Aşırı Kısa Devre Akımları Sorununu Çözmek: Ultra Hızlı Akım Sınırlayıcı (FCL) Çözümleri ve Uygulamaları

1. Uygulama Zorluğu: Geleneksel Kısa Devre Koruma Sistemlerinin Engelleri

Modern elektrik ağlarında, özellikle güç santrallerinin ve büyük endüstriyel alanların dağıtım merkezlerinde, güç sağlamanın güvenilirliğini ve enerji verimliliğini artırmak için birden fazla transformatörün veya jeneratörün paralel çalıştırılması yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak bu, mevcut ekipmanların (örneğin anahtar kavanozları, devre kesiciler, transformatorlar) belirlenen dayanım kapasitesini (örneğin dinamik/ısıl dayanım akımı) aşabilecek düzeyde sistem kısa devre akım seviyesinde keskin bir artışa neden olmaktadır.

Geleneksel çözümler önemli zorluklarla karşı karşıyadır:

1. Geleneksel Devre Kesiciler: Kırma süresi onlarca milisaniye sürer, ilk kısa devre akım tepe değerine (tepe akımı) engel olamaz. Ekipman hala büyük elektromanyetik kuvvet ve ısıl etkiler altında kalır, hasar riski taşır.
2. Akımları Sınırlayan Reaktörler: Kısa devre akımını sınırlayabilirler, ancak sürekli serile çalışma sonucunda sürekli aktif güç kaybına (elektrik maliyetlerini artırır), gerilim düşüşüne (güç kalitesini etkiler) ve reaktif güç kaybına neden olurlar. Ayrıca jeneratör düzenlemesinde sorunlara yol açabilir, ekonomik ve teknik performansları düşük olabilir.
3. Tüm Ekipmanın Yenilenmesi: Artan kısa devre akımlarına uyum sağlamak için tüm anahtar kavanoz bölümlerini veya transformatorları değiştirmek, büyük yatırımlar gerektirir, karmaşık mühendislik işlemeleri içerir ve uzun süreli güç kesintilerine neden olur.

II. Çözüm: Ultra Hızlı Akım Sınırlayıcının (FCL) Temel Uygulama Değeri

Bu çözümde sağlanan Ultra Hızlı Akım Sınırlayıcı (FCL), "hızlı anahtar" ve "akımı sınırlayan füze"nin paralel yapılandırmasına dayalı bir akıllı cihazdır. Bu, yukarıda belirtilen zorlukları temelden ele alır ve temel uygulama değeri "milisaniye düzeyinde kırma" ve "tam yaşam döngüsü ekonomik faydaları" konusundadır.

Temel Uygulama Avantajları:

• Ultra Hızlı Koruma, Tepe Akım Etkisini Elimine Etme: Kısa devrenin gerçekleşmesinden 1 milisaniye içinde algılama ve akım sınırlama eylemini tamamlama yeteneği, akımın yıkıcı tepe değerine ulaşmadan önce etkili bir şekilde sınırlamasını sağlar. Bu, anahtar kavanozları, CT'leri ve kablo bağlantı noktalarını gibi ekipmanları büyük elektromanyetik kuvvetlerden mükemmel bir şekilde korur, bu da geleneksel devre kesicilerle mümkün değildir.
• Önemli Ekonomik Faydalar ve Enerji Tasarrufu: FCL genellikle bir akımı sınırlayan reaktörle paralel olarak uygulanır. Normal işletim sırasında akım, FCL'den (sıfıra yakın kayıp) geçer; kısa devre sırasında FCL hızla kırılır ve akım, sınırlama için reaktöre aktarılır. Bu mod, reaktörlerin uzun süreli çalışmasıyla ilişkili önemli elektrik maliyet kayıplarını önler, en ekonomik akım sınırlama çözümü haline gelir. Aynı zamanda, tüm anahtar kavanoz bölümlerinin değiştirilmesiyle ilişkili yüksek yatırım maliyetlerini önler, dağıtım merkezi yeniden yapılanması, genişletilmesi veya yeni inşa edilmesi maliyetini önemli ölçüde azaltır.
• Yüksek Güvenilirlik ve Bakım İhtiyacı Olmayan Tasarım: Küresel olarak 60 yıldan fazla faaliyet süresi boyunca istikrarlı performans göstermiştir. Ana hareket komponenti olan iletken köprü, modüler tasarlanmıştır. İşlem sonrası sadece iç modül fabrikada değiştirilir, bu nedenle bakım maliyetleri çok düşüktür ve ana yapı tekrar kullanılabilir.
• Geniş Senaryo Uyumluluğu: Birden fazla transformatörün paralel çalışması ve özel güç kaynaklarıyla ağ bağlantısı gibi senaryolarda aşırı kısa devre akımlarını çözmek için tek veya en iyi teknik çözümdür.

III. Tipik Uygulama Senaryoları ve Çözümler

IV. Teknik Uygulama ve Seçim Rehberi

1. Çalışma Prensibi Kısa Analizi:
   Cihaz, yüksek hassasiyetli kavanoz CT'leri aracılığıyla gerçek zamanlı olarak akımı (I) ve değişim oranını (di/dt) izler. Hem ikisi de eşiğin üzerinde olduğunda sadece bir kırma emri vermek üzere çift kriter kullanır, bu da yanlış çalışmayı etkili bir şekilde önler. Tetiklendiğinde, iletken köprü 1 ms içinde kırılır, akım paralel özel akım sınırlama füzesine aktarılır, bu da çok kısa bir süre içinde akımı sınırlama ve son arc söndürme işlemini tamamlar.
2. Tedarik Modelleri ve Seçim:
   Proje ihtiyaçlarına göre üç entegrasyon modeli esnek olarak sunulmaktadır:
• Ayrık Bileşen Tipi: Mevcut anahtar kavanozlarının içinde kurulacak, yer tasarrufu sağlar, yeniden düzenleme projeleri için uygundur.
• Çekici Tipi (Tekerlekli): Yeni anahtar kavanozları için, iletken köprü çekici üzerine monte edilir, bakım için kolaylık sağlar, aynı zamanda yalıtım anahtarı olarak da işlev görür.
• Sabit Dolap Tipi: Tüm gerilim seviyeleri için uygundur, özellikle 36/40.5kV sistemler için. Tüm bileşenler sıkıştırılmış bir yapıda sabit olarak monte edilir.
3. Ana Seçim Parametreleri (Örnek):

V. Özet

Ultra Hızlı Akım Sınırlayıcı (FCL), sadece basit bir alternatif cihaz değil, sistem korumasına yönelik devrim niteliğinde bir yaklaşımdır. Milisaniye düzeyinde kırma hızıyla, kısa devre koruması için referansı yeniden tanımlar, müşterilere önceden görülmemiş güvenlik ve ekonomik faydalar sağlar. Aşırı kısa devre akımlarıyla ilgili yaygın zorluklar karşısında, FCL, olgun, güvenilir ve küresel binlerce projede doğrulanmış bir üst düzey çözümdür. Kritik güç sistemlerinin gelecekteki güvenilirliği ve ekonomik operasyonunu sağlamak için stratejik bir seçimdir.