Yüksek Gerilim Yük Anahtarı - Sigorta Kombinasyonu Elektrikli Alet Çözümü: Aktarım Akımı Temelli Güvenlik Uygulama Kılavuzu

I. Temel Sorun ve Amaç​
Bu çözüm, güç transformatörlerini korurken "yük anahtarı-füze kombinasyonlu elektrik cihazı"nın çekirdek parametresi olan "aktarım akımı" ile gerçek sistem kısa devre akımı arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanan güvenlik risklerini ele almayı amaçlamaktadır. Hedef, kombinasyonlu elektrik cihazının, transformatör arızaları sırasında doğru ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayacak açık bir rehber kümesi sunmaktır. Bu, yük anahtarının kapasitesini aşan kesme akımları nedeniyle hasar görmesini önler ve tüm dağıtım sistemini korur.

​II. Ana Kavram: Aktarım Akımı​

1. ​Tanım ve Mekanizma​
   Aktarım akımı, bir arıza akımının füz veya yük anahtarı tarafından kesilip kesilmeyeceğini belirleyen kritik akım değeridir. Oluşumu, kombinasyonlu elektrik cihazının çalışma mekanizmasıyla yakından ilişkilidir:
   • ​Küçük arıza akımı: Bir faz (önce açılan faz) füzün ilk erimesi, yük anahtarı mekanizmasını tetikler ve yük anahtarı tüm üç polunu aynı anda açarak kalan iki faz akımını keser.
   • ​Büyük arıza akımı: Üç füz neredeyse eş zamanlı ve hızlı bir şekilde erir ve yük anahtarı açılmadan önce arıza akımını keser.
   • Aktarım akımı, bu iki çalışma modu arasındaki sınırıdır.
2. ​Ressmi Belirleme Yöntemi​
   IEC standartlarına göre, aktarım akımı (Itr) şu esaslarla belirlenir:
   • Yük anahtarı toplam kesme süresi (T0): Füz vuruççusunun etkinleşmesinden yük anahtarı kontaklarının tamamen ayrılması arasındaki süre.
   • Füzün zaman-akım karakteristik eğrisi: -6.5% üretim sapması olan karakteristik eğride, 0.9 × T0 işlem süresine karşılık gelen akım değeri aktarım akımıdır.
3. ​Sınıflandırma ve Etkileyen Faktörler​
   • ​Belirlenmiş aktarım akımı: Üreticinin sunduğu standart değer, maksimum füz element derecesine dayanır.
   • ​Gerçek aktarım akımı (Ic,zy)​: Mühendislik uygulamalarında doğrulanması gereken değer, gerçek seçilen füz element derecesine ve T0'ya dayalı olarak karakteristik eğride elde edilir.
   • ​Başlıca etkileyen faktörler: Yük anahtarı kesme süresi T0, en önemli faktördür. Daha küçük bir T0, daha büyük bir aktarım akımına neden olur. Füzün kendisi de bir faktördür.

​III. Temel Uygulama Prensipleri ve Doğrulama Süreci​

1. ​Altın Kural​
   Güvenliği sağlamak için aşağıdaki koşul sağlanmalıdır:
   Transformatörün düşük gerilimli tarafındaki otobüsüne ait üç fazlı kısa devre akımının, yüksek gerilimli tarafa dönüştürülmüş değeri (Isc) > Kombinasyonlu elektrik cihazının gerçek aktarım akımı (Ic,zy)
   • ​Provided that the condition is met: The three-phase short-circuit current is interrupted by the fuse, protecting the load switch.
   • ​Provided that the condition is not met: The load switch is forced to interrupt the current (approximately the two-phase short-circuit current) and withstands harsh Transient Recovery Voltage (TRV), making interruption failure highly likely and leading to accidents.
2. ​Seçim ve Doğrulama Adımları​
   Kombinasyonlu elektrik cihazını doğru bir şekilde uygulamak için aşağıdaki adımlar izlenmelidir:
3. ​Sistem parametrelerini toplamak: Sistem kısa devre kapasitesini, transformatör kapasitesini ve empedans voltajını elde edin.
4. ​Ön seçim: Transformatörün belirlenmiş akımına dayanarak, uygun füz özelliklerini ve yük anahtarı türünü ön olarak seçin.
5. ​Ana akımları hesaplamak:
   o Transformatörün düşük gerilimli tarafındaki üç fazlı kısa devre akımını hesaplayın ve yüksek gerilimli tarafa dönüştürün (Isc).
   o Seçilen füz özelliklerine ve yük anahtarı T0 süresine dayalı olarak, üreticinin sağladığı eğriye başvurarak gerçek aktarım akımını (Ic,zy) elde edin.
6. ​Temel doğrulama yapmak: Isc ve Ic,zy'yi karşılaştırın.
   o Eğer Isc > Ic,zy ise, doğrulama geçer ve çözüm temel olarak güvendedir.
   o Eğer Isc < Ic,zy ise, çözüm risk taşır ve iyileştirme önlemleri alınmalıdır (Bölüm IV'e bakınız).
7. ​Son yetenek doğrulaması: Seçilen yük anahtarı için belirlenmiş aktarım akımı kesme yeteneğinin, hesaplanan Ic,zy'den büyük olduğunu onaylayın. Bu, son güvenlik bariyeridir.

​IV. Farklı Senaryolar için Rehberlik​

1. ​Transformatör Kapasitesi ≤ 630kVA​
   • ​Çözüm: Kombinasyonlu elektrik cihazının kullanımı genellikle güvenli ve ekonomiktir.
   • ​Açıklama: Tabloda gösterildiği gibi, 500kVA ve 630kVA transformatörleri (4% empedans ile) için, sistem kısa devre kapasitesi yeterli olduğunda, Isc > Ic,zy koşulu kolayca sağlanabilir.
   • ​Öneri: Normal havali yük anahtarı kombinasyonlu elektrik cihazları seçilebilir.
2. ​Transformatör Kapasitesi 800 ~ 1250kVA​
   • ​Çözüm: Yüksek risk aralığı, sıkı doğrulama zorunludur.
   • ​Analiz: Tabloda gösterildiği gibi, 800kVA ve üzeri kapasiteli transformatörler için, hatta 6% empedanslı transformatörlerde bile, Isc > Ic,zy koşulunu sağlama zorluğu ortaya çıkar. Küçük T0'lu vakum veya SF6 yük anahtarları seçilirse, aktarım akımı daha büyük olur ve koşul sağlanması daha da zorlaşır.
   • ​İyileştirme önlemleri:
   o Daha uzun kesme süresi (T0) olan havali yük anahtarlarının kullanılması önceliklidir, böylece aktarım akımı azalır ve koşul sağlanması daha kolay hale gelir.
   o Üreticilerle aktif iletişim kurun, vakum veya SF6 yük anahtarlarının T0'nun artırılmasıyla (küçük bir aktarım akımı değerine ulaşılacak şekilde) ayarlanıp ayarlanamayacağını sorgulayın.
   o Hesaplama ve doğrulama sonrası koşul sağlanamıyorsa, kombinasyonlu elektrik cihazı çözümü terk edilmelidir.
   • ​Son öneri: 1000kVA ve 1250kVA transformatörler, özellikle kurutmalı transformatörler için, doğrudan devre kesici kullanmanın şiddetle önerilmesi gerekmektedir.
3. ​Transformatör Kapasitesi > 1250kVA​
   • ​Çözüm: Koruma ve kontrol için devre kesicilerin kullanılması zorunludur.
   • ​Açıklama: Bu kapasitede kısa devre akımı seviyesi, kombinasyonlu elektrik cihazlarının güvenilir koruma aralığını aşmaktadır. Devre kesiciler, tek güvenli seçenekdir.

​V. Özet ve Özel Notlar​

1. ​Doğrulama zorunludur: Hiçbir şekilde deneyime veya sadece transformatör kapasitesine dayalı kombinasyonlu elektrik cihazlarının uygulanmasına güvenmeyin. Isc ve Ic,zy'nin hesaplanması ve karşılaştırılması mutlaka yapılmalıdır.
2. ​Yük anahtarı türünün etkisini düşünün: Daha güçlü kesme yeteneğine sahip vakum veya SF6 yük anahtarlarının her zaman üstün olduğunu yanlış anlama. Küçük T0'ları, daha büyük bir aktarım akımına neden olur, bu da temel doğrulama koşulunu sağlamayı zorlaştırır ve risk getirir.
3. ​Sistem kısa devre kapasitesinin önemi: Sistem kısa devre kapasitesi, Isc değerini doğrudan etkiler. Küçük kısa devre kapasiteleri olan sistemlerde, endüstriyel alanlar veya şebeke uç noktalarında, yukarıdaki sorunlar daha belirgin hale gelir ve seçim sırasında özel dikkat gereklidir.