Yüksek Gerilim Yük Anahtarı - Sigorta Kombinasyonu Elektrikli Alet Çözümü: Aktarım Akımı Tabanlı Güvenlik Uygulama Rehberi

I. Temel Sorun ve Amaç​
Bu çözüm, güç dönüştürücülerini korurken "yük anahtarı-füze kombinasyonu elektrik cihazı"nın temel parametresi olan "geçiş akımı" ile gerçek sistem kısa devre akımı arasındaki uyumsuzluktan kaynaklanan güvenlik risklerini ele almayı amaçlamaktadır. Hedef, kombinasyon elektrik cihazının dönüştürücü hatalar sırasında doğru ve güvenilir bir şekilde çalışmasını sağlayacak açık bir dizi kılavuz sunmaktır. Bu, yük anahtarının kapasitesini aşan kesme akımları nedeniyle hasara uğramasını önler ve tüm dağıtım sistemini korur.

​II. Ana Kavram: Geçiş Akımı​

1. ​Tanım ve Mekanizma​
   Geçiş akımı, bir hatanın akımının füzeler tarafından mı yoksa yük anahtarı tarafından mı kesileceğini belirleyen kritik akım değeridir. Oluşumu, kombinasyon elektrik cihazının çalışma mekanizmasıyla yakından ilişkilidir:
   • ​Küçük hata akımı: Bir faz (önce açılan faz) füzesi ilk önce erir ve vuruççusu yük anahtarı mekanizmasını tetikler, böylece yük anahtarı üç polunu aynı anda açarak kalan iki faz akımını keser.
   • ​Büyük hata akımı: Üç füze neredeyse eş zamanlı ve hızlı bir şekilde erir, yük anahtarı açılmadan önce hata akımını keser.
   • Geçiş akımı tam olarak bu iki çalışma modu arasındaki sınırıdır.
2. ​Resmi Belirleme Yöntemi​
   IEC standartlarına göre, geçiş akımı (Itr) şu değerlere dayanarak belirlenir:
   • Yük anahtarı toplam kesme süresi (T0): Füze vuruççusunun etkinleşmesinden yük anahtarı kontaktlarının tamamen ayrılması arasındaki süre.
   • Füzenin zaman-akım karakteristik eğrisi: Üretim sapması -6.5% olan karakteristik eğride, 0.9 × T0 işlem süresine karşılık gelen akım değeri geçiş akımıdır.
3. ​Sınıflandırma ve Etkileyici Faktörler​
   • ​Belirlenmiş geçiş akımı: Üreticinin en yüksek füze element derecesine dayalı olarak sağladığı standart değer.
   • ​Gerçek geçiş akımı (Ic,zy)​: Mühendislik uygulamalarında doğrulanması gereken değer, gerçek seçilen füze element derecesine ve T0'ya dayalı olarak karakteristik eğride elde edilir.
   • ​Ana etkileyici faktörler: Yük anahtarı kesme süresi T0, başlıca faktördür. Daha küçük bir T0, daha büyük bir geçiş akımına neden olur. Füzenin kendisi de bir faktördür.

​III. Temel Uygulama İlkeleri ve Doğrulama Süreci​

1. ​Altın Kural​
   Güvenliği sağlamak için aşağıdaki koşul karşılanmalıdır:
   Dönüştürücünün düşük gerilim tarafı otobüsüne ait üç fazlı kısa devre akımı, yüksek gerilim tarafına dönüştürüldüğünde (Isc) > Kombinasyon elektrik cihazının gerçek geçiş akımı (Ic,zy)
   • ​Koşul karşılandığında: Üç fazlı kısa devre akımı füzeler tarafından kesilir, yük anahtarını korur.
   • ​Koşul karşılanmadığında: Yük anahtarı, yaklaşık iki fazlı kısa devre akımını kesmek zorunda kalır ve sert Geçici Kurtarma Gerilimi (TRV) ile karşı karşıya kalır, kesme başarısızlığı oldukça olasıdır ve kazaya yol açabilir.
2. ​Seçim ve Doğrulama Adımları​
   Kombinasyon elektrik cihazını doğru uygulamak için aşağıdaki adımlar izlenmelidir:
3. ​Sistem parametrelerini toplamak: Sistem kısa devre kapasitesini, dönüştürücü kapasitesini ve empedans gerilimini elde edin.
4. ​Ön seçim: Dönüştürücünün belirlenmiş akımına dayanarak, uygun füze özelliklerini ve yük anahtarı tipini ön seçin.
5. ​Ana akımları hesaplamak:
   o Dönüştürücünün düşük gerilim tarafındaki üç fazlı kısa devre akımını hesaplayın ve yüksek gerilim tarafına dönüştürün (Isc).
   o Seçilen füze özelliklerine ve yük anahtarı T0 süresine dayanarak, üreticinin sağladığı eğriye başvurarak gerçek geçiş 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 esas olarak güvenlidir.
   o Eğer Isc < Ic,zy ise, çözüm risk taşır ve iyileştirme önlemleri alınmalıdır (Bölüm IV'e bakınız).
7. ​Son yetenek doğrulaması: Seçilen yük anahtarı belirlenmiş geçiş akımı kesme kapasitesinin hesaplanan Ic,zy'den büyük olup olmadığını onaylayın. Bu, son güvenlik bariyeri görevi görür.

​IV. Farklı Senaryolar İçin Rehberlik​

1. ​Dönüştürücü Kapasitesi ≤ 630kVA​
   • ​Çözüm: Kombinasyon elektrik cihazının kullanımı genellikle güvenli ve ekonomiktir.
   • ​Açıklama: Tabloda gösterildiği gibi, 500kVA ve 630kVA dönüştürücülerinde (4% empedans ile), sistem kısa devre kapasitesi yeterli olduğunda Isc > Ic,zy koşulu kolayca karşılanır.
   • ​Öneri: Normal havali yük anahtarı kombinasyon elektrik cihazları seçilebilir.
2. ​Dönüştürücü Kapasitesi 800 ~ 1250kVA​
   • ​Çözüm: Yüksek risk aralığı, sıkı doğrulama zorunludur.
   • ​Analiz: Tabloda gösterildiği gibi, 800kVA ve üzerindeki dönüştürücülerde bile (6% empedansla) Isc > Ic,zy koşulu karşılanmakta zorluk çekilir. Küçük T0'ya sahip vakum veya SF6 yük anahtarları seçilirse, geçiş akımı daha büyük olur ve koşul karşılanması daha da zorlaşır.
   • ​İyileştirme önlemleri:
   o Daha uzun kesme süresi (T0) olan havali yük anahtarlarının kullanılması öncelikli olmalıdır, böylece geçiş akımı azalır ve koşul karşılanması kolaylaşır.
   o Üreticilerle aktif iletişim kurarak, vakum veya SF6 yük anahtarlarının T0'nun artırılmasıyla daha küçük bir geçiş akımı değerine ulaşılıp ulaşamayacağı sorunsal olabilir.
   o Hesaplama ve doğrulama sonrası koşul karşılanamıyorsa, kombinasyon elektrik cihazı çözümü terk edilmelidir.
   • ​Son öneri: 1000kVA ve 1250kVA dönüştürücüler, özellikle kurutmalı dönüştürücüler için, doğrudan devre kesicilerin kullanılması şiddetle tavsiye edilir.
3. ​Dönüştürücü Kapasitesi > 1250kVA​
   • ​Çözüm: Koruma ve kontrol için devre kesiciler kullanmak zorunludur.
   • ​Açıklama: Bu kapasitedeki kısa devre akımı seviyesi, kombinasyon elektrik cihazlarının güvenilir koruma aralığını aşar. Devre kesiciler, tek güvenli seçenekdir.

​V. Özet ve Özel Notlar​

1. ​Doğrulama zorunludur: Asla deneyime veya dönüştürücü kapasitesine dayalı olarak basitçe kombinasyon elektrik cihazlarını uygulamadan, Isc ve Ic,zy'nin hesaplanması ve karşılaştırılması yapılmalıdır.
2. ​Yük anahtarı tipinin etkisini düşünün: Daha güçlü kesme kapasiteli vakum veya SF6 yük anahtarlarının her zaman üstün olduğunu kabul etmeyin. Daha küçük T0'ları, daha büyük bir geçiş akımına neden olur, bu da temel doğrulama koşulunu karşılamayı zorlaştırır ve risk getirebilir.
3. ​Sistem kısa devre kapasitesi önemlidir: Sistem kısa devre kapasitesi, Isc değerini doğrudan etkiler. Daha küçük kısa devre kapasitelerine sahip sistemlerde, endüstriyel parklarda veya şebeke uç noktalarında, yukarıdaki sorunlar daha belirgin hale gelir ve seçim sırasında ekstra dikkat gereklidir.