Devre Kesici Seçimi ve Ayar Hesaplama Kılavuzu

Devre Kesicileri Nasıl Seçilir ve Ayarlanır

1. Devre Kesici Türleri

1.1 Hava Devre Kesici (ACB)
Ayrıca kalıp çerçeveli veya evrensel devre kesici olarak da bilinir, tüm bileşenler yalıtılmış metalle kaplı bir çerçevede monte edilir. Genellikle açık tip olup, kontakların ve parçaların kolay değiştirilmesine olanak tanır ve çeşitli eklentilerle donatılabilir. ACB'ler genellikle ana güç kaynağı anahtarı olarak kullanılır. Aşırı akım kapanıcıları manyetik, elektronik ve akıllı tipleri içerir. Uzun süre gecikme, kısa süre gecikme, anlık ve yer hatası olmak üzere dört aşamalı koruma sağlar, her koruma ayarı çerçeve büyüklüğüne göre bir aralıkta ayarlanabilir.

ACB'ler 50Hz ağlarda 380V veya 660V nominal gerilim ve 200A'dan 6300A'ya kadar nominal akım için uygunlardır. Genellikle güç dağıtımında ve aşırı yük, düşük gerilim, kısa devre ve tek fazda yer hatası korumasında kullanılırlar. Bu kesiciler çok sayıda akıllı koruma fonksiyonu ve seçmeli koruma sunar. Normal koşullarda, sıklıkla kullanılan devre geçişinde kullanılabilir. 1250A'ya kadar olan ACB'ler 380V/50Hz sistemlerde motorları aşırı yük ve kısa devreden koruyabilir.

Genel uygulamalar arasında, transformatörün 400V tarafındaki ana çıkış anahtarları, otobüs bağlama anahtarları, yüksek kapasiteli besleme anahtarları ve büyük motor kontrol anahtarları bulunur.

1.2 Kalıp Çerçeveli Devre Kesici (MCCB)
Ayrıca takma devre kesici olarak da bilinir, uç noktaları, ark söndürme cihazları, kapanıcı birimleri ve çalışma mekanizması plastik bir kaplamada konumlandırılır. Yardımcı kontaklar, düşük gerilim kapanıcı birimleri ve şuntalı kapanıcı birimleri genellikle modülerdir, bu nedenle kompakt bir tasarım sunar. MCCB'ler genellikle onarım için tasarlanmamıştır ve genellikle şube devre koruması olarak kullanılır.

Çoğu MCCB termo-manyetik kapanıcı birimleri içerir. Daha büyük modeller katı hal kapanıcı sensörleri içerebilir. Aşırı akım kapanıcıları manyetik veya elektronik olabilir. Manyetik MCCB'ler genellikle seçmeli değildir, sadece uzun süre ve anlık koruma sağlar. Elektronik MCCB'ler dört koruma fonksiyonu sunar: uzun süre, kısa süre, anlık ve yer hatası. Bazı yeni modeller bölgesel seçmeli kilitleme özelliğine sahiptir.

MCCB'ler genellikle besleme devre kontrolü ve koruması, küçük dağıtım transformatörlerinin ana çıkış anahtarları, motor kontrol terminalleri ve çeşitli makinelere güç anahtarı olarak kullanılır.

1.3 Küçük Devre Kesici (MCB)
MCB'ler inşaat elektrik sistemlerinde en yaygın olarak kullanılan uç nokta koruma cihazlarıdır. Tek fazlı ve üç fazlı devrelerde 125A'ya kadar kısa devre, aşırı yük ve aşırı gerilimden korur. 1P, 2P, 3P ve 4P yapılandırmalarında mevcuttur.

Bir MCB, çalışma mekanizması, kontaklar, koruma cihazları (çeşitli kapanıcı birimleri) ve arc söndürme sistemi oluşur. Kontaklar manuel veya elektrikle kapatılır ve serbest kapanma mekanizması tarafından tutulur. Aşırı akım kapanıcı birimin bobini ve termal kapanıcı birimin ısıtma elemanı ana devreyle seri bağlantılıdır, düşük gerilim kapanıcı bobini ise güç kaynağıyla paralel bağlantılıdır.

Inşaat elektrik tasarımında, MCB'ler aşırı yük, kısa devre, aşırı akım, düşük gerilim, yer hatası, sızıntı koruması, çift güç kaynağı otomatik transferi, nadiren motor başlatma ve koruma için kullanılır.

2. Devre Kesicilerin Ana Teknik Parametreleri

• Nominal İşlem Gerilimi (Ue)
  Devre kesicinin belirtilen koşullar altında sürekli olarak çalışacak şekilde tasarlandığı nominal gerilim. Çin'de, 220kV'ye kadar olan sistemlerde maksimum işlem gerilimi sistemin nominal geriliminin 1.15 katıdır; 330kV ve üzeri için 1.1 katıdır. Kesici, sistemin maksimum işlem geriliminde yalıtımını korumalı ve anahtarlama işlemlerini gerçekleştirmelidir.

• Nominal Akım (In)
  Kapanıcı birimin 40°C'ye kadar çevresel sıcaklıklarda sürekli taşıyabileceği akım. Ayarlanabilir kapanıcı birimler için bu, maksimum ayarlanabilir akımdır. 40°C'nin üzerinde (60°C'ye kadar) sıcaklıklarda azaltma izni verilir.

• Aşırı Yük Kapanıcı Akımı Ayarı (Ir)
  Akımlar Ir'yi aşarsa, kesici zaman gecikmesiyle kapanır. Bu, kesicinin kapanmadan taşıyabileceği maksimum akımı temsil eder. Ir, maksimum yük akımından (Ib) daha büyük olmalı, ancak kablonun izin verilen akımından (Iz) daha küçük olmalıdır. Termo-manyetik kesiciler için Ir genellikle 0.7 ile 1.0In arasında ayarlanabilir; elektronik kapanıcı birimler daha geniş bir aralık sunar, genellikle 0.4 ile 1.0In arasındadır. Sabit kapanıcı birimler için Ir = In.

• Kısa Devre Kapanıcı Akımı Ayarı (Im)
  Anlık veya kısa süre kapanıcı birimin yüksek hata akımlarında hızlı bir şekilde devreyi kesmek için etkinleştiği eşiğidir.

• Nominal Kısa Süre Dayanma Akımı (Icw)
  Kesici, termal hasara uğramadan belirli bir süre boyunca dayanabilecek akım.

• Kesme Kapasitesi
  Kesicinin nominal akımından bağımsız olarak güvenli bir şekilde kesebileceği maksimum hata akımı. Sıkça kullanılan değerler 36kA ve 50kA'dır. Son kesme kapasitesi (Icu) ve hizmet kesme kapasitesi (Ics) olarak sınıflandırılır.

3. Devre Kesicileri Seçimi İçin Genel Prensipler

• Nominal işlem gerilimi ≥ devre nominal gerilimi.

• Nominal kısa devre açma/kapama kapasitesi ≥ hesaplanmış yük akımı.

• Nominal kısa devre açma/kapama kapasitesi ≥ devredeki maksimum olası kısa devre akımı.

• Devre sonundaki tek fazlı yer hatası akımı ≥ 1.25 × anlık (veya kısa süre) kapanıcı ayarı.

• Düşük gerilim kapanıcı birim nominal gerilimi = devre nominal gerilimi.

• Şuntalı kapanıcı birim nominal gerilimi = kontrol güç kaynağı gerilimi.

• Elektrikli çalışma mekanizması nominal gerilimi = kontrol güç kaynağı gerilimi.

• Aydınlatma devreleri için, anlık manyetik kapanıcı akımını yük akımının 6 katına ayarlayın.

• Tek motor kısa devre koruması için: 1.35× motor başlama akımı (DW serisi) veya 1.7× (DZ serisi).

• Birden fazla motor için: 1.3× en büyük motor başlama akımı + diğer motorların çalışma akımlarının toplamı.

• Ana transformatör düşük gerilim tarafı anahtarı olarak: kesme kapasitesi > transformatörün düşük gerilim kısa devre akımı; kapanıcı nominal akımı ≥ transformatör nominal akımı; kısa devre ayarı = 6–10× transformatör nominal akımı; aşırı yük ayarı = transformatör nominal akımı.

• Ön seçimden sonra, yukarı ve aşağı akıştaki kesicilerle koordinasyon yaparak ardışık kapanmaları önleyin ve kesinti kapsamını minimize edin.

4. Devre Kesicilerinin Seçmeliği
Devre kesicileri seçmeli veya seçmeli olmayan olarak sınıflandırılır. Seçmeli kesiciler, kısa devre için anlık ve kısa süre, aşırı yük için uzun süre olmak üzere iki veya üç aşamalı koruma sunar. Seçmeli olmayan kesiciler genellikle anlık (sadece kısa devre) veya uzun süre (sadece aşırı yük)dir. Seçmellik, farklı zaman ayarlarıyla kısa süre gecikme kapanıcı birimleri kullanılarak sağlanır. Önemli hususlar:

• Üstteki anlık kapanıcı ayarı ≥ alttaki kesicinin çıkışındaki maksimum üç fazlı kısa devre akımının 1.1 katı.

• Altta seçmeli olmayan bir kesici varsa, üstteki kısa süre kapanıcı ayarı ≥ alttaki anlık kapanıcı ayarının 1.2 katı olarak ayarlanır.

• Altta da seçmeli bir kesici varsa, üstteki kısa süre gecikme süresi ≥ alttaki kısa süre gecikme süresi + 0.1sn.
  Genel olarak, Iop.1 ≥ 1.2 × Iop.2.

5. Ardışık Koruma
Sistem tasarımı sırasında, yukarı ve aşağı akıştaki kesiciler arasındaki koordinasyon, seçmelliği, hızı ve hassasiyeti sağlar. Doğru koordinasyon, sağlıklı devrelere güç sağlamaya devam ederken seçmeli hata izolasyonunu sağlar. Ardışık, üstteki kesicinin (QF1) akım sınırlama etkisini kullanır. Altta (QF2'de) kısa devre olduğunda, QF1'in akım sınırlama etkisi gerçek hata akımını azaltarak, QF2'nin nominal kapasitesinden daha yüksek bir akımı kesmesine olanak sağlar. Bu, daha düşük maliyetli, daha düşük kesme kapasiteli aşağı akıştaki kesicilerin kullanılmasına imkan tanır. Şartlar, bitişik devrelerde kritik yüklerin olmaması (QF1'in kapanması QF3'ü karanlığa düşürecektir) ve anlık ayarların doğru eşleşmesini içerir. Ardışık veriler testlerle belirlenir ve üreticiler tarafından sağlanır.

6. Devre Kesicilerinin Hassasiyeti
Minimum hata koşullarında güvenilir işlem sağlamak için hassasiyet (Sp) GB50054-95'e göre ≥1.3 olmalıdır:
Sp = Ik.min / Iop ≥ 1.3
Burada Iop anlık veya kısa süre kapanıcı ayarı, İk.min ise minimum sistem çalışması altında korunan hattın sonundaki minimum kısa devre akımıdır. Anlık ve kısa süre kapanıcılarına sahip seçmeli kesiciler için, sadece kısa süre kapanıcısının hassasiyetinin doğrulanması gerekir.

7. Kapanıcı Birimlerin Seçimi ve Ayarlanması

(1) Anlık Aşırı Akım Kapanıcı Ayarı.Motor başlatma sırasında devrenin zirve akımından (Ipk) daha büyük olmalıdır:
Iop(0) ≥ Krel × Ipk
(Krel = güvenirlik faktörü)

(2) Kısa Süre Aşırı Akım Kapanıcı Ayarı ve Zaman
Iop(s) ≥ Krel × Ipk. Zaman gecikmeleri genellikle 0.2s, 0.4s veya 0.6s'dir, ayarlanırken aşağı akıştaki kesiciden bir adım daha uzun bir işlem süresi sağlanması gerekir.

(3) Uzun Süre Aşırı Akım Kapanıcı Ayarı ve Zaman
Aşırı yükten koruma sağlar: Iop(l) ≥ Krel × I30 (maksimum yük akımı). Zaman ayarı, kısa süreli aşırı yük süresinden daha uzun olmalıdır.

(4) Kapanıcı Ayarları ve Kablo Kapasitesi Arasındaki Koordinasyon.Kabloyu aşırı ısınmaktan veya yangından korumak için, kesici kapanmadan önce:

Iop ≤ Kol × Ial
Burada Ial = kablonun izin verilen akım taşıma kapasitesi, Kol = kısa süreli aşırı yük faktörü (anlık/kısa süre kapanıcıları için 4.5; aşırı yük koruması için uzun süre kapanıcıları 1.1; sadece aşırı yük koruması için 1.0). Eğer sağlanmıyorsa, kapanıcı ayarını düzeltin veya kablonun boyutunu artırın.