ELEKTRİK TESİSLERİNDE KISA DEVRE HESAPLARI VE UYGULAMALARI - İsmail Kaşıkçı
ÖNSÖZ
Elektrik tesislerinde ortaya çıkan kısa devre akımları istenmeyen olaylardır. İşletme cihazlarını canı ve malı önemli derecede etkiler, zarar ve ziyan verir. Elektrik tesislerinin kısa devre sırasında termik ve dinamik zorlanmalara karşı dayanabilecek biçimde tasarlanmasında üç fazlı başlangıç kısa devre akımı h 3 oldukça önemlidir. Sistemin güvenli ve ekonomik olması için gerekli olan hata akımları, projeyi yapan mühendis ve fen adamları tarafından hesaplanmalıdır.
Elektrik şebekelerinde kısa devre akımlarının hesabı için IEC 60 909 dünyada tek geçerli Standarttır. Bu Standart kısa devre noktasındaki devrenin eş değer gerilim kaynağı yöntemine göre temel bilgiler bulunmaktadır. Bu yöntem, aktüel işletme konumundan ve gelecekteki yük akışından bağımsız olduğundan, hesabı kolaylaştırır. Elektrik işletme cihazlarının büyüklüğü hesaplarda kullanılır ve tüm şebeke beslemeleri, jeneratörler ve motorlar iç reaktanslarından sonra kısa devre edilmiş kabul edilir.
Bu nedenle eşdeğer gerilim kaynağı —şebekedeki tek gerilimdir. Olası en büyük kısa devre akımı Ik3 işletme ekipmanının seçimi için ve en küçük kısa devre
akımı Ik] koruma önlemleri ”Açma ile koruma” ve termik manyetik kesicilerde şebeke korumasının ayan için baz alınır.
Üç kutuplu kısa devre akımından başka tüm diğer kısa devre akımları simetrik bileşenler yardımı ile hesaplanır.
Elinizdeki bu kitap IEC 60 909’un yerini tutamaz. Herhangi bir durumda Standart verileri geçerlidir. Standartın içeriğine sadık kalarak konular tek tek örneklerle açıklanmıştır.
Kitabın birinci bölümünde Standartın genel kapsamı ve tarifler üzerinde durulmuştur. İkinci bölümde kısa devre akımlarının karakteristikleri ve hesaplama metotları anlatılmıştır. Üçüncü bölümde elektrik donanımın kısa devre empedansları ve empedans düzeltme faktörleri açıklanmıştır. Dördüncü bölümde kısa devre akımlarının hesaplanması ve etkileri geniş bir şekilde sunulmuştur. Çözümlü problemler ile tüm konular tekrar gözden geçirilmiştir. Bu kitabın tüm elektrik mühendislerine, fen adamlarına ve elektrik mühendisliği öğrencilerine yararlı olacağını düşünüyorum. Kitaptaki yazılım hatalarının, eksiklikleri veya diğer noktaların yazara bildirilmesini önemle rica eder başarılar dilerim.
Ayrıca kitabın basımını ve yayımlanmasında emeği geçen Birsen Yayınevi yetkililerine özellikle çok teşekkür ederim.
İsmail KAŞIKÇI
Weinheim 23 Mayıs 2007
Yazarın Özgeçmişi
Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 1952 Denizli doğumludur. Liseyi bitirdikten sonra Almanya'da Elektrik ve Elektronik bilim dalında iki Lisans, Londra üniversitesinde mikroelektronik ve güç sistemleri üzerine Yüksek Lisans ve Doktora yapmıştır. 1 i yıl endüstride elektrik tesislerinde plan ve proje yapmış ve çeşitli yönetim kademelerinde görev almıştır. 1992 yılından beri VDE Frankfurt ve Teknik Akademi Esslingen, Heidelberg elektrik ustalık meslek okulunda normlar, güç sistemleri, elektrik tesisatları ve projeler üzerine dersler vermektedir. İki yıl Mannheim üniversitesi elektrik bölümünde öğretim görevlisi olarak çalışmıştır. 2002 yılında Biberach üniversitesinde Profesörlük ünvanı almıştır. Almanya'da üç, Türkiye'de beş, Amerika'da iki kitabı yayımlanmıştır. Uluslararası 35 bilimsel yayını bulunmaktadır. VDE ve IEEE üyesidir. Amerika'da AÇTA press tarafından yayınlanaın,,Güç ve Enerji Sistemleri" dergisi editör grubunda bilimsel hakemlik yapmaktadır. Alman IEC TC 64 (DİN VDE 0100), topraklamalar normu ve binalarda donanım, üst norm komisyonunlarında üyedir. Avrupa Elektrik Komisyonu CEMELEC'fe AG kısa devre hesaplarında Almanya sözcüsüdür. Alman Ulusal Norm Komisyonu DKE'de, üniversiteler için norm sorumlusudur. 1994 yılından beri Türkiye'de EMO, ETO gibi elektrik meslek odalarında ve TEDAŞ'a eğitim amaçlı seminerler yapmakta, Pamukkale ve Yıldız Teknik Üniversitesinde ERASMUS programlan çerçevesinde dersler vermektedir. Topraklamalar yönetmeliğinin çıkmasında aktif rol almıştır. İsmail Kaşıkçı Almanca, İngilizce ve İspanyolca bilmektedir.
İÇİNDEKİLER
Giriş
Kapsam
Atıf yapılan Standard dokümanlar Tarifler
Semboller, alt indisler ve üst indisler Kısa devre akımlarının etkileri
Kısa devre akımlarının karakteristikleri ve hesaplama metotları
Genel
Hesaplamayla ilgili dikkat edilmesi gereken hususlar ve varsayımlar
Hesaplama metotu Kısa devre yerindeki eş değer gerilim kaynağı
Eşdeğer Gerilim Kaynağı Yöntemi
Simetrik bileşenler uygulaması
Kısa devre empedanslarm hesaplanması
Şebeke Beslemesi Senkron Makineler
Transformatörler
Motorların Dikkate alınması Hava Hatları
Kablolar ve İletkenler Statik çeviriciler
Kondansatörler ve statik yükler
Kısa devre akımların hesaplanması
Tek faz-toprak kısa devresi
Tek kutuplu kısa devre akımının TN sistemde hesaplanması
Üç Fazlı Kısa Devre
Gözlü olmayan şebekeden beslenen kısa devreler
Faz - faz kısa devre Faz-toprak kısa devresi
Faz-faz toprak kısa devresi
Darbe (Tepe) kısa devre akımı
Kesme Kısa Devre Alternatif Akımı
Sürekli Kısa Devre Akımı Kararlı durum kısa devre akımı Xk
Jeneratör veya santral şalt merkezinin üç faz kısa devre akımı
En büyük kararlı durum kısa devre akımı
En küçük kararlı durum kısa devre akımı
Termik ve Dinamik Kısa Devre Dayanımı
Termik zorlamaların hesaplanması
Termik eş değer kısa devre akımı
Termik kısa devre dayanıklığı
Elektrik cihazları
Kablo ve iletkenler
Akım trafosu
Dinamik dayanım ve zorlama
AG’de kısa devreler ile YG tarafındaki sigortaların açmasının incelenmesi
Kısa Devre Akımının Hesaplanmasına İlişkin Örnekler
Örnek: Doğru Akımda Kısa Devre Akımını Hesaplanması Örnek: Bir Ev Tesisatında Kısa Devre Akımının Hesaplanması Örnek: Bir fıderin hesaplanması
Örnek: Kısa devre akımlarım sıfır dirençleri ile hesaplama Örnek: Radyal bir şebekede kısa devre akımının hesabı Örnek: Aktif ve reaktif güç ile hesaplama Örnek : Bir Tesisin Komple Hesaplanması
Örnek: 400V ana dağıtım barasında kısa devre hesaplarının yapılması : Örnek: 400/230V AG elektrik şebekesinde kısa devre hesaplarının yapılması
Örnek: Kısa devre akımlarının AG elektrik şebekelerinde hesaplanması Örnek: Empedans düzeltmesi ile kısa devre akımların hesaplanması Örnek: Gözlü olmayan şebekede kısa devre akımının hesaplanması Örnek: YG elektrik şebekesinde kısa devre hesapları Örnek: Elektrik santralında kısa devre hesaplan Örnek: lOkV şalt tesisinin boyutlandırılması