Şalter - Circuit breaker

Şalter
elektronik sembol
BreakerSymbols.svg
Düşük voltajlı (1.000 volttan az) güç dağıtım panosu için bir açık devre kesici
İki kutuplu minyatür devre kesici
Dört tek kutuplu minyatür devre kesiciler

Bir devre kesici , bir elektrik devresini aşırı yük veya kısa devreden kaynaklanan aşırı akımın neden olduğu hasardan korumak için tasarlanmış, otomatik olarak çalıştırılan bir elektrik anahtarıdır . Temel işlevi, bir arıza tespit edildikten sonra akım akışını kesmektir. Bir kez çalışan ve ardından değiştirilmesi gereken bir sigortanın aksine , normal çalışmaya devam etmek için bir devre kesici (manuel veya otomatik olarak) sıfırlanabilir.

Devre kesiciler, düşük akım devrelerini veya bireysel ev aletlerini koruyan küçük cihazlardan, tüm bir şehri besleyen yüksek voltajlı devreleri korumak için tasarlanmış büyük şalt cihazlarına kadar değişen boyutlarda yapılır . Arızalı bir sistemden gücü kesmenin otomatik bir yolu olarak bir devre kesicinin veya sigortanın genel işlevi , genellikle OCPD (Aşırı Akım Koruma Cihazı) olarak kısaltılır.

kökenler

Devre kesicinin erken bir biçimi, ticari güç dağıtım sistemi sigortalar kullanmasına rağmen, Thomas Edison tarafından 1879 patent başvurusunda tanımlanmıştır . Amacı, aydınlatma devresi kablolarını kazayla oluşan kısa devrelerden ve aşırı yüklenmelerden korumaktı. Şu anda kullanımda olana benzer modern bir minyatür devre kesici 1924'te Brown, Boveri & Cie tarafından patentlendi . Şirketini BBC'ye satan bir mühendis olan Hugo Stotz, 458392 DRP'nin ( Deutsches Reichspatent ) mucidi olarak kabul edildi. buluş, bu güne kadar ev tipi yük merkezlerinde yaygın olarak kullanılan modern termik-manyetik kırıcının öncüsüdür.

Birden fazla jeneratör kaynağının bir elektrik şebekesine bağlanması, artan voltaj derecelerine ve şebekeler tarafından üretilen artan kısa devre akımlarını güvenli bir şekilde kesme kabiliyetine sahip devre kesicilerin geliştirilmesini gerektirdi. Basit hava kesmeli manuel anahtarlar, yüksek voltajları keserken tehlikeli arklar üretti; bunlar, arkı soğutmak ve kesmek için basınçlı havanın veya basınçlı yağın yönlendirilmiş akışını kullanan çeşitli şekiller ve yağla kaplı temaslara yol açtı. 1935 itibariyle, Boulder Barajı projesinde kullanılan özel olarak yapılmış devre kesiciler , AC güç frekansının üç çevriminde 2.500 MVA'ya kadar olan arızaları kesmek için sekiz seri kesinti ve basınçlı yağ akışı kullanıyor.

Operasyon

Tüm devre kesici sistemleri, çalışmalarında ortak özelliklere sahiptir, ancak ayrıntılar, devre kesicinin voltaj sınıfına, akım derecesine ve türüne bağlı olarak büyük ölçüde değişir.

Devre kesici önce bir arıza durumunu tespit etmelidir. Küçük şebeke ve alçak gerilim devre kesicilerinde bu genellikle cihazın kendi içinde yapılır. Tipik olarak, elektrik akımının ısıtma veya manyetik etkileri kullanılır. Büyük akımlar veya yüksek gerilimler için devre kesiciler, genellikle bir arıza durumunu algılamak ve açma mekanizmasını çalıştırmak için koruyucu röle pilot cihazlarıyla düzenlenir . Bazı yüksek voltajlı devre kesiciler, akım trafoları , koruyucu röleler ve dahili bir kontrol güç kaynağı ile bağımsız olmasına rağmen , bunlar tipik olarak pil gibi ayrı bir güç kaynağı gerektirir .

Bir arıza tespit edildiğinde, devreyi kesmek için devre kesici kontakları açılmalıdır; bu genellikle, kontakları ayırmak için bir yay veya sıkıştırılmış hava gibi kesici içinde bulunan mekanik olarak depolanmış enerji kullanılarak yapılır. Devre kesiciler, termal genleşme veya manyetik alan gibi kontakları ayırmak için hatanın neden olduğu daha yüksek akımı da kullanabilir. Küçük devre kesiciler tipik olarak yükü kapatmak veya atmış bir kesiciyi sıfırlamak için manuel bir kontrol koluna sahipken, daha büyük üniteler mekanizmayı tetiklemek için solenoidler ve yaylara enerji geri yüklemek için elektrik motorları kullanır.

Devre kesici kontakları, aşırı ısınma olmadan yük akımını taşımalı ve ayrıca devreyi keserken (açarken) üretilen arkın ısısına da dayanmalıdır. Kontaklar bakır veya bakır alaşımlarından, gümüş alaşımlarından ve diğer yüksek iletken malzemelerden yapılmıştır. Kontakların hizmet ömrü, akımı keserken ark nedeniyle kontak malzemesinin aşınması ile sınırlıdır. Minyatür ve kompakt devre kesiciler genellikle kontaklar aşındığında atılır, ancak güç devre kesicileri ve yüksek voltajlı devre kesicilerin değiştirilebilir kontakları vardır.

Yüksek bir akım veya voltaj kesildiğinde, bir ark üretilir. Arkın uzunluğu genellikle voltajla orantılıyken, yoğunluk (veya ısı) akımla orantılıdır. Kontaklar arasındaki boşluğun tekrar devredeki gerilime dayanabilmesi için bu ark kontrollü bir şekilde tutulmalı, soğutulmalı ve söndürülmelidir. Farklı devre kesiciler , arkın oluştuğu ortam olarak vakum , hava, yalıtkan gaz veya yağ kullanır . Arkı söndürmek için aşağıdakiler dahil olmak üzere farklı teknikler kullanılır:

  • Arkı uzatmak veya saptırmak
  • Yoğun soğutma (jet odalarında)
  • Kısmi yaylara bölünme
  • Sıfır noktası söndürme ( AC dalga formunun sıfır akım zaman geçişinde kontaklar açılır, açılma anında yüksüz akımı etkin bir şekilde keser. Sıfır geçişi hat frekansının iki katında gerçekleşir; yani, 50 Hz ve 120 için saniyede 100 kez 60 Hz AC için saniyede kez.)
  • DC devrelerinde kondansatörlerin kontaklara paralel bağlanması .

Son olarak, arıza durumu giderildikten sonra, kesilen devreye gücü geri vermek için kontaklar tekrar kapatılmalıdır.

Ark kesintisi

Düşük voltajlı minyatür devre kesiciler (MCB), arkı söndürmek için tek başına hava kullanır. Bu devre kesiciler, arkı bölen ve soğutan, karşılıklı olarak yalıtılmış paralel metal plakalardan oluşan bir yığın olan ark olukları olarak adlandırılan içerir. Arkı daha küçük arklara bölerek ark soğutulurken ark voltajı artar ve devre kesiciden geçen akımı sınırlayan ek bir empedans görevi görür . Kontakların yakınındaki akım taşıyan parçalar, bir akım yolunun manyetik kuvvetiyle arkın ark oluklarına kolayca sapmasını sağlar, ancak manyetik patlama bobinleri veya kalıcı mıknatıslar da arkı ark oluğuna saptırabilir (daha yüksek için devre kesicilerde kullanılır). derecelendirme). Ark oluğundaki plaka sayısı, kısa devre değerine ve devre kesicinin nominal voltajına bağlıdır.

Daha büyük derecelerde, yağ devre kesiciler, ark boyunca bir yağ jeti püskürtmek için yağın bir kısmının buharlaşmasına güvenir.

Gaz (genellikle kükürt heksafluorür ) devre kesiciler, bazen, bir manyetik alan kullanılarak yay germek ve daha sonra güvenmek dielektrik mukavemeti kükürt heksaflorür (SF 6 gerilmiş yay söndürmek için).

Vakumlu devre kesicilerde minimum ark vardır (temas malzemesinden başka iyonize edecek bir şey olmadığından). Ark, çok az miktarda gerildiğinde söner (2–3 mm'den (0,08–0,1 inç) daha az). Vakumlu devre kesiciler, modern orta gerilim şalterlerinde 38.000 volta kadar sıklıkla kullanılır.

Havalı devre kesiciler , arkı üflemek için sıkıştırılmış hava kullanabilir veya alternatif olarak, kontaklar hızla küçük, sızdırmaz bir odaya döndürülür, yer değiştiren hava kaçar ve böylece ark dışarı üflenir.

Devre kesiciler genellikle tüm akımı çok hızlı bir şekilde sonlandırabilir: tipik olarak ark, cihazın yaşına ve yapısına bağlı olarak mekanizma açıldıktan sonra 30 ms ile 150 ms arasında söndürülür. Maksimum akım değeri ve geçiş enerjisi, devre kesicilerin kalitesini belirler.

Kısa devre

Devre kesiciler, hem taşımaları beklenen normal akıma hem de güvenle kesebilecekleri maksimum kısa devre akımına göre derecelendirilir. Bu son rakam, kesicinin amper kesme kapasitesidir ( AIC ).

Kısa devre koşulları altında, hesaplanan veya ölçülen maksimum olası kısa devre akımı , devrenin normal, anma akımının birçok katı olabilir. Elektrik kontakları büyük bir akımı kesmek için açıldığında, açık kontaklar arasında akımın devam etmesine izin verecek bir ark oluşma eğilimi vardır . Bu durum, iletken iyonize gazlar ve erimiş veya buharlaşmış metal oluşturabilir, bu da arkın daha da devam etmesine veya ek kısa devrelerin oluşmasına neden olabilir, bu da potansiyel olarak devre kesicinin ve kurulduğu ekipmanın patlamasına neden olabilir. Bu nedenle, devre kesiciler, arkı bölmek ve söndürmek için çeşitli özellikler içermelidir.

Bir kesicinin kesebileceği maksimum kısa devre akımı test edilerek belirlenir. Kesicinin kesme kapasitesi değerinden daha yüksek olası bir kısa devre akımına sahip bir devrede bir kesicinin uygulanması, kesicinin bir hatayı güvenli bir şekilde kesmemesine neden olabilir. En kötü durum senaryosunda, kesici, yalnızca sıfırlandığında patlamak üzere hatayı başarıyla kesebilir.

Tipik ev tipi panel devre kesiciler, kesintiye uğrayacak şekilde derecelendirilmiştir kA (6000 A ) kısa devre akımı.

Kontrol devrelerini veya küçük cihazları korumak için kullanılan minyatür devre kesiciler, bir pano panosunda kullanmak için yeterli kesme kapasitesine sahip olmayabilir; bu devre kesicilere, dağıtım tipi devre kesicilerden ayırt edilmeleri için "tamamlayıcı devre koruyucular" denir.

Standart akım derecelendirmeleri

Nominal akımın katları olarak akıma karşı açmaya kadar geçen süre

Devre kesiciler, bir dizi derecelendirmeyi kapsayacak şekilde tercih edilen sayılar sistemi kullanılarak standart boyutlarda üretilir . Minyatür devre kesicilerin sabit açma ayarı vardır; çalışma akımı değerinin değiştirilmesi, tüm devre kesicinin değiştirilmesini gerektirir. Daha büyük devre kesiciler, standartlaştırılmış elemanların uygulanmasına izin veren, ancak korumayı iyileştirmeyi amaçlayan bir ayarla, ayarlanabilir açma ayarlarına sahip olabilir. Örneğin, 400 amperlik "çerçeve boyutuna" sahip bir devre kesici, bir besleme kablosunu korumak için aşırı akım algılamasını yalnızca 300 amperde çalışacak şekilde ayarlayabilir.

Alçak gerilim dağıtım devre kesicileri için, Uluslararası Standartlar , IEC 60898-1, nominal akımı , kesicinin sürekli olarak taşımak üzere tasarlandığı maksimum akım olarak tanımlar . Nominal akım için yaygın olarak bulunan tercih edilen değerler 1  A, 2  A, 4  A, 6 A, 10 A, 13 A, 16 A, 20 A, 25 A, 32 A, 40 A, 50 A, 63 A, 80'dir. A, 100 A ve 125 A. Devre kesici, nominal akımın katları olarak ifade edilen kasıtlı zaman gecikmesi olmadan devre kesicinin açılmasına neden olan ani açma akımını gösteren bir harfle ön eklenmiş amper cinsinden nominal akımla etiketlenir :

Tip Anlık açma akımı
B 3-5 kez anma akımı I n Örneğin, 10 A'lik bir cihaz 30–50 A'da açılır
C 5 ila 10 kez n
NS 10-20 kez n
K 8 ila 12 kez ben n

Normal çalışmada sık kısa süreli (yaklaşık 400 ms ila 2 s) akım tepe noktalarına neden olan yüklerin korunması için.

Z Onlarca saniyelik periyotlar için 2 ila 3 kez I n .

Akım trafosu kullanan yarı iletken cihazlar veya ölçüm devreleri gibi yüklerin korunması için.

Devre kesiciler, kesebilecekleri maksimum arıza akımına göre de derecelendirilir; bu, örneğin büyük bir ticari bina dağıtım sisteminde bulunan yüksek kısa devre akımını geliştirmesi muhtemel olmayan sistemlerde daha ekonomik cihazların kullanılmasına izin verir.

Amerika Birleşik Devletleri'nde, Underwriters Laboratories (UL), binalar için kullanılan devre kesici ekipmanı için Seri Derecelendirmeleri (veya "entegre ekipman derecelendirmeleri") olarak adlandırılan ekipman derecelendirmelerini onaylar. Endüstriyel veya elektrik güç sistemleri için kullanılan güç devre kesicileri ve orta ve yüksek voltajlı devre kesiciler , C37 serisinde ANSI veya IEEE standartlarına göre tasarlanmış ve test edilmiştir . Örneğin standart C37.16, 600 ila 5000 amper aralığında güç devre kesicileri için tercih edilen kasa boyutu akım derecelendirmelerini listeler. Bu kesicilerin açma akımı ayarları dn zaman-akım özellikleri genellikle ayarlanabilir.

Şalt veya trafo merkezlerinde ve üretim istasyonlarında kullanılan orta ve yüksek gerilim devre kesiciler için genellikle nispeten az sayıda standart çerçeve boyutu üretilir. Bu devre kesiciler genellikle ayrı koruyucu röle sistemleri tarafından kontrol edilir ve daha karmaşık koruma şemalarına izin vermenin yanı sıra ayarlanabilir açma akımı ve zaman ayarları sunar.

Türler

ABB tarafından üretilen 1250 A açık devre kesicinin ön paneli. Bu düşük voltajlı güç devre kesicisi, servis için muhafazasından çıkarılabilir. Açma özellikleri , ön paneldeki DIP anahtarları aracılığıyla yapılandırılabilir .

Gerilim sınıfı, yapı tipi, kesme tipi, yapısal özellikleri gibi özelliklerine göre birçok devre kesici sınıflandırması yapılabilir.

Alçak gerilim

Düşük voltajlı (1000 V AC'den düşük ) tipler evsel, ticari ve endüstriyel uygulamalarda yaygındır ve şunları içerir:

  • Minyatür devre kesici (MCB)—125 A'ya kadar nominal akım. Açma özellikleri normalde ayarlanamaz. Termal veya termal-manyetik çalışma. Yukarıda gösterilen kesiciler bu kategoridedir.
  • Kalıplı Muhafazalı Devre Kesici (MCCB)—1600 A'ya kadar anma akımı. Termik veya termik-manyetik çalışma. Açma akımı daha büyük derecelendirmelerde ayarlanabilir.
  • Alçak gerilim güç devre kesicileri, alçak gerilim panolarında veya pano kabinlerinde çok katlı olarak monte edilebilir .

Alçak gerilim devre kesicilerin özellikleri, IEC 947 gibi uluslararası standartlar tarafından verilmektedir. Bu devre kesiciler, genellikle, şalt tertibatını sökmeden sökme ve değiştirmeye izin veren çekmeceli muhafazalara kurulur.

Büyük alçak gerilim kalıplı kasa ve güç devre kesicileri, uzaktan kumanda altında açılıp kapanabilmeleri için elektrikli motor operatörlerine sahip olabilir. Bunlar, bekleme gücü için otomatik transfer anahtarı sisteminin bir parçasını oluşturabilir .

Düşük voltajlı devre kesiciler, metro hatları için DC gibi doğru akım (DC) uygulamaları için de yapılmıştır. Doğru akım, ark sürekli olduğu için özel kesiciler gerektirir - her yarım döngüde dışarı çıkma eğiliminde olan bir AC arkından farklı olarak, doğru akım devre kesicisi, arkı hızla geren bir manyetik alan oluşturan üfleme bobinlerine sahiptir. Küçük devre kesiciler ya doğrudan ekipmana kurulur ya da bir devre kesici panelinde düzenlenir .

Minyatür bir devre kesicinin içi

DIN ray termik-manyetik minyatür devre kesici, modern iç en yaygın biçimidir -mounted tüketici birimlerin ve ticari elektrik dağıtım panoları boyunca Avrupa'da . Tasarım aşağıdaki bileşenleri içerir:

  1. Aktüatör kolu - devre kesiciyi manuel olarak açmak ve sıfırlamak için kullanılır. Ayrıca devre kesicinin durumunu da gösterir (Açık veya Kapalı/açıldı). Çoğu kesici, kol "açık" konumda tutulsa veya kilitlense bile açılabilecek şekilde tasarlanmıştır. Buna bazen "serbest yolculuk" veya "pozitif yolculuk" işlemi denir.
  2. Aktüatör mekanizması - kontakları birbirine veya birbirinden ayırmaya zorlar.
  3. Kişiler - dokunulduğunda akıma izin verin ve ayrıldıklarında akımı kesin.
  4. Terminaller
  5. Bimetalik şerit - daha küçük, daha uzun süreli aşırı akımlara yanıt olarak kontakları ayırır
  6. Kalibrasyon vidası - üreticinin montajdan sonra cihazın açma akımını hassas bir şekilde ayarlamasını sağlar .
  7. Solenoid - yüksek aşırı akımlara yanıt olarak kontakları hızla ayırır
  8. Ark bölücü/söndürücü

Katı hal

Dijital devre kesiciler olarak da bilinen katı hal devre kesiciler , ileri devre kesici teknolojisini mekanik seviyeden elektriğe vaat eden teknolojik bir yeniliktir. Bu, devreyi mikrosaniye kesirlerinde kesmek, devre yüklerinin daha iyi izlenmesi ve daha uzun ömürler gibi çeşitli avantajlar vaat ediyor.

Manyetik

Manyetik devre kesiciler , akımla birlikte çekme kuvveti artan bir solenoid ( elektromıknatıs ) kullanır . Bazı tasarımlar, solenoidinkine ek olarak elektromanyetik kuvvetler kullanır. Devre kesici kontakları bir mandalla kapalı tutulur. Solenoiddeki akım, devre kesicinin derecesini aştığında, solenoidin çekişi, kontakların yay hareketiyle açılmasını sağlayan mandalı serbest bırakır. ABD'de en yaygın kullanılan devre kesicilerdir.

termik-manyetik

SHT'li Shihlin Elektrikli MCCB

Avrupa'daki ve benzer kablolama düzenlemelerine sahip ülkelerdeki çoğu dağıtım panosunda bulunan tip olan termik manyetik devre kesiciler , her iki tekniği de akımdaki büyük dalgalanmalara (kısa devreler) anında yanıt veren elektromıknatıs ve daha az aşırılığa yanıt veren bimetalik şerit ile birleştirir. uzun vadeli aşırı akım koşulları. Devre kesicinin termal kısmı, daha büyük aşırı akımlar için devre kesiciyi daha erken açan ancak daha küçük aşırı yüklerin daha uzun süre devam etmesine izin veren bir zaman yanıt özelliği sağlar. Bu, bir motor veya dirençli olmayan başka bir yük açıldığında üretilen kısa akım artışlarına izin verir. Kısa devre sırasında çok büyük aşırı akımlarda, manyetik eleman, kasıtlı ek gecikme olmaksızın devre kesiciyi açar.

Manyetik-hidrolik

Bir manyetik-hidrolik devre kesici, kontakları açmak için çalıştırma kuvveti sağlamak üzere bir solenoid bobin kullanır. Manyetik-hidrolik kırıcılar, viskoz bir sıvı kullanan bir hidrolik zaman geciktirme özelliği içerir. Bir yay, akım kesici derecesini geçene kadar çekirdeği tutar. Aşırı yüklenme sırasında solenoid hareketinin hızı sıvı tarafından sınırlandırılır. Gecikme, motor başlatma, ekipmana enerji verme vb. için normal çalışma akımının ötesinde kısa akım dalgalanmalarına izin verir. Kısa devre akımları, çekirdek konumundan bağımsız olarak mandalı serbest bırakmak için yeterli solenoid kuvveti sağlar ve böylece gecikme özelliğini atlar. Ortam sıcaklığı, zaman gecikmesini etkiler ancak bir manyetik kesicinin akım derecesini etkilemez.

1000 volttan fazla devrelerde uygulanan büyük güç devre kesicileri, kontak çalıştırma mekanizmasında hidrolik elemanlar içerebilir. Hidrolik enerji bir pompa ile sağlanabilir veya akümülatörlerde depolanabilir. Bunlar, yağın ark söndürme ortamı olduğu, yağla doldurulmuş devre kesicilerden farklı bir tip oluşturur.


Ortak gezi (çeteli) kesiciler

Üç fazlı bir cihazı beslemek için üç kutuplu ortak açma kesici. Bu kesici 2 A derecesine sahiptir.

Herhangi bir devredeki arızadan birden fazla devrede aynı anda kesme sağlamak için devre kesiciler çeteli montaj olarak yapılabilir. Bu, kesmenin 3 veya 4 kutuplu (katı veya nötr anahtarlamalı) olabileceği 3 fazlı sistemler için çok yaygın bir gerekliliktir. Bazı üreticiler, tek fazlı kesici gruplarının gerektiği gibi birbirine bağlanmasına izin vermek için çeteleme kitleri yaparlar.

Bölünmüş faz beslemelerinin yaygın olduğu ABD'de, birden fazla canlı iletkenli dal devrelerinde, her canlı iletken bir kesici kutup tarafından korunmalıdır. Herhangi bir kutup tetiklendiğinde tüm canlı iletkenlerin kesilmesini sağlamak için bir "ortak açma" kesici kullanılmalıdır. Bunlar, bir kasa içinde iki veya üç açma mekanizması içerebilir veya küçük kesiciler için, çalıştırma kolları aracılığıyla kutupları harici olarak birbirine bağlayabilir. İki kutuplu ortak açma devre kesiciler, 240 volt yüklerin ( ana cihazlar veya diğer dağıtım panoları dahil) iki canlı kabloyu kapladığı 120/240 voltluk sistemlerde yaygındır . Üç kutuplu ortak açma kesiciler tipik olarak büyük motorlara veya diğer dağıtım panolarına üç fazlı elektrik gücü sağlamak için kullanılır.

Canlı ve nötr için ayrı devre kesiciler asla kullanılmamalıdır, çünkü canlı iletken bağlı kalırken nötr bağlantısı kesilirse çok tehlikeli bir durum ortaya çıkar: devrenin enerjisi kesilmiş gibi görünür (cihazlar çalışmaz), ancak teller canlı kalır ve Bazı artık akım cihazları (RCD'ler), biri canlı kabloya dokunursa açmayabilir (çünkü bazı RCD'lerin açması için güce ihtiyaç vardır). Bu nedenle, nötr kablo geçişi gerektiğinde yalnızca ortak açma kesiciler kullanılmalıdır.

Şönt açma üniteleri

Bir şönt açma ünitesi, normal bir kesiciye benzer görünür ve hareketli aktüatörler, benzer bir şekilde birlikte çalışmak için normal bir kesici mekanizmasına 'bağlanır', ancak şönt açma, harici bir sabit voltaj sinyali tarafından çalıştırılması amaçlanan bir solenoiddir, bir akımdan ziyade, genellikle yerel şebeke gerilimi veya  DC. Bunlar genellikle yangın veya sel alarmı gibi yüksek riskli bir olay veya aşırı voltaj algılama gibi başka bir elektrik durumu meydana geldiğinde gücü kesmek için kullanılır. Şönt açmalar, standart bir kesiciye kullanıcı tarafından takılan bir aksesuar olabilir veya devre kesicinin entegre bir parçası olarak sağlanabilir.

Orta voltaj

Motor kontrol kabini üzerine monte edilmiş Siemens marka havalı devre kesici

1 ile 72  kV arasındaki orta gerilim devre kesiciler , iç mekan kullanımı için metal mahfazalı şalt hatlarına monte edilebilir veya bir trafo merkezinde dış mekana monte edilmiş ayrı bileşenler olabilir . Açık devre kesiciler, iç mekan uygulamaları için yağ dolu ünitelerin yerini aldı, ancak şimdi kendilerinin yerini vakumlu devre kesiciler alıyor (yaklaşık 40,5  kV'a kadar). Aşağıda açıklanan yüksek gerilim devre kesiciler gibi bunlar da akım trafoları üzerinden çalıştırılan akım algılayıcı koruyucu rölelerle çalıştırılır . OG kesicilerin özellikleri IEC 62271 gibi uluslararası standartlar tarafından verilmektedir. Orta gerilim devre kesiciler , yerleşik termal veya manyetik aşırı akım sensörlerine güvenmek yerine neredeyse her zaman ayrı akım sensörleri ve koruyucu röleler kullanır.

Orta gerilim devre kesiciler, arkı söndürmek için kullanılan ortama göre sınıflandırılabilir:

  • Vakumlu devre kesiciler — Anma akımı 6.300  A'ya kadar ve jeneratör devre kesiciler uygulaması için daha yüksek (16.000  A ve 140  kA'ya kadar). Bu kesiciler, bir vakum kabında - yani "şişe"de ark oluşturup söndürerek akımı keser. Uzun ömürlü körükler, kontakların ayrılması gereken 6–10 mm arasında hareket edecek şekilde tasarlanmıştır. Bunlar genellikle yaklaşık 40.500  V'a kadar olan voltajlar için uygulanır , bu da kabaca orta voltajlı güç sistemleri aralığına karşılık gelir. Vakumlu devre kesiciler, diğer devre kesicilerden daha uzun bakım ömrüne sahiptir. Ayrıca küresel ısınma potansiyelleri SF 6 devre kesiciden çok daha düşüktür .
  • Açık devre kesiciler—  Jeneratör devre kesiciler için 6.300 A'ya kadar ve daha yüksek nominal akım . Açma özellikleri, yapılandırılabilir açma eşikleri ve gecikmeler dahil olmak üzere genellikle tamamen ayarlanabilir. Genellikle elektronik olarak kontrol edilir, ancak bazı modeller entegre bir elektronik açma ünitesi aracılığıyla mikroişlemci tarafından kontrol edilir. Kesicilerin bakım kolaylığı için çekmeceli muhafazalarda düzenlendiği büyük endüstriyel tesislerde genellikle ana güç dağıtımı için kullanılır.
  • SF 6 devre kesiciler , kükürt heksaflorür gazıyla dolu bir haznedeki arkı söndürür .

Orta gerilim devre kesiciler, özellikle dış mekan şalt sahalarında, baralara veya kablolara cıvatalı bağlantılarla devreye bağlanabilir. Pano dizilerindeki orta gerilim devre kesiciler, genellikle, güç devresi bağlantılarını bozmadan kesicinin çıkarılmasına izin veren, kesiciyi muhafazasından ayırmak için motorlu veya elle çalıştırılan bir mekanizma kullanarak, çekmeceli bir yapıya sahiptir.

Yüksek voltaj

Üç adet tek fazlı Sovyet/Rus 110 kV yağlı devre kesici
400 kV SF 6 canlı tank devre kesiciler

Elektrik güç iletim ağları, yüksek gerilim kesiciler tarafından korunur ve kontrol edilir. Yüksek voltajın tanımı değişir, ancak Uluslararası Elektroteknik Komisyonu (IEC) tarafından yakın zamanda yapılan bir tanıma göre, güç aktarım işlerinde genellikle 72,5 kV veya daha yüksek olduğu düşünülmektedir . Yüksek gerilim kesiciler hemen hemen her zaman solenoidle çalışır ve akım trafoları aracılığıyla çalıştırılan akım algılayıcı koruyucu röleler bulunur . Gelen trafo koruma rölesi düzeni aşırı yük ya da zemin / toprak arıza çeşitli ekipmanın ve otobüs korunması, karmaşık olabilir.

Yüksek gerilim kesiciler, arkı söndürmek için kullanılan ortama göre geniş bir şekilde sınıflandırılır:

Yalıtkan petrol sızıntılarına ilişkin çevresel ve maliyet endişeleri nedeniyle, çoğu yeni kırıcı , arkı söndürmek için SF 6 gazı kullanır.

Devre kesiciler , kesme mekanizmasını içeren muhafazanın hat potansiyelinde olduğu canlı tank veya muhafazanın toprak potansiyelinde olduğu ölü tank olarak sınıflandırılabilir . Yüksek voltajlı AC devre kesiciler rutin olarak 765 kV'a kadar değerlerle mevcuttur. 1.200  kV kırıcılar Siemens tarafından Kasım 2011'de, ardından bir sonraki yıl Nisan ayında ABB tarafından piyasaya sürüldü.

İletim sistemlerinde kullanılan yüksek voltajlı devre kesiciler, üç kutbu birden açmak yerine, üç fazlı bir hattın tek kutbunun açılmasına izin verecek şekilde düzenlenebilir; bazı hata sınıfları için bu, sistem kararlılığını ve kullanılabilirliğini artırır.

Yüksek voltajlı doğru akım devre kesiciler, 2015 itibariyle hala bir araştırma alanıdır. Bu tür kesiciler, HVDC iletim sistemlerini birbirine bağlamak için faydalı olacaktır.

Kükürt heksaflorür (SF 6 ) yüksek voltaj

Bir kükürt heksaflorür devre kesici, arkı söndürmek için kükürt heksaflorür gazıyla çevrili kontaklar kullanır. Genellikle iletim seviyesindeki voltajlar için kullanılırlar ve kompakt gaz yalıtımlı anahtarlama donanımına dahil edilebilirler. Soğuk iklimlerde, SF 6 gazının sıvılaşması nedeniyle devre kesicilerin ek olarak ısıtılması veya değerinin düşürülmesi gerekebilir .

Devre kesicinin bağlantısını kesme (DCB)

Ayırma devre kesicisi (DCB) 2000 yılında piyasaya sürüldü ve SF 6 kesiciden sonra modellenen yüksek voltajlı bir devre kesicidir . Ayrı ayırıcılara olan ihtiyacı ortadan kaldırarak, ayırma işlevinin kesme haznesine entegre edildiği teknik bir çözüm sunar. Bu , açık hava bağlantı kesme anahtarı ana kontaklarının her 2-6 yılda bir bakıma ihtiyacı olduğu ve modern devre kesicilerin 15 yıllık bakım aralıklarına sahip olması nedeniyle kullanılabilirliği artırır . Bir DCB çözümünün uygulanması ayrıca trafo merkezindeki alan gereksinimlerini azaltır ve ayrı ayırıcıların olmaması nedeniyle güvenilirliği artırır .

Gerekli trafo merkezi alanını daha da azaltmak ve trafo merkezinin tasarımını ve mühendisliğini basitleştirmek için DCB'ye bir fiber optik akım sensörü (FOCS) entegre edilebilir. Entegre FOCS'li bir 420 kV DCB , azaltılmış malzeme ve ek yalıtım ortamı olmaması nedeniyle, ayırıcılara ve akım trafolarına sahip geleneksel bir canlı tank kesici çözümüne kıyasla bir trafo merkezinin ayak izini %50'den fazla azaltabilir .

Karbondioksit (CO 2 ) yüksek voltaj

2012'de ABB  , arkı söndürmek için ortam olarak karbon dioksit kullanan 75 kV yüksek voltajlı bir kesici sundu . Karbondioksit kesici, SF 6 kesici ile aynı prensipte çalışır ve ayırıcı olarak da üretilebilir. SF 6'dan CO 2'ye geçerek , ürünün kullanım ömrü boyunca CO 2 emisyonlarını 10 ton azaltmak mümkündür .

"Akıllı" devre kesiciler

Birkaç firma, elektronik cihazlar aracılığıyla cihazlar için izleme eklemeyi veya kesicileri uzaktan izlemek için dijital bir devre kesici kullanmayı düşündü. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki kamu hizmeti şirketleri, cihazları açıp kapatmak için teknolojinin kullanımını ve ayrıca yüksek elektrik şebekesi yükü dönemlerinde elektrikli arabaların şarj edilmesini potansiyel olarak kapatmayı gözden geçiriyorlar. Araştırma ve test aşamasındaki bu cihazlar, bir akıllı telefon uygulaması veya başka yollarla bir evdeki elektrik kullanımını izlemek için kablosuz bir yeteneğe sahip olacaktır.

Diğer kırıcılar

Aşırı yük korumalı kaçak akım devre kesici

Aşağıdaki türler ayrı makalelerde açıklanmıştır.

  • Aşırı akım cihazını açamayacak kadar küçük olan toprak arızalarına karşı koruma için kesiciler:
    • Artık akım cihazı (RCD) veya artık akım devre kesicisi (RCCB) — akım dengesizliğini algılar, ancak aşırı akım koruması sağlamaz. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da bunlara toprak arıza devre kesicileri (GFCI) denir.
    • Aşırı akım korumalı ( RCBO ) artık akım devre kesici - RCD ve MCB'nin işlevlerini tek bir pakette birleştirir. Amerika Birleşik Devletleri ve Kanada'da bunlara GFCI kırıcılar denir.
    • Toprak kaçağı devre kesicisi (ELCB) — Bu, dengesizliği saptamak yerine doğrudan topraklama kablosundaki akımı algılar. Akımın toprağa başka bir yoldan geri döndüğü herhangi bir tehlikeli durumu tespit edemedikleri için artık yeni kurulumlarda görülmüyorlar - örneğin yerdeki bir kişi aracılığıyla veya sıhhi tesisat yoluyla. (İngiltere'de VOELCB olarak da adlandırılır).
  • Tekrar Kapatıcı — Bir gecikmeden sonra otomatik olarak kapanan bir tür devre kesici. Bunlar, kısa süreli arızaların sürekli kesintilere neden olmasını önlemek için havai elektrik dağıtım sistemlerinde kullanılır .
  • Polyswitch (polyfuse) — Genellikle devre kesici yerine otomatik olarak sıfırlanan sigorta olarak tanımlanan küçük bir cihaz.

Ayrıca bakınız

Referanslar

Genel