Elektrik Tesisatlarında Kısa Devre Akımlarının Hesaplanması
İşletme esnasında tesisattaki akımların ve kısa devre akımının hesaplanması, elektrik tesisat tasarımının başında göz önüne alınması gereken ilk iki temel adımdır. Kısa devre, dinamik ve ısıl etkileri nedeniyle ciddi işletimsel hatalara sebep olabilen yüksek kısa devre akımıyla ortaya çıkar. Bu yüzden, kısa devre akımlarımın büyüklüğünü bilmek ve hızlı şekilde açmayı sağlamak için koruma cihazlarını buna uygun şekilde seçmek ve ayarlamak gerekir.
Bu yazıda, elektrik tesisatlarında kısa devre akımlarının hesaplanması konusu aşağıdaki başlıklar altında ele alınmıştır;
1. Kısa devre hatalarının oluşumu ve kısa devre türleri
2. Kısa devreyi besleyen kaynaklar
3. Kısa devre akımlarının hesaplanmasıyla ilgili standartlar ve hesaplama yöntemleri
1. Kısa devre hatalarının oluşumu ve kısa devre türleri
Kısa devre, “gerilim altındaki iki veya daha fazla iletken bölüm arasında raslantısal kaza ile veya bilerek bağlantı” olarak tanımlanır. Bunun sonucunda, bu iletkenler bölümler arasındaki elektrik potansiyeli farkı sıfır veya sıfıra yakın olur (IEC 60909-0’a göre). Kısa devreler, hatalı kullanım, yalıtımın mekanik olarak hasar görmesi, aşırı gerilim, kablo hasarı vb. nedeniyle oluşabilir.
Şebekede oluşan bir kısa devre, farklı gerilimlere sahip iletkenler arasındaki empedansın aniden azalmasıyla ortaya çıkan geçici bir elektromanyetik olaydır ve normal çalışma akımından kat kat daha yüksek bir anlık akım artışıyla ortaya çıkar. Hatanın bulunduğu yerdeki koşullara bağlı olarak, bu değer genelde binlerce ampere ulaşır ve tesisat elemanları ve güç sistemi üzerinde ciddi dinamik (kuvvet) ve ısıl etkiler oluşturur.
2. Kısa devreyi besleyen kaynaklar
Endüstriyel frekanstaki alternatif akım sistemlerinde kullanılan kaynaklar, kısa devre oluştuğunda kısa devreyi besleyen gerilim kaynaklarına dönüşürler.
Bu sınıftaki başlıca gerilim kaynakları şunlardır:
• Jeneratörler,
• Trafolar,
• Kesintisiz güç kaynakları (UPS) – bir kısa devre akımı sağlayabiliyorlarsa.
Bu kaynakların her biri kendine has özellikleriyle nitelendirilir ve çeşitli büyüklüklerde kısa devre akımı sağlayabilir. Bu durum, koruma cihazlarının seçimini etkiler.
3. Kısa devre akımlarının hesaplanmasıyla ilgili standartlar ve hesaplama yöntemleri
Kısa devre akımları, farklı karmaşıklık seviyelerinde ve farklı amaçlar için hesaplanabilir. Elektrik tesisatlarının güvenliğine yönelik temel gereklilikler aşağıdaki standartlarda belirtilmiştir:
• IEC/HD 60364-1: Temel prensipler, genel karakteristiklerin değerlendirilmesi ve tanımlar
• IEC/HD 60364-4-41: Elektrik çarpmasına karşı koruma
• IEC/HD 60364-4-43: Aşırı akıma karşı koruma
Elektrik tesisatlarında geçmişte görülen ulusal boyuttaki sapmalar ve özelikle bilgisayar programlarının kullanımı hususunda standart hesaplama yöntemlerinden faydalanma ihtiyacı göz önüne alındığında, “CLC/TR 50480: 2011 İletkenlerin kesit alanının belirlenmesi ve koruma cihazlarının seçilmesi” teknik raporuna bağlı olan ortak yöntemler kabul edilmiştir.
