SIQuench® Orta Gerilim Uygulamaları İçin İç Ark Sönümleyici

Elektrik arkı, iki iletken arasında oluşan kısa devre ile hava veya gaz gibi yalıtkanların delinmesi veya kısa devre ile oluşan arıza akımının bir metal üzerinden toprağa ulaşması sonucunda ısı ve ışık formundaki kısa süreli enerji boşalmasıdır.

İyi tasarlanmış, tip testi yapılmış, doğru şekilde kurulmuş ve işletilen bir panoda dahili ark arızasının meydana gelme olasılığı düşük, ancak imkânsız da değildir. Bunun nedenleri çoğunlukla insan müdahalesi veya çevresel nedenlerle bağlantılıdır. Gevşek bağlantılar, aşırı ısınmaya neden olan ve ark hatalarına yol açan korozyon, ekipmana giren kemirgenler ve haşarat veya zaman içinde yalıtım özelliklerini kaybeden malzemeler en sık gözlemlenen nedenlerdir.

Panolarda elektrik arkı oluşumu, can kayıplarına, ciddi yaralanmalara, elektrik ekipmanlarında büyük hasarlara ve güç sisteminde uzun süreli kesintilere sebep olabilmektedir. İş kazaları söz konusu olduğunda, tıbbi ve yasal masraflar nedeniyle toplam maliyetler daha da yüksek olabilir.

Dahili bir ark durumunda, öncelikler hepimiz için nettir:

1. Hayatlarını tehlikeye atabileceği için öncelikli olarak personeli korumak
2. İşletme için önemli ekonomik kayıplara yol açabileceğinden ekipmanı gecikmesiz tekrar kullanılabilir durumda tutmak ve ilgili proseslerin bundan mümkün olduğunca az etkilenmesini sağlamaktır.

Şekil 1’de açığa çıkan ark enerjisinin neden olduğu hasar grafik üzerinde gösterilmiştir. Oluşacak arkın sönümlenme süresi uzadıkça meydana gelecek hasar da artacaktır.
 

Şekil 1: Ark enerjisinin neden olduğu hasar

Söz konusu olumsuz etkiler, ark süresi sınırlandırılarak oluşacak ark enerjisini düşürmek suretiyle bertaraf edilebilir. Siemens'in geliştirdiği aktif ark etkisi azaltma sistemi olan SIQuench, iç arkı alt çevrim sürelerinde sönümler. Ark sırasında oluşacak basıncı önemli ölçüde azaltarak, çevresiyle birlikte ekipmana zarar veren termal etkileri önler. Şekil 2'de, SIQuench kullanılmayan (gri) ve kullanılan (kırmızı) durumlarda pano içerisindeki zamana bağlı örnek basınç değişimi gösterilmektedir. SIQuench, basınç tepe noktasına ulaşılmadan çok önce (ark önemli bir hasara neden olmadan) aktive olarak, ark hatasının başlamasından itibaren 5 milisaniye içinde arkı sönümler.
 

 

Şekil 2: 80 kA (tepe)/ 31,5 kA (rms) iç ark arıza akımı için örnek basınç eğrisi

SIQuench cihazının çalışma prensibi Şekil 3’te gösterilmiştir. Sistemde oluşacak ark, ışık sensörleri ve akımı sürekli izleyen ark koruma rölesi ile hızlı ve güvenilir bir şekilde algılanır ve ark koruma rölesi aynı anda ana devre kesiciye bir açma sinyali ve SIQuench'in kontrolörüne bir tetikleme sinyali gönderir. SIQuench'in kontrolörü beklemesiz olarak SIQuench cihazına tetikleme sinyali göndererek cihaz üzerinden enerjili ana baranın toprağa kapatılmasını ve arıza akımının daha düşük empedanslı bir akım yolu üzerinden toprağa aktarılmasını sağlar. Böylelikle ark arızası, 5 ms'den daha kısa sürede ark herhangi bir önemli hasara neden olmadan önce söndürülür. Paralelinde, 100 milisaniye altında besleme kesicisi açtırılarak bara enerjisiz bırakılır ve arıza giderilir.


 

Şekil 3: SIQuench çalışma prensibi

Orta gerilim panolarında SIQuench cihazının kullanılması, pano hasarlarını minimize ederek elektrik ekipmanlarında büyük hasarların ve güç sisteminde uzun süreli kesintilerin önüne geçmektedir. Şekil 4’te 80 kA (tepe)/ 31,5 kA (r.m.s.) arıza akımı ile gerçekleştirilen iç ark testi sonrasında, SIEMENS 12 kV NXAIR kablo bölmesinin durumu gösterilmiştir.


 

Şekil 4: 80 kA (tepe)/ 31,5 kA (r.m.s.) arıza akımı ile gerçekleştirilen iç ark testi sonuçları (SIEMENS 12 kV NXAIR kablo bölmesi)

Panoya verilen hasar önemsiz bir seviye ile sınırlıdır ve doğrudan çevreye verilecek hasar tamamen önlenir. Bu, şalt odası ve çevre temizleme maliyetlerinin ortadan kaldırılmasıyla birlikte onarım maliyetlerinde ciddi bir azalmaya neden olur. Şalt sistemi, minimum bakım süresi içinde çalışmaya geri döndürülebilir, bu da sistem ve proses kullanılabilirliğinde inanılmaz bir artış anlamına gelir. Bir ark hatasından sonra SIQuench ve yer aldığı orta gerilim salt tesisinin değiştirilmesi gerekmez.

Oluşacak ark çok kısa sürede kontrollü bir kısa devreye transfer edileceğinden personel arkın olumsuz etkilerinden en az şekilde etkilenir, ciddi yaralanma ve ölümlerin önüne geçilir. Ayrıca ark sırasında oluşabilecek toksik gaz salınımları da önlenir.

Sistem, bir ark koruma rölesi ile beraber çalışarak ışık ve aşırı akımın sürekli izlenmesi yoluyla dahili bir arkın oluşumunu hızlı ve güvenilir bir şekilde tespit eder. Sistem bileşenlerinin kendilerini sürekli denetlemeleri sistemin güvenilirliğini en üst düzeye çıkarır.

SIQuench yeniden kullanılabilir bir ark sönümleme cihazıdır. İzin verilen anahtarlama sınırları içinde, değişime ve bakıma gerek duymaksızın 5 defa anahtarlama yapabilir. Ayrıca, test/devreye alma amacıyla yüksüz olarak 30 kez anahtarlama yapabilme özelliğine sahiptir.

SIQuench 20 yıl boyunca bakım gerektirmeden devrede kalabilir. SIQuench, 17.5 kV, 50 kA, 4000 A'ya kadar tip testli, iç ark sınıflandırmalı, orta gerilim şalt tipi SIEMENS NXAIR panolarda kullanılabilir. Buna ek olarak, modernizasyon ve OEM’ler için satışa sunulan 24 kV, 50 kA’e kadar versiyonları da mevcuttur.




Siemens A.Ş.
Akıllı Altyapılar Bölümü / Şebeke Yazılımı Birimi

Turhan Türker
Elektrik Yüksek Mühendisi

turhan.turker@siemens.com