Kısa Devre Kesicisi Sınıflandırması

Devre Kesici Tanımı

Devre kesicisi, aşırı akım veya kısa devre nedeniyle elektrik devresine zarar vermemesi için elektrik akımını keserek tasarlanmış bir cihaz olarak tanımlanır.

Devre Kesicinin Kısa Devre Kesme Akımı

Bu, devre kesicisinin (CB) kontaktlarını açarak sonunda temizlenene kadar dayanabileceğinin maksimum kısa devre akımıdır.

Kısa devre akımı devre kesicisinden geçtiğinde, kesicinin akım taşıyan parçalarında termal ve mekanik gerilimlere neden olur. Eğer temas alanı ve iletken parçalar çok küçükse, bu durum devre kesicisinin yalıtım ve iletken parçalarına kalıcı hasara yol açabilir.

Joule ısıtma yasasına göre, sıcaklık artışı kısa devre akımının karesi, temas direnci ve kısa devrenin süresine orantılıdır. Kısa devre akımı, hatayı kesicinin açılmasıyla temizlenene kadar devre kesiciden akar.

Devre kesicisindeki termal gerilimin kısa devrenin süresine orantılı olduğu düşünüldüğünde, elektrik devre kesicisinin kesme kapasitesi, çalışma süresine bağlıdır. Alüminyum 160oC'de yumuşar ve mekanik gücünü kaybeder, bu sıcaklık kısa devre sırasında kesicinin temas noktalarındaki sıcaklık artış limiti olarak kabul edilebilir.

Bu nedenle, devre kesicisinin kısa devre kesme kapasitesi veya kesme akımı, devre kesicisine kalıcı hasar vermeden kısa devre oluştuğundan itibaren hatanın temizlenmesine kadar akabilecek maksimum akım olarak tanımlanır. Kısa devre kesme akımı değeri RMS değerinde ifade edilir.Kısa devre sırasında, CB sadece termal gerilime maruz kalır, aynı zamanda ciddi mekanik gerilimlere de maruz kalır. Bu nedenle, kısa devre kapasitesi belirlenirken, CB'nin mekanik gücü de dikkate alınır.

Uygun devre kesicisi seçmek için, CB'nin kurulacağı sistemin o noktasındaki hata seviyesini belirlemek gerekir. Elektrik iletiminin herhangi bir kısmının hata seviyesi belirlendiği zaman, bu ağ parçası için doğru dereceli devre kesicisini seçmek kolaylaşır.

Dereceli Kısa Devre İniş Kapasitesi

Devre kesicisinin kısa devre iniş kapasitesi, kesme kapasitesi olan RMS değeri yerine zirve değeri olarak ifade edilir. Kuramsal olarak, bir arızanın gerçekleştiği anda, arıza akımı simetrik arıza düzeyinin iki katına kadar yükselebilir.

Sistemin hatalı durumda olduğunda devre kesicisini açtığınız anda, sistemdeki kısa devre bölümü kaynağa bağlanır. Devre kesicisi tarafından kapalı devrede ilk döngüdeki akım en büyük amplituduna sahiptir. Bu, simetrik arıza akımı dalga formunun amplitudunun yaklaşık iki katıdır.

Devre kesicisinin temasları, devre kesicisi hata altında kapandığında dalga formunun ilk döngüsü sırasında bu en yüksek akım değerini dayanması gerekmektedir. Yukarıda bahsedilen bu olguya dayanarak, seçilen devre kesicisi kısa devre iniş kapasitesi ile derecelendirilmelidir.

Devre kesicisinin dereceli kısa devre iniş akımı en yüksek zirve değeri olarak ifade edildiğinden, her zaman devre kesicisinin dereceli kısa devre kesme akımından daha yüksektir. Normal kısa devre iniş akımı değeri, kısa devre kesme akımından 2.5 kat daha yüksektir. Bu, standart ve uzaktan kontrol devre kesicileri için de geçerlidir.

Dereceli İşlem Sırası

Bu, devre kesicisi işlem mekanizmasının mekanik görev gerekliliğidir. Devre kesicisinin dereceli işlem görevi şu şekilde belirtilmiştir:

Burada, O, CB'nin açma işlemini gösterir. CO, herhangi bir kasıtlı gecikme olmadan bir açma işlemini takiben hemen bir kapatma işlemini temsil eder. t', iki işlem arasındaki süre, devre kesicinin iletken parçalarının başlangıç koşullarını tekrar sağlamak ve/veya gereksiz ısınmasını önlemek için gerekli olan süredir. İlk otomatik yeniden kapatma görevi için belirtilmediği takdirde, devre kesicisi için t = 0.3 saniyedir.

Bir devre kesicisinin dereceli görev dairesi şöyle olsun:

Bu, devre kesicisinin açma işleminin 0.3 saniye aradan sonra bir kapatma işlemiyle takip edilmesi ve ardından devre kesicisinin herhangi bir kasıtlı gecikme olmadan tekrar açılması anlamına gelir. Bu açma işleminden sonra, CB 3 dakika sonra tekrar kapanır ve ardından herhangi bir kasıtlı gecikme olmadan anında tripler.

Dereceli Kısa Süreli Akım

Bu, devre kesicisinin herhangi bir zarar görmeden belirli bir süre boyunca güvenli bir şekilde taşıyabileceği akım sınırıdır. Devre kesicileri, sistemde herhangi bir hata olduğunda kısa devre akımını hemen temizlemez. Arıza oluştuğu anla arızanın CB tarafından temizlendiği an arasında her zaman bazı kasıtlı ve kasıtsız gecikmeler vardır.

Bu gecikme, koruma rölelerinin çalışma süresi, devre kesicinin çalışma süresi ve ayrıca güç sistem korumasının uygun koordinasyonu için rölede uygulanmış bazı kasıtlı gecikmeler nedeniyledir. Hatta bir devre kesicisi triplense bile, hatayı bir üst konumlu devre kesicisi temizler.

Bu durumda, hata temizleme süresi daha uzundur. Bu nedenle, hata sonrası, bir devre kesicisi belirli bir süre boyunca kısa devreyi taşımak zorundadır. Tüm gecikmelerin toplamı 3 saniyeden fazla olmamalıdır; bu nedenle, bir devre kesicisi en az bu kısa süre boyunca maksimum hatalı akımı taşımaya yetecek kapasitede olmalıdır.

Kısa devre akımı, devre kesicisinin içinde iki büyük etkiye neden olabilir. Yüksek elektrik akımı nedeniyle, CB'nin yalıtım ve iletken parçalarında yüksek termal gerilim olabilir. Yüksek kısa devre akımı, devre kesicinin farklı akım taşıyan parçalarında önemli mekanik gerilimlere neden olur.

Bir devre kesicisi, bu gerilimleri dayanmak üzere tasarlanmıştır. Ancak, hiçbir devre kesicisi belirli kısa süreden daha uzun süre kısa devre akımını taşımasın. Bir devre kesicisinin dereceli kısa süreli akımı, en az onun dereceli kısa devre kesme akımına eşittir.

Devre Kesicinin Dereceli Gerilimi

Devre kesicisinin dereceli gerilimi, yalıtım sistemine bağlıdır. 400 KV'den düşük sistemler için, devre kesicisi normal sistem geriliminin %10 üzerinde dayanacak şekilde tasarlanmıştır. 400 KV'ye eşit veya üzerindeki sistemler için, devre kesicisinin yalıtımı normal sistem geriliminin %5 üzerinde dayanabilir olmalıdır.

Yani, devre kesicisinin dereceli gerilimi, en yüksek sistem gerilimine karşılık gelir. Bu, çünkü no load veya küçük yük koşullarında, güç sisteminin gerilim seviyesi sistem gerilim sınırlarının en yüksek değerine kadar yükseltilebilir.