Dünya çapında genellikle yıkıcı sonuçlara ve yaralanmalara yol açan yanlış kırıcı manipülasyonunu içeren yüzlerce olay vardır.

 

Bu makale, orta gerilim anahtarlama düzeninde kurulan en yaygın kilitleme ve ark koruma sistemlerine biraz ışık tutmaktadır.

 

İçindekiler:

1. Şalt anklaşman sistemleri

            1.1. Anklaşman yöntemleri:

                        1. Anklaşman şeması #1: İki gelen ve bara kuplörü anklaşmanı

                                    1. Elektrik anklaşmanı

                                    2. Mekanik anklaşman

                        2. Anklaşman şeması #2: Gelen devre kesici ve toprak anahtarı anklaşmanı

                        3. Anklaşman şeması #3: Besleyici devre kesici ve toprak anahtarı anklaşmanı

2.1. İç Arkın Sınıflandırması (IAC)

1. İlgili standartlar ve testler

            1. IAC sertifika örnekleri

2. İç arkın nedenleri

3. Etkileri en aza indirmek

1. Şalt Anklaşman Sistemleri

Farklı şalt cihazları ve pano erişim kapakları ve kapıları arasındaki kilitleme, personel güvenliğini artırmanın yanı sıra çalışma kolaylığını da geliştirir. Bir anahtarlama cihazı yanlış bir konumda ciddi hasara neden olabiliyorsa bunun da bir kilitleme özelliği olmalıdır.

 

Kilitler kurallardan oluşur. Kilitler, devre kesici açık olmadığı sürece ayırıcının hareket ettirilememesini veya çalıştırılamamasını SAĞLAMALIDIR. Kilitler, ayırıcı tamamen 'kapalı', 'izole' veya 'toprak' konumunda olmadığı sürece devre kesicinin kapatılamamasını sağlamalıdır.

 

Kilitleme, elektriksel ve mekanik yöntemleri veya her ikisinin bir kombinasyonunu kullanır. IEC 62271-200 şalt kilitleme için zorunlu kuralları belirtir:

 

Sökülebilir anahtarlama aparatlı metal aygıtlı şalt cihazları için:

 

Kural #1 – Anahtarlama cihazı geri çekilmeden önce açık konumda olmalıdır.

Kural #2 - Anahtarlama cihazı sadece pozitif hizmet veya test konumunda çalıştırılabilir.

Kural #3 - Anahtarlama cihazı, anahtarı açmak için gereken yardımcı kontrol devreleri bağlı olmadığı sürece kapatılamaz. Anahtarlama cihazı servis konumunda kapalıyken yardımcı kontrol devrelerinin bağlantısı kesilemez.

 

Ayırıcılı metal aygıtlı şalt cihazları için:

 

Kural #1 - Ayırıcı, kullanılması amaçlanan koşullar dışındaki koşullar altında çalıştırılamaz.

Kural #2 - Ana anahtarlama cihazı açık olmadığı sürece ayırıcı çalıştırılamaz.

Kural #3 - İlgili ayırıcı pozitif hizmet, test veya topraklama konumunda olmadıkça bir ana anahtarlama cihazının çalışması önlenir.

Kural #4 - Bakım ve servis için izolasyon sağlayan ayırıcılarda kilitleme tertibatı bulunmalıdır.

1.1. Anklaşman Yöntemleri

Şekil 1'deki çizim, orta gerilim güç dağıtım sistemi için yaygın bir şalt düzenini göstermektedir. Bu şalt düzeni, kırmızı kareler içinde 1, 2 ve 3 ile işaretlenmiş üç ayrı kilitleme yöntemi kullanmaktadır.

Şekil 1 - Kilitli tipik OG güç dağıtım şalt düzeni

 

• Q-IL – Devre kesici (sol gelen)
• E-IL – Topraklama anahtarı (sol gelen)
• TXR_L – Besleme transformatörü (sol bara)
• Q-IR – Devre kesici (sağ gelen)
• E-IR – Topraklama anahtarı (sağ gelen)
• TXR_R – Besleme transformatörü (sağ bara)
• Q-BC – Devre kesici (bara bağlayıcısı)
• Q-FL – Devre kesici (sol besleyici)
• E-FL – Topraklama anahtarı (sol besleyici)
• Q-FR – Devre kesici (sağ besleyici)
• E-FR – Topraklama anahtarı (sağ besleyici)

Anklaşman şeması #1

İki gelen ve bara kuplörü anklaşmanı

İki gelen ve bara kuplör devre kesicileri, iki gelen ortak bir baraya paralel beslemeyi önlemek için standart bir "3'te 2" kilitleme sistemi kullanır. Kilitleme aşağıdaki koşullara izin verir:

 

Durum #1 - İki gelen devre kesicisi kapalı (Q-1L ve Q-1R) ve bara kuplörü devre kesicisi açık (Q-BC).

 

Durum #2 - Sol gelen ve bara kuplörü devre kesicileri kapalı (Q-IL ve Q-BC) ve sağ gelen devre kesicisi açık (Q-IR).

 

Durum #3 - Sol gelen devre kesicisi açıkken (Q-IL) sağ gelen ve bara kuplörü devre kesicileri kapalı (Q-IR ve Q-BC).

 

Genelde, bu kilitleme koşulları hem elektriksel hem de mekanik yöntemler kullanılarak karşılanır.

Elektrik Anklaşmanı

Her bir devre kesicinin kapatma komutunu elektriksel olarak kilitlemek için iki gelen ve bara kuplör devre kesicilerinden gelen normalde kapalı yardımcı kontaklar kullanılır.

 

Sol gelen devre kesici (Q-IL), sağ gelen devre kesiciden (Q-IR) gelen normalde kapalı bir yardımcı kontağa ve bir kapatma komutuna izin vermek için paralel bağlanmış bara kuplörü devre kesiciden (Q-BC) gelen normalde kapalı bir kontağa sahiptir.

 

Sağ gelen devre kesici (Q-IR), sol gelen devre kesiciden (Q-IL) gelen normalde kapalı bir yardımcı kontağa ve bir kapatma komutuna izin vermek için paralel bağlanmış bara kuplörü devre kesiciden (Q-BC) gelen normalde kapalı bir kontağa sahiptir.

 

Bara kuplör devre kesicisi (Q-BC), sol gelen devre kesicisinden (Q-IL) gelen normalde kapalı bir yardımcı kontağa ve sağ gelen devre kesicisinden (Q-IR) gelen normalde kapalı bir kontağa sahiptir ve bir kapatma komutuna izin vermek için paralel olarak bağlanmıştır.

 

Bu kontrol yöntemi yalnızca herhangi iki devre kesicinin aynı anda kapatılmasına izin verir.

 

Şekil 2 – Anklaşman şeması #1: İki gelen ve bara kuplörü anklaşmanı

Mekanik Anklaşman

Şalt panosunun gerilim taşıyan bileşenler içeren alanlarına yetkisiz erişimi önlemek için mekanik kilitler kullanılmalıdır. Tüm gerilim altındaki parçalar güvenli hale getirilmedikçe, ya açıkça uygulanan bir toprak bağlantısı ile ya da diğer gerilim altındaki parçalardan pozitif olarak ayrılarak ve ekranlanarak, bu tür parçalara erişim mümkün değildir.

 

Arızaya karşı etkili ve kapsamlı bir koruma sağlamak için mekanik kilitler sağlanmalıdır. Mekanik kilitler, güvenilir arıza emniyetli performans sağlayacak şekilde üretilmeli ve tasarlanmalıdır.

 

Resimdeki durumda, kilitleme üç özdeş kilit ve iki özdeş anahtar içeren bir anahtar sistemi kullanır. Hem gelen hem de bara kuplörü devre kesicileri (Q-IL, Q-IR, Q-BC), devre kesicinin kapatılabilmesi için devre kesici gövdesine bir kilitleme anahtarının takılmasını ve devre kesicinin servis konumuna getirilmesini gerektirir. Bu kilitleme anahtarı yalnızca devre kesici açıkken ve içeri çekilmiş test konumundayken çıkarılabilir.

 

Devre kesici çalışırken kilitleme anahtarına erişilemez.

 

(!) Hem gelen hem de bara kuplörü devre kesicileri (Q-IL, Q-IR, Q-BC) aynı kilitlerle donatılmıştır, ancak yalnızca iki eşleşen anahtar mevcuttur. Normal çalışma koşulları altında, iki gelen devre kesici mevcut iki kilitleme anahtarı kullanılarak kapatılır. Bara kuplörü devre kesicisinin kapanmasına izin verilmez.

 

Gelen beslemelerinden biri kaybolursa, ilgili devre kesici açılır ve test konumuna getirilir. Kilitleme anahtarı bara kuplörü devre kesicisine taşınarak servis konumuna getirilip kapatılabilir. Normal besleme yeniden başladığında, yeniden canlandırılan gelen devre kesicinin bara kuplörü devre kesicisinden alınan kilitleme anahtarı kullanılarak kapatılabilmesi için önce bara kuplörü devre kesicisinin açılması gerekir.

 

Bu anahtarlı kilit sistemi sadece iki devre kesicinin aynı anda kapatılmasına izin verir.

Anklaşman şeması #2

Gelen devre kesici ve toprak anahtarı anklaşmanı

Gelen devre kesici (Q-IL veya Q-IR) ve topraklama anahtarı (E-IL veya E-IR), her ikisinin de aynı anda kapatılmasını önlemek için mekanik olarak kilitlenmiştir. Topraklama şalteri sadece devre kesici açık ve test konumuna getirildikten sonra kapatılabilir. Devre kesici ancak topraklama anahtarı açıldıktan sonra kapanmak üzere içeri çekilebilir.

 

Ek bir kilitleme seviyesi gereklidir. Gelen beslemeden güç kesilene kadar dahili topraklama şalteri mekanik olarak çalıştırılamaz. Bu, topraklama anahtarının canlı bir besleme üzerine kapatılmasını önler.

 

Bu kenetlenme iki yol ile biriyle sağlanır:

 

Yol #1 – Anahtar erişimi kullanılarak mekanik olarak bağlanma. Gelen toprak şalteri (E-IL veya E-IR) kolunun çalışmasına yalnızca açık ve içeri çekilmiş durumdayken yukarı akış devre kesicisinden alınan bir anahtar kullanılarak erişilebilir.

 

Yol #2 – Bir solenoid kullanarak elektriksel olarak bağlanma. Yukarı akış devre kesicisi açık ve içeri çekilmiş olduğunda bir solenoide enerji verilir, bu da gelen topraklama anahtarı (E-IL veya E-IR) kolunun çalışmasına erişim sağlar.

 

Şekil 3 - Kilitleme şeması #2: Gelen devre kesici ve topraklama anahtarı anklaşmanı

Anklaşman şeması #3

Besleyici devre kesici ve toprak anahtarı anklaşmanı

Besleyici devre kesicisi (Q-FL veya Q-FR) ve topraklama anahtarı (E-FL veya E-FR), her ikisinin de aynı anda kapatılmasını önlemek için mekanik olarak kilitlenmiştir. Toprak şalteri yalnızca devre kesici açık ve test konumuna getirildikten sonra kapatılabilir. Devre kesici ancak topraklama anahtarı açıldıktan sonra kapatılmak üzere içeri çekilebilir.

 

Şekil 4 - Anklaşman şeması #3: Besleyici devre kesici ve topraklama anahtarı anklaşmanı

2. İç Arkın Sınıflandırması (IAC)

Metal kaplı şalt cihazları çok sayıda noktada dahili arızalara maruz kalarak çok çeşitli fiziksel hasara neden olabilir. Metal kaplı şalt sisteminin İç Ark Sınıflandırması (IAC), pano bölmelerindeki aşırı basınç nedeniyle kapakları, kapıları, kontrol pencerelerini, havalandırma açıklıklarını vb. etkileyebilecek hasarı dikkate alır.

 

IAC ayrıca termal etkilerden, fırlatılan sıcak gazlardan ve erimiş parçacıklardan kaynaklanan hasarı da dikkate alır. Metal kaplı şalt sistemini seçerken, iç ark olasılığı, operatörler ve genel halk için güvenlik riski göz önünde bulundurulmalıdır. Güvenlik riskinin ilgili olduğu düşünüldüğünde şalt donanımı IAC sınıflandırmasına tabi tutulmalıdır.

 

(!) IAC sınıflandırması, şalt cihazının test edildiği maksimum hata akımı seviyesini ve süresini gösterir. Şalt cihazını seçerken, IAC derecesi kurulum noktasında beklenen hata akımı seviyesini ve süresini aşmalıdır.

 

Derecelendirme aynı zamanda şalt sisteminin erişilebilirliğini de dikkate alır. IAC tarafından test edilmiş ve sertifikalandırılmış şalt cihazları her zaman sınıflandırma, arıza seviyesi ve süresi ve her bir tarafın erişilebilirliği ile açıkça işaretlenmelidir.

2.1. İlgili Standartlar ve Testler

Orta gerilim metal kaplı şalt teçhizatının iç ark sınıflandırması için birincil standart IEC 62271-200'dür; IEC 62271-202 de konuyla ilgilidir. IEC 62271-200, dahili ark nedeniyle şalt cihazında meydana gelen hasarı değerlendirmek için test prosedürlerini detaylandırır. Test sonuçları şalt cihazına bir IAC sınıflandırması sağlar. İç mekan testlerini geçen şalt cihazları, aynı erişilebilirlik gereklilikleri ile dış mekan kullanımı için de uygun kabul edilir.

 

Erişilebilirlik iki kategoriye ayrılır: Tip A, yeterli koruyucu ekipman giymiş yetkili personel içindir ve Tip B genel halk erişimi içindir. Ekipman ayrıca farklı erişim yönleri için test edilir: ön, arka veya yanal (yan).

 

(!) Pamuklu bez gösterge panelleri, zemin seviyesinden 2 m yükseğe ve test edilen ekipmanın erişilebilir her bir tarafına yerleştirilir. Basınç tahliye kanalları şalt tasarımının bir parçasıysa bunlar da bez gösterge paneli testine tabi tutulmalıdır.

 

Testler, belirli bir süre boyunca önceden belirlenmiş bir arıza akımı seviyesi sağlanarak gerçekleştirilir. Çeşitli test prosedürleri kullanılarak, uygulanan hata akımı şalt cihazının belirli bir bölgesinde toprağa doğru bir iç ark oluşturur.

 

Genel olarak, aşağıdaki durumlarda test sonuçları kabul edilebilir olarak değerlendirilir:

 

1. Doğru şekilde sabitlenmiş kapılar ve kapaklar açılmaz - gösterge panellerine kadar çıkıntı yapmaması koşuluyla deformasyon kabul edilebilir
2. Test süresi içinde kaplamada parçalanma meydana gelmez - 60 g'a kadar küçük parçacıklar kabul edilebilir
3. Ark, 2 metre yüksekliğe kadar erişilebilir alanlarda herhangi bir delik oluşturmaz
4. Gösterge panelleri sıcak gaz emisyonları nedeniyle tutuşmaz
5. Koruma toprak noktasına bağlı kalır (süreklilik testi ile doğrulanır)

IAC Sertifika Örnekleri

İç mekan oda testi: Oda, bir zemin, tavan ve birbirine dik iki duvar ile simüle edilir.

 

Erişilebilirlik:

• Tip A: Yetkili personelle sınırlı
• Tip B: Kısıtlama olmayan erişilebilirlik
• F = Önden erişim
• L = Yanal (yandan) erişim
• R = Arkadan erişim

 

IAC sertifikasyon örneği:

• IAC sınıflandırması: AF
• İç Ark: 31,5 kA, 1 sn

 

Şekil 5 – IAC sertifikası

2.2. İç Arkın Nedenleri

Metal kaplı şalt cihazlarında iç ark oluşmasının birçok potansiyel nedeni vardır. En yaygın nedenlerden bazıları şunlardır:

1. Koruma içindeki yabancı maddeler (örneğin haşarat, metal talaşı, alet edavat)
2. Yalıtım malzemesinin kirlenmesi ve genel olarak bozulması
3. Kablo uçlarının yetersiz yalıtımı
4. Yetersiz hazırlık ve sıkma nedeniyle sonlandırma noktalarının aşırı ısınması
5. Sistem aşırı gerilimi
6. Yanlış koruma ayarları ve koordinasyon

 

Tablo 1 – Dahili arıza olasılığını azaltmak için konumlar, nedenler ve önlem örnekleri

 

Dahili arızalarıın oluşmasının en muhtemel konumları	Dahili arızaların oluşmasının muhtemel nedenleri	Olası önleyici tedbirlere örnekler
Kablo bölmeleri	Yetersiz tasarım	Uygun boyutların seçilmesi. Uygun malzeme kullanımı.
	Hatalı kurulum	Çapraz kablo bağlantılarının önlenmesi. İşçiliğin sahada kontrol edilmesi. Doğru tork
	Katı veya sıvı yalıtım arızası (kusurlu veya eksik)	İşçiliğin kontrolü ve/veya sahada dielektrik testi. Uygulanabildiği yerlerde sıvı seviyelerinin düzenli kontrolü
Ayırıcılar Anahtarlar Topraklama anahtarları	Hatalı operasyon	Anklaşmanlar. Gecikmeli yeniden açma. Bağımsız manuel çalıştırma. Şalterler ve topraklama şalterleri için kapasite oluşturma. Personel için talimatlar.
Cıvatalı bağlantılar ve kontaklar	Korozyon	Korozyon önleyici kaplama ve/veya gres kullanımı. Kaplama kullanımı. Mümkün olan yerlerde kapsülleme.
	Hatalı montaj	İşçiliğin uygun araçlarla kontrol edilmesi. Doğru tork. Yeterli kilitleme araçları.
Enstrüman transformatörleri	Ferro-rezonans	Devrenin uygun tasarımı ile bu elektriksel etkilerden kaçınılması.
	VT'ler için AG tarafında kısa devre	Koruma kapağı, AG sigortaları gibi uygun araçlarla kısa devreyi önleyin.
Devre kesiciler	Bakım yetersizliği	Düzenli şekilde programlı bakım. Personel için talimatlar.
Bütün konumlar	Personel hatası	Bölme ile erişimin sınırlandırılması. Yalıtım gömülü canlı parçalar. Personel için talimatlar.
	Elektrik gerilimi altında yaşlanma	Rutin kısmi deşarj testleri.
	Kirlilik, nem, toz girişi, haşarat vb.	Belirtilen hizmet koşullarının elde edilmesini sağlamak için önlemler. Gaz dolu bölmelerin kullanımı.
	Aşırı gerilimler	Aşırı gerilim koruması. Yeterli yalıtım koordinasyonu. Sahada dielektrik testleri.

2.3. Etkileri En Aza İndirmek

İç ark etkilerini en aza indirerek personele yüksek düzeyde güvenlik sağlamak için belirli tasarım teknikleri kullanılır:

1. Korumanın bölümlendirilmesi
2. Basınç tahliye yöntemleri
3. Çift cidarlı paneller
4. Erişim alanlarından uzak ark havalandırması
5. Şalt cihazının uzaktan kontrolü
6. Hızlı arıza giderme

 

Hızlı arıza giderme, arkın hızlı bir şekilde tespit edilmesini ve izole edilmesini gerektirir. Bu, aşağıdakiler kullanılarak gerçekleştirilebilir:

1. Hızlı hareket eden bir devre kesiciyi açmak için röle ile birleştirilmiş ışık, ısı veya basınç sensörleri
2. Dahili arkı toprağa yönlendirebilen basınçla çalışan topraklama anahtarı (ark giderici)
3. Hızlı etkili, akım sınırlayıcı hat besleme sigortaları