Alçak Gerilim Tesislerinde Kısa Devre Hesaplamaları & SIMARIS design Yazılımı

IEC 60909-0 standardında iki durumun ayrımı yapılmıştır:
a) Generatöre uzak kısa devreler,
b) Generatöre yakın kısa devreler.

Şekil 1’de, “generatöre uzak kısa devre”nin zamanla değişim grafiği karakteristik olarak gösterilmiştir.
 

Şekil 1: Generatöre uzak kısa devrenin zamanla değişim grafiği 

Genel olarak, alçak gerilim uygulamalarının büyük çoğunluğunda “generatöre uzak kısa devreler” durumu söz konusudur. Şekil 1’de ki grafikten görüleceği üzere; kısa devre akımı, bir AC bileşeni ve zamanla azalan bir DC-bileşeni ihtiva eder. Standard, aşağıdaki tanımları getirmiştir:

I_b : Koruma ekipmanının ilk kutbunun açması anındaki kısa devre akımı AC bileşeninin r.m.s değeri,
I’’_k : Kısa devre başlangıç anındaki kısa devre akımının AC bileşeni r.m.s değeri
I_k : Başlangıç anındaki etkiler bittikten sonraki kalıcı kısa devre akımı r.m.s değeri

IEC 60909-0’a göre, generatöre uzak kısa devre hesaplamalarında Ib = I’’k = Ik kabulleri yapılabilir.

İyi bir elektrik tasarımı yapılabilmesi için kısa devre hesaplamalarının iki uç durum için yapılması gerekir:

a) Maksimum kısa devre değerinin hesaplanması,
b) Minimum kısa devre değerinin hesaplanması.

Maksimum kısa devre değerinin hesaplanmasının amacı, tesiste kullanılacak elektrik ekipmanlarının kısa devre dayanım değerlerini doğru seçebilmektir. Minimum kısa devre değerinin hesaplanma amacı ise; selektivite değerlendirmesi, şalter ayarlarının belirlenmesi, sigortaların seçilmesi vb. çalışmalarda kullanılmak üzere sistemde oluşabilecek en küçük kısa devre değerlerinin bilinme gerekliliğidir.

 

► İlginizi Çekebilir: Siemens Scada WinCC V7.3 Yazılıı Mobil Platformda  

Maksimum kısa devre hesaplanırken:

1)  IEC 60909-0 Tablo-1’deki “Gerilim faktörü c” çarpanı olarak maksimum değer kullanılır,
2) Hesaplama yapılırken en büyük değeri verecek işletme koşulu seçilir (Örneğin: İki dağıtım trafosu parelel olarak çalışması söz konusu oluyorsa, bu duruma göre hesap yapılır.)
3) Sistemdeki motor katkıları göz önünde bulundurulur,
4) Hesaplamada, kabloların ve iletkenlerin 20°C’deki direnç değerleri kullanılır.

Minimum kısa devre hesaplanırken:

1) IEC 60909-0 Tablo-1’deki “Gerilim faktörü c” çarpanı olarak, minimum değer kullanılır,
2) Hesaplama yapılırken en küçük değeri verecek işletme koşulu seçilir (Örneğin: Dağıtım şebekesi devrede değilken, sistemde bulunan Dizel Jeneratör vb. gibi bir yedek güç kaynağının devrede olduğu duruma göre hesap yapılabilir.)
3) Sistemdeki motor katkıları ihmal edilir,
4) Hesaplamada, kabloların ve iletkenlerin 20°C’den daha yüksek sıcaklık değerlerindeki direnç değerleri kullanılır.

Yazılım kullanmaksızın, bir alçak gerilim sisteminin her düğüm noktasında standartlara uygun ve güvenilir kısa devre hesaplaması yapmak çok zordur. Simaris design yazılımı kullanılması durumunda, yukarıda bahsettiğimiz esaslar yazılım tarafından otomatik olarak uygulanmaktadır.



Simaris design yazılımı, bir alçak gerilim sisteminin içerisindeki tüm dağıtım baralarında ve son kullanıcıların terminallerinde hem maksimum hem minimum kısa devre değerlerini hesaplar. Şekil 2’de Simaris design yazılımı ile tasarlanmış bir sistemden küçük bir kesit görülmektedir. Görüleceği üzere, son kullanıcıların terminallerinde ve dağıtım baralarında, minimum ve maksimum kısa devre değerleri hesaplanmış durumdadır. Ayrıca sistemde bağlı bulunan motorun, kısa devreye olan katkısı da motor terminallerinde görülmektedir.
 

Şekil 2: Simaris design yazılımı ile tasarlanmış bir sistemden küçük bir kesit
 

Simaris design ile yapılan hesaplamalarda, eğer istenirse motor katkıları kullanıcı tarafından değiştirilebilir. Aynı şekilde, kablo dirençleri istenen sıcaklık değerlerine göre göz önünde bulundurulabilir. Hesaplanan minimum kısa devre değerleri, yazılım tarafından otomatik olarak selektivite değerlendirmesinde kullanılır ve şalterlerin ayar değerleri belirlenir. Böylece sistemin ve cihazların standartlara uygun ve güvenli olarak seçilerek tasarımın tamamlanması garanti altına alınmış olur.

Yazarlar: Alper KEMER ve Hilmi UYSAL


Kaynaklar:

► IEC 60909-0 (Short-circuit currents in three-phase a.c. systems - Part 0: Calculation of currents)
► Planning Guide for Power Distribution Plants / Design, Implementation and Operation of Industrial Networks – SIEMENS (Hartmut Kiank, Wolfgang Fruth, 2011)
► SIEMENS Totally Integrated Power Application Manual Part 2: Draft Planning / Integrated Solutions for Power Distribution In Commercial and Industrial Plants
► Simaris design Software Technical Manual