Kısa Devre Kesme Akımı ile Devre Kesicinin Derecelendirilmesi
Bir devre kesicinin değerlendirmesi şunları içerir:
Değerlendirilmiş kısa devre kesme akımı.
Değerlendirilmiş kısa devre oluşturma akımı.
Devre kesicinin değerlendirilmiş çalışma sırası.
Değerlendirilmiş kısa süreli akım.
Devre Kesicinin Kısa Devre Kesme Akımı
Bu, bir devre kesicisi (CB) kontaklarını açarak sonunda temizleneceği zamana kadar dayanabilecek maksimum kısa devre akımıdır.
Kısa devre akımı bir devre kesicisinden geçtiğinde, kesicinin akım taşıyan bölümlerinde termal ve mekanik gerilimler olacaktır. Eğer devre kesicisinin temas alanı ve iletken bölümlerin kesiti yeterince büyük değilse, yalıtımın ve CB'nin iletken bölümlerinde kalıcı hasar olma ihtimali vardır.
Joule ısılama yasasına göre, sıcaklık artışı kısa devre akımının karesine, temas direncine ve kısa devre akımının süresine orantılıdır. Kısa devre akımı, kısa devrenin devre kesicisi tarafından temizlenene kadar devre kesicisinden sürekli akar.
Devre kesicisindeki termal gerilim kısa devrenin süresine orantılı olduğundan, elektrik devre kesicisinin kesme kapasitesi, çalışma süresine bağlıdır. Alüminyum 160oC'de yumuşar ve mekanik gücünü kaybeder, bu sıcaklık kısa devre sırasında kesici kontaklarının sıcaklık yükselişinin sınırı olarak alınabilir.
Bu nedenle, kısa devre kesme kapasitesi veya devre kesicinin kısa devre kesme akımı, kısa devrenin oluşmasından kısa devrenin temizlenmesine kadar geçen sürede herhangi bir kalıcı hasar olmaksızın devre kesicisinden akabilen maksimum akım olarak tanımlanır.
Kısa devre kesme akımı RMS değeri ile 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 da dikkate alınır.
Yani uygun devre kesicisi seçmek için, CB'nin kurulacağı sistemin o noktasındaki hata seviyesini belirlemek gerekir. Elektrik iletimin herhangi bir bölümünün hata seviyesi belirlendiği zaman, bu ağ bölümü için doğru dereceli devre kesicisi seçmek kolaylaşır.
Değerlendirilmiş Kısa Devre Oluşturma Kapasitesi
Devre kesicinin kısa devre oluşturma kapasitesi, kesme kapasitesi gibi RMS değeriyle değil, zirve değerinde ifade edilir. Kuramca, sistemde bir arızanın oluştuğu anda, arıza akımı simetrik arıza seviyesinin iki katına kadar yükselebilir.
Sistemin hatalı durumunda bir devre kesicisi açıldığında, kısa devre kısmının kaynağına bağlanır. Devre kesicisi tarafından devre kapandığı andaki ilk akım dalgası maksimum amplituduna sahiptir. Bu, simetrik arıza akım dalga formunun amplitudunun yaklaşık iki katıdır.
Kesicinin kontakları, kesicinin arıza altında kapandığı ilk dalga döngüsü sırasında bu en yüksek akım değerini dayanmalıdır. Yukarıda belirtilen bu fenomen üzerine, seçilen bir kesici kısa devre oluşturma kapasitesi ile derecelendirilmelidir.
Devre kesicisinin değerlendirilmiş kısa devre oluşturma akımı maksimum zirve değeri ile ifade edildiği için, her zaman devre kesicisinin değerlendirilmiş kısa devre kesme akımından daha fazladır. Kısa devre oluşturma akımının normal değeri, kısa devre kesme akımının 2.5 katıdır. Bu, standart ve uzaktan kontrol devre kesicileri için geçerlidir.
Devre Kesicinin Değerlendirilmiş Çalışma Sırası veya Görev Döngüsü
Bu, devre kesicisi işletme mekanizmasının mekanik görev gerekliliğidir. Bir devre kesicisinin değerlendirilmiş çalışma görevi sırası şu şekilde belirtilmiştir:
Burada, O, CB'nin açma işlemini gösterir.
CO, devre kesicisinin kapama işlemini gösterir, bu işlem hemen ardından herhangi bir kasıtlı zaman gecikmesi olmadan bir açma işlemi izler.
t' iki işlem arasındaki süre, başlangıç koşullarını yeniden sağlama ve/veya devre kesicinin iletken bölümlerinin aşırı ısıtan önleme için gerekli olan süre. t = 0.3 saniye, başka belirtilmedikçe ilk otomatik yeniden kapama görevi için tasarlanmış devre kesicileri için.
Bir devre kesicisinin değerlendirilmiş görev döngüsü örneğin:
Bu, devre kesicisinin açma işleminin 0.3 saniye aradan sonra bir kapama işlemiyle takip edildiği ve ardından devre kesicisi herhangi bir kasıtlı zaman gecikmesi olmadan tekrar açılır. Bu açma işleminden sonra CB 3 dakika sonra tekrar kapandıktan sonra anında tripler.
Değerlendirilmiş Kısa Süreli Akım
Bu, bir devre kesicisinin herhangi bir zarar görmeden belirli bir süre boyunca güvenli bir şekilde taşıyabileceği akım limitidir. Devre kesicileri, sisteminde herhangi bir hata oluştuğunda hemen kısa devre akımını temizlemez. Hatanın oluştuğu an ve CB'nin hatayı temizlediği an arasında her zaman bazı kasıtlı ve kasıtlı olmayan zaman gecikmeleri vardır.
Bu gecikme, koruma rölelerinin çalışması, devre kesicinin çalışması ve ayrıca güç sistem korumasının uygun koordinasyonu için röleye uygulanmış olabilecek bazı kasıtlı zaman gecikmeleri nedeniyledir. Bir devre kesicisi triplemezse bile, hatayı bir sonraki üst düzey devre kesicisi temizler.
Bu durumda, hatanın temizlendiği süre daha uzundur. Bu nedenle, hata sonrasında bir devre kesicisi belirli bir süre boyunca kısa devre akımını taşımak zorundadır. Tüm zaman gecikmelerinin toplamı 3 saniyeden fazla olmamalıdır; bu nedenle bir devre kesicisi en az bu kısa süre boyunca maksimum hata akımını taşımaya yetecek kapasitede olmalıdır.
Kısa devre akımı, bir devre kesicisi içinde iki ana etkiye sahip olabilir.
Yüksek elektrik akımı nedeniyle, CB'nin yalıtım ve iletken bölümlerinde yüksek termal gerilimler olabilir.
Yüksek kısa devre akımı, devre kesicinin farklı akım taşıyan bölümlerinde önemli mekanik gerilimler oluşturur.
Bir devre kesicisi, bu gerilimleri dayanmak üzere tasarlanmıştır. Ancak hiçbir devre kesicisi, belirli bir kısa süre boyunca belirli bir akımdan daha fazla kısa devre akımı taşıyamaz. Devre kesicisinin değerlendirilmiş kısa süreli akımı, devre kesicisinin değerlendirilmiş kısa devre kesme akımına eşit veya daha fazladır.
Devre Kesicinin Değerlendirilmiş Gerilimi
Devre kesicinin değerlendirilmiş gerilimi, yalıtım sistemine bağlıdır. 400 KV'den düşük sistemler için, devre kesicisi normal sistem geriliminin %10 üzerinde dayanacak şekilde tasarlanır. 400 KV ve üzeri sistemler için devre kesicisinin yalıtımı normal sistem geriliminin %5 üzerinde dayanabilmelidir.
Bu, devre kesicisinin değerlendirilmiş geriliminin en yüksek sistem gerilimine karşılık geldiğini anlamına gelir. Çünkü no load veya küçük yük koşullarında güç sisteminin gerilim seviyesi, sistemin en yüksek gerilim sınırlamasına kadar yükselmesine izin verilir.
Bir devre kesicisi aynı zamanda diğer iki yüksek gerilim durumuna da maruz kalır.
Herhangi bir başka nedenle çok büyük bir yükün ani kesilmesi durumunda, CB'ye ve CB açıkken kontaklar arasında uygulanan gerilim, daha yüksek sistem gerilimine kıyasla çok yüksek olabilir. Bu gerilim güç frekansında olabilir, ancak bu yüksek gerilim durumu, koruyucu anahtar ekipmanı tarafından mutlaka temizlenmelidir.
Ancak bir devre kesicisi, normal yaşam süresi boyunca bu güç frekanslı aşırı gerilimi dayanmak zorundadır.
Devre Kesicisi, belirli bir süre için güç frekanslı dayanma gerilimi için derecelendirilmelidir. Genellikle bu süre 60 saniyedir. Güç frekanslı dayanma kapasitesini 60 saniyeden fazla yapmak ekonomik değildir ve pratikte istenmez, çünkü tüm elektrik güç sisteminin anormal durumları kesinlikle 60 saniyeden çok daha kısa bir süre içinde temizlenir.Güç sistemine bağlı diğer aletler gibi, bir devre kesicisi de hayat boyu aydınlatma darbesi ve anahtarlama darbeleri ile karşılaşabilir.
CB'nin yalıtım sistemi ve açık bir CB'nin kontakt boşluğu, bu darbe gerilim dalga biçiminin amplitudunu mikrosaniye aralığında dayanmak üzere tasarlanmıştır.
