Orta Gerilim Sigorta Buşonları Yüksek Kesme Kapasiteli

Transkript

1 Orta Gerilim Sigorta Buşonları Akım Sınırlayıcı Yüksek Kesme Kapasiteli Artçı Sınıf Tesisteki Önemi, Özellikleri ve Seçimi Standartlar TS EN DIN VDE 0670/4 Yüksek Kesme Kapasiteli sigortalar, O.G. şalt tesislerinin kısa devre korunmaları için kullanılır. Transformatör, kondansatör, motor, kablo çıkışları veya voltaj transformatörlerinin önüne yerleştirildikleri zaman üstün kesme nitelikleriyle yüksek arıza akımlarının doğuracağı ısı ve diğer kötü etkilere karşı koruyucu görevi yaparlar. Sigortalar O.G Şalt tesislerinin kısa devre arıza akımlarına karşı en etkili ve ekonomik koruyucularıdır. Sigortalar, aşırı yük koruması için uygun bir cihaz değildir, çünkü ancak Imin (asgari açma akımı) değerinin üzerindeki sahada emniyetle çalışır. Bir başka deyişle, In (anma akım) değeri ile Imin değeri arasındaki sahada emin bir açma yapamaz ve bazı hallerde sigorta tahrip olabilir. Kullanılan akım hattının özellikleri ve sigortanın yapısına bağlı olarakimin değişir. Şüphesiz, güvenle kullanma sahasının genişlemesi büyük bir avantajdır. Bu nedenle I min mümkün olduğu kadar küçük olmalıdır. Sigortanın, In anma akımı ile Imin asgari açma değerleri arasında yüklenmesi kaçınılmaz ise bu durumda özel TERMİK KORUMALI sigorta ile donatılmış Yük-Ayrıcısı kullanılması önerilir. Bu sayede, sigorta içinde oluşan yüksek ısı porselen gövdenin termik olarak dayanabileceği en son noktaya erişmeden, termik sistem çalışarak çarpma pimi kurtulur ve Yük-Seksiyonerinin üç kutuplu açmasını sağlar. Bu sayede riskli saha önemli ölçüde Konstrüksiyon İç Eleman gövdesi yıldız kesitindedir. Bunun üzerine titizlikle sarılan erime telleri gövde boyunca tamamen birbirinin aynı pek çok hücrecik oluşturur. Her hücrecikteki tel kesit ve boyları kesinlikle aynıdır. Böylece akım hattı boyunca birçok kısmi arklar oluşur, ısı enerjisi eşit olarak tüm sigorta boyunca dağıtılır ve daha yüksek kesme kapasitesine erişilmiş olur. POREM sigortalarında erime hattı olarak bugün için ideal olan yüksek saflıkta ve hassas ölçülerde gümüş tel veya band kullanılmıştır. Bunlar, her iki uçtaki bakır temas parçalarına nokta kaynağı ile tutturulmuştur. Bu iç eleman, ark söndürme ortamı olarak çok temiz ve belirli tane büyüklüğünde nemsiz kuvartz kumu ile iyice yataklanmıştır. Dış gövdeyi oluşturan boru, kesin olarak yüksek ısıya dayanıklı, yanmayan, tutuşmayan izolasyon sağlayan malzemeden olmalıdır. özellikle, açık alanda kullanılacak sigortalar bu

2 niteliklerine ilave olarak hava şartlarına dayanıklı, su veya nem emme özelliği sıfır, atmosferdeki korozyon unsurları tuzlara, asitli veya alkalik gazlara, buhara karşı dayanıklı olmalıdır. Bir arızayı takiben sigorta attıktan sonra, sigorta gövdesi, iki ucu arasında gereken izolasyonu temin edecektir. Bu bakımdan kuruda ve yağmurda gerekli izolasyon seviyesini temin etmelidir. Sayılan özellikler düşünülürse, bugün için mümkün en ideal malzeme iç ve dışı sırlı, kaliteli ELEKTROPORSELEN'dir. Oluşacak yüksek basınç ve ısıya dayanıklılık bakımından Porselen Borular C 120-C130 IEC 672'ye uygun veya daha üstün nitelikte olmalıdır. Ayrıca, POREM ürünlerinde çapındaki kaçınılmaz ovalliği giderecek ve metal başlık çapına hassas uyum sağlayacak tarzda uçları taşlanmış porselen boru kullanılmaktadır. Her iki uçtaki metal başlıklar 1,0-1,2 mm elektrolitik bakırdan presle imal edilmiş olup oksidasyona karşı kalay veya gümüş (4-6 mikron ) kaplıdır. Başlıklar silikon ve conta kullanılarak pres altında sıvama yolu ile porselen boruya sabitlenmiştir. İç gövde akım hattındaki metal parçalar elektrolitik bakırdan imal edilmiş ve İn değerine bağlı olarak ya gümüş kaplı veya yağdan arındırılmış çıplak bakırdır. Gerek akım geçirgenliğinin mükemmeliyeti ve gerekse sigorta karakterine etkisi bakımından gümüş tel ve bandlar metal aksama punto kaynağı ile tutturulmuştur. İç gövde, dış gövdeye presle ve punto kaynağı ile monte edilmiştir. Sigortanın her iki uçtaki kapakları yüksek ısıya dayanıklı silikon contalama ve pres sıvama yöntemi ile monte edilmiştir. Böylece mekanik dayanıklılık ve su sızdırmazlık özellikleri mükemmelleştirilmiştir. Tipler Tüm tiplerin boyutları TS EN , DİN 43625'e uygundur ve kapalı veya açık alanda kullanmaya elverişlidir. Çarpma pimli (tip:... /act) TS EN , Tablo XII-ORTA (Medium) Sigorta attığında bir pim kuvvetle dışarı itilir. Böylece atan sigorta belirleneceği gibi serbest kalan pimin enerjisi ile mekanik bir sistemin çalıştırılması da (mesela bir şalterin açtırılması veya bir ihbar sisteminin çalıştırılması) mümkün olur. Pim Çarpma Kuvveti A) N B) 80N C) 50N olarak üç seçenek bulunmaktadır, ve sipariş esnasında tercih belirtilmelidir. Bir şalterin mekanik olarak açtırması söz konusu ise (A) veya (B) seçeneği tercih edilmelidir.

3 Termik Koruma (Akım Sınırlayıcı, Artçı Sınıf) O.G. Sigortalarının çalışması alışılagelmiş anlamda Asgari Açma Akımı (İmin) ile belirlenir. Bu sigortalar ancak İmin değerinin üzerindeki alanda emniyetle çalışır. Yani, İn (Nominal Akım) ile İmin değeri arasındaki alanda güvenli bir açma garanti edilemez. Sigortanın bu değerler arasında yüklenmesi, sigortanın aşırı derecede ısınmasına ve sonuçta patlamasına ve çevresine büyük zarar vermesine yol açabilir. Zira, bu kritik alanda erime elemanı yalnızca bir veya birkaç küçük parçada erir ve buralarda oluşan ark devreden akımın geçmesini sürdürür, dolayısıyle aşırı termik zorlanmalara neden olur. Bu sorunu giderebilmek içinüretmekte olduğumuz Tip: H220/ACT ve Tip : H221/ACT Mekanik Açma düzenli Sigortalarımız istendiği takdirde, TERMİK KORUMA sistemi ile donatılmaktadır. Bu sayede riskli saha önemli ölçüde daraltılmış olur. Termik Koruma Sistemi sigortanın iç bünyesinde yer alır ve sigortanın her ne sebepten olursa olsun aşırı ısınması halinde, tehlikeli olacak termik zorlamaya erişilmeden önce, çarpma piminin kurtulması vasıtasıyla şalterin açılmasını dolayısıyla devrenin kesilmesini sağlar. Termik koruma sistemli sigortalar ancak bir şalter ile kombine ise kullanılmalıdır. Otomatik açmalı bir şalter ile kombine ve özellikle SF6 gaz izoleli "Ring main unit" panolarda muhakkak Termik Koruma Sistemli sigortaların kullanılması önerilir. Termik koruma sistemi hakkında daha geniş bilgi için firmamıza başvurabilirsiniz. Kısa Devre Akımının Sınırlandırılması POREM O.G. Yüksek Kesme Kapasiteli Sigortalar daha ilk yarım periodda arıza akımını daha yükselirken sınırlar. Diğer bir deyişle 5 mili saniyeden daha kısa sürede,yani kısa devre darbe akımı tepe değerine henüz erişmeden çok önce akım tahdit edilir. Böylece tesis kısa devre

4 akımlarının tahrip edici termik ve mekanik zorlamalarından korunmuş olacaktır.bir kısa devre kesilmesi olayı aşağıdaki diyagramda görülmektedir. Ergime akımı ID Kesilen akım (Geçebilecek akım) Ik (t) Sigorta yerine metalik bir köprü olsa geçebilecek kısa devre akımı IP Darbe kısa devre akımı ts Ergime süresi tl Sönme süresi Sigorta yerine direkt bir bara bağlı olsaydı kısa devre akımının değeri Ik olurdu. Sigortanın AKIM SINIRLAMA değeri, devreden geçmesine müsaade edeceği akımdır (Id) ve bu ancak sigorta telinin ergime akımı kadar büyük olabilir. Akım hattı belirli yerlerinden başlayarak eriyecek ve buharlaşacaktır. Meydana gelen ark kuvarz kumu ile soğutulacaktır. Arkın sönme tl süresince akım ark uzunluğunca azalacak ve gerilimin ilk sıfırından geçişi civarında tamamen kesilecektir. Geçebilecek Akım Id 'nin değeri sigortanın yapısından ve malzemenin uygunluğundan etkilenir. Ayrıca, sigorta nominal akımı arıza akımının yükselme hızı ve kısa devrenin olduğu an Id değerini etkileyen unsurlardandır.

5 Nominal Kesme Kapasitesi Nominal kesme kapasitesi sigorta iç yapısının özelliklerine, erime elemanının nitelik ve hassasiyetine ve soğutma ortamının özelliklerine bağlıdır. Bu özelliklerin iyileştirilmesi sigortanın kesme kapasitesini yükseltir. Erime ve ark sürelerinin kısalığı, pek çok kısmi arkların oluşması ve bunların söndürülmesinin sigorta boyunca eşit olarak yapılabilmesi, daha az ısı oluşturulması ve bu ısının sigorta boyunca eşit dağılması bir sigortanın Nominal Kesme Kapasitesini yükseltir. Tehlikeli Aşırı Gerilimler Kısa devre akımı kesildiği anda gerilim sıçrama yapacaktır. Bu tehlikeli gerilim sıçramasının, tesisteki cihazlara zarar vermesini önlemek için, pik değeri (tepe değeri) TS ve VDE'de2 x Un x olarak sınırlandırılmıştır. Transformatör, kondansatör, kablo çıkışları ve gerilim transformatörlerinin önünde bu tip sigorta kullanmanın sağlayacağı avantaj açıktır. Minimum İşletme Gerilimi Daha yüksek bir kesme kapasitesi gerekmesi halinde veya -Küçük işletme gerilimi olan eski işletmede ileriye dönük daha yüksek gerilim seviyesine göre yeni tesis yapılması ( örneğin : İlerde 30 kv da çıkılacağı için, işletme gerilimi 10 kv olan eski bir tesisin 30 kv serisine göre yenilenmesi) gibi bazı hallerde, UN değeri daha yüksek bir sigorta kullanılabilir. İşletme geriliminin, sigortanın Un değerine oranla küçük olması devrenin

6 kesilmesi anındaki gerilim sıçramasını, sigortanın yapısına bağlı olarak aşırı arttırabilir. Porem sigortalarında bu kabul edilebilir oran, 1/2 dir. Bu çok iyi bir orandır. Demek ki 10 kv bir işletme geriliminde UN = 20 kv luk bir sigorta tehlikesizce kullanılabilir. Bu nedenle, kesme kapasitesinin şebekeye uygunluğu da dikkate alınarak, seçilecek sigortanın D boyutu da sipariş sırasında belirtilmelidir örneğin, işletme gerilimi 10 kv bir tesiste D = 442 mm (yani, Un = 24 kv bir sigortaya denk gelen) bir sigorta kullanılabilir. Güç Sarfiyatı (Power Dissipation) Sigortada oluşan ısı atmosfere iyi şekilde iletilmelidir. Kapalı ortamlarda ve izole panolarda ısı, cihazların nominal değerlerinde önemli bir sınırlama etkenidir. Sigortanın takribi güç sarfiyatı (R x I 2 x K) olarak hesaplanabilir. Sigorta iç direncinin R (20 o C'deki) değerinin ısınma sonucunda artışını belirten K faktörü, IN değeri için takriben 1,4-2 dir. IN den daha düşük akım değerleri için bu faktör takriben 1,1-1,4 gibi bir değer olur. Akım - Zaman Eğrileri OG. - YT. Sigortalarının Erime Zamanı Karakteristik Eğrileri

7 Nominal Gerilim: İşletme gerilimine uygun seçilmelidir. Nominal Kesme Takatı : Şebekenin kısa devre yüküne uygun kapasitede sigorta seçilmesine özen gösterilmelidir. Bazı özel hallerde bir üst boydaki sigortayı seçerek veya iki sigortayı seri bağlayarak daha yüksek nominal kesme kapasitesine erişilebilir. Nominal Akım : Sigortanın isimlendirilmesi için belirtilen bir değerdir. Aslında, uygulamada önemli olan sigortanın kullanma yer ve amacına uygun belirlenmesi ve seçimidir. Bu seçimde ISINMA en önemli faktörlerden biridir. örneğin, bir trafo korumasında, açık havada ln=6 A bir sigorta uygun ise, aynı trafonun tamamen kapalı bir ortamda bulunan sigorta ile korunması halinde ln=10 A lik sigorta gerekebilir. Daha yüksek akım değerlerinin gerektiği istisnai hallerde aynı değerdeki iki sigortayı paralel olarak bağlamak gerekir. Ancak, yan yana duracak bu iki sigorta ısınma bakımından birbirini etkiliyeceği için belli bir tolerans verilmelidir.

8 Tekrar Değerlendirme (Deratıng) Faktörü Sigortanın akım/zaman eğrisi değişmeden sürekli olarak taşıyabildiği akıma nominal akım denir. Çok yüksek nominal akımlı sigortalarda yüksek enerji kayıpları olduğunda veya çevre ısısının çok yüksek olduğu ortamlarda "tekrar değerlendirme faktörüne" özellikle önem vermek gerekir. Kullanım şartlarına göre sigorta bünyesinin aşırı ısınma durumuna bağlı olarak sigorta nominal akımı seçimini tekrar değerlendirmek ve gerekirse daha büyük İn değerlerinde sigorta kullanmak gerekir. Eriyen telli sigortalarda, sigorta bünyesinin ısısı fonksiyonu etkileyen önemli bir unsurdur. çalışma sırasında sigortada oluşan ısı iyi bir şekilde atmosfere iletilmelidir. Bir sigortanın bünyesi aşırı ısınıyorsa, üst değerde bir sigorta kullanılmalıdır. örneğin, bir trafo koruması için normal şartlar altında ln=40 A. sigorta yeterli ise, ama kullanıldığı şartlar nedeniyle sigorta aşırı ısınıyorsa, buraya 40 A. yerine ln=50 A. veya 63 A. değerinde sigorta kullanılmalıdır. Günümüzde tesislerin çok büyümesi ve kullanılan büyük güçlü Motor, Transformatör ve Kapasitör gibi cihazların korunma ihtiyacı daha büyük İn değerli sigortaların kullanılmasını gerektirmektedir. Diğer taraftan, büyük İn değerli sigortaların üretimindeki fiziki şartlar, kaçınılmaz olarak ısınmayı arttırmaktadır. Sigortaların daha yüksek bir İ1 Kesme Akımı kapasitesi ve daha küçük bir İ3 Minimum Kesme Akımına sahip olmaları önemlidir, bunu elde etmek için daha ince ve hassas akım hattı kullanmak gerekir. Daha ince ve hasas akım hattı ise daha yüksek direnç ve daha yüksek ısınma demektir, yani daha az ısınma için gerekli şartlara ters düşer. Bu nedenle, bu hallerde TEKRAR DEĞERLENDİRME (derating) faktörüne özellikle dikkat edilmelidir. Motor, Transformatör, Kapasitör gibi cihazların korumasında, yüksek yol alma akımları nedeniyle sigorta İn değerlerini büyük seçmek gerekir. Genellikle sigorta nominal akımı, devreden geçecek normal yük akımının 2-3 katı daha büyük olmaktadır. Yani normal çalışma düzeninde sigortadan sürekli geçecek akım sigorta İn değerinin takriben yarısı kadar, % 25 bir aşırı yükleme de var sayılırsa % 75 i kadar olacaktır. Yani sigortanın ısınması daha az olacaktır. Değerlendirmelerde bu konuya özellikle dikkat edilmelidir. Bu amaçla, bu gibi sigortaların etiketlerinde iki akım değeri belirtilmiştir. Örneğin; "250 RC 160" yani, - Sigorta nominal Akımı ln= 250 Amp. (Yol alma akımları dikkate alınarak) - Standarttaki Isınma değerleri dikkate alınacak olursa, devreden sürekli geçebilecek akım değeri bakımından RC (rated current) 160 Amp. Motor Koruması IEC Motorların kısa devre korumaları için O.G. sigorta seçiminde, Motor Yol alma akım ve süresi en önemli kriter olarak dikkate alınmalıdır. Bunu yaparken, Sigorta Akım - Zaman eğrilerinde standartların tanıdığı tolerans (Akım değeri üzerinden +/- %20) ihmal edilmemelidir. Diğer önemli bir kriter ise sigortanın yaşlanmasına dolayısıyla karakterinin değişmesine yol açabiyecek yol verme tekrarı yani motora saatte kaç defa yol verildiğidir. Yol verme periodunun sıklığına tabi olarak seçilen sigorta İn değeri yükseltilmelidir. Motor korumasında genellikle

9 SİGORTA + ŞALTER kombinasyonu kullanılır. Her hangi bir arıza nedeni ile Sigortalardan biri attığında, Sigortanın çarpma pimi vasıtası ile Şalter üç fazlı olarak açar. Sigorta seçiminde şunlara dikkat edilmelidir: - Sigortanın kesme gücü, tesisin kısa devre yükünden daha büyük olmalıdır. - Sigorta İn değeri, motorun nominal gücü ve aşırı yüklenme değerlerinden bir hayli büyük olmalıdır. Sigortanın kullanıldığı ortama göre ısınması düşünülerek Değer-Düşürme yapılmalı, yani sigorta İn değeri buna göre yükseltilmelidir. - Yol alma akımı süresi esnasında sigorta atmayacak şekilde makul bir marjla İn değeri tesbit edilmelidir. - Motorun devreye girip, çıkma periyodunun çokluğuna göre, sebep olacağı malzeme yorulmasının etkileri de dikkate alınarak seçilen İn değerinde artış yapılmalıdır. - Sigortanın asgari açma akım (İmin) değeri, (H) noktasının değerinden daha küçük olmalıdır. Gerek şalterin koruma röleleri ile sigorta arasındaki koordinasyon ve gerekse yukarıda belirtilen hususlar için verilen diyagramlara bakınız.

10

11 Transformatör Koruması IEC Tüm deneyler ve uygulamalar göstermiştir ki, doğru seçilmeleri şartı ile Akım Sınırlayıcı O.G. sigortaları değişik arıza akımlarını güvenli bir şekilde keserek trafoları korurlar. Seçimde çeşitli kriterler dikkate alınmalıdır.bunlardan bazıları: 1- O.G. sigorta İn değeri o derece BÜYÜK OLMALIDIR ki, şalter kapandığında trafonun yol almadaki akım değeri (Magnetizmle ani akımı) sigortaya zarar vermesin. Pratik bir hesap ile, 0,1 saniyelik bir süre için trafo yol alma akımı, trafo tam yük akımının katı olarak düşünülebilir. 2- Sigorta İn değeri o derece KÜÇÜK OLMALIDIR ki, trafonun A.G. tarafında meydana gelebilecek bir kısa devrede O.G. tarafında oluşacak akım değeri sigortanın İmin (minimum açma akımı) değerinden KüçüK OLMASIN yani sigorta emniyetli bir açma yapabilsin. 3- O.G. Sigortasının İn değeri o derece BÜYÜK OLMALIDIR ki sigortalar, trafonun aşırı yüklenmesine izin versin ve A.G. tarafındaki sigortalar ile aralarında selektiviteyi sağlasın. 4- O.G. Sigortanın İn değeri o derecede KÜÇÜK OLMALIDIR ki, trafo sargılarındaki bir arızada daha çabuk kesme sağlasın, ve O.G. besleme hattının başındaki sigorta veya röle ile aralarında selektiviteyi sağlasın. Bu gibi kriterler göz önünde bulundurularak hazırlanmış aşağıdaki SİGORTA SEÇİM TABLOSU'nu kullanabilirsiniz.

12 Dağıtım trafolarının korunmaları için Y.G. ve A.G. Sigorta seçimi tablosu Tablo 1. Sigorta Akım ve Voltaj Seçim Tablosu Tablo 2. Sigorta Boyut Seçim Tablosu Kondansatör Koruması Çok değişik tesis tarzlarının olması ve devre parametrelerinin genellikle bilinmemesi sigorta seçimini zorlaştırmaktadır. Seçim için dikkat edilecek bazı kriterler şöyledir : -Sigorta In değeri hem sürekli maksimum yük akımı ve hem de kabul edilebilir harmonik içeriğe dayanabilmek için yeterince büyük olmalıdır.

13 -Sigorta In değeri, kapasitör bankının yol verme akımına dayanabilmelidir. -Geçici olayların yaratabileceği gerilim yükselmeleri ihmal edilmemeli ve emniyet bakımından bir üst gerilim sınıfındaki sigorta seçilmelidir. -Pratik bir bilgi olarak, sigorta In değeri kondansatör tam yük akım değerinin 1,6-2 katından az olmamalıdır. Kablo ve Hat Koruması Kablo ve hava hatlarının zaman zaman aşırı yüklenmelere maruz kalacağı unutulmamalıdır. Aksi halde bu durum sigortanın İn ile I min değerleri arasında yüklenmelerine, dolayısıyla aşırı ısınmalarına ve tahribine neden olabilir. Bunu önlemek için sigorta In değeri kablo veya hat kesitlerinin maksimum taşıyabileceği yüke göre seçilmelidir. Diğer Konular -Düşürülen veya darbeye maruz kalan bir sigortayı kontrol etmeden kullanmak doğru değildir. -3 fazlı bir tesiste, yalnızca atan tek bir sigortanın arıza akımına maruz kaldığından emin olmadıkça, bir sigorta atsa bile üç fazın sigortası da değiştirilmelidir. Zira, atmamış olan sigortalar da arıza akımının darbesine maruz kalmış, çalışma noktasına yakın bir değere gelmiş ve dolayısıyle karakteri değişmiş olabilir. -Bir tedbir olarak atan sigorta hemen değil 5-10 dakika sonra değiştirilmelidir. Gerilim Trafosu Koruması Gerilim trafoları çok küçük kapasiteli oldukları için, Y.G. Sigortaları gerilim trafosunun kendisini arıza akımlarına karşı etkili olarak koruyamaz. Ancak, genellikle arızalı gerilim trafosunu sistemden ayırmak için kullanılır. Sigortanın seçiminde esas, gerilim trafosunun yol alma akımına dayanacak büyüklükte olmasıdır. Bu sigortanın en çok ln=1-2a değerinde olmasını gerektirir. Çok küçük İn değerli sigortalarda kullanılan çok ince akım hattı, "corona" hadisesine sebep olabilir.