Devre Kesici Tipleri ve Önemi

Elektrik ve elektronik dünyasında, aksiliklerin meydana geldiği birçok durum vardır. Binalarda, ofislerde, evlerde, okullarda, endüstrilerde vb. Ciddi hasara yol açacaktır. Güvenlik önlemleri alınmasına rağmen gerilim ve akıma güvenmek doğru değildir. Devre kesiciler kurulduktan sonra ani voltaj ve akım yükselmesini kontrol edecektir. Herhangi bir kazadan yardımcı olacaktır. Devre kesiciler, elektrik sisteminin kalbi gibidir. Sistemin değerine göre monte edildikleri yerde farklı tipte devre kesiciler vardır. Evde farklı tipte devre kesiciler kullanılır ve endüstriler için başka bir tip devre kesici kullanılır. Farklı devre kesici tiplerini ve bunların önemini ayrıntılı olarak tartışalım.

Devre Kesici nedir?

Bir elektrik devre kesicisi, otomatik veya manuel olarak çalıştırılabilen bir anahtarlama cihazıdır. elektrik güç sistemi . Modern güç sisteminde, devre kesicinin tasarımı, büyük akımlara bağlı olarak ve çalışırken ark oluşumunu önlemek için değişmiştir.

Şalter

Güç dağıtım şebekelerinden evlere, ofislere veya okullara veya sanayilere veya diğer yerlere gelen elektrik, büyük bir devre oluşturur. Bir ucunda oluşan santrala bağlanan hatlara sıcak tel adı verilir ve diğer ucu toprağa bağlanan hatlara başka bir uç oluşturur. Elektrik yükü bu iki hat arasında aktığında, aralarında potansiyel gelişir. Devrenin tamamı için, yüklerin (cihazların) bağlantısı, şarj akışına direnç sağlar ve ev veya endüstrideki tüm elektrik sistemi sorunsuz çalışacaktır.

Cihazlar yeterince dirençli olduğu ve herhangi bir aşırı akıma veya gerilime neden olmadığı sürece sorunsuz çalışırlar. Telleri ısıtmanın nedenleri devreden çok fazla yük akması veya kısa devre yapması veya sıcak uçlu telin topraklama kablosuna aniden bağlanması telleri ısıtarak yangına neden olabilir. Devre kesici, kalan devreyi basitçe kesen bu tür durumları önleyecektir.

Devre Kesici Tiplerinin Temel Çalışması

Peki, devre kesicinin ne olduğunun farkındayız . Şimdi, bu bölüm şunları açıklıyor: devre kesicinin çalışma prensibi .

Bir elektrik mühendisi olarak, bu cihazın çalışmasını bilmek çok önemlidir, sadece bir mühendis değil, aynı zamanda bu alandaki tüm insanlar için, bunun farkında olmaları gerekir. Cihaz, biri statik, diğeri hareketli olan bir çift elektrot içerir. İki kontak bir kontak kurduğunda devre kapanır ve bu kontaklar bir arada olmadığında devre kapalı duruma geçer. Bu işlem, ilk aşamada devrenin AÇIK veya KAPALI durumda olması gerekip gerekmediğine göre çalışanın gerekliliğine bağlıdır.

Durum 1: Bir devre oluşturmak için ilk aşamada cihazın kapalı olduğunu varsayın, herhangi bir hasar olduğunda veya işçi AÇMAYI düşündüğünde, mantıksal gösterge, her iki kontağı kesen açma rölesini harekete geçirerek sabit bobinden uzaktaki hareketli bobin.

Bu işlem çok basit ve kolay gibi görünüyor, ancak asıl zorluk, birkaç kontak bir arada olduğunda, birkaç kontak arasında büyük elektron geçişini yüksekten düşük potansiyele kolaylaştıran çok büyük geçici potansiyel varyasyonlarının olmasıdır. Oysa kontaklar arasındaki bu geçici boşluk, elektronların bir elektrottan diğerine geçmesi için dielektrik olarak çalışır.

Potansiyel değişim, dielektrik kuvvetin kuvvetinden fazla olduğunda, elektronların bir elektrottan diğerine hareketi olacaktır. Bu, elektrotlar arasında büyük bir ateşleme oluşmasına yol açabilecek dielektrik modu iyonize eder. Bu ateşleme bir ARC . Bu ateşleme birkaç mikrosaniye kalsa bile, tüm kırıcı cihaza zarar verme kabiliyetine sahiptir ve tüm ekipman ve kasaya zarar verir. Bu ateşlemeyi ortadan kaldırmak için, iki elektrodu ayıran dielektrik yeteneğinin, devre hasar görmeden önce söndürülmesi gerekir.

Ark Fenomeni

Devre kesicilerin çalışması sırasında, açıkça gözlemlenmesi gereken arktır. Böylece devre kesicilerde ark fenomeni hatalı durumlarda gerçekleşir. Örneğin, savunma yaklaşımı gerçekleşmeden ve temasları başlatmadan önce temaslar arasında geniş bir akım akışı olduğunda.

Kontakların AÇIK durumda olduğu an, kontak alanı hızla azalır ve devasa SC akımı nedeniyle akım yoğunluğunda artış olur. Bu fenomen, sıcaklık artışına yönlendirir ve bu ısı oluşumu, iyonlaştırıcı kesinti ortamı için yeterlidir. İyonize ortam, iletken ve ark kontaklar arasında tutulurken çalışır. Ark, kontaklar için minimum direnç yolu oluşturur ve arkın var olduğu süre boyunca çok büyük bir akım akışı olacaktır. Bu durum, devre kesicinin çalışmasına zarar verir.

Ark Neden Olur?

Ark sonlandırma yaklaşımlarını bilmeden önce ark oluşumundan sorumlu olan parametreleri değerlendirelim. Sebepler:

• Kişiler arasında var olan potansiyel varyasyon
• Temaslar arasında bulunan iyonize parçacıklar

Kontaklar arasındaki bu potansiyel değişim, kontağın mesafesi minimum olduğundan bir arkın varlığı için yeterlidir. Ek olarak, iyonizasyon ortamı arkı koruma kabiliyetine sahiptir.

Bunlar arkın nedenleri nesil.

Devre Kesicilerin Sınıflandırılması

Farklı yüksek gerilim devre kesicileri şunları içerir:

• Hava dolaşımı kesici
• SF6 Devre Kesici
• Vakumlu Devre Kesici
• Yağ Devre Kesici
• Hava dolaşımı kesici

Devre Kesici Tipleri

Hava dolaşımı kesici

Bu devre kesici, söndürme ortamının atmosfer basıncında bir Ark olduğu havada çalışacaktır. Birçok ülkede, hava devre kesicisinin yerini bir yağ devre kesicisi almıştır. Yağ devre kesicisi hakkında daha sonra makalede tartışacağız. Bu nedenle, ACB'nin önemi, 15KV'ye kadar bir Açık devre kesici kullanmak için hala tercih edilen bir seçimdir. Bunun nedeni, yağ devre kesicinin 15V'de kullanıldığında alev alabilmesidir.

Havalı Tip Devre Kesici

İki tip açık devre kesici şunlardır:

• Düz hava devre kesici
• Airblast Devre Kesici

Düz Hava Devre Kesici

Düz havalı bir devre kesiciye Çapraz Patlamalı Devre Kesici de denir. Bunda, devre kesici, kontakları çevreleyen bir bölme ile donatılmıştır. Bu oda ark oluğu olarak bilinir.

Bu yay, içinde sürmek için yapılmıştır. Hava devre kesicinin soğutulmasında bir ark oluğu yardımcı olacaktır. Refrakter malzemeden bir ark oluğu yapılır. Ark şutunun iç duvarları, arkın yakınlaşmaya zorlanmayacağı şekilde şekillendirilmiştir. Bir ark oluğu duvarına yansıtılan sarım kanalına girecektir.

Ark oluğu birçok küçük bölmeye ve metalik ayrılmış plakalar olan birçok bölmeye sahip olacaktır. Burada küçük bölmelerin her biri bir mini ark oluğu gibi davranır ve metalik ayırma plakası ark ayırıcılar gibi davranır. Ark bir dizi yaya bölündüğünde, tüm ark voltajları sistem voltajından daha yüksek olacaktır. Yalnızca alçak gerilim uygulamaları için tercih edilir.

Hava Üfleme Devre Kesicisi

Airblast devre kesiciler 245 kV, 420 kV ve hatta daha fazla sistem voltajı için kullanılır. Airblast devre kesiciler iki tiptedir:

• Eksenel patlama kırıcı
• Kayar hareketli kontaklı eksenel patlama.

Eksenel Patlayıcı Kırıcı

Eksenel kırıcıda, eksenel patlatma kesicinin hareketli teması temas halinde olacaktır. Meme deliği, normalde kapalı durumda bir kesicinin kontağına sabitlenir. Hazneye yüksek basınç uygulandığında bir hata oluşur. Voltaj, nozül açıklığından aktığında yüksek basınçlı havayı sürdürmek için yeterlidir.

Hava Üfleme Tipi

Air-Blast Circuit Beher'ın Avantajları

• Daha az ark enerjisi nedeniyle sık çalışmanın gerekli olduğu yerlerde kullanılır.
• Yangından risksizdir.
• Küçük boyutlu.
• Daha az bakım gerektirir.
• Ark söndürme çok daha hızlıdır
• Devre kesicinin hızı çok daha yüksektir.
• Arkın zaman süresi, akımın tüm değerleri için aynıdır.

Hava Üflemeli Devre Kesicinin Dezavantajları

• Ek bakım gerektirir.
• Hava nispeten daha düşük ark söndürme özelliklerine sahiptir
• Yüksek kapasiteli hava kompresörü içerir.
• Hava borusu bağlantısından, hava basıncı sızıntısı olasılığı olabilir.
• Yeniden çarpan akımın ve voltajın kesilmesinin yüksek oranda yükselme şansı vardır.

Havalı Devre Kesicinin Uygulaması ve Kullanım Alanları

• Tesislerin, elektrik makinelerinin, transformatörlerin, kapasitörlerin ve jeneratörlerin korunması için kullanılır.
• Elektrik paylaşım sisteminde ve yaklaşık 15Kv GND'de de bir hava devre kesici kullanılır.
• Düşük ve Yüksek Akımlarda ve gerilim uygulamalarında da kullanılır.

SF6 Devre Kesici

SF6 devre kesicide, akım taşıyan kontaklar kükürt heksaflorür gazında çalışır, SF6 devre kesici olarak bilinir. Mükemmel bir yalıtım özelliği ve yüksek elektro-negatifliktir. Serbest elektronları absorbe etmenin yüksek afinitesi olduğu anlaşılabilir. Negatif iyon, serbest bir elektron SF6 gaz molekülü ile çarpıştığında oluşur ve bu gaz molekülü tarafından emilir. Elektronun SF6 gaz molekülleri ile bağlanmasının iki farklı yolu

SF6 + e = SF6
SF6 + e = SF5- + F

Oluşan negatif iyonlar, serbest bir elektrondan çok daha ağır olacaktır. Bu nedenle, diğer yaygın gazlarla karşılaştırıldığında SF6 gazındaki yüklü parçacığın genel hareketliliği çok daha azdır. Yüklü parçacıkların hareketliliği, akımın bir gaz yoluyla iletilmesinden büyük ölçüde sorumludur. Dolayısıyla, SF6 gazında daha ağır ve daha az hareketli yüklü parçacıklar için çok yüksek dielektrik dayanımı kazanır. Bu gaz, düşük gaz viskozitesinden dolayı iyi ısı transfer özelliğine sahiptir. SF6, ark söndürme ortamında bir havalı devre kesiciden 100 kat daha etkilidir. 33KV'dan 800KV'a kadar hem orta hem de yüksek gerilim elektrik güç sistemi için kullanılır.

SF6 Devre Kesiciler

SF6'daki Devre Kesici Tipleri

• 220'ye kadar uygulanan tek kesici SF6 devre kesici
• 400'e kadar uygulanan iki kesicili SF6 devre kesici
• 715V'a kadar uygulanmış dört kesicili SF6 devre kesici

Vakumlu Devre Kesici

Vakumlu devre kesici, arkın söndürülmesi için vakumun kullanıldığı bir devredir. Dielektrik geri kazanım karakterine, mükemmel kesintiye sahiptir ve hat frekansı akımı üzerine bindirilen ark kararsızlığından kaynaklanan yüksek frekanslı akımı kesebilir.

VCB'nin çalışma prensibi, normal çalışma koşulları altında elektrotlar adı verilen iki kontağa sahip olacaktır. Sistemin herhangi bir bölümünde bir arıza meydana geldiğinde, devre kesicinin açma bobinine enerji verildiğini ve sonunda kontağın ayrıldığını varsayalım.

Vakumlu Devre Kesici

Kesicinin moment kontakları bir vakumda açılır, yani kontakların metal buharlarının iyonlaşmasıyla kontaklar arasında 10-7 ila 10-5 Torr bir ark üretilir. Burada ark hızla söner, bunun nedeni ark sırasında üretilen elektronlar, metalik buharlar ve iyonlar CB kontaklarının yüzeyinde hızla yoğunlaşarak dielektrik dayanımının hızla geri kazanılmasına neden olur.

Avantajlar

• VCB'ler güvenilir, kompakt ve uzun ömürlüdür
• Herhangi bir arıza akımını kesebilirler.
• Yangın tehlikesi olmayacak.
• Gürültü üretilmiyor
• Daha yüksek bir dielektrik dayanımına sahiptir.
• Kontrol işlemi için daha az güç gerektirir.

Yağ Devre Kesici

Bu tip devrelerde kırıcı yağ kullanılır ancak mineral yağ tercih edilir. Havadan daha iyi yalıtım özelliği gösterir. Hareketli kontak ve sabit kontak yalıtım yağının içine daldırılmıştır. Akımın ayrılması gerçekleştiğinde, yağdaki taşıyıcı temas eder, devre kesicideki ark kontakların ayrıldığı anda başlatılır ve bu nedenle yağdaki ark buharlaşarak hidrojen gazında ayrışır ve sonunda bir arkın etrafında hidrojen kabarcığı.

Bu yüksek oranda sıkıştırılmış gaz kabarcığı ve ark, akım çevrimin sıfır geçişine ulaştıktan sonra arkın yeniden çarpmasını önler. OCB, en eski devre kesici türüdür.

Yağ Tipinde Farklı Devre Kesiciler

• Dökme yağ devre kesici
• Minimum yağ devre kesici

Dökme Yağlı Devre Kesici (BOCB)

BOCB'de yağ, söndürme ortamını arklamak için ve ayrıca devre kesicinin toprak parçaları ile akım taşıyan kontaklar arasındaki ortamı yalıtmak için kullanılır. Aynı trafo yalıtım yağı kullanılır.

BOCB'nin çalışma prensibi, yağdaki akım taşıyan kontaklar ayrıldığında, ayrılmış kontaklar arasında bir ark oluştuğunu söyler. Oluşturulan ark, ark çevresinde hızla büyüyen bir gaz kabarcığı oluşturacaktır. Hareketli kontaklar arkın sabit kontağından uzaklaşacak ve bu da arkın direncinin artmasına neden olacaktır. Burada artan direnç, sıcaklığın düşmesine neden olacaktır. Dolayısıyla, azaltılmış gaz oluşumları arkı çevreler.

Akım sıfır geçişinden geçtiğinde BOCB'de ark söndürme gerçekleşir. Tamamen hava geçirmez kapta, gaz kabarcığı, yağın içine kapatılır. Yağ, kabarcık üzerinde yüksek basınçla çevrelenir, bu da arkın etrafında yüksek oranda sıkıştırılmış gazla sonuçlanır. Basınç arttığında, gazın deiyonizasyonu da artar, bu da ark söndürmeye neden olur. Hidrojen gazı, yağ devre kesicisindeki ark söndürmenin soğutulmasına yardımcı olacaktır.

Avantajlar

• Bozunma nedeniyle iyi soğutma özelliği
• Yağın yüksek dielektrik dayanımı vardır
• Toprak ile canlı parçalar arasında bir yalıtkan görevi görür.
• Burada kullanılan yağ, ayrışırken ark enerjisini emecektir.

Dezavantajları

• Yüksek hızda kesintiye izin vermez
• Uzun bir ark süresi alır.

Minimum Yağ Devre Kesicisi

Kesen ortam olarak yağı kullanan bir devre kesicidir. Minimum yağ devre kesicisi, kesme ünitesini canlı potansiyelde bir yalıtım odasına yerleştirir. Ancak, kesme odasında yalıtım malzemesi mevcuttur. Daha az yağ gerektirdiğinden minimum yağ devre kesici olarak adlandırılır.

Avantajlar

• Daha az bakım gerektirir.
• Hem otomatik çalıştırma hem de manuel kullanım için uygundur.
• Daha küçük bir alan gerektirir
• MVA'da kapasite kesme maliyeti de daha azdır.

Dezavantajları

• Petrol, kömürleşme nedeniyle bozulur.
• Patlama ve yangın ihtimali var
• Daha az miktarda yağ içerdiğinden, karbonizasyon artar.
• Kontaklar arasındaki boşluktan gaz çıkarmak çok zordur.

Ayrıca, devre kesiciler farklı tiplere göre sınıflandırılır ve bunlar:

Gerilim Sınıfına Göre

Devre kesicilerin ilk kategorizasyonu, kullanılacak olan fonksiyonel gerilime bağlıdır. Esas olarak iki tür voltaj bazlı devre kesici vardır ve bunlar:

• Yüksek Voltaj - 1000V üzerindeki voltaj seviyelerinde uygulanacaktır. Bunlar ayrıca 75kV ve 123kV cihazlara bölünmüştür.
• Düşük Voltaj - 1000V altındaki voltaj seviyelerinde uygulanacaktır.

Kurulum Türüne Göre

Bu cihazlar ayrıca kurulum konumuna bağlı olarak bölünmüştür, yani kapalı veya açık yerlerdir. Genel olarak, bunlar son derece yüksek voltaj seviyelerinde çalıştırılır. Kapalı devre kesiciler, bina içinde veya hava geçirmez bileşenlere sahip olanlarda kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu iki tür arasındaki en önemli varyasyon, paketleme yapıları ve bileşikleridir, oysa mevcut tutma ekipmanı ve işlevselliği gibi iç tasarım neredeyse benzerdir.

Dış Tasarım Türüne Göre

Fiziksel yapısal tasarıma bağlı olarak, devre kesiciler yine iki tiptedir:

Ölü Tank Tipi - Burada anahtarlama ekipmanı, temel potansiyelde kapta bulunur ve bu, koruyucu ortam ve kesiciler tarafından çevrelenmiştir. Bunlar çoğunlukla ABD eyaletlerinde kullanılıyor.

Canlı Tank Tipi - Burada anahtarlama ekipmanı, maksimum potansiyelde kapta bulunur ve bu, koruyucu ortam ve kesiciler tarafından çevrelenmiştir. Bunlar çoğunlukla Avrupa ve Asya eyaletlerinde kullanılıyor

Kesilen Ortam Türüne Göre

Bu, devre kesicilerin çok önemli bir sınıflandırmasıdır. Burada cihazlar ark imha yaklaşımına ve kesinti ortamına göre sınıflandırılır. Genel olarak, her ikisi de devre kesicilerin yapımında çok önemli parametreler olarak ortaya çıktı ve diğer yapısal faktörleri yönetti. Çoğunlukla, kesinti ortamı olarak yağ ve hava kullanılır. Bunların dışında kesinti ortamı olarak görev yapan Kükürt Heksaflorür ve vakum da vardır. Bu ikisi bugünlerde en çok kullanılıyor.

HVDC Devre Kesiciler

Devredeki genel akım akışını engelleyen bir anahtarlama cihazıdır. Herhangi bir hasar meydana geldiğinde, cihazdaki mekanik kontaklar arasında mesafe oluşturur ve böylece devre kesici AÇIK duruma geçer. Burada, akım akışı yalnızca tek yönlü olduğundan ve sıfır akım olmadığından devre kesilmesi biraz karmaşıktır. Bu cihazın en önemli kullanımı, devredeki DC'nin yüksek voltaj aralığını engellemektir. AC devresi, boş akım durumunda arkı sorunsuz bir şekilde engeller, çünkü enerji dağılımı neredeyse sıfırdır. Temas mesafesinin, voltajın geçici geri kazanım seviyesine dayanmak için dielektrik yeteneğini yeniden kazanması gerekir.

HVDC Operasyonu

DC devre kesme cihazlarında, DC dalgasının sıfır akımları olmayacağından, sorun daha karmaşıktır. Zorunlu ark tıkanıklığı, büyük geçici geri kazanım voltaj seviyelerinin gelişmesine yol açar ve hiçbir ark tıkanıklığı olmadan yeniden devreye girer ve mekanik kontaklarda nihai hasara neden olur. HVDC cihazının yapımında çoğunlukla biri üç problemle karşılaşmıştır ve bunlar:

• Arkın yeniden tutuşmasının engellenmesi
• Depolanan enerjinin süreksizliği
• Yapay sıfır akımın oluşturulması

Standart Devre Kesiciler

Bu cihazlar, cihazın işlevselliğini önemli ölçüde gözlemler. Bu standart devre kesiciler tek kutuplu ve çift kutupludur.

Tek Kutuplu Devre Kesiciler

Bu cihazlar şu özelliklere sahiptir:

• Çoğunlukla ev uygulamalarında kullanılır
• Tek enerjili teli korur
• Bunlar devreye neredeyse 120V voltaj sağlar
• 15 amper ila 30 amper yönetme yeteneğine sahiptirler
• Tek kutuplu kesiciler üç çeşittir ve tam boyutlu (1 inç genişliğinde), yarım boyutlu (yarım inç genişliğinde) ve çiftli (iki anahtardan oluşan bir inç genişliğe sahiptir ve bir çift yönetir) devrelerin).

Çift Kutuplu Devre Kesiciler

Bu cihazlar şu özelliklere sahiptir:

• Bunlar devreye neredeyse 120V / 240V voltaj sağlar
• 15 amper ila 30 amper yönetme yeteneğine sahiptirler
• Çoğunlukla ısıtıcılar ve kurutucular gibi büyük uygulamalarda kullanılır
• İki enerjili kabloyu korur

Bu yazıda, Hava Devre Kesici, SF6 Devre Kesici, Vakumlu Devre Kesici ve Yağlı Devre Kesici gibi farklı devre kesiciler, sadece anlamak için kısa bir ayrıntıyla tartışılmıştır. bu devre kesiciler hakkında temel kavram . Ve alt bölümleri de avantaj ve dezavantajlarla birlikte tartışılmaktadır. Her kavramı çok net tartıştık. Herhangi bir konuyu anlamadıysanız, herhangi bir bilginin eksik olduğunu düşünüyorsanız veya mühendislik öğrencileri için herhangi bir elektrik projesi uygulamak istiyorsanız, lütfen aşağıdaki bölümde yorum yapmaktan çekinmeyin.