Vakumlu Devre Kesiciyi Seçmeden Önce Hangi Temel Parametreleri Kontrol Etmelisiniz?

Vakumlu Devre Kesiciyi Farklı Kılan Nedir?

A vakum devre kesici (VCB), kontaklarını kapalı bir vakum kesici içinde ayırarak arıza akımını keser; burada gaz moleküllerinin yokluğu, kontaklar arasında oluşan arkın neredeyse anında sönmesi anlamına gelir - tipik olarak kontak ayrılmasından sonraki ilk akım sıfır geçişinde. Yağlı, hava üflemeli veya SF6 devre kesicilerle karşılaştırıldığında VCB'ler daha hızlı ark söndürme, çok daha uzun elektrik ömrü (nominal akımda genellikle 10.000 veya daha fazla işlem), minimum bakım gereksinimi sunar ve yangın veya zehirli gaz salınımı riski yoktur. Bu avantajlar onları endüstriyel tesisleri, kamu dağıtım trafo merkezlerini, ticari binaları, madencilik operasyonlarını ve yenilenebilir enerji tesislerini kapsayan 3,6 kV ila 40,5 kV aralığındaki orta gerilim şalt cihazları için baskın seçim haline getirdi.

Güvenilirliklerine rağmen VCB'ler herkese uygun tek cihaz değildir. Gerilim sınıfı, nominal akım, kısa devre kesme kapasitesi, çalışma mekanizması ve korunan yükün belirli özellikleri, belirli bir uygulama için hangi kesicinin doğru olduğunu etkiler. Arıza düzeyine göre küçük boyutlu, yük tipiyle uyumsuz veya şalt paneliyle uyumsuz bir VCB'nin seçilmesi, hem korumadan hem de ekipmanın ömründen ödün verecektir. Bu kılavuz, her kritik seçim parametresini pratik açıdan ele almaktadır.

Birinci Adım: Sistem Gerilimini ve Gerilim Sınıfını Doğrulayın

İlk ve en temel seçim kriteri, anahtarlama veya arıza olayları sırasında geçici aşırı gerilimler de dahil olmak üzere, herhangi bir çalışma koşulu altında kesici terminallerinde görünecek en yüksek gerilime eşit veya bu gerilimi aşması gereken kesicinin maksimum nominal gerilimidir. VCB'ler, IEC 62271-100 ve ANSI/IEEE C37.04 tarafından tanımlanan standart voltaj sınıflarında üretilir. Ortak sınıflar, orta gerilim uygulamaları için 7,2 kV, 12 kV, 17,5 kV, 24 kV ve 40,5 kV'yi içerir.

Tam olarak nominal sistem voltajına uygun bir kesici seçmeyin. 6,6 kV'luk bir dağıtım sistemi, 7,2 kV'luk bir nominal kesici kullanmalıdır ve 11 kV'luk bir sistem, 12 kV sınıfında bir kesici gerektirir çünkü nominal maksimum voltaj, sistem voltaj toleranslarını ve geçici aşırı voltajları hesaba katar. Aynı derecede önemli olan, kesicinin bağlı ağdaki yıldırım çarpmaları ve anahtarlama dalgalanmalarının neden olduğu dielektrik gerilimlere dayanabileceğini doğrulayan nominal güç frekansı dayanım gerilimi ve nominal yıldırım darbe dayanım gerilimi (BIL)'dir.

İkinci Adım: Nominal Normal Akımı Belirleyin

Nominal normal akım, kesicinin kontaklarının, iletkenlerinin ve terminallerinin sıcaklık sınırlarını aşmadan süresiz olarak taşıyabileceği sürekli akımdır. Bu değer, uygun bir güvenlik payı ile korunan devrenin maksimum sürekli yük akımına uygun olmalıdır. Orta gerilim VCB'ler için standart nominal akımlar 630 A, 1250 A, 1600 A, 2000 A, 2500 A ve 3150 A'dır.

Gerekli akım değerini hesaplarken, korunan en büyük motorun veya transformatörün tam yük akımını ve ayrıca aynı besleyicideki ek yükleri hesaba katın. Transformatör fiderleri için, yalnızca isim plakası kVA'sını değil, transformatörün birincil gerilimdeki tam yük akımını kullanın. Motor besleyicileri için servis faktörünü ve gelecekteki potansiyel yük artışını ekleyin. Hesaplanan maksimum yük akımının en az %20-25 üzerinde boşluk payına sahip bir akım değerinin seçilmesi iyi bir uygulamadır ve kesici kontaklarının hizmet ömrü boyunca rahatsız edici termal yaşlanmasını önler.

Üçüncü Adım: Kısa Devre Kesme Kapasitesini Arıza Seviyesiyle Eşleştirin

Kısa devre kesme kapasitesi (aynı zamanda nominal kısa devre kesme akımı veya Isc olarak da adlandırılır), VCB seçiminde tartışmasız en kritik güvenlik parametresidir. Kesicinin, kesiciye zarar vermeden veya muhafaza kaybı olmadan güvenli bir şekilde kesebileceği maksimum olası arıza akımını tanımlar. Kurulum noktasındaki gerçek arıza seviyesi kesicinin nominal kesme kapasitesini aşarsa, kesici arızayı kesmede başarısız olabilir, bu da sürekli ark oluşmasına, vakum kesicinin patlamasına ve şalt donanımı ile bağlı ekipmanda potansiyel olarak yıkıcı hasara neden olabilir.

Şebekenin herhangi bir noktasındaki olası arıza akımı, şebeke beslemesinin kaynak empedansı, kaynak ile kesici arasındaki tüm transformatörlerin ve kabloların empedansı ve yerel jeneratörlerin veya büyük motorların katkısı dikkate alınarak bir kısa devre çalışması kullanılarak hesaplanmalıdır. Orta gerilim VCB'ler için ortak nominal kesme akımları 16 kA, 20 kA, 25 kA, 31,5 kA ve 40 kA'dır (simetrik RMS). Arıza seviyesini artırabilecek gelecekteki ağ güçlendirme senaryoları da dahil olmak üzere, daima nominal kesme akımı kurulum noktasında hesaplanan muhtemel arıza akımını aşan bir kesici seçin.

Kesicinin belirli bir süre boyunca (tipik olarak 1 veya 3 saniye) hasar görmeden taşıyabileceği arıza akımı olan nominal kısa süreli dayanım akımı (Ik) yakından ilişkilidir. Bu parametre, yukarı akım koruması çalışırken arıza akımı taşıyabilecek bara bölümü ve bara kuplaj kesicileri için geçerlidir.

Dördüncü Adım: Yük Türünü ve Seçime Etkisini Anlayın

Devreye bağlanan yükün niteliği, VCB seçimini önemli ölçüde etkiler çünkü farklı yük türleri, anahtarlama sırasında vakum kesiciye farklı baskılar uygular.

Motor Yükleri

Orta gerilim motorlarının anahtarlanması en zorlu VCB uygulamalarından biridir. Enerji verildiği anda motor, tam yük akımının 6-8 katı kadar bir ani akım çeker. Daha da önemlisi, çalışan bir motor kapatıldığında, çöken manyetik alan, kesici aşırı gerilim veya sanal akımın geçici kesicisi olarak bilinen bir voltaj yükselmesi üretir. Motor anahtarlama görevi için seçilen VCB'lerin, bu aşırı gerilimleri en aza indirmek için düşük bir kesme akımı seviyesine (tipik olarak 5 A'nın altında) sahip olması gerekir. Pek çok üretici, 10.000 veya daha fazla yüksüz çalışma ve 2.000 veya daha fazla tam yük anahtarlama işlemi dayanıklılık derecelerine sahip, sık motor anahtarlaması için özel olarak derecelendirilmiş (IEC 62271-100'e göre Sınıf M2) VCB'ler sunar. Parafudrlar veya RC durdurma devreleri de motor anahtarlamalı VCB'lerin yük tarafında ek bir aşırı gerilim koruma önlemi olarak yaygın olarak uygulanır.

Trafo ve Kondansatör Bankı Yükleri

Enerji veren transformatörler, birkaç döngü boyunca transformatörün nominal akımının 8-12 katına ulaşabilen yüksek DC ofsetli ani akımlar üretir. Anlık aşırı akım koruması çok hassas ayarlanmışsa VCB, istenmeyen açma olmadan bu ani akıma dayanabilmelidir. Kondansatör kümesinin değiştirilmesi farklı bir sorun yaratır: İlk ani akım, vakum kesiciyi dielektrik olarak zorlayan son derece yüksek frekanslı bir geçicidir. Kapasitör bankı görevi için, hem tepe ani akımı hem de frekansını belirten, kesicinin kapasitif akımın yeniden darbesiz kesintisini kaldırabildiğini doğrulayan, arka arkaya kapasitör anahtarlama derecesine sahip bir VCB seçin.

Beşinci Adım: Doğru Çalıştırma Mekanizmasını Seçin

Çalıştırma mekanizması, güvenilir ark kesintisi ve temas basıncı elde etmek için kesicinin kontaklarını yeterli hız ve kuvvetle açmak ve kapatmak için gereken enerjiyi depolar ve serbest bırakır. Modern VCB'lerdeki iki baskın mekanizma türü, yaylı ve manyetik aktüatörlü (sabit mıknatıslı) mekanizmalardır.

• Yaylı mekanizmalar Enerjiyi, bir elektrik motoruyla veya manuel olarak şarj edilen mekanik bir yayda depolayın. Sağlamdırlar, onlarca yıllık hizmet süreleri boyunca kanıtlanmışlardır ve yardımcı güç kaybından sonra bile yüklenmiş yaydan kapalı-açık (CO) işlemi gerçekleştirebilirler. Çoğu hizmet ve endüstriyel uygulama için standart seçimdirler.
• Kalıcı mıknatıslı aktüatör (PMA) mekanizmaları Sürekli güç olmadan kontakları yerinde tutan kalıcı mıknatıs ile kontakları açmak ve kapatmak için bobin darbesinden elektromanyetik kuvvet kullanın. PMA'lar, yay mekanizmalarına göre çok daha az hareketli parçaya sahiptir; çok yüksek mekanik dayanıklılık (50.000 operasyona kadar), son derece hızlı ve tutarlı çalışma süreleri sunar ve neredeyse hiç yağlama veya ayarlama gereksinimi gerektirmez. Sık motor değiştirme, tekrar kapama görevi ve akıllı şebeke otomasyonu gibi yüksek çevrimli uygulamalar için tercih edilen seçimdir.

Çalıştırma mekanizması için yardımcı besleme voltajı (tipik olarak 110V DC, 220V DC veya 230V AC), şalt panosu panelindeki mevcut kontrol güç kaynağıyla eşleşmelidir. Pahalı yenilemelerden kaçınmak için bunu spesifikasyon aşamasında doğrulayın.

Bir Bakışta Anahtar Seçim Parametreleri

Aşağıdaki tablo, birincil seçim parametrelerini ve her birinin spesifikasyon süreci sırasında yanıtladığı soruları özetlemektedir:

Uyumluluk Standartları ve Panel Uyumluluğu

VCB izolasyon halinde çalışmaz; kurulumun yapıldığı ülke ve sektör için ilgili standartlara uygun olması gereken bir şalt panosuna (iç veya dış mekan, sabit veya çekmeceli) entegre edilir. Kesici, eşleşen birincil bağlantı geometrisi, ikincil terminal düzenleri ve raf veya çekmeceli taşıyıcı boyutlarıyla, paneliyle boyutsal ve elektriksel olarak uyumlu olmalıdır. IEC 62271-100, AC devre kesicilerin tip testini ve nominal özelliklerini düzenleyen birincil uluslararası standarttır. Kuzey Amerika'da, yüksek voltajlı devre kesicilere yönelik derecelendirmeler ve testler ANSI/IEEE C37.04, C37.06 ve C37.09'a tabidir.

Her zaman üreticiden, belirli kesici modelinin geçerli standartlara göre akredite bağımsız bir laboratuvarda test edildiğini doğrulayan tip testi sertifikalarını isteyin. Sadece isim plakası değerlerinin eşleştiğini değil, test voltajının, akımın ve kesme kapasitesinin uygulama gereksinimlerinize uyduğunu veya aştığını doğrulayın. Kritik altyapı, şebeke sınıfı veya ihracat projeleri için kesicinin ve şalt panosunun, KEMA, CESI veya CPRI test raporları gibi son kullanıcı spesifikasyonlarının gerektirdiği sertifikaları taşıdığını doğrulayın. Bu parametrelere titizlikle dikkat edilerek seçilen bir VCB, minimum müdahaleyle ağınızı 25 ila 30 yıl boyunca güvenilir bir şekilde koruyacaktır.