Alçak Gerilimde Devre Kesiciler Nasıl Seçilir?

OG/AG güç transformatörlerinde alçak gerilim tarafında bulunan koruyucu ekipmanların incelendiği bu yazımızda, koruma elemanlarının nasıl seçilmesi gerektiği ve bu koruma elemanlarının işlevleri incelenmiştir.

A- A+

11.05.2017 tarihli yazı 20991 kez okunmuştur.

Aşağıdaki şekilde, her biri 20 kV, 410V ve 1600 kVA karakteristiğe sahip OG/ AG trafo ve alçak gerilim kısımları ve yine şekil üzerinde görülen A ve B kesicileriyle 2 adet sigorta tarafından korunan 20 kV’lık giriş hatlı orta gerilim bir sistem görülmektedir. Anahtar (C), tesisin her iki parçasını birlikte veya ayrı olarak çalıştırmak için kullanılmaktadır. Bu iki gelen hatların birindeki arızalanma durumunda güç kullanılabilirliğini en iyi duruma getirmek için ayarlamalar C anahtarıyla yapılmaktadır.

İçindekiler:

1) Koruyucu ekipmanların boyutlandırılması

► AG hattındaki A ve B cihazlarının derecelendirilmesi

► OG hattı üzerinde sigortaların derecelendirilmesi

► Diğer cihazların bozulma kapasiteleri;

• Tesisat üzerinde farklı noktaların kısa devre akımlarının belirlenmesi

• Bozulma kapasitelerin belirlenmesi

2) Sağlamlıkları üzerine cihazları belirleme

► Üretim esasları

► Devre kesici D ve F arasındaki ayrım

► Devre kesici G ve E arasındaki ayrım

► Devre kesici E ve C arasındaki ayrım

► Devre kesici D ve C arasındaki ayrım

► Devre kesici A ve B yada devre kesici C ve A arasındaki ayrım

► Devre kesici A ve B ile OG sigortaları arasındaki ayrım

1) Koruyucu Ekipmanların Boyutlandırılması

1.1 AG hatlarına monte edilen A ve B cihazlarının belirlenmesi;

Alçak gerilim hatlarına gelen nominal akım; 410 V’da 1600 kVA ise 1600000/(410* √3)= 2253 A’dir. Bu nedenle bu kısımda 2500 A derecesinde çalışabilen cihazlar seçilmektedir.

1.2 OG hattında kullanılan sigortaların belirlenmesi

Orta gerilim hattına gelen nominal akım ise; 1,600,00 / (20 000 × √3) = 46 A'dir. Bu değer göz önünde tutularak (transformatör için termik koruma sağlamakla birlikte, ani ve aşırı yük akımlarını hesaba katmak için) 80 A dereceli sigortalar seçilir.

1.3 Çeşitli cihazlar için kesme kapasitesi

1.3.1 Tesisattaki farklı noktalardaki kısa devre akımlarının saptanması

Her trafo, 36 kA'ya eşit bir kısa devre akımına sahiptir (akım, transformatörün gücüne ve kısa devre gerilimine bağlıdır). Bölüm anahtarı kapalı olduğunda, akan akım tarafındaki cihazların (A ve B kesicilerin) bara empedanslarını gözardı ederek, kısa devre akımı 2x36 = 72 kA rms olarak belirlenir.

Kablo empedansları göz önüne alındığında, (F) ve (G) 'de bulunan devre kesicilerden geçen kısa devre akımı, yaklaşık 50 kA'dan fazla değildir.

1.3.2 Kesme kapasitelerinin belirlenmesi

Her ir cihaz için gerekli olan kesme kapasitesi, tesisattaki farklı noktaların kısa devre akım değerlerine göre belirlenmelidir.

D ve E devre kesicileri 72 kA'den yüksek bir kırma kapasitesine sahip olmaları,

A, B ve C devre kesicileri için 36 kA'den daha yüksek bir kırma kapasitesi yeterlidir.

F ve G devre kesicileri ise minimum 50 kA'lik bir kesme kapasitesine sahip olmaları gerekir.

2) Sağlamlıkları Üzerine Cihazları Belirleme

2.1 Üretim esasları

Ayırıcı, her devre kesicinin özelliklerini, akan akım tarafında bulunan koruyucu cihazın (devre kesici veya sigorta) özelliklerinin karşılaştırılmasıyla belirlenir.

“Tesisatın en uzak noktasındaki devre kesiciler, aşırı yük olması durumunda tesisat üzerindeki baskıyı sınırlayıp, "mümkün olduğunca çabuk" açılabilmesi için seçilmeli ve ayarlanmalıdır.”

Bu devre kesicilerin özellikleri belirlendikten sonra, devre kesiciler arasında ayrım yapılmasını sağlamak için tesisatı yedekleyebilir (aşağı yönlü kesici / yukarı yönlü kesici).

2.2 Devre kesici D ve F arasındaki ayrım

F'de: 185 A; Isc = 50 kA

250 A derecesinde bir devre kesici uygundur; örneğin Compact NSX 250 H (415 V'da kesme kapasitesi 70 kA).

D noktasında: In = 700 A; Isc = 72 kA

800 A derecesinde bir devre kesici uygundur; örneğin Compact NSX 800 L veya bir Masterpact NT 08 L1 (415 V'de kesme kapasitesi 150 kA).

Ayırıcı mekanizması

F kesicisi çok sınırlayıcıdır (çapraz olabilen maksimum akım, 50 kA rms muhtemel kısa devre değeri için 22 kApeakakımına izin verir) bu nedenle D kesicisi ile “sahte zaman” ayırımlarına izin verilir. Bu ayırma işlemleri D kesicisinde “SELLIM” adı verilen (hem ayırım hem de akım sınırlaması sağlayan ayırıcı ilkesi) ilkenin uygulanmasıyla gerçekleştirilmiştir. Ayırım işlemde SELLIM ilkesine göre D kesicisi üzerindeki cihazlar açılmadığında F ve D arasındaki toplam ayırımı da sınırlayan bu cihaz 1. akım dalgasının ilerlemesine izin vermez.

2.3 Devre kesici G ve E arasındaki ayrım

G noktasında: In = 330 A; Isc = 50 kA

400 A derecesinde bir devre kesici uygundur; örneğin Compact NSX 400 H (kesme kapasitesi 415 V'da 70 kA).

E: In = 750 A; Isc = 72 kA

D kesicisindekiyle aynı kesici (akım sınırlaması) kullanılabilir, ancak NSX 400 H akım sınırlaması NS 250 H'den daha zayıf olduğundan, bu birleşim tamamen ayırt edici olmayacaktır.

Bu ayırma işlemini sağlamak için seçici bir devre kesici seçilmelidir, örneğin Masterpact NW 10 H2 (1000 A'da, 415 V'da kesme kapasitesi 100 kA, Icw = 85 kArms / 1 s). Buna ek olarak, cihazın G kesicisinde akım sınırlayıcı gücü, gerektiği sürece “sahte zamanlı” ayırma işlemine olanak tanımalıdır.

Ayırıcı mekanizması

Icw (85 kA) kırma kapasitesinden (100 kA) daha düşük olduğundan, bu cihaz 170 kApeak bir eşik değerine sahip bir ani koruma modülüne (DIN) sahiptir.

Bir Isc = 72 kArmsile, E kesicisindeki maksimum akım 72 × 2.3 = 165 kA peak'dir. Bu nedenle DIN eşiğine asla ulaşılamadığından, ayrımcılığa engel olacak hiçbir yol oluşturulmayacaktır. Üstelik G kesicisinde kısa devre olması durumunda, 50 kA'lık bir Isc'ye karşılık gelen maksimum akım, G kesicisi ile 30 kA peak değerinde sınırlandırılmaktadır.

2.4 Devre kesici E ve C arasındaki ayrım

Bu ayrım, her iki gelen hat üzerinde işlevsel ise (bölüm anahtarının açılması, A ve B kesicileri üzerinden güç kaynağını kesmediğinden) şart değildir. Bunun tersinde gerçekleşen hat B kesici çalışmıyorsa gereklidir.

C kesicisindeki nominal akımın değeri:

Maksimum esneklik sağlamak için, bölüm anahtarlama cihazları, gelen cihazlarla özdeş boyutlara sahiptir. = 2500 A.

Isc = 36 kA olduğu için, C kesicisine yerleştirilen seçici bir devre kesici, E kesicisi ile zaman ayırımına izin verir ve D kesicisi ile akım sınırlaması sağlar, örneğin bir Masterpact NW 25 H1 (2500 A'da, kesme kapasitesi 65 kA 415 V, Icw 65 kA / 1 s).

Bu seçimin sebebi, cihazın Icw'si kesme kapasitesine eşit olduğundan, ani olarak kendini korumaya alamaz. Bu nedenle, zaman ayırımı, sınırlama olmadan kesme kapasitesine kadar uygulanabilir.

“Bu nedenle C kesicisi, ani serbest bırakma "Kapalı" konumuna getirilmiş ve 0,2 s bandındaki kısa süre gecikme ile (devre kesicinin kısa süreli bırakma gecikmesinden dolayı) seçici bir açma ünitesi içermelidir. E kesicisi 0,1 s bandında ayarlanır.”

2.5 Devre kesici D ve C arasındaki ayrım

E ve C kesicileri arasındaki ayrım için seçilen çözüm, C kesicisi tamamen kopma kapasitesine kadar ayırt edici olduğu için D ve C kesicileri içinde da uygundur.

2.6 Devre kesici A ve B yada devre kesici C ve A arasındaki ayrım

A ve B kesicileri kendiliğinden koruma anında serbest bırakılma konusunda seçici cihazlardır. Burada da, zaman ayırımı, A ve B kesicilieri için kesme kapasitesine kadar uygulanır: Anlık salınımları "Kapalı" konumuna getirilir ve kısa zaman gecikmesi 0,3 s bandında ayarlanır (kısa sürede C kesicisinin serbest bırakma gecikmesi 0.2 s bandında ayarlanır).

2.7 Devre kesici A ve B ile OG sigortaları arasındaki ayrım

Bu ayrımı analiz etmek için AG devre kesiciler ve OG sigortaları için eğrileri karşılaştırmamız gerekir. Bunu yapmak için,akım skalası, transformatör oranı ile çarpılarak OG sigorta eğrisini AG'ye aşağıdaki grafikteki gibi aktarılmıştır.

2.7.1. Standart seçimli açma ünite ayarları

Uzun Zaman Eşiği

Sigorta için tetiklenmeyen limit akımı, devre kesiciyi açma için olan limit akımının oldukça üzerindedir. Uzun zaman eşiği, bu nedenden maksimuma ayarlanabilir. (yani lr = ln)

Uzun Süreli Gecikme ve Kısa Süreli Eşik

OG sigortaları için üfleme özelliği, l2t eğimi ile uzun süreli gecikme (LT) , devreye girme eğilimine kıyasla çok daha dik bir eğime sahiptir. (bknz: grafik) Kesişen eğrileri korumak için, uzun süreli gecikme (tr) veya kısa zaman eşiği yeterli miktarda düşük değerlerde ayarlanmalıdır.

Bu örnekteki iyi hesaplamalar, tr= 12s ( 6 lr’de, genellikle 1 ila 25 s aralığında bir aralıkta) ve lsd= 4lr ( 1.5 ila 10lr aralığında) ayarını içermektedir.

Bu değerler, açma noktasındaki maksimum akımların geçmesine ya da yanlış açmaksızın aşağı akım yönünde bulunan yüklerin başlatma akımlarına izin verir. Bu yükler üzerine ayrıntılı bir çalışma gerekmektedir. Kısa devredeki gecikme eşiği daha yüksek olmasıyla, mesela 5 lr, tr’nin 4’e düşürülmesi gerekir.

Kısa Süreli Gecikme

Kısa süreli gecikme yukarıda gösterilen akım yönündeki cihazlarla farkı korumak için 0.3 bandında ayarlandığından, sigorta ve devre kesici eğrileri yaklaşık 10ln’de çaprazdır. (bknz. Şekil 2). Devre kesici ve OG sigortası arasındaki ayrım bu nedenle yaklaşık olarak sınırlandırılmıştır. 36 karms’lık azami kısa devre akımı lsc için 25 karms.

IDMTL Eğrileri ile Yanılma Miktarı için Ayarlar

Bu yanılma hesapları ile uzun zaman eğrisinin eğimini seçmek mümkündür. Bu durumda, füze için en yakın olan HVF ( yüksek voltaj sigortası) eğimine karar kılabiliriz. (l4t eğimi)

6 Ir'de bir gecikmeyle, 5 ila 10 Ir arasındaki akımlar için bölgedeki yüksek geçici akımlara (açılma veya başlamadaki tepe akımları) daha iyi bağışıklık kazandırması mümkündür, çünkü kısa zaman eşiği 10 lr’a kadar herhangi bir istenen değere ayarlanabilir. (bknz: grafik)

Kaynak:

► electrical-engineering-portal