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

1. Uygulama Zorluğu: Geleneksel Kısa Devre Koruma Şemalarının Engelleri

Modern elektrik ağlarında, özellikle güç santrallerinin ve büyük endüstriyel alanların dağıtım merkezlerinde, güç sağlamanın güvenilirliğini ve enerji verimliliğini artırmak için birden fazla dönüştürücünün veya jeneratörün paralel olarak işletilmesi yaygın olarak uygulanmaktadır. Ancak, bu durum sistem kısa devre akım seviyelerinin keskin bir şekilde artmasına neden olur ve mevcut ekipmanların (örneğin anahtarlı ekipmanlar, kesici aygıtlar ve dönüştürücüler) belirlenen dayanma kapasitesini (örneğin dinamik/ısıl dayanma akımı) aşabilir.

Geleneksel çözümler önemli zorluklarla karşı karşıyadır:

1. Geleneksel Kesici Aygıtlar: Kesen süresi onlarca milisaniye sürer, ilk kısa devre akım zirvesine (zirve akım) engel olamaz. Ekipman hala büyük elektromanyetik kuvvet ve ısıl etkilerden muzdarip kalır, hasar riski taşıyan durumlara neden olur.
2. Akımları Sınırlayan Reaktörler: Kısa devre akımını sınırlayabilirler, ancak sürekli serili işlemi sürekli aktif güç kaybına (elektrik maliyetlerini artırır), gerilim düşüşüne (güç kalitesini etkiler) ve reaktif güç kaybına neden olur. Ayrıca, jeneratör düzenlemesinde sorunlara yol açabilir, ekonomik ve teknik performansları düşük olabilir.
3. Tam Ekipman Değişimi: Artan kısa devre akımlarına uyum sağlamak için tüm anahtarlı bölümlerin veya dönüştürücülerin değiştirilmesi, büyük yatırımlar gerektirir, karmaşık mühendislik projeleri içerir ve uzun süreli elektrik 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 sigorta" ile paralel yapılandırılmış entegre bir cihazdır. Bu, yukarıda belirtilen zorlukları temelden ele alır ve temel uygulama değeri "milisaniye düzeyinde kesme" ve "tam yaşam döngüsü ekonomik faydalarında" yatar.

Temel Uygulama Avantajları:

• Ultra-Hızlı Koruma, Zirve Akım Etkisinin Ortadan Kaldırılması: Kısa devrenin oluşmasından sonra 1 milisaniye içinde algılama ve akım sınırlama eylemini tamamlayabilme yeteneği, akımın yıkıcı zirve seviyesine ulaşmadan önce etkili bir şekilde sınırlamasını sağlar. Bu, anahtarlı ekipman, CT'ler ve kablo bağlantı noktaları gibi ekipmanları büyük elektromanyetik kuvvetlerden mükemmel bir şekilde korur, geleneksel kesici aygıtlarla mümkün olmayan bir durumdur.
• Önemli Ekonomik Faydalar ve Enerji Tasarrufu: FCL genellikle bir akım sınırlama reaktörü ile paralel olarak kullanılır. Normal işlemler sırasında akım FCL üzerinden (yaklaşık sıfır kayıp) akar; kısa devre sırasında FCL hızlı bir şekilde kesilir ve akım reaktöre transfer edilerek sınırlanır. Bu mod, reaktörlerin uzun vadeli işlemiyle ilişkili büyük elektrik maliyeti kaybını önler, en ekonomik akım sınırlama çözümü haline gelir. Aynı zamanda, tüm anahtarlı bölümlerin değiştirilmesiyle ilgili çok yüksek yatırım gerekliliğini önler, dağıtım merkezi yeniden düzenleme, genişletme veya yeni inşa projelerinde maliyetleri önemli ölçüde azaltır.
• Yüksek Güvenilirlik ve Bakım Gereksinimi Olmayan Tasarım: Küresel olarak 60 yıldan fazla faaliyet göstererek istikrarlı performans kanıtlanmıştır. Ana hareket bileşeni olan iletken köprü, modüler tasarıma sahiptir. İşlem sonrası sadece iç modül fabrikada değiştirilir, bu da bakım maliyetlerini çok düşük tutar ve ana yapı tekrar kullanılabilir.
• Geniş Senaryo Uygunluğu: Birden fazla dönüştürücünün paralel çalıştırılması ve bağımsız güç kaynaklarıyla ağ bağlantısı gibi senaryolarda aşırı kısa devre akımlarını çözmek için tek veya en iyi teknik çözümdür.

III. Tipik Uygulama Senaryoları ve Çözümleri

IV. Teknik Uygulama ve Seçim Kılavuzu

1. Çalışma Prensibi Kısa Analizi:
   Cihaz, yüksek hassasiyetli bükme CT'ler aracılığıyla akım (I) ve değişim hızını (di/dt) gerçek zamanlı olarak izler. Hem eşik değerlerini aşan hem de yanlış operasyonu önlemek için çift kriter kullanır. Tetiklendiğinde, iletken köprü 1 ms içinde kopar ve akım paralel özel akım sınırlama sigortası üzerine transfer edilir, bu da son derece kısa bir süre içinde akım sınırlama ve son ark söndürmeyi tamamlar.
2. Tedarik Modelleri ve Seçim:
   Proje ihtiyaçlarına göre esnek olarak üç entegrasyon modu mevcuttur:
• Ayrı Bileşen Türü: Var olan anahtarlı ekipman içine monte edilir, mekan tasarrufu sağlar.
• Çekilebilir Tür (Truck Mounted): Yeni anahtarlı ekipman için, iletken köprü çekilebilir bir araç üzerinde monte edilir, ayrıca bakımı kolaylaştıran bir yalıtım anahtarı görevi görür.
• Sabit Dolap Türü: Tüm gerilim seviyeleri için uygun, özellikle 36/40.5kV sistemler için. Tüm bileşenler kompakt 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 kesme hızıyla, kısa devre koruması için standartları yeniden tanımlar, müşterilere önceden görülmemiş güvenlik ve ekonomik faydalar sunar. Aşırı kısa devre akımlarıyla karşı karşıya kalındığında, FCL olgun, güvenilir ve küresel binlerce projede doğrulanmış bir üst düzey çözüm sunar. Elektrik sistemlerinin gelecekteki güvenilirliği ve ekonomik işlemi için stratejik bir seçimdir.