş vücudundan geçen elektrik akımından ve tellere düşen dallar gibi nesnelerden kaynaklanan kısa devreler vb. Arızalı hat hızla kesildikten sonra ark kaybolur, arıza noktasındaki yalıtım direnci tekrar geri yüklenir, bu nedenle hat kesildikten sonra bir kez daha yeniden kapatma yapmak, tedarik güvenilirliğini önemli ölçüde artırabilir. 110 kV ve altı hatlar çoğunlukla üç fazlı bir kez yeniden kapatma kullanırken, çalışma deneyimlerine göre 110 kV üzeri büyük topraklama akımı sistemlerindeki yüksek gerilim hava hatlarındaki kısa devre arızalarının %70'inden fazısı tek fazlı topraklama kısa devresidir, özellikle 220 kV üzeri hava hatlarında hatlar arası mesafe büyük olduğu için tek fazlı topraklama arızaları %90'a kadar ulaşır. Bu durumda sadece arızalı olan bir faz kesilip ardından tek fazlı yeniden kapatma yapılırsa, arızalı olmayan iki faz yeniden kapatma periyodu boyunca çalışmaya devam eder ve bu durum tedarik güvenilirliğini ve sistemin eş zamanlı çalışma kararlılığını önemli ölçüde artırır. Bu nedenle 220 kV üzeri büyük topraklama akımı sistemlerinde tek fazlı yeniden kapatma yaygın olarak kullanılır. Hat anlık tek fazlı topraklama koruması bir faz kesildikten sonra, sağlam fazlar fazlar arası ve toprağa göre kapasitans arızası noktasına kapasitif akım verirken, aynı zamanda sağlam fazların yük akımı fazlar arası transformatörleri aracılığıyla arızalı fazda indüklenmiş gerilim oluşturur ve fazlar arası ve toprağa göre kapasitans yoluyla arıza noktasına endüktif akım sağlar. Bu iki akım birleşerek gizli akımı oluşturur. Gizli akım büyüklüğü hat parametrelerine bağlıdır. Genel olarak hat gerilimi ne kadar yüksekse, yük akımı ne kadar büyükse gizli akım da o kadar büyük olur. Gizli akımın varlığı nedeniyle arıza noktasındaki arkın sönmesi zorlaşır ve tek fazlı yeniden kapatmayı geciktirir. Hızlı tek fazlı yeniden kapatma kullanıldığında, tek fazlı yeniden kapatma başarısız olabilir ve üç faz kesilebilir.

Tek fazlı yeniden kapatma süresi (arıza noktasının güçten kesilmesi ile tekrar çalışma geriliminin uygulanması arasındaki süre), arıza noktasındaki arkın sönmesi ve hat yalıtımının geri yüklenmesi için gerekli süreden daha büyük olmalıdır. Üç fazlı yeniden kapatmadan farklı olarak, sadece arızalı fazın kesildiği tek fazlı yeniden kapatma sürecinde, arıza noktasındaki ark henüz sönmemişken, arıza noktası hala fazlar arası kapasitans yoluyla çalışan diğer iki fazın gücü tarafından akım alarak arkı sürdürür, ark kesildikten sonra ise arıza noktası esas olarak çalışan iki fazın gücünden arızalı faz-toprak kapasitans yoluyla oluşan dağılım gerilimine maruz kalır. Akımın sıfır geçişi nedeniyle uzayıp kapanan ark sonrası, eğer arıza noktasındaki yalıtım geri yükleme hızı, geçen gerilim dalgası yükselme hızından düşükse, bu gerilim dalgasının tepe noktası civarında arıza noktasındaki yalıtım tekrar delinir. Bu durumda sadece arızalı olmayan iki fazdan ark akımı alınmasının yanı sıra, arıza kapasitansında biriken elektrik enerjisi de arıza noktasına salınır ve önceden durağan ark akımından çok daha büyük bir tepe noktasına sahip tekrar yanma akımı oluşturur. Bu durum her bir endüktans yarım periyodu tekrarlanır ve bu da son ark sönme süresini etkiler. Hat çalışma gerilimi ne kadar yüksekse, hat uzunluğu ne kadar uzunsa son ark sönme süresi de o kadar uzun olur. Yapay kısa devre denemeleri ve gerçek çalışma kayıtları bu sonucu doğrulamıştır. Tek fazlı yeniden kapatma süresini sistem kararlılığı (yeniden kapatma süresi), koruma releri uyumu gibi gereksinimleri karşılamak için makul bir değere, örneğin yaklaşık 1 s'yi aşmayacak şekilde kısaltmak ve yeniden kapatma başarısını düşürmemek amacıyla 500 kV ve üzeri gerilimdeki orta ve uzun hatlarda yaygın olarak yardımcı ark söndürme önlemleri kullanılır. Bunların iki ana türü vardır: ① Hat kapasitans telafiği için hatlara takılan yüksek gerilim reaktörünün nötralinde uygun bir indüktans değeri ile topraklama yapmak; bu yöntem paralel bağlı bir rezonans indüktansı ile eşdeğerdir ve bu sayede arıza noktasından geçen devamlı akım ve arıza noktası üzerinden atlayan geri yükleme gerilimi önemli ölçüde azaltılarak, arıza arkının hızlı ve sorunsuz bir şekilde son sönmesi için temel hazırlanır. Bu yöntem elektrik sistemlerinde başarılı bir şekilde yaygın olarak kullanılmıştır. ② Tek fazlı yeniden kapatma sürecinde, kesilen arızalı faz hattının her iki ucunda kısa süreli topraklama makarası devreye alınarak arıza noktasını temel olarak sıfır potansiyele getirme ve hızlı ark söndürme hedefine ulaşmak. Özellikle önemli ağır yük hatları için (aynı direk çift hatlar), eğer farklı fazlı arızalar (örneğin甲 hat A fazı ve乙 hat B fazı arızası) durumunda faz bazlı yeniden kapatma başarılı bir şekilde gerçekleştirilecekse, topraklama makarası uygulanabilir bir çözümdür.