Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı
Transkript
Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı
HOCHSCHULE BIBERACH Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü Elektrik Tesislerinde Dağıtım ve Koruma EES 455 Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü DERSİN İÇERİĞİ 1. Elektrik dağıtım sistemleri 2. Hatalar, tipleri ve etkileri 3. AG ve YG’de Topraklama 4. AG Aşırı akım koruma cihazları 5. Röleler 6. Hat koruması 7. Transformatör koruma 8. Motor koruma 9. Jeneratör koruma 10. Akım ve gerilim trafoları Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 2 Sayfa 2 ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANA KONULARI Alınması Gereken Dersler: 1 - Elektrik Mühendisliğine Giriş 2 - Elektrik Ölçme 3 - Güç Elektroniği 4 - Elektrik Makineleri 5 - Elektromekanik Enerji Dönüşümü 6 - Enerji Üretimi 7 - Enerji İletimi 8 - Enerji Dağıtımı 9 - Güç Sistemlerinin Analizi 10 - Elektrik Tesisleri 11 - Elektrik Tesis Proje 12 - Elektrik Tesislerinde Koruma 13 - Elektriğin Endüstride Uygulanması 14 - Güç Elektroniği 15 - Güç Kalitesi 16- Kontrol tekniği 17 - Elektrik Sürücü Sistemleri 18 - Aydınlatma 19 - Yüksek Gerilim Tekniği 20 - Elektrik Santralları 21 - Elektrik Enerjisi Ekonomisi 22 – Topraklama 23 - Otomasyon Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 3 Sayfa 3 Elektrik Güç Sistemlerinin Tasarım ve Planlanması 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. IEC/EN Standartları, AG/YG Elektrik Şebekeleri Kısa devre ve hata akımlarının hesaplanması (IEC 60909) Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri (IEC 60 364-4-41) Kablo ve İletkenlerin Aşırı Akımlara Karşı Korunması (IEC 364-4-43) Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı (IEC 60 364-5-52) Selektif Seçicilik ve Back-up-Koruma (IEC 60 364-5-53) AG ve YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Topraklama, Koruma, ve Potansiyel Dengeleme iletkenleri (IEC 60 364-5-54, HD 637 S1) 8. İlk Denetleme ve Deneyler (IEC 60 364-6-61) 9. Elektrik Tesislerinde Koruma 10. Transformator ve Asenkronmotor Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 4 Sayfa 4 1. Elektrik Dağıtım Sistemleri İletim Santral Transformatör Demir yolu ulaşımı Araştırma ve büyük sanayiler Sanayi, büro, iş hanları mağaza ve oteller Konutlar Küçük işletmeler, tarım ve konutlar Hastane Ofis Binası Tünel Havalimanı Ticaret Merkezi Alışveriş Merkezi Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 5 Sayfa 5 2050 Yılında Elektrik Şebekeleri Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 6 Sayfa 6 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 7 Sayfa 7 AG Dağıtım şebekelerinin incelenmesi Basit radyal şebeke T1 Yedek radyal şebekeler a) Kısmi yedek şebeke T1 n.k T2 ÖY b) Tam yüklü şebeke T1 T2 n.k T3 n.k n.k AG Ana panosu S rT ≥ PToplam cos ϕ n.a (n − 1) ⋅ S rT ≥ PT 2 cos ϕ n.a (n − 1) ⋅ ai ⋅ S rT ≥ PToplam cos ϕ n.a: normalde açık; n.k: normalde kapalı; ÖY: önemli yükler; ai : trafonun yükleme faktörü Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 8 Sayfa 8 Sanayi Dağıtım şebekeleri Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 9 Sanayi dağıtım şebekeleri (Ray sistemi) Sanayi dağıtım şebekeleri (Optimum Ray sistemi) Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 10 Sayfa 9 Sayfa 10 IEC ve EN Standartları, Türkiye’de Yönetmelikler Ankara Mart 2001 Standartlar can ve mal güvenliği için en asgari kurallardır. 1958 Uygulanmaları zorunludur. 1896 2006 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 11 Sayfa 11 IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri IEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar (VDE 0100) Bölüm 3: (VDE 0100) Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi Kısım 30: Genel Karakteristiklerin Belirlenmesi • En büyük talep gücü • Eşzamanlılık faktörü • Beslemenin niteliği • Dağıtım kaynakları • Tesisin devre düzeni • Uyumluluk • Bakım • Besleme kaynakları • Dış etkiler Bölüm 4: Güvenlik Önlemleri Kısım 41: Şok akımlara karşı güvenlik önlemleri Bölüm 5: Bölüm 6: Donanımın seçimi ve koruma için güvenlik önlemleri İlk denetleme ve deneyler Kısım 42: Termik etkilere karşı koruma Kısım 43: Kablo ve iletkenlerin aşırı akıma karşı korunması Kısım 44: Aşırı gerilime karşı koruma Kısım 45: Düşük gerilime karşı koruma Kısım 46: SAyırma ve açmalara karşı koruma Kısım 51: Genel önlemlar Kısım 52: Kablo ve iletken tesisleri Kısım 53: Açma ve kontrol cihazları Kısım 54: Topraklama, koruma iletkeni ve potansiyel dengeleme iletkeni Kısım 61: Denetlemenin önemli kısımları • Gözle denetleme • Kontrol ve ölçme • Koruma ve potansiyel dengeleme iletkeni • Elektriksel ayırma ile koruma • Yalıtım direncinin ölçülmesi • Otomatik kesme ile koruma • Döner alan ölçümü • Gerilimin ölçülmesi • Diğer ölçümler Kısım 55: Diğer elektrik malzemeleri Kısım 56: Güvenlik amaçlı kurulan elektrik tesisleri Bölüm 7: Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar Kısım 701: Banyo ve duş yerleri Seite 12 .. Kısım 710: Tıbbî yerler Kısım 718: Kalabalık toplulukların bulunduğu binalar, Kısım 722: Uçan yapılar, gösteri amaçlı araba ve karavanlar Kısım 7 . . . . . . Kısım 7 . . Elektrik-Elektronik . ... Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Kısım 7Ege . . . üniversitesi, ... KısımMühendislik 7... ... Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Fakültesi, Bölümü. . .. .. Sayfa 12 Türkiye’de Kullanılan Normlar: 1. Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği IEC 60 364 (VDE 0100) 2. Topraklamalar Yönetmeliği IEC 60 364’ün Kısımları HD 637 S1 (VDE 0141) 3. Proje Hazırlama Yönetmeliği Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 13 Sayfa 13 IEC ve EN Normları: • IEC 60 364: Binalarda Elektrik Tesisleri • IEC 60 909: Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları • IEC 62305: Binaların Yıldırıma Karşı Korunması • HD 637 S1: YG Elektrik Tesislerinde Topraklama Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 14 Sayfa 14 DIN Standartları 1. DIN 18012 Binalarda Yapı Bağlantı Kutuları Tesisleri (Bina, oda ve tesis yerleri, ölçüler) 2. DIN 18013 Binalarda Sayaç Tesisi 3. DIN 18014 Temel Topraklama 4. DIN 43871 Tali Dağıtım Panoları 5. Teknik Yapı Bağlantı Şartnamesi (Enerji dağıtımı yapan firmalar) 6. DIN 18015 Binalarda Elektrik Tesisleri 1. Kısım: Plan ve tasarım ilkeleri 2. Kısım: Asgari donatımın cinsi ve yapısı* 3. Kısım: İletken, şalter ve prizlerin düzenlenmesi Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 15 Sayfa 15 Dünyada Elektrik İç Tesisleri Norm Grupları Uluslar arası IEC 60364 „Electrical installations of buildings“ Æ gelecekte: „Low voltage installations“ Avrupa HD 384 „Binalarda Elektrik Tesisleri“ Æ gelecekte: HD 60364 „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “ Yerel (Örnek: Almanya) DIN VDE 0100 (VDE 0100) „AG Elektrik Tesislerinin Kurulması “ Yerel (Örnek: Türkiye) Türk Standartları Enstitüsü Elektrik İç Tesisleri Yönetmeliği Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 16 Sayfa 16 Bilgisayar Programları: 1. Simaris Design (Siemens) 2. Doc Win (ABB) 3. ECODIAL (Schneider) 4. NEPLAN (ABB) 5. DigSilent (Fichter) 6. Sincal (Siemens) Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 17 Sayfa 17 10 Adımda akım devresi hesabı: (Projelerde dikkate alınması gereken hususlar) 1. İşletme (tasarım) akımının hesaplanması 2. Aşırı akım koruma cihazının nominal akımının tesbit edilmesi 3. Kablo veya iletken kesit hesabının yapılması 4. Kısa devre hesaplarının yapılması 5. Şok akımlara karşı güvenliğin sağlanması (Otomatik açma) 6. Gerilim düşümü hesaplarının yapılması 7. Selektif seçiciliğin sağlanması 8. Topraklama, koruma ve potansiyel dengelemenin yapılması 9. Çizimlerin, şekil ve şemaların yapılması 10. Tesisin denenmesi, ölçülmesi ve devreye alınması Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 18 Sayfa 18 Siemens: SIMARIS 5.0 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 19 Sayfa 19 ABB: NEPLAN Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 20 Sayfa 20 2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları (IEC 60 909) Hatalar, tipleri ve etkileri 110kV R05 R10 R30 R40 R50 R60 R90 20kV Press Shop Paint Shop R10 Adm. Building Press Shop Body Shop Paint Shop Social Building Assembly Shop Compr. Supply, Utilities Transformer Powerstation R40 System 2 0.4kV Utilities R90 Utilities R90 Body Shop R30 1 GVA M1 G R50 0.4kV 0.4kV M5 R5 0.4kV M6 M10 6kV 0.4kV 0.4kV R40 System 1 Emergency Supply-BB Social Building Assembly Shop G 3~ R60 20kV 20kV 0.4kV 20kV 0.4kV Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 21 0.4kV Sayfa 21 Elektrik Tesislerinde Hatalar Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 22 Sayfa 22 Tanımlar: Kısa devre L1-N/ L2-N/ L3-N L1-L2-L3 L1-L2 L2-L3 PEN L1-L3 IB In 1-faz 2-faz L1 L2 L3 N PE 3-faz İletken hatası Toprak hatası Gövde hatası U B UF RB Toprak RA Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 23 Sayfa 23 Kısa devre akımlarının karakteristikleri: Hesaplama metotları I cn > I "k 3 F ip I ma I th I"k I "k 3 , I "k 2 I "k1 , I "kEE I˝k ip Ik id.a. A Başlangıç simetrik kısa devre akımı Tepe kısa devre akımı Kararlı durum kısa devre akımı Kısa devre akımının d.a. bileşeni id.a. d.a. bileşeninin başlangıç değeri I CE , I Re st Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 24 I "k1 > I a Sayfa 24 Elektrik tesislerinde kısa devre akımları Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır. I k" 3 I cn > I k" 3 I Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede otomatik açmanın istenilen zamanda gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır. " k 1min I k"1min > I a Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 25 Sayfa 25 Elektrik tesislerinde kısa devre akımları c ⋅ Un c ⋅U n = I = 3 ⋅Z k 3 ⋅ Rk 2 + X k 2 2,0 '' k3 i p = χ ⋅ 2 ⋅ I k'' χ = 1,02 + 0,98 ⋅ e 1,8 χ −3 Rk Xk 1,6 1,4 1,2 1,0 0 I '' k min I '' k max S '' k min = 3 ⋅U n = cmax ⋅ U n 3 ⋅ Z k min 0,4 0,6 I k'' 2 pol = 1,0 3 '' ⋅ I k 3 pol 2 Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 26 0,8 R/X c ⋅U = = min n 3 ⋅U n 3 ⋅ Z k max S k'' max 0,2 Sayfa 26 1,2 Kısa devre yerindeki eş değer gerilim kaynağı Q A T L Last tr : 1 " U nQ , I kQ HV LV Fehlerstelle RQt RTK X Qt Q X TK RL XL F A c ⋅U n ~ 3 I "k 01 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 27 Sayfa 27 Simetrik bileşenler ~ ~ ~ UR I1 U UN R(L1) U VN U RS U WN U ST U I2 S(L2) RT I3 T(L3) N U 1N U 2 N U 3 N US N UT j Im I T = a ⋅ IR 240 0 120 0 I R = IR I S = a2 ⋅ IR Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 28 Sayfa 28 Re Re uu (t ) = uˆ ⋅ cos ωt , uV (t ) = uˆ ⋅ cos(ωt − 2π / 3) uW (t ) = uˆ ⋅ cos(ωt + 2π / 3) a =e j1200 = −0,5 + j 0,866 = − 0 2 a = e j 240 = −0,5 − j 0,866 = − 1 3 + j 2 2 1 3 − j 2 2 3 a =1 2 1+ a + a = 0 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 29 Sayfa 29 Her asimetrik sistem positif, negatif ve sıfır bileşenlere ayrılır. = IR IS I 0 R I 0 S I 0T I 2T I 1T IT I 1R I 1S Pozitif bileşen + I 2R IR I 1R + I 2S I 2R Negatif bileşen Sıfır bileşen Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 30 I 0R Sayfa 30 " Akımların hesaplanması (Örnek: I k1 ) Şebeke Q HV T LV Kısa devre yeri Hata akımları L1 L1 L2 L2 L3 L3 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 31 Sayfa 31 Simetrik bileşen komponentleri 1. Şebeke çizilir F 3. Transfer matriksi T yazılır R I102 = T ⋅ I RST S T IR IS IT E ⎛1 1 1 ⎞ ⎟ 1⎜ 2 T = ⎜1 a a ⎟ 3⎜ ⎜1 a 2 a ⎟⎟ ⎝ ⎠ 2. Hata yeri belirlenir I S = IT = 0 UR =0 ⎛ I0 ⎜ ⎜ I1 ⎜I ⎝ 2 ⎞ ⎟ ⎟= ⎟ ⎠ ⎛1 1 1 ⎞ ⎛ I R ⎟ 1⎜ 2 ⎜ ⎜1 a a ⎟ ⎜ I S 3⎜ ⎟ ⎜1 a 2 a ⎟ ⎜⎝ I T ⎝ ⎠ Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 32 Sayfa 32 ⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠ 4. Simetrik komponentler akımı hesaplanır 5. Bağlantı şemaları verilir Z1 1 (I R + I S + I T ) = 1 I R 3 3 1 1 I1 = I R + aI S + a 2 I T = I R 3 3 1 1 I 2 = I R + a 2 I S + aI T = I R 3 3 1 I 0 = I1 = I 2 = I R 3 ~ I0 = ( ( ) ) I1 ~ E= 01 cU n Z2 ~ 02 Z0 ~ U1 3 I2 I k"1 U2 I0 00 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 33 U0 Sayfa 33 6. Tek fazlı hata akımı hesaplanır ve RST düzeyine transfer edilir I RST = T −1 ⋅ I 012 T −1 E = Z1 I 1 + Z 2 I 2 + Z 0 I 0 E = I 1 ( Z1 + Z 2 + Z 0 ) ⎛1 1 1 ⎞ ⎟ 1⎜ 2 = ⎜1 a a ⎟ 3⎜ ⎟ ⎜1 a a 2 ⎟ ⎝ ⎠ I1 = E Z1 + Z 2 + Z 0 I k"1 = I R = I 0 + I1 + I 2 = 3I1 I k"1 = 3E Z1 + Z 2 + Z 0 I k"1 = 3.c.U n Z1 + Z 2 + Z 0 Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 34 Sayfa 34 Empedans ve hata akımlarının hesaplanması Şebeke fiderleri 1) Transformatörsüz Z Q= c ⋅UnQ " 3 ⋅ I kQ X Q= 0,995⋅Z Q RQ = 0,1⋅ X Q Ik " = c ⋅U n 3 ⋅Z k Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 35 Sayfa 35 2) Transformatörlü Z Qt= cQU nQ " 3 ⋅ I kQ ⋅ 1 tr2 Ik " ≈ Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 36 100% ⋅ I rT ukr Sayfa 36 Transformatör uRr = RTK Sıfır empedanslar Dy X 0T= 0,95⋅ X T X T = ZT2 − RT2 XTK U1 Z T= P krT ⋅100% SrT ' U2 Z TK = KT ⋅ Z T u kr U ⋅ 100% S rT Dz, Yz X 0T= 0,1⋅ X T Z T = RT + jX T K T = 0,95 ⋅ 2 rT R0T =RT R0T = 0,4 ⋅RT c max 1 + 0,6 ⋅ κT Yy X 0T= 7...100⋅ X T R0T = RT Nispi Reaktanz 2 P krT PkrT ⋅U rTLV RT = = 2 3 ⋅ I rTLV S rT2 κ T= X T ⎛U rT2 ⎞ ⎜ ⎟ SrT ⎠ ⎝ Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 37 Sayfa 37 Senkron jeneratör RG G 3~ X d" U rG / 3 Z G = RG + jX d" Z GK = K G ⋅ ( RG + jX d" ) RG ≈ 0,05......0,15 X d" KG = xd" = I k" = Un cmax ⋅ U rG 1 + xd" ⋅ sin ϕ rG X d" 2 U rG / S rG c ⋅U n / 3 ZG ⋅ KG Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 38 Sayfa 38 Havaî hatlar ve kablolar XL RL Rl = l κ⋅S R L = R L `⋅l X L= X L`⋅l X L= 2 ⋅ π ⋅ f ⋅ L Sıfır empedanslar: [ ( R X °C = R20° C ⋅ 1 + α ⋅ Θ x − 20 ° C )] X 0L = XL Çizelge R0 L = RL Çizelge Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 39 Havaî hatlar için birim uzunluğundaki reaktansı X L' = 2π f Sayfa 39 X L' μ0 ⎛ 1 d⎞ d⎞ ⎛ 1 + ln ⎟ = fμ 0 ⎜ + ln ⎟ ⎜ 2π ⎝ 4n r⎠ r⎠ ⎝ 4n Burada: İletkenler veya bandılların merkezleri arası geometrik ortalama uzaklık, r Tek iletkenin yarı çapı. İletkenin bandıl olması durumunda, r’nin yerine rB = nrR n−1 n ’nin geçmesi gerekir. Burada, R bandılın yarı çapıdır (IEC 60909-2), n bandıldaki iletken sayısı, tek iletken için n=1 alınır. μ0 = 4π x 10 –7 H/m. Pratik değerler: x ' ≈ 0,08mΩ / m Kablo ve iletkenler x ' ≈ 0,33mΩ / m Havai hatlar x ≈ 0,12mΩ / m Baralar ' Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 40 Sayfa 40 Trafo üzerinden beslenen motorlar " I k U nQ = 20kV I "kQ Q T1 T2 ∑S T3 U n = 6kV B A rT = S rT 1 + S rT 2 + S rT 3 U n = 0,4kV ∑P ∑S rM M 3~ M1 M 3~ M M 3~ 3~ M2 M3 rT ≤ | 0,8 c.100∑ S rT M4 " 3 ⋅ U nQ ⋅ I kQ ∑P rM Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 41 Sayfa 41 TN sistemde çevrim empedansının ve tek kutuplu kısa devre akımının hesaplanması Bara 2, Ana pano Bara 1 L1 L2 L3 ZS = ? PE N PEN Çevrim empedansı için eşdeğer şeması XT RT XF XL RF PE RL RB X PEN R PEN X PE R PE Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 42 Sayfa 42 − 0,3 | 1. Empedans değerlerinin hesaplanması 1. Transformator RT , X T 2. Havai hat RF , X F 3. İletken RL , X L 4. PEN iletkeni RPEN , X PEN 5. PE iletkeni RPE , X PE I " k1 min = I " k 1 min = Toplam: ∑R ∑ X S Z S = R S2 + X S2 S I " k1 min = c min ⋅ U n 3 ⋅ZS i p = κ ⋅ 2 ⋅ I " k1 c min ⋅ 3 ⋅ U n (2 R1Q + 2 R1T + 2 R1L + R0T + R0 L ) 2 + (2 X 1Q + 2 X 1T + 2 X 1L + X 0T + X 0 L ) 2 c min ⋅ 3 ⋅ U n | 2 Z (1) + Z ( 0 ) | I " k3 = c ⋅U n mit Z (1) = Z ( k ) 3 Zk I k" 2 I k" 3 = 2 i p = κ ⋅ 2 ⋅ I "k 3 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 43 Sayfa 43 TT Sistemde topraklama direncinin ve hata akımının hesaplanması RQ, XQ RT, XT RL A1, XL A1 RA ≤ IH = L1 L2 L3 N 50V U L veya Z S ≤ 0 I Δn Ia U0 U0 = Z T + Z KA1 + Z LA2 + RA + RB RA + RB RL A2 XL A2 M 3~ RL PE XL PE Z S = Z T + Z KA1 + Z LA1 + RA + RB RA = ? RB RA IH Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 44 Sayfa 44 3. AG ve YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar IEC 60 364-5-54 EN 50522 Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri IEC 60 364-4-41 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 45 Sayfa 45 A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri AC-4-1:Ventriküler fibrilasyon olasalığı <%5 AC-4-2:Ventriküler fibrilasyon olasalığı ∼%50 Başlangıç akımı Açma akımı ms 100 00 a Akımın akış süresi C2 1 000 AC-4-3:Ventriküler fibrilasyon olasalığı >%50 AC-2 AC-1 U PT = ? C3 RCD 30 mA 2 000 500 C1 b 5 000 AC-3 Tehlikeli fizyolojik etkiler, ağır yanıklar ve ölüm olayları görülür AC-4 200 100 50 UL = ? IH = ? RV = ? 20 10 UT = ? 0,1 0 ,2 0,5 1 2 5 10 20 Genellikle bir tepki yoktur Genellikle zararlı bir fizyolojik etki yoktur ca. 0,75 s ca. 0,14 s 50 1 00 2 00 500 1000 2000 Vücut mA akımı 5000 10000 Organik bir hasar olmaz. Geçici kalp kasılmaları, kaslarda kramp, nefes almada zorluklar görülür vulnerable Phase Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 46 Sayfa 46 TN Sistemin incelenmesi: Dağıtım panosu L1 L2 L3 PEN PE N Koruma Potansiyel dengeleme iletkenleri (KPD) RB RA Temel topraklama B16 A Ana topraklama klemensi (ATK) U0 (V) 1. TN sistemde topraklama tesisatın ana öğesi değildir. 2. Hata akımı çevrim empedansı tarafından tayin edilir. Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 47 ta (s) 230 ? 400 ? Sayfa 47 TT Sistemin incelenmesi RT RL1 L1 L2 L3 IΔn 40 A PE N N Dağıtım panolarında PE ve N klemensleri kesinlikle birleştirilemez. B/16 A 1. TT sistemde topraklama tesisatın ana öğesidir. 2. Toprak hatası akımı topraklama direnci tarafından tayin edilir. RPE Direnç toprağın cinsine, nemine, sıcaklığına ve topraklama tesisinin yapısına, şekline ve aşınma durumuna bağlıdır. RB Toprak 30 mA RA RL2 Ana topraklama klemensi (ATK) Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 48 Sayfa 48 IT Sistemin incelenmesi (IEC 60 364-7 Kısım 710) L1 L3 PE IDM RCD RCD A Potansiyel dengeleme iletkenleri CE Id PDB RT M 1~ 1. hata 2. hata IDM: Yalıtım izleme düzeneği, RCD: Artık akım koruma düzeneği Bu sistemin TT veya TN ile birlikte hastanelerde, maden ocaklarında ve çok hassas tesislerde kurulması zorunludur. Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 49 Sayfa 49 Topraklayıcı çeşitleri Topraklayıcı olarak aşağıdaki malzemeler kullanılabilir. 1) 2) 3) 4) 5) 6) 7) 8) Temel topraklayıcı (Kullanılması zorunludur) Gözlü topraklayıcı Şerit topraklayıcı Halka topraklayıcı Derin topraklayıcı Yıldız topraklayıcı Ağ topraklayıcı Levha topraklayıcı (Kullanılması yasaktır) Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 50 Sayfa 50 Bağlantı klemensleri Temel Topraklama Topraklama filizi (30 x 3,5)mm RE ≈ ADB 2 ⋅ ρE π .D 4⋅ L⋅ B D= π Çelik donatımlı temel topraklayıcıya örnek Mesafe tutucu Beton Toprak Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 51 Sayfa 51 Topraklama tesisleri, koruma iletkenleri ve koruma potansiyel dengeleme iletkenlerinin gösterilmesi LPS PE Koruma iletkeni (Güvenlik için) PE-K Koruma iletkeni klemensi (Güvenlik için) LPS Tİ V V PE PE eKPD Ek koruma potansiyel dengeleme Duş veya banyo kabini AG dağıtım panosu eKPD eKPD Topraklama iletkeni (Hata akımının toprağa akıtılması için) KPD koruma potansiyel dengeleme T1 Temel topraklama V PE T2 Yıldırım koruma topraklaması eKPD eKPD LBS Yıldırım koruma tesisi PE-K C1 Metal su borusu V PE V PE PE KPD PE KPD KPD KPD ATB (K) Tİ C3 Metal gaz borusu C4 Klima tesisi C5 Kalorifer boruları C6 Metal borular (banyoda) EL C7 Yabancı iletkenler TEDAŞ Enerji girişi PE-K Temel topraklama T2 Kalorifer KPD Tİ AG dağıtım panosu C2 Pis su boruları T1 Binanın temeli V İşletme cihazları T2 Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 52 Sayfa 52 YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar Topraklamalar Yönetmeliği (HD 637 S1, Bölüm 9: Power installations exceeding AC 1kV) UST UST UE ϕ E S E E Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 53 Sayfa 53 Direklerde topraklama tesisleri 34,5kV 400V/ 230V Dağıtım panosu topraklaması Trafo yıldız noktası topraklaması Direk topraklaması Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 54 Parafudr topraklaması Sayfa 54 YG` de sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunma gerilimleri 1000 9 V 8 7 6 5 c 4 b 3 UTp 2 a Dokunma gerilimi 1 100 9 8 7 6 5 4 3 3 4 5 6 7 8 9 0,1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 Akım süresi 3 4 5 6 7 8 9 10 t a) Hayvanlardaki zamana bağımlı dokunma gerilimi b) Eski VDE 0141’deki dokunma gerilimi c) Yeni kabul edilen eğri Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 55 s Sayfa 55 Yıldız noktası direk topraklanmış şebekeler I″k3 N I "k1 = 3 ⋅ c min ⋅ U n Z1 + Z 2 + Z 0 I″k1 Tek kutuplu hata akımı= Toprak kısa devresi Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 56 Sayfa 56 Yıldız noktası bir direnç üzerinden topraklanmış şebekeler L1 L2 L3 I k"1 ≤ 2kA U E > 150V U B ≤ 75V I″k1 Tek kutuplu hata akımı= Toprak kısa devresi Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 57 Sayfa 57 Yıldız noktası kompanse edilmiş şebekeler L1 L2 L3 ID = c ⋅U n 3 ⋅ω ⋅ L XD U E ≤ 150V U B ≤ 75V ID I Re st = 3...5% ⋅ I CE I CE = 3 ⋅ ω ⋅ C E ⋅ ICE I CE = I D c ⋅U n 3 I Re st ≤ 10% ⋅ I CE ( HD 637 S1) Tek kutuplu hata akımı= Toprak hatası Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 58 Sayfa 58 Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler L1 L2 L3 10 A < I CE < 35 A CE U E ≤ 150V U B ≤ 75V I CE = 3 ⋅ ω ⋅ C E ⋅ CE ICE = IF CE c ⋅U n 3 Tek kutuplu hata akımı= Toprak hatası Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 59 Sayfa 59 Topraklama sistemlerinin tasarımı için ilgili akımlar Yüksek gerilim sisteminin tipi Isıl yüklenme ile ilgili akımlar Topraklayıcılar Topraklama iletkeni Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler - 6) Söndürme bobinli tesislerde Toprak teması kompanse edilmiş şebekeler - Söndürme bobinsiz tesislerde 9) I " kEE 6) Topraklama gerilimi ve dokunma gerilimleri ile ilgili akımlar 9) IE = r ⋅ I + I 2 L Toprak teması kompanze edilmiş ve geçici olarak yıldız noktası değeri düşük empedans üzerinden topraklanmış şebekeler Yıldız noktası geçici olarak topraklanmış tesislerde Öteki bütün tesislerde Söndürme bobinli tesislerde Söndürme bobinsiz tesislerde I " I " 4) k1 6) - 5) I k1 I " IE k1 " 8) IE k1 3) 5) 2 I E = r ⋅ I L2 + I Re st I " kEE Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 60 2) 2 Re st I E = r ⋅ I Re st I " kEE 4) Yıldız noktası değeri düşük bir empedans üzerinden topraklanmış şebekeler 7) I E = r ⋅ IC 2) I E = r ⋅ I Re st Sayfa 60 4. Aşırı Akım Koruma Cihazları İletken ve Kabloların Aşırı Akımlara Karşı Korunması IEC 364-4-43 (HD 384.4.43) PEN (N) L1 L2 L3 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 61 IEC EN 60269 Sayfa 61 E gG MCB MCCB IEC EN 60947 IEC EN 60898 IEC EN 61008-1 RCD (KAR) Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 62 Sayfa 62 Aşırı akımlara karşı akım devresinin korunması: I k" 3 Aşırı akım koruma düzeneği Koruma cihazının nominal akımı Dağıtım panosu İletken değerleri In I2 Ib İşletme akımı, tasarım akımı Iz İletkenin sürekli akım taşıma kapasitesi Ir Koruma cihazının açma akımı I a = 5.....20 ⋅ I n I k"1min İletkenin çizelgeden okunan sürekli akım taşıma kapasitesi 1,45 ⋅ I z Yük P=2,3kW Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 63 Sayfa 63 Aşırı yükte koruma Bir kabloyu ya da yalıtılmış iletkeni aşırı yüke karşı koruyan koruma cihazının karakteristikleri aşağıdaki iki koşula uygun olacaktır: Anma kuralı: Ib ≤ In ≤ I z Tetikleme kuralı: I 2 ≤ 1,45 ⋅ I z Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 64 Sayfa 64 İşletmede kablo ve iletkenlerin yüklenebilirliği için düzeltme faktörlerine dikkat edilmelidir. I z = f1 ⋅ f 2 ⋅ f 2 ⋅ I r f1 : Kabloların döşeme türü Taslak: Çizelge A.2, PVC f2 : Kabloların yığılması Taslak: Çizelge A,17 f3 : Değişen ortam sıcaklıkları Taslak: Çizelge A,14 f4 : İşletme türü Ir : Çizelgeden okunan değer EITY 10.02.05 İşletme sıcaklığı: Kısa devre sıcaklığı: PVC: 70°C PVC: 160°C VPE: 90°C VPE: 250°C PE : 150°C Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 65 Sayfa 65 Kısa devrede koruma 5 saniyeye kadar olan açma zamanları yaklaşık olarak aşağıdaki formül ile hesaplanabilir: S : İletkenin kesiti (mm2) 2 ⎛k ⋅S ⎞ tk = ⎜⎜ '' ⎟⎟ ⎝ I k1 ⎠ Ik : Hata akımı (A) k : Malzeme katsayısı ( A s mm 2 ) tk : Açma süresi (s) Çok kısa süreli açma zamanları için (t < 0,1s) aşağıdaki formül kullanılır: t/s 2 2 2 Kablo veya k iletken I ⋅t ≤ k ⋅ S Koruma cihazının geçirgenlik enerjisi MCB gG İletkenin I²t yükleme değeri Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 66 I/A Sayfa 66 Kablo ve iletkenler: 1. Tasarım akımı, 2. Kabul edilebilir en büyük sıcaklık, 3. Gerilim düşümü sınırı, 4. Kısa devre ve toprak hata akımlarına bağlı olarak oluşan elektromekanik zorlamalar, 5. Açıkta olan iletkenlerde ortaya çıkabilecek diğer mekanik zorlamalar, 6. Kısa devre ve toprak hatası korumalarının çalışması için gerekli en büyük empedans sınırı, dikkate alınarak belirlenecektir. Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 67 Sayfa 67 5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı IEC 60 364-5-52 Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 68 Sayfa 68 IEC 60 364 Kısım 41’e göre otomatik açma şartları ZS Z Ana iletken Z Şebeke lmüsade DIN 18015 − 1 Z Cihaz Z Pano kWh Kofre Z S (mΩ ) ⋅1000 = 2 ⋅ Rl'30°C DP l max ΔU ≤ 2,5% ΔU ≤ 0,5% ΔU ≤ 4% IEC 60 364 Kısım 52 ve DIN 18015-1’e göre gerilim düşümü 2 ⋅ l AC −1~ ⋅ I b ⋅ cos ϕ ΔU = κ ⋅S T Q Q ΔU = 3 ⋅ I b ⋅ l AC −3~ ⋅ cos ϕ κ ⋅S S= S= 2 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ κ ⋅ ΔU 3 ⋅ l ⋅ I b ⋅ cos ϕ κ ⋅ ΔU Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 69 Sayfa 69 6. Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve Koruma IEC 60 364-5-53: Elektrik tesislerinde cihazların seçimi, tesisi, koruması ve ayırması IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerler IEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların bulunduğu binalar, Taslak norm Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 70 Sayfa 70 Tesislerde seçicilik Binalarda Yapı Yönetmelikleri Sayaç panoları Bölgesel Yönetmelikleri s s s s s s s s Ana iletkenler Ana tablo Yangın Yönetmelikleri MCCB Belediye Yönetmelikleri Ana besleme kablosu Teknik Bağlantı Şartnameleri Ana kablo gG Yapı bağlantı kutusu Genel Proje Talimatları Muf Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 71 Sayfa 71 Sigortalar ile devrelerin korunması ve seçicilik ADP I n1 = ? gG 100A 63 160 t (s) 250 400 630 1000 103 TP 50A 50A 102 I n 2 = 100 A 101 2 Kısa devre akımı 10-1 800A 1 I n1 ≥ 1,6 ⋅ I n 2 2 Sigorta bandları birbirine değmemelidir. NH-Sigortaları 6 16 25 40 100 ts=1,7s 3 101 102 ±6% band kaymasına dikkat edilmelidir. IEC 60269-1 - VDE0636-201 - 2A bis 1150A Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 72 104 103 Ik=800A Sayfa 72 Ip (A) Minyatür kesiciler ile devrelerin korunması ve seçicilik (MCB) 60 Dakika Zaman t 300 F1 I2 I1 10 Aşırı yükte açma F3 I3 1 Saniye B=? B=16A F2 10 5 I3 1 0,4 A 0,1 0,01 I4 I4 1 B C I5 I5 I4 D I5 I4 2 3 4 6 810 I5Gecikmesiz kısa devrede açma 20 3040 6080100 x Anma akımı In MCB Minuture Circuit Breaker IEC 60898-1 (IEC 60947-2) - In = 0,5A bis 115A, Icn=3 - 25kA Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 73 Sayfa 73 Güç kesiciler ACB, MCCB (EN 60947-2) (Termik manyetik şalterler) L S I N Aşırı yükte açma „L“ ta (s) Gecikmeli kısa devrede açma „S“ 1000 I2t I4t Standard Optional Standard Optional tsd I2t Gecikmesiz kısa devrede açma „I“ Standard Optional On Off Standard Optional tr 100 10 Nötr iletkeni koruması Ir IrN Ig 1 0,5 – 1 x Ir Off tg 0,1 G In =630-6300 A Icu= 50 - 100kA In =16-1600 A Icu=45- 100kA Toprak hatasında açma Standard Optional Isd tg I2t Ii 0,01 0,5 1 5 10 50 x In L = Long time , inverse time delayed overload release S = Short-time delay short-circuit release I = Instantaneous short-circuit release G = Ground Fault Protection Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 74 tsd Sayfa 74 7. Elektrik Tesislerinde Ölçümler IEC 64 364-6-600 Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 75 Sayfa 75 Her proje tesis edikdikten sonra aşağıdaki deneylerin yapılması zorunludur: 1. Ana ve tamamlayıcı potansiyel dengeleme, koruma iletkenlerinin sürekliliği, 2. Yalıtım direnci gerilim altındaki iletkenler ve her bir gerilim altındaki iletken ve toprak arasında, tesis enerjilenmeden önce, 3. TT sistemde kurulan topraklayıcının yayılma direnci, 4. TN sistemde çevrim empedansı, 5. Tek faz kısa devre akımı ve olası toprak hatası akımı, 6. RCD mekanik ve elektriksel olarak ölçülecektir. 7. Döner alan ölçülecektir. Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 76 Sayfa 76 8. OG ve YG Şebekelerinin Aşırı Akımlara Karşı Korunması Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 77 Sayfa 77 Örnek bir şebeke planlaması ve koruması 110 / 20 kV 30MVA uk = 12% 154/34,5kV ? ? ? 200 / 1? 5? A Q1? Ana bara n.c. ? 200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A İstasyon 1 200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A ? 200 / 1? 5? A Kablo uzunlukları a) 500m b) 20km İstasyon 2 200 / 1? 5? A Trafo 1 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A İstasyon 3 ? 200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A OG Şebekesi ? Trafo 2 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A Trafo 3 20/0,4kV 0,8MVA 6% In,pri = 23A In,sek = 1155A Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 78 Sayfa 78 Koruma cihazlarının kombinasyonu Hatayı tesbit - Çevirici Koruma MCCB AMZ UMZ UH Çevirici Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 79 Sayfa 79 Koruma cihazlarının tarihçesi DIJITAL ANALOG MEKANİK 1950 1960 1970 1980 1990 Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 80 2000 Sayfa 80 ANSI ve IEC Standartları Koruma Fonksiyonları ANSI IEC Numarası simgesi Anlamı 21 Z Mesafe rölesi 49 50 I> I >> Aşırı yük hızlı aşırı akım 50N I E>> hızlı aşırı akım toprak 87 59 51 51N 46 37 ΔIG > U>t I>t IE > t I2 I< Diferansiyel röle Aşırı gerilim rölesi bağımlı UMZ Toprak hatası AMZ Asimetrik yük Az akım Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 81 Sayfa 81 OG/YG şebekelerinde aşırı akım koruma düzenekleri • UMZ-Koruma düzeneği: Sabit zamanlı aşırı akım rölesi (Akımdan bağımsız koruma rölesi) • AMZ-Koruma düzeneği: Ters zamanlı aşırı akım rölesi (Akıma bağımlı koruma rölesi) • XMZ = UMZ ve/veya AMZ Fonksiyon için gerekli olan veriler: Hata kriteri için: Selektivite kriteri için: Aşırı akım Zaman Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 82 Sayfa 82 Transformatörlerin aşırı akımlara karşı korunması 1. Buchholz rölesi ile koruma 2. Termik röle ile koruma 3. HH sigortalar ile koruma 4. Diferansiyel röle ile koruma 5. Aşırı gerilimlere karşı koruma Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 83 Sayfa 83 Sigortalar ile koruma Dört ana kriter dikkate alınmalıdır: 1. Selektif seçicilik 2. Rush akımları 3. Transformatörün sekonder tarafında oluşan kısa devre akımları Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 84 Sayfa 84 10. Akım ve Gerilim Ölçme Transformatörleri i2 i1 R`b Akım trafosu i1 Xi i2 İletken Ri XL Koruma cihazı RL im X Koruma P = I2 * R Xh R Koruma XL RL Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 85 Sayfa 85 Termik yüklenme tehlikesi i2 [A] 10 P 20, 10VA RB < R N <10VA RB = R N =10VA Sekonder akımı Fi = 10% RB > R N >10VA Fonksiyon tehlikesi 0 10 0 10 P 20, 10VA 20 30 Primer akımı i 1 [A] Trafonun nominal yüklenmesi Nominal aşırı akım katsayısı Kssc Çekirdek tipi: P = Koruma Doğruluk % bei Kssc• In Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 86 Sayfa 86 Bağlantı şemaları İletken kayıpları I2N = 5A VA 60 2,5mm2 16mm2 30 2,2 I2N = 1A 1,2 0 2,5mm2 16mm2 0 100 m 200 İletken uzunluğu Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 87 Sayfa 87 11. Motorların Korunması Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 88 Sayfa 88 12. Jeneratörlerin Korunması Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 89 Sayfa 89 Beni dinlediğiğniz için teşekkür ederim. SORULARINIZ ? Tüm Derslerinizde ve Yaşamınızda başarılar dilerim! Prof. Dr.-Ing. Roland Koenigsdorff Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 90 Sayfa 90 Çay kahve arası Prof. Roland Koenigsdorff Prof.Dr.-Ing. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Seite 91 Sayfa 91