Sigortalar İçin El Kitabı Bölüm-10

Sigortalar İçin El Kitabı
Bölüm-10
Alçak ve Yüksek Gerilim Sigortaları İçin Kullanıcının El Kitabı

Dr. Müh. Herbert Bessei

10.8 Kompanzasyon tesisatlarında kondansatör koruma

IEC 60269 serisi sigorta standardında endüktif akımların kesilmesinde kullanılan sigortalar tanımlanmıştır. 0,1’den küçük güç faktörlerine ve kapasitif devrelere değinilmemiştir. Herhangi bir referans test belgesi var olmadığından, sigortaların endüktif akımları keserken gösterdikleri olağanüstü anahtarlama özelliklerinin, kapasitif akımlarda geçerli olmadığı düşünülmektedir. Buna rağmen gG-sigortaların kondansatör devrelerinin korunmasında kullanılması (örn. kondansatör tesislerinde) oldukça yaygındır ve belli başlı uygulama kurallarına uyulduğunda da teknik açıdan herhangi bir sorunla karşılaşılmamaktadır.

Ana kural: Sigortalar hiçbir zaman kapasitif akımlar akarken devreyi kesmemelidir!

Kondansatörlerin aşırı yük koruması yerleşik bir aşırı basınç ayırma sigortası tarafından yapılır.

Eriyen telli sigortalar yalnızca iç kısa devrelere ve bir kondansatörün veya kondansatör aküsünün harici köprülenmesine karşı korumada kullanılır. Sigortalar, yapıları gereği bu endüktif hata akımlarının üstesinden gelirler. Bu kurallara uyulmaması ise özellikle kompanzasyon tesislerinde hoş olmayan sonuçlar doğurmaktadır (Resim 10.15).

Resim 10.15 Bir akım rezonansının başarısız bir şekilde kesilmesi

Bu tür sonuçların önlenmesi, kondansatör devrelerindeki özel durumların iyi anlaşılması ve sigorta seçimine özen gösterilmesiyle mümkündür. Kondansatörlerin işletimine dair gerekliliklerle ilgili önemli bilgiler IEC 60831-1 standardında “kendi kendini onarabilen şönt güç kondansatörleri” başlığı altında verilmiştir ve bu bilgilerin sigorta seçiminde de dikkate alınması gereklidir. Şönt kondansatör koruması için sigorta seçiminde genel olarak aşağıdaki kurallara uyulmalıdır:

• Sigortalar, kondansatörlerin azami işletme akımı olan 1,5 I_N ‘i sürekli olarak geçirebilmelidir (IEC 60831-1). Bu nedenle sigorta anma akımının, kondansatör anma akımının en az 1,6 – 1,8 katı mertebesindeki olması önerilir.

• Sigortalar kondansatörlerin ani akımlarını herhangi bir hasar almadan geçirebilmelidir. Kondansatörlerin ve kondansatör banklarının devreye alınmasında kondansatör anma akımının 100 katına varan çok yüksek ani akımlar söz konusudur (Resim 10.16).

Resim 10.16 Kondansatörün ani akımı

Akımdaki bu sıçramalar sigorta tellerinin daralma noktalarına zarar verebilir ve akım taşıma kapasitesinin zamanla azalmasına yol açabilir. Bu durum aşırı ısınma ve sigortanın açmaması gereken bir durumda açması ile sonuçlanabilir. Bu tür durumlara karşı sigortaların uygun değerlerde seçilmesi (kondansatör anma akımının en az 1,6 ila 1,8 katı anma akımında), kontaktör kontaklarının hızlı ve dirençli olması veya gerilimin sıfırdan geçişi kolayca açan tristör şalterlerinin kullanılması gereklidir.

Sigortalar ve kondansatörler akım harmonikleri veya rezonanslarla aşırı derecede yüklenmemelidirler. Kondansatörler şebeke frekansında, aşırı yüklenmelere müsaade etmeyen tanımlı bir empedansa sahiptir. Lineer olmayan tüketiciler, özellikle de elektronik güç kaynakları ve kumandalar, kondansatörlerin ve sigortaların fazladan yüklenmesine yol açan akım harmonikleri meydana getirirler. Endüstriyel şebekelerdeki harmonikler kondansatör anma akımının efektif değerini rahatlıkla iki katına çıkarabilir. Bu durum, anma akımları gereğinden küçük olan sigortaların aşırı ısınmaları ve hatalı anahtarlama yapmaları ile sonuçlanabilir (Resim 10.15). Harmonik oranının çok yüksek olduğu durumda ise kompanzasyon tesisatına bağlanmış olan reaktör (tesisatın önünde bulunan endüktans) devreye girerek kondansatörleri müsaade edilmeyen aşırı yüklere karşı korur.

• Sigorta seçiminde komşu kondansatör bankları arasındaki dengeleme akımları dikkate alınmalıdır. Anahtarlama ayrı yapıldığında ya da kondansatör birimlerinden birinde bir hata olduğunda komşu kondansatör bankları arasında bu dengeleme akımları akar. Bu tür yerleşimlerde kondansatör birimlerine ait sigortalar bir veya iki kademe daha yüksek seçilmeli ve grup sigortalarının ait anma akımı da her bir sigortanın anma akımının 2,5 katı kadar olmalıdır.

• Sigortalar mümkün olduğunca yüksek toparlanma gerilimlerine dayanabilmelidir. Kondansatörler devreden çıkarılırken oluşan rezonanslar ve tekrar ateşlenmeler, şebeke gerilimini artıracak anlamda toparlanma gerilimleri oluşturabilir. Buna paralel olarak sigortanın anma gerilimi de artacaktır.

Bu olgular uzun ve yüksüz yüksek gerilim hatlarının devre dışı bırakılmasıyla kıyaslanabilir ve alçak gerilimde pek dikkate alınmaz. Bu yüzden anahtarlama işlemi basitleştirilmiş bir devre şeması yardımıyla (Resim 10.17) açıklanmıştır:

Resim 10.17 Devre şeması

Akımın sıfırdan geçişinde hem şebeke gerilimi US hem de kondansatör gerilimi UC tepe değerlerine ulaşır. Akım sıfırdan geçerken sönerse kondansatör üzerindeki gerilim kaybolmaz, bu esnada şebeke gerilimi de ters taraftaki tepe değerine ulaşmaya çalışır (Resim 10.18). Sigorta üzerindeki toparlanma gerilimi UF bu sırada 5 ms içerisinde tepe değerinin iki katına çıkar (hatta üç fazlı sistemlerde 2,5 katına çıkabilir) ve bu nedenle tekrar ateşlenmeler meydana gelebilir. Bu durumda kondansatör aniden ters kutupla yüklenir ve toparlanma gerilimi de sigorta ve komşu devre elemanları parçalanana kadar yükselmeye devam eder. Sigortaların çok yüksek toparlanma gerilimlerinden dolayı anahtarlama işlemini yapamamaları riski, işletme geriliminden daha yüksek anma gerilimine sahip sigortalar seçilerek ve daha uzun sigorta gövdeleri (daha büyük sigorta tipleri) kullanılarak azaltılabilir.

Resim 10.18 Kondansatör akım kesme diyagramı

Yaygın olarak beslenen reaktif güçler ve kompanzasyon tesislerinin çeşitli işletme gerilim- leri için sigorta üreticileri tarafından önerilen gG kategorisindeki NH-sigorta buşonları ekteki Tablo 10.4’te gösterilmiştir. Önerilen yöntemler yukarıda belirtilen kriterlerle birlikte dikkate alındığında istenmeyen hatalı sonuçlarla karşılaşma riski azalır.

Farklı tesis değerleri için sigortanın anma akımı, işletme gerilimine bağlı k faktörü aracılığıyla aşağıdaki kurala göre yaklaşık olarak tespit edilebilir:

I_N / A ≥ k x Q_N/ kvar

Tesise reaktör bağlanması ve önceden yapılan şebeke analizi sayesinde şebeke koşullarının tam ola- rak bilinmesi halinde duruma göre, bir kademe daha düşük anma akımına sahip sigortalar da kullanılabilir.

Bundan sonraki yazımızda "Fotovoltaik modullerin korunması" anlatılacaktır.

Önceki Yazı Sonraki Yazı

Paylaş: