Bilmek istediğiniz herşey B tipi kaçak akımlar

Transkript

1 Bilmek isediğiniz herşey B ipi kaçak akımlar

2 IEC/ EN ve IEC/ EN sandarları ile uyumlu olan AC ipi veya A ipi kaçak akım koruma röleleri, ev ve benzeri ürü çoğu uygulamada kullanılır. Bununla birlike, ükeici alelerinde güç elekroniği eknolojilerinin kullanımının arması, oprak bağlanısı olan ükeici alelerinde haa ve haa olmayan durumlarda yüksek DC bileşeni ve/veya yüksek frekanslı dalga şekillerine sahip kaçak akımlara yol açabilir. Bu akımlar, A ipi veya AC ipi kaçak akım koruma röleleri için uygun değildir ve onların doğru çalışmasını engeller. A ipi kaçak akım koruma röleleri 6 ma doğru akıma kadar kaçak akıma bağışıklıdır. 6mA üzerinde kaçak akım durumunda, A Tipi devre kesicilerin doğru çalışması garani edilmez. Farklı durumlarda A Tipi veya AC ipi kaçak akım devre kesicilerin aşağıdaki eksiklikleri mevcuur; yüksek DC bileşen veya yüksek frekanslı akımlar üreen ekipmanların, oprak haası durumunda, kaçak akım devre kesici duyarsızlaşığında düzgün açma olmayabilir (koruma yapılamaması, gecikmeli veya aşırı kaçak akım değerleri) aynı kaçak akım koruma rölesi ile çalışan başka bir devre üzerinde bir haa durumunda kaçak akım devre kesici duyarsızlaşığında düzgün açma olmayabilir. (Bu haa akımı sinüzoidal alernaif bir şekle sahip olsa bile) sürüldü). B Tipi KAKR ürün sandardı onay aşamasında olduğundan, ilgili ürünleri de kapsayan kaçak akım koruma rölelerinin genel özelliklerini içeren IEC Teknik Raporu referans olarak kabul edilmekedir yılında IEC EN sandardının birkaç ufak değişiklikle birlike ikinci sürümünün yayımlanması ile (Ev ipi ya da benzer esisler için, aşırı akım korumalı veya korumasız, F ipi ve B ipi kaçak akım koruma röleleri) ev ve benzeri kullanımlar için B ipi kaçak akım koruma röleleri sandardının gelişimi bir sonuca ulaşmış oldu. Bu ikinci sürüm B ipi akım röleleri için gerekli bazı küçük değişiklikler içerir. Ek olarak, daha önce anımlanmamış bipolar B ipi ve F ipi kaçak akım koruma rölelerini içerir. IEC/EN son sürümüne uygun olan B ipi kaçak akım koruma röleleri, B ipi kaçak akım koruma röleleri için anımlanan, grafik göserimi olarak adlandırılan, çeşili kaçak akım formları ile şekil 1 deki sembol ile ürün üzerine işarelenir. IEC/EN sandardının, A ipi kaçak akım koruma röleleri için belirilen sandarlara ek olarak, gereksinimleri ve esleri içeren IEC/ EN sandardı veya IEC/EN sandardı ile birlike değerlendirilmesi gerekir. Bu sandarlara, sadece endüsriyel uygulamalar için, IEC/EN sandardı da eklenmelidir. haa olmadığında parazilerden dolayı isenmeyen açma Şekil 1 - B ipi kaçak akım koruma anaharları üzerindeki semboller Bu problemleri çözmek için, 1990 larda B ipi kaçak akım koruma röleleri piyasaya sürüldü. IEC ürün sandardının ilk basımı 2007 yılına dayanmakadır (ve son yıllarda A ipi ve B ipi kaçak akım koruma röleleri arasındaki ara özelliklere sahip F ipi kaçak akım koruma röleleri piyasaya 1) IEC/EN sandardı yalnızca kaçak akım koruma anaharlarını kapsarken, IEC/EN sandardı dahaili aşırı akım korumalı kaçak akım koruma anaharlarını ve oomaik sigoralarla birlike kullanılan kaçak akım koruma bloklarını kapsar. 2

3 B ipi kaçak akım koruma röleleri için kaçak akım dalga şekilleri IEC/EN ün yeni sürümü B ipi akım rölelerin es edilmesi gereken kaçak akım dalga formlarının çeşidini arırmışır. Çok sayıdaki dalga formu -çeşili ek yönlü formları içeren, sabi doğru akım, yüksek frekanslı akımlar ve bunların farklı kombinasyonlarının dahil olduğu- üreen cihaz ne kadar karmaşık ve farklı olursa olsun B ipi kaçak akım koruma röleleri her ürlü arıza akımına karşı doğru açma garanisi sağlar. Bu nedenle B ipi 2 kaçak akım koruma röleleri evrensel kaçak akım koruma cihazı olarak adlandırılır. alernaif akım ek yönlü darbeli DC faz akımı gecikmeli ek yönlü darbeli akım üs üse bindirilmiş doğru akım ve alernaif akım Kaçak akımın şekli Açma akımı sınır değerleri IΔn IΔn Kesme açısı 90 : 0.25 den 1.4 IΔn a Kesme açısı 135 : 0.11 dan 1.4 IΔn a maks. 1.4 IΔn IΔn DC B Tipi devre kesiciler için öngörülen es kaçak akım dalga şekilleri şunlardır: doğru akım bindirilmiş ek yönlü darbeli akım maks. 1.4 IΔn IΔn DC - Nominal frekansa sinüzoidal alernaif akım - Faz açısı gecikmeli ya da gecikmesiz darbeli ek yönlü akım - İki ya da üç fazlı doğrulucular arafından üreilen ek yönlü akım - 1 khz lik frekansa kadar sinüzoidal alernaif akım - Dalgalanma olmayan (sabi) doğru akım - Alernaif akım ile doğru akım üs üse elde edilen akım - Tek yönlü darbeli ile doğru akım üs üse elde edilen akım - Çeşili frekansların üs üse elde edildiği akım çoklu-frekanslı akım iki fazlı doğrulucu üç fazlı doğrulucu sabi doğru akım 1 khz e kadar alernaif akım 0.5 den 1.4 IΔn a 0.5 den 2.0 IΔn a Akım frekansı 150 Hz 0.5 den 2.4 IΔn a Akım frekansı 400 Hz 0.5 den 6 IΔn a Akım frekansı 1000 Hz 0.5 den 14 IΔn a 2 Şekil 2 - B ipi kaçak akım açma dalga şekilleri 2) Bu erminoloji yanlış yorumlanmamalı: B ipi KAKR lar AC gerilime sahip şebekelerde kullanım için üreilmişir. (Sinüzoidal olmayan dalga şekli kaçak akım için geçerlidir. DC şebekeler için KAKR ürün gelişirilmesi devam emekedir. 3

4 Kaçak akım koruma röleleri esleri, poziif ve negaif kuuplarla, yavaş ve ani kaçak akım uygulanarak yapılır. Çeşili dalga biçimleri için farklı açma ve açmama değerleri espi edilir, nominal kaçak akım açma değerlerinin kaları ( IΔn) olarak ifade edilir ve daima AC emel frekansa refere eder. Kaçak akım açma limi değerleri espi edilirken, çeşili dalga formlarının insanlar için ehlikeli ipleri hesaba kaılır ve aynı zamanda haa olmadığı anlarda parazilerden dolayı açma riski azalılırken, servis sürekliliği arırılır (gürülü filre edilir). Örneğin, IΔn = 30 ma hassasiyee sahip B ipi bir kaçak akım koruma rölesi sabi doğru kaçak akım uygulandığında, DC akımın daha az ehlikeye sahip olduğu hesaba kaılarak, maksimum 60 ma açma eşiğine kadar çıkabilir. Aynı sebepen 400 Hz bir kaçak akımda maksimum açma değeri 180 ma dir. B ipi kaçak akım rölelerinin uygulamaları: B ipi kaçak akım röleleri, yüksek doğru akım bileşenli (6 ma den fazla) 3 ve/veya yüksek frekanslı oprak haa akımı üreen lineer olmayan devreler için uygundur; başlıcaları Tablo 1 de göserilmekedir. Tablo 1 - B ipi kaçak akım koruma anaharı gerekiren güç devreleri 1 2 Lineer olmayan devreler L1 L2 L3 N I B I B Haa dalga şekli L1 L2 L3 N 3 L1 L2 I B I 4 I B L N 5 L N I B I 6 L N 7 3) A ipi KAKR lar maksimum 6mA in üzerine her 20m s şebeke frekansı periyodunda en az 8.33ms periyoda sahip (50 Hz 150 lik elekriksel açıya eşiir.) darbeli kaçak akımı algılamaya uygundur. L1 L2 L3 I B M 4

5 Bunlar esas olarak : -Doğrulucular (redresörler), genellikle üç fazlı ya da ek fazlı ( 1,2,3 durumları) -Yüksek düzelme kapasieli yarım dalga doğrulucular (redresörler) (4) -Akif güç fakörü düzelen doğrulucular (redresörler) (5) -Alernaif akım devresi ile galvanik ayrım yapılmamış kalıcı bağlanılı doğru akım üreicileri (ör:solar paneller) (6) -Değişken frekanslı sürücüler (7) Bu devre konfigürasyonunu içeren ana ekipman ipleri: -Üç fazlı güç kaynaklı değişken frekanslı moor sürücüleri (endüsriyel makine, asansörler,vs...) (şekil 5) - Foovolaik esisler (şekil 6) - Saik ransfer sisemleri (STS) ve kesinisiz güç kaynakları (UPS) (şekil 3) - Alernaif akımla beslenen elekrikli aşılar için şarj sisemleri (şekil 4) - Doğru akım sürücüleri - Frekans dönüşürücüler - Tıbbi eşhis görünüleme cihazları (CAT, MRI, vs.) ve diğerleri. B Tipi kaçak akım koruma rölelerinin en ipik uygulamaları üç fazlı uygulamalar olmasına rağmen, özellikle yüksek güçeki ek fazlı uygulamaları da gözönünde bulundurmayı unumayınız. Şekil 3 - B ipi kaçak akım koruma anaharlarının UPS cihazlarında kullanımı Şekil 4 - B ipi kaçak akım koruma anaharlarının elekrikli araç şarj isasyonlarında kullanımı Wh Wh 3 4 4) Doğru akım arafındaki bir haa durumunda, inverörün karakerisik özelliklerine göre, yüksek doğru akım bileşeni ve yüksek frekans aşıyan, dalgalanmayan bir akım arafından inverörün al devresindeki kaçak akım rölesi üzerinden geçirilir. Bkz.Teknik uygulama föyü No:10 Foovolaik Enerji Tesisleri 5

6 Wh Wh 230 V 230 V M 5 6 Şekil 5 - Değişken frekanslı moor uygulamaları Şekil 6 - İzolasyon rafosu bulunmayan PV sisemler. B ipi kaçak akım koruma rölelerinin parazilere karşı bağışıklığı B ipi kaçak akım koruma röleleri içini daha önce A ipi kaçak akım koruma röleleri için sağlanan, parazilerden dolayı oluşan isenmeyen açmalara karşı bağışıklık esleri ek olarak ilave edildi. Bu esler 5 : - 8/20 µs aralığında 3000 A değerine kadar dayanan normalize edilmiş darbe akımı (şekil 7) -10 IΔn büyüklüğe kadar ve 10 ms lik süreye kadar oluşan kaçak akıma karşı duyarsızlık (şekil 8) Bu özellikleri ile B ipi kaçak akım koruma röleleri, şebeke dalgalanmaları, elekronik yükler ve EMC filreleri nedeniyle oluşan paraziler sebebiyle yaşanan açmalara karşı yüksek bağışıklı kaçak akım koruma rölelerine dönüşür. Bundan dolayı, B ipi devre kesiciler büün zor yükler için, sadece koruma açısından değil, aynı zamanda servis sürekliliği açısından da ideal çözümdür. Hangi sandarlar için B ipi kaçak akım koruma röleleri gereklidir Foovolaik sisemler için -AC ve DC araflar arasında bir ayrım olmayan sisemler söz konusu olduğunda- eğer sürücüler,elekrik sisemlerinde doğru haa akımlarını izole emiyorsa, AC arafa B ipi kaçak akım koruma röleleri kullanılmalıdır (bkz. IEC Madde ) Tıbbi kullanım için grup 1 ve grup 2 odalarında, olası haa akımının üründen dolayı sadece A ipi ya da B ipi kaçak akım koruma röleleri kullanılmalıdır (bkz. IEC Madde ). STS ler ve UPS ler için, eğer asarımlarında doğru akım bileşenli oprak haa akımı olasılığı öngörülüyorsa, kurulum alimalarında binanın kaçak akım devre kesicilerinin UPS ler ve üç fazlı STS ler için B ipi, ek fazlı STS ler için A ipi kaçak akım koruma röleleri kullanılması gerekiği belirilmelidir (bkz. EC/EN Madde ve EC/ EN Madde ) 5) Bu es, parazilere karşı yüksek direnç göseren, A APR ipi KAKR lara uygulanan esin aynısıdır. Elekrikli araçları şarj emek için de, şarj isasyonu IEC serisi ile uyumlu bir priz veya araç konnekörü ile donaılmış ise, DC haa akımına karşı koruyucu 6

7 l (A) l max 90% l max (s) % l max % l max ,01 s 0 8μs 20 (μs) l n 2 l n 5 l n 10 l n l açırma olmayan kısa süreli akımlar shor duraion non-ripping currens gecikmeli maximum olmayan ripping KAKR lar ime allowed için sandar by he arafından izin verilen maksimum açma zamanı sandard for non- delayed circui breakers 7 8 önlemler almak gerekir. Örneğin B ipi kaçak akım koruma röleleri kullanılmalı (bkz. IEC Madde ) 6 Daha genel olarak, kaçak akım koruma anaharının doğru seçimi için, daha önceki durumlarda yer almayan güç elekroniği ekipmanları için bkz. IEC 62103/EN (Güç esislerinde kullanılan elekronik ekipmanlar) (Madde e göre) : - Nominal giriş gücü 4 kva olan mobil elekronik cihazlar daima A Tipi kaçak akım koruma röleleri ile uyumlu olacak şekilde asarlanmış olmalıdır - Nominal giriş gücü > 4 kva ya da herhangi bir güçe belirlenmiş olup A ipi kaçak akım koruma röleleri ile uyumlu olmayan mobil elekronik cihazlar. Bu ip cihazlar üzerinde ve kullanım kılavuzunda B ipi kaçak akım koruma rölesi veya başka bir koruma yönemi kullanılması gerekiği uyarısı bulunmalıdır. (örneğin izolasyon rafoları) B ipi kaçak akım koruma röleleri nasıl çalışır? B ipi kaçak akım koruma röleleri IEC/ EN sandarlarına göre seri bağlı iki ade ferromanyeik oroid ile donaılmışır. Biri alernaif ve darbeli kaçak akımını sapamak için, diğeri doğru akımı sapamak için asarlanmışır. Trafonun, kaçak akımların akığı primer sargısını oluşurmak için büün canlı ilekenler her iki oroidden (faz ve nör) geçerler. İlk oroid, klasik A ipi ve AC ipi kaçak akım koruma anaharları gibi elekromekanik modda çalışır : İkincil sargıda oluşan elekromanyeik endüksiyonla şebeke frekansında salınım yapan bir kaçak akım, önceden ayarlı eşik değerine ulaşığında, demanyeizasyon aküaörü serbes kalarak konak mekanizmasının açma yapmasını sağlar. Şekil 7-8/20 µs darbe akımı Şekil 8 - kısa süreli kaçak akımlara karşı duyarsızlık 6) DC haalarına karşın kullanılan koruma cihazı elekrikli araç şarj isasyonları arafından veya üs devredeki esisa arafından sağlanır. 7

8 T1- AC sinüzoidal ve darbeli DC kaçak akımları algılayan Toroid çekirdeği T2 - Saf DC kaçak akımları algılayan Toroid çekirdeği M - Mekanik açma üniesi A - Akuaör E - Saf DC kaçak akımlarda koruma için elekronik devre T1 L1 L2 L3 N M A T2 G E 9 Şekil 9 - B ipi KAKR ın şemaik diyagramı Şekil 10 - B ipi KAKR ların uygun monajı Şekil 11 - B ipi KAKR ın haalı monajı İkinci oroid, ferromanyeik malzemenin manyeik doygunluğundan yararlanarak kullanılır. Sekonder sargılarına, malzemeyi mıknaıslayan alernaif akım sürekli uygulanır. Sekonder sargıdaki endükansları sapayan bir elekronik devre yer alır. Doğru kaçak akımın oluşmasıyla malzeme doyuma gider ve buna bağlı olarak manyeik geçirgenlik değişir. Bu değişme, uygun bir işlemle aküaör kumandasını serbes bırakır. Şu anda geçerli olan Avrupa sandarlarına gereğince, A ipi kaçak akım koruma rölelerinde, alernaif ya da darbeli dalga ile haaların espii, akif ilekenler (fazlar ve nör) arasındaki gerilimin yokluğunda bile garani edilir. Ancak, B ipi kaçak akım koruma rölelerinde herhangi iki ileken arasında gerilimin olması gerekmekedir. B ipi kaçak akım koruma rölelerinin doğru kurulumu B ipi kaçak akım koruma röleleri DC bileşenli oprak akımı dahi üreen yüklerin varlığında kullanıldığından, elekrik siseminin asarımında her bir kaçak akım rölesi kurulumu için üs devrede de bir B ipi kaçak akım koruma rölesi kullanılması gerekmekedir. Oluşabilecek her ürlü doğru (DC) kaçak akım üs devredeki doğru (DC) kaçak akımlarda çalışmaya uygun olmayan AC, A veya F ipi kaçak akım koruma rölesinin düzgün çalışmasını engelleyebilir. Aslında, B ipi kaçak akım koruma röleleri doğru haa akımlarına karşı korumasına rağmen, açma değeri (örneğin IΔn = 30 ma hassasiyeli KAKR için 60 ma) B ipi olmayan kaçak akım koruma rölesinin doğru çalışmasını sağlayacak kadar yüksekir. Bundan dolayı herhangi bir B ipi olmayan kaçak akım koruma rölesinin, güç elde emesi için üs devrede B ipi kaçak akım koruma rölesi gereklidir veya üs devrede ayrıca bir kaçak akım koruma rölesi gerekiyorsa bu B ipi bir kaçak akım koruma rölesi olmalıdır. 9) Bkz IEC 62103/EN Güç esislerinde kullanılan elekronik ekipmanlar, Madde

9 Wh Wh S n = 300 ma S n = 300 ma n = 30 ma n = 30 ma n = 30 ma n = 30 ma n = 30 ma n = 30 ma 10 Wh HATALI BAĞLANTI S n = 300 ma n = 30 ma n = 30 ma n = 30 ma 11 9

10 Yüksek frekansaki endirek emaslara karşı haa koruması I n maksimum açma değeri 30mA in üzerine geçmeyen B ipi KAKR lerde maksimum açma değeri, doğrudan emaslarda ilave koruma sağlamak için; IEC/TS sandardında yer alan doğru akım veya yüksek frekanslı akımların varlığında venriküler fibrilasyonu oluşuracak eşik değerine göre hazırlanan limi eğrisinin alındadır. T-T sisemlerdeki endirek haa korumasını sağlamak için; devre kesiciler opraklama sisemlerindeki direnç koordinasyon oranını sağlamak zorundadır: RE I n 50 V Bu oranla birlike, kabul edilir limi olan 120V DC ve 50 V AC değerlerine kadar, endirek emaslara karşı doğru akım haaları oomaik olarak konrol edilir. ne kadar sandarlarca belirlenmiş olan değerlere kadar; frekans arıkça insan vücudunu zarar eşkil edebilecek riskler azalsa da, IEC/EN sandardı yüksek frekanslarda da edbir olarak 50V değerinin değişirilmeden kullanımını avsiye eder. Bunu yapmak için, olası haa frekansındaki gerçek açma değeri göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, açma karakerisiği şekil 12 de göserildiği gibi olan B ipi KAKR nin 1000Hz de haa akımı 300mA olduğunda açması garani edilir (yönemelik limii 420mA den düşükür). Tükeici ekipmanları 1000 Hz de haa akımı üreiğinde, opraklama direnci aşağıdaki oranı sağlamak zorundadır. RE * 0,3 A 50 V RE 166 Ω Yüksek frekans haaları durumunda, kabul edilebilir emas limi gerilim değerleri sandarlarda yer almaz. Her 10

11 Hassasiye (ma) Frekans (Hz) 12 Şekil 12 - Frekansa bağlı açma eğrisi 11

12 İleişim ABB Elekrik Sanayi A. Ş. Organize Sanayi Bölgesi 2. Cadde No: 16 Yukarı Dudullu İsanbul Tel: Fax: / 45 ABB Müşeri İleişim Merkezi Tel: conac.cener@r.abb.com No: ABB önceden haber vermeksizin eknik değişikler yapma veya bu dokümanın içeriğini değişirme hakkını saklı umakadır. Saınalma siparişlerinde, üzerinde karşılıklı anlaşılmış özellikler geçerli olacakır. ABB, bu dokümandaki olası haalar veya bilgi eksiklikleri için herhangi bir sorumluluk kabul emeyecekir. Bu doküman ve ilgili konu ile burada kullanılan resimlerin elif hakkını saklı umakayız. ABB nin yazılı izni olmaksızın, her ürlü kopyalama, üçüncü kişilerin kullanımı veya içeriğinden yararlanma ümü ya da bir kısmı yasakır. Broşür 4TRC00004D Aralık 2015 Copyrigh 2016 ABB. Tüm hakları saklıdır.