×

Sigortalar İçin El Kitabı Bölüm-6




Sigortalar  İçin El Kitabı
Bölüm-6

Alçak ve Yüksek Gerilim Sigortaları İçin Kullanıcının El Kitabı 
Dr. Müh.  Herbert  Bessei


7. Selektivite – Besleme emniyetini artıran bir unsur

Koruma tertibatlarının selektivitesi, elektrik şebekelerinde besleme emniyeti açısından çok önemli bir şarttır. Selektif koruma sayesinde enerjinin sürekliliği sağlanır ve hata halinde meydana gelebilecek hasarlar azaltılır. Sigortaların kullanılmasıyla kolaylıkla selektif bir koruma sağlanabilir. Bununla beraber sigortaların diğer koruma tertibatları ile (örn. kesiciler) birlikte kullanılmaları durumunda da selektivite mümkündür.

 
Selektivite, yalnızca hatanın oluştuğu devrenin kesilmesi ve buna paralel diğer tüm devrelerin işletmede kalması anlamına gelir.

Bunun anlamı, bir hata akımının yalnızca o devreye doğrudan atanmış olan koruma elemanı tarafından kesilmesi ve bunun dışındaki hiçbir koruyucu tertibatın anahtarlama veya açma yapmaması, ve bunlar olurken hiçbir bir koruma tertibatının zarar görmemesidir.
Selektivite türleri aşağıdaki gibidir:
    • Tam selektivite: Selektivite, hata akımının tüm değerleri için geçerlidir.
    • Kısmi selektivite: Selektivite, hata akımının belirli bir sınır değerine kadar geçerlidir. Sıkça karşılaşılan selektivite durumları, bazı örnekler yardımıyla açıklanmaya çalışılmıştır.

7.1 Sigortalar arasında selektivite

Erime süresi eğrileri tüm akım sahası boyunca birbirlerine paralel ilerlediği ve kesişme olmadığı için sigortalarla selektif bir koruma sağlamak oldukça basittir (Resim 7.1).

 


Resim 7.1 Radyal şebekede selektif koruma

Radyal şebekede selektif koruma elde etmenin en kolay yolu standart gG sigortaları kullanmaktır.

Diğer tüm sigortalarda (HH-sigortalar da dahil) selektivite, imalatçı firmanın sağladığı dokümanlar yardımıyla tespit edilir. Aşırı yük için erime süresi-akım eğrileri dikkate alınır. Kısa devreden açmalarda ise (erime süresi < 100 ms) kesme süreleri (erime süresi + ark süresi) dikkate alınmalıdır. (Resim 7.1).

 
16 A ila 1250 A arası anma akımlarına sahip iki farklı gG-sigortasının anma akımları oranı 1:1,6 ise, bu sigortalar tüm hata akımı sahasında birbirlerine karşı selektiftir.

Diğer tüm sigortalarda (HH-sigortalar da dahil) selektivite, imalatçı firmanın sağladığı dokümanlar yardımıyla tespit edilir. Aşırı yük için erime süresi-akım eğrileri dikkate alınır. Kısa devreden açmalarda ise (erime süresi < 100 ms) kesme süreleri (erime süresi + ark süresi) dikkate alınmalıdır. (Resim 7.1).
 
Seri bağlı sigortalar arasındaki selektivite, enerji akışına göre üst kısımdaki sigortanın erime süresinin, hatanın oluştuğu devredeki sigortanın açma süresinden daha uzun olması ile elde edilebilir.

Eğrilerin yerine uygun Joule İntegralleri de kullanılabilir (I2t-değerleri).
 
7.2  Sigortalar ve ayırıcılar arasında selektivite

Kesiciler de aynı sigortalar gibi akıma bağlı olarak belli bir süre sonunda devreyi açar. Bu ilişki akım-zaman eğrilerinde gösterilir (Resim 7.2) ve sigortalar ile selektivite yapılırken dikkat edilmesi gereken noktaları ortaya koyar. Benzer şekilde bir kesiciye ait kesme eğrisi, düşey eksende açma akımı ve yatay eksende buna karşılık gelen sabit bir açma süresinden oluşur. Çok yüksek akımlarda bile sigorta eğrisi, sabit bir erime integraline bağlı olarak sürekli düştüğünden neredeyse diyagonal ilerler. Karşılıklı konumlarına bağlı olarak eğrilerin kesiştikleri noktalar olabilir. Bu noktalar selektivitenin sınırlarını gösterir (Resim 7.3).

Sigorta ve kesicinin seri bağlanması halinde iki farklı düzenek oluşturulabilir;

a) Kesici, sigortanın önünde

Bu yerleşime (bkz. Resim 7.2) alçak gerilim ana dağıtım tesislerinde ve orta gerilim şebekelerinde sıkça rastlanır. Eğriler birbirini kesmeyecek şekilde doğru bir koordinasyon sağlandığında tüm akım sahası için selektivite elde edilir (tam selektivite). Burada sigortanın akım- zaman eğrisi ile kesicinin kesme eğrisi karşılaştırılmalıdır.

Resim 7.2 Kesici, sigortanın önünde
 
Not: 100 ms’nin altındaki kısımda eğrilerin gerçek süreleri değil, Joule-integrallerinden (I2t-değerleri) hesap yoluyla bulunan sanal süreleri gösterdikleri dikkate alınmalıdır. Gerçek zamanlar kısa devre akımının devreye girme anına bağlıdır ve sanal sürelerden oldukça sapabilir. Bu nedenle de bu eğriler sadece I2t-değerlerine dayanmaları koşuluyla kullanılabilir. (ayrıca bkz. Bölüm 6.3).


b) Sigorta, kesicinin önünde

Bu yerleşim (bkz. Resim 7.3) tipik olarak ev uygulamalarında kullanılır ve aynı zamanda ana kesicinin alçak gerilim tarafında bulunduğu şebeke istasyonlarında da görülür.
 


Resim 7.3 Sigorta, kesicinin önünde
 
Eğriler, farklı karakterlerinden dolayı daima kesişir. Bu kesişme noktası, selektivite için (kısmi selektivite) sınır akımı ID’yi belirler. ID‘un altındaki hata akımlarında akım, sigorta daha erimeden yalnızca kesici tarafından kesilir. sigortalar daha hızlıdır. Sınır akımına yaklaşıldığında her iki koruma elemanı da devreyi keser. Bu durumda koruma kombinasyonu selektif olmaktan çıkar. Bununla beraber kesicinin kesme kapasitesi ID‘den önemli ölçüde büyük değilse ve sigorta, kesici için bir yedek (back-up) koruma sağlıyorsa bu durum özellikle tercih edilebilir. Ancak böyle bir durumda selektivite söz konusu değildir.
 

7.3  Ev bağlantılarında selektivite

Ev bağlantılarında genelde ana hat üzerinde birbirinden oldukça farklı açma ve kesme kapasitelerine sahip koruma cihazları seri bağlı olarak kullanılmaktadır. Bu koruma tertibatları selektif olarak kademelendirilmiş olmalıdır. IEC 60898-1 Standardında otomatik sigortalara (MCB/Minyatür devre kesici) sahip olan alt dağıtım şebekeleri ile IEC 60269-2  standardında olan NH-sigortalara sahip olan ev giriş kutuları arasında sayaçtan önceki bölgede, her iki tarafa da selektif davranması gereken bir aşırı akım koruma tertibatı mevcuttur. NH-sigortalarının veya gG karakteristiğindeki D0-tipi sigortalara sahip anahtar ayırıcıların yanı sıra, VDE 0641-21  Standardında olan ve otomatik sigortalar    (MCB/Minyatür devre kesici)  ile de selektif  etkileşimli çalışan selektif ana hat  devre kesicileri (SH-devre kesicileri) de kullanılır (Resim 7.4).
 

Resim 7.4 Ev bağlantısında selektif koruma
 

Kesiciden (LS) sonraki kısımdaki kısa devre hatasında (priz kısa devresi), NH veya D0 sigortaların kullanıldığı sistem, yalnızca hata akımı < ID koşulunda kısmi bir selektivite sağlar (Resim 7.3). Daha büyük hata akımlarında ise sayacın önündeki sigortalar devreyi kesebilir. SH-şalterler bu durumlarda kesicinin (LS) şalterin kesme kapasitesine kadar selektif bir tutum sergiler. Anma akımlarının doğru şekilde kademelendirilmesi halinde, her iki du-rumda ev bağlantısı sigortası sağlam kalır. Bu da komşu evlerin besleme güvenliği için ol-dukça önemlidir.

Alt dağıtım şebekesinden önceki kısımda meydana gelen kısa devre hatalarında (tırmanma hattı kısa devresi), nominal akımları 1:1,6 oranında kademelendirilmiş olan gG sigortaları, azami hata akımlarına kadar selektif bir tutum sergiler ve komşu sayaç devrelerinin enerjilenmesinin sürmesini sağlarlar.           
SH-şalterler ise kaçınılmaz mekanik tepki sürelerinden dolayı bu durumlarda sadece selektivite sınırı ID ’ye kadar selektif davranırlar


Selektivite sınır akımı ID, üretici belgelerindeki I2t-eğrilerine göre belirlenebilir (Resim 7.5).
 


Resim 7.5 Selektivite sınırları
 
Aşırı yük koruması konusunda selektivite, akım-zaman eğrilerine dayanarak veya koruma tertibatlarının devreyi kestikleri ve kesmedikleri akımlar kıyaslanarak oluşturulabilir (Tablo 7.3). Eriyen telli sigortaların ve kesicilerin (LS) devreyi kesme davranışları kabloların akım taşıma kapasitelerine göre belirlenirken, SH-şalterler daha ziyade yük sınırlamasında kullanılmaya uygundur.
 

Tablo 7.3 Devre kesme davranışı    *VDE 0636’ya göre erime akımı (hat aşırı yük koruması özel testi) 
 
7.4 Mesh (ağ) şebekede selektivite
Mesh şebeke yapısı, alçak gerilim dağıtım şebekesi olarak yüksek derecede bir besleme güvenilirliği sağlar, zira her düğüm noktası iki taraftan beslenir. Bu yapının doğurduğu karmaşıklık ve ilave masraf sebebiyle mesh şebekeler gün geçtikçe daha sık olarak açık halde (yani sigortalar arasında net bir hiyerarşiye olan radyal bir şebeke halinde) işletilirler. Aşağıdaki gözlem ve bilgiler, sadece tüm dallarda aynı anma akımına sahip gG sigortaların kullanıldığı tam mesh yapısındaki şebekeler için geçerlidir. Bir daldaki aşırı akım bu durumda daima iki kısmi akımın birleştiği tek bir şebeke düğümü üzerinden beslenir (Resim 7.6). Böylelikle her sigortanın önünde iki adet birbirine paralel sigorta bağlı durumdadır. Bir aşırı akım öndeki iki sigortaya aşağı yukarı eşit iki kısımda bölünmüşse, hatanın bulunduğu veya aşırı yüklenmiş olan daldaki sigorta, kendi anma akımı da aynı olmasına rağmen öndeki iki sigorta ile selektif olacak şekilde devreyi keser. Sigortalar, nispeten daha büyük olan kısmi akımın toplam akıma oranının belirli bir değerine kadar selektif açma yaparlar. Bu değere “Mesh şebeke faktörü” denir. Piyasadaki çoğu gG sigortanın mesh şebeke faktörü 0,63’tür. Yani kısmi akımlardan biri toplam akımın %63’üne ulaşmadığı sürece, aşırı akım selektif şekilde kesilir.

 


Resim 7.6 Mesh şebekedeki düğüm noktaları

 
0,8 ve daha yüksek bir mesh şebeke faktörü, aynı üreticiye ait özdeş sigortaların kullanılmasıyla elde edilebilir. Bu uygulamada tercihen özel “mesh şebeke sigortaları” kullanılır. Bu sigortalarda, aşırı yükten açma durumlarındaki düşük toparlanma gerilimlerinin üstesinden gelmeye yarayan ve pikap gerilimleri yalnızca birkaç Volt mertebesinde olan indikatörler bulunur.
 
Radyal şebekeden farklı olarak mesh şebekede her bir sigortanın geçici aşırı yük sebebiyle açması şart değildir, çünkü paralel dallar üzerinden yapılan besleme devam etmektedir. Bu nedenle besleme güvenilirliğine zarar gelmemesi açısından sigortalar düzenli olarak kontrol edilmelidir.


Bundan sonraki yazımızda "sigorta üzerindeki  bilgiler, renk kodları, alçak gerilim sigortaları için seçim kriterleri " anlatılacaktır.  
Paylaş:
E-BÜLTEN KAYIT
Güncel makalelerimizden haberdar olmak için e-bültene kayıt olun!
Sosyal Medyada Bizi Takip Edin!
E-Bülten Kayıt