Alçak Gerilim Dağıtım Sistemleri için Doğru Açık Tip Devre Kesiciyi Nasıl Seçersiniz?

Havalı Devre Kesici Nedir ve Alçak Gerilim Dağıtımında Neden Kullanılır?

Hava devre kesici (ACB), düşük voltajlı elektrik dağıtım sistemlerinde kullanılan, genellikle 1.000V AC'ye kadar voltajlar ve 630A ila 6.300A veya daha yüksek akım kapasiteleri için derecelendirilmiş bir anahtarlama ve koruyucu cihazdır. Kompakt yalıtımlı muhafaza kullanan kalıplanmış devre kesicilerin (MCCB'ler) aksine, ACB'ler ark söndürme mekanizmaları çevredeki havaya maruz kalacak şekilde çalışır; adı da buradan gelir. Kesici bir arıza akımını kestiğinde, açma kontakları arasında çekilen ark uzatılır, soğutulur ve yalıtım ve söndürme ortamı olarak hava kullanılarak bir dizi ark oluğu veya ayırıcı plaka tarafından söndürülür.

ACB'ler, düşük voltaj dağıtım hiyerarşilerinin en üstünde tercih edilen koruma cihazıdır; tipik olarak ana gelen besleme panelinde, veri yolu kuplör konumlarında ve endüstriyel tesisler, ticari binalar, veri merkezleri, hastaneler ve kamu hizmeti trafo merkezlerindeki büyük besleyici devrelerinde. Son derece yüksek sürekli akımları taşıma, 100kA veya daha fazlasına kadar kısa devre akımlarını kesme ve gelişmiş elektronik koruma üniteleriyle donatılma yetenekleri, onları güvenilir, ayarlanabilir ve sürdürülebilir aşırı akım korumasının gerekli olduğu yerlerde vazgeçilmez kılar. Sigortaların aksine, ACB'ler bir açmadan sonra sıfırlanabilir ve daha küçük devre kesicilerin aksine, değiştirilmeden serviste bakımı yapılabilir, test edilebilir ve yeniden test edilebilir.

Havalı Devre Kesici Arıza Akımını Nasıl Keser?

Bir ACB içindeki ark kesintisi sürecini anlamak, alçak gerilim dağıtım uygulamalarında doğru seçim ve bakımın neden bu kadar önemli olduğunu anlamak için çok önemlidir. Kısa devre veya sürekli aşırı yük gibi bir arıza durumu meydana geldiğinde, açma ünitesi ana kontakları hızlı bir şekilde ayırması için çalışma mekanizmasına sinyal gönderir. Akım taşıyan kontakların yük altında ayrılması, kontaklar fiziksel olarak ayrıldıktan sonra bile akım akışını sürdürebilen bir elektrik arkını hemen oluşturur.

ACB'nin içinde ark, arıza akımının kendisi tarafından üretilen manyetik patlama kuvvetleri tarafından yukarıya doğru bir ark oluğu düzeneğine doğru zorlanır. Ark oluğu, tek bir yayı seri halinde birden fazla kısa yaya bölen bir dizi çelik ayırıcı plakadan oluşur. Her ark bölümü kendini sürdürebilmek için minimum bir voltaja ihtiyaç duyar; tüm ark bölümlerinin birleşik voltaj gereksinimi mevcut sistem voltajını aştığında ark söner ve akım akışı durur. Modern bir ACB'deki tüm kesinti süreci, AC dalga formunun bir ila iki yarım döngüsü içinde (tipik olarak 10 ila 20 milisaniye) gerçekleşir ve arıza koşulları sırasında aşağı akış ekipmanına uygulanan termal ve mekanik gerilimi sınırlar.

Alçak Gerilim ACB Seçimi için Temel Değerler ve Parametreler

Doğruyu seçmek Alçak gerilim dağıtımı için ACB Uygulama, ilgili elektriksel değerlerin tam olarak anlaşılmasını gerektirir. Küçük boyutlu bir kesicinin belirtilmesi, bir arıza sırasında felaketle sonuçlanabilecek arıza riskini taşır; Aşırı boyutlandırma, gereksiz maliyete, aşağı yöndeki cihazlarla zayıf koordinasyona ve rahatsız edici açma davranışına neden olabilir.

Alçak gerilim dağıtım tasarımında özellikle dikkat edilmesi gereken bir parametre, nominal kısa süreli dayanım akımıdır (Icw). Ayrımcılık olarak da adlandırılan seçiciliğin bir tasarım hedefi olduğu sistemlerde, yukarı yöndeki ACB, aşağı yöndeki bir cihazın arızayı temizlemesi için gereken süre boyunca tam arıza akımını taşıyabilmelidir. Yüksek Icw derecesine sahip bir ACB, dahili hasara yol açmadan kendi açma yanıtını kasıtlı olarak geciktirebilir ve aşağı yöndeki kesici çalışırken etkilenmeyen devrelere besleme sürekliliğini koruyabilir.

Elektronik Açma Üniteleri: Modern ACB'lerin Arkasındaki Zeka

Açma ünitesi, modern bir havalı devre kesicinin beynidir. İlk ACB'ler, sınırlı ayarlanabilirlik sağlayan ve hiçbir veri çıkışı sağlamayan termal-manyetik açma mekanizmalarını (aşırı yük tespiti için bimetalik şeritler ve kısa devre tepkisi için elektromanyetik bobinler) kullanıyordu. Çağdaş ACB'ler, hassas, bağımsız olarak ayarlanabilen koruma fonksiyonları, veri kaydı ve doğrudan bina yönetimi ve güç izleme sistemleriyle entegre olabilen iletişim yetenekleri sunan elektronik açma üniteleri (ETU'lar) ile donatılmıştır.

Elektronik Açma Ünitelerinde Standart Koruma Fonksiyonları

Düşük voltajlı bir ACB'deki tam özellikli bir elektronik açma ünitesi tipik olarak aşağıdaki bağımsız olarak ayarlanabilen koruma bölgelerini içerir:

• Uzun süreli koruma (LT/Ir): Ayarlanan eşiğin üzerinde sürekli bir aşırı akım sonrasında açma yaparak aşırı yük koruması sağlar. Başlatma akımı (Ir), tipik olarak kesicinin nominal akımının %40 ila %100'ü arasında ayarlanabilir ve zaman gecikmesi, koordinasyon gerekliliklerine bağlı olarak ters zamanlı veya sabit zamanlı bir karakteristiğe ayarlanabilir.
• Kısa süreli koruma (ST/Isd): Uzun süreli başlatmanın üzerinde ancak anlık eşiğin altındaki orta düzeydeki arıza akımlarına yanıt verir. Kasıtlı bir zaman gecikmesi (tipik olarak 0,1 ila 0,5 saniye), aşağı yöndeki cihazların önce daha düşük seviyeli arızaları temizlemesine olanak tanır ve yukarı yöndeki ACB'nin tüm dağıtım panosunu gereksiz yere açmasına gerek kalmadan seçici koordinasyon sağlar.
• Anlık koruma (INST/Ii): Arıza akımı, genellikle nominal akımın 2 ila 15 katı arasında ayarlanan yüksek bir eşiği aştığında, kasıtlı bir gecikme olmadan kesiciyi açar. Bu işlev, yıkıcı ekipman hasarını önlemek için mümkün olduğunca hızlı bir şekilde temizlenmesi gereken cıvatalı kısa devrelere karşı yedek koruma sağlar.
• Topraklama hatası koruması (GF / Ig): Yalıtım arızasını, ark hatalarını veya ekipman arızasını gösterebilecek, toprağa akan artık akımı algılar. ACB'lerdeki toprak arıza koruması, sistem seviyesinde yapılandırılır ve dağıtım başlığında yedek koruma sağlayarak aşağı akım kaçak akım cihazlarını (RCD'ler) tamamlar.

Premium Seyahat Birimlerindeki Gelişmiş İşlevler

Daha yüksek kademeli elektronik açma üniteleri, temel korumanın ötesine geçerek, dağıtım hiyerarşisinin farklı seviyelerindeki ACB'lerin birbirleriyle iletişim kurmasına ve açma zamanlamasını dinamik olarak optimize etmesine olanak tanıyan bölge seçici kilitlemeyi (ZSI) içerir. ZSI ile, bir alt kesici bir arıza tespit ettiğinde ve yukarı yöndeki ACB'ye bir sınırlama sinyali gönderdiğinde, yukarı yöndeki cihaz kısa süreli gecikmesini uzatarak, önce aşağı yöndeki kesicinin hatayı temizlemesini sağlar. Eğer alt kesici, gecikme süresi içinde hatayı temizleyemezse, üst taraftaki ACB, tüm gecikme süresinin dolmasını beklemeden hemen açılır. Bu mimari aynı anda hızlı arıza giderme ve maksimum seçicilik sağlayarak ark parlaması enerjisini azaltırken etkilenmeyen besleyicilere beslemeyi korur.

Sabit ve Çekilebilir ACB Yapılandırmaları

Alçak gerilim dağıtımına yönelik açık tip devre kesiciler sabit ve çekmeceli olmak üzere iki ana kurulum konfigürasyonunda mevcuttur ve bunlar arasındaki seçim bakım kapasitesini, sistem kullanılabilirliğini ve toplam kurulum maliyetini önemli ölçüde etkiler.

Sabit ACB'ler doğrudan santral veya dağıtım paneline cıvatalanır ve baraların enerjisi kesilip bağlantıları kesilmeden panelden çıkarılamaz. Maliyetleri daha düşüktür ve bakım erişiminin seyrek olduğu ve planlı kesintilerin kabul edilebilir olduğu uygulamalar için uygundurlar. Çekmeceli ACB'ler, bara enerjili kalırken kesicinin canlı kontaklarından çıkarılmasına olanak tanıyan bir taşıma mekanizması üzerine monte edilir; bu, güç sürekliliğinin önemli olduğu tesislerde kritik bir özelliktir. Geri çekilmiş konumda ACB, dağıtım panosunu kapatmadan test edilebilir, incelenebilir ve bakımı yapılabilir. Plansız kesintileri tolere edemeyen hastaneler, veri merkezleri ve proses endüstrileri neredeyse evrensel olarak ana ve veri yolu bağlayıcı konumları için çekilebilir ACB'leri belirler.

Alçak Gerilim Dağıtımında Seçici Koordinasyonun Sağlanması

Seçici koordinasyon - tüm yukarı akışlı cihazlar kapalı kalırken yalnızca arızaya en yakın koruyucu cihazın çalışmasının sağlanması - alçak gerilim dağıtım sistemlerinde temel bir tasarım hedefidir. Kötü koordine edilmiş sistemler, aşağı yöndeki arızalara tepki olarak yukarı yöndeki kesicilerin açılmasına, tüm dağıtım panolarının karartılmasına ve arıza tek bir devreye lokalize olmasına rağmen tesisin büyük bölümlerinin elektriksiz kalmasına neden olur.

Alçak gerilim dağıtım hiyerarşisinde ACB'ler arasında tam seçiciliğin sağlanması, her arıza seviyesinde her cihazın zaman-akım özelliklerinin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir. Koordinasyon, sistemdeki her bir noktada nominal aşırı yükten olası kısa devre akımına kadar tüm arıza akımları aralığında, aşağı yöndeki cihazın maksimum açma süresi ile yukarı yöndeki cihazın minimum açmama süresi karşılaştırılarak doğrulanır. Schneider Electric, ABB ve Siemens gibi üreticilerin modern güç sistemi tasarım yazılımları, bu süreci otomatikleştiren ve düzenleme ve devreye alma belgeleri için koordinasyon marjlarını doğrulayan seçicilik tabloları oluşturan seçicilik analiz araçlarını içerir.

Kurulum, Test ve Bakım İçin En İyi Uygulamalar

Bir arıza oluştuğunda havalı devre kesicinin belirtildiği gibi çalışmasını sağlamak için doğru kurulum ve sürekli bakım şarttır. Kurulumundan bu yana hiç test edilmemiş veya bakımı yapılmamış bir ACB, mekanizma aşınması, kontak oksidasyonu veya elektronik açma ünitesi sapması nedeniyle doğru akım seviyesinde açma yapmayabilir veya hiç açma yapmayabilir.

• İşletmeye alma öncesi inceleme: Enerji vermeden önce, tüm cıvatalı bağlantıların kalibre edilmiş bir tork anahtarı kullanılarak üreticinin belirttiği değerlere göre torklandığını doğrulayın. Yüksek akım bağlantılarındaki gevşek bağlantılar, kontak aşınmasını hızlandıran ve normal yük koşullarında termal açmaya neden olabilen dirençli ısı üretir. Ark oluğu düzeneklerini nakliye veya kurulum sırasında oluşabilecek fiziksel hasarlara karşı inceleyin.
• Birincil enjeksiyon testi: Kurulumdan sonra, kesicinin ana akım yolu üzerinden gerçek akımı enjekte eden kalibre edilmiş bir test seti kullanarak birincil enjeksiyon testini gerçekleştirin. Bu, açma ünitesinin ayarlanan aşırı yük ve kısa devre eşiklerinde doğru yanıt verdiğini doğrular. Birincil enjeksiyon testi, akım trafosu girişinden koruma ünitesi mantığına ve açma bobini ve mekanik mandala kadar tüm koruma zincirini doğrulayan tek yöntemdir.
• Mekanik çalışma testi: Çalıştırma mekanizmasının sorunsuz çalıştığını ve kontak hareketi ile kontak basıncının üreticinin toleransları dahilinde olduğunu doğrulamak için ACB'yi birden fazla açma-kapama döngüsü boyunca çalıştırın. Yavaş çalışma, kırıcı tekrar hizmete alınmadan önce bakımı yapılması gereken aşınmış veya az yağlanmış mekanizma bileşenlerini gösterir.
• Periyodik bakım programı: IEEE Standardı 3007.2 ve IEC 62271-200'ün her ikisi de alçak gerilim şalt donanımı için periyodik bakım aralıkları önermektedir. Kritik dağıtım uygulamalarındaki ACB'ler için, her üç ila beş yılda bir veya herhangi bir önemli arıza kesintisi olayından sonra, kontak değişimi ve ark kanalı temizliği de dahil olmak üzere daha ayrıntılı bakımla birlikte yıllık inceleme ve test yapılması önerilir.
• Kontak aşınmasının izlenmesi: Bir ACB'nin ana kontakları her kesinti olayında aşınır ve biriken kontak erozyonu, kesicinin yüksek arıza akımlarını güvenilir bir şekilde kesme yeteneğini azaltır. Modern ACB'lerin çoğunda, arıza kesintilerinin sayısını izleyen ve kontak değişimi yaklaştığında bakım personelini uyaran bir mekanik kontak aşınma göstergesi veya elektronik çalışma sayacı bulunur.

Alçak Gerilim Dağıtımı için Lider ACB Üreticilerinin Karşılaştırılması

Alçak gerilim açık devre kesicilere yönelik küresel pazar, ürünleri endüstriyel ve ticari dağıtım projelerinde yaygın olarak belirtilen birçok büyük üretici tarafından hizmet edilmektedir. Bu markaları neyin farklılaştırdığını anlamak, elektrik mühendislerinin ve satın alma ekiplerinin performansı, yerel desteği ve uzun vadeli parça bulunabilirliğini dengeleyen bilinçli kararlar almasına yardımcı olur.

Schneider Electric'in MasterPact MTZ serisi, şu anda mevcut olan en gelişmiş ACB platformlarından birini temsil ediyor ve EcoStruxure Power aracılığıyla doğrudan erişilebilen termal yükün, kontak aşınmasının ve açma geçmişinin sürekli gerçek zamanlı izlenmesini sağlayan yerleşik bir IoT modülü içeriyor. ABB'nin Emax 2 serisi, Ekip Connect ekosistemi aracılığıyla benzer bir izleme derinliği sunar ve özellikle yüksek Icw değerleri ve üst akım aralığındaki kompakt form faktörüyle takdir edilmektedir. Siemens 3WL açık devre kesiciler, bir saniye için 85kA'ya kadar Icw değerleri ve sistem koruma gereksinimleri geliştikçe basit saha yükseltmelerini destekleyen modüler elektronik koruma ünitesi platformuyla sağlam kısa devre dayanım performansı gerektiren endüstriyel uygulamalarda güçlü bir seçimdir. Asya pazarlarındaki projeler için Chint Electric ve Delixi, IEC 60947-2 standartlarını karşılayan ve birinci sınıf izleme özelliklerinin gerekli olmadığı standart endüstriyel dağıtım uygulamaları için yeterli performansı sağlayan, rekabetçi fiyatlı ACB platformları sunuyor.