Elektrik şebekelerinde kısa devre yapan devre elemanının devreden açılması sırasında oluşan aşırı gerilim

[tknsyn]

Merhaba, "devreden açılması sırasında oluşan aşırı gerilim" konusunda bilgi diye sorulmuş. Tam da arızalı bölüm devre dışı kaldığı esnada da aşırı gerilim oluşur. O nedenle ark boynuzu ve parafudrlar her trafo için hayati önem taşır.

 

[Bunalmis]

Cizimde ustteki gibi bir kisa devre ile akimin 100A'e kadar ciktigini varsayalim.
Ardindan alttaki cizimdeki gibi bu kisa devre durumu ortadan kalksin.

Hat uzerindeki kacak enduktanslardan dolayi akmakta olan bu akim bir sure daha akmak zorundadir.
Bu akim, 100 Ohmluk yukden akarken 10kV tepe degerde darbe voltaji olusturur.

Darbenin suresi tamamen hattin ve transformatorlerin kacak enduktansina ve yukun degerine baglidir.

Yuk ne kadar dusuk ise (omaji yuksek) darbe voltaji az fakat suresi cok uzun, yuk ne kadar yuksek omaja sahipse de darbe suresi o kadar kisa fakat genligi o kadar yuksek olacaktir.

Yukaridaki ornekte 100 Ohm yerine 1000 Ohm yuk olsaydi darbenin tepesi 100kV olacakti. Fakat daha kisa surede darbe yok olacakti.

 

[Under Ground]

bir kisa devre ile akimin 100A

Pek bir iyimser kısa devre akımı olmuş. Kısa devre akımları kA mertebesinde olur.

 

[Bunalmis]

O durumda olusacak darbe voltajini da sen dusun.
Bu durumda soyle bir hesap yapabiliriz.

Sebeke yukunun tamamen rezistif yukten ibaret oldugunu varsayalim.
Kisa devre akimimiz Ik, o an sebekeden cekilen guc P, sebeke gerilimi V ise
olusan palsin genligi Vp

Vp = Ik * V * V / P

220V sebeke 2 kW ile yuklenmis olsun. Kisa devre ile akim 1000A'e ulasmis ardindan kisa devre ortadan kalmis olsun.

Kisa devre durumu ortadan kalktiginda olusacak darbenin genligi Vp= 1000* 220 * 220 / 2000 = 24200V olacaktir. (+ sebeke gerilimi)

Eger yukun enduktif degeri de varsa darbenin genligi sonsuza gider.

 

[kocamanusta]

o

O durumda olusacak darbe voltajini da sen dusun.
Bu durumda soyle bir hesap yapabiliriz.

Sebeke yukunun tamamen rezistif yukten ibaret oldugunu varsayalim.
Kisa devre akimimiz Ik, o an sebekeden cekilen guc P, sebeke gerilimi V ise
olusan palsin genligi Vp

Vp = Ik * V * V / P

220V sebeke 2 kW ile yuklenmis olsun. Kisa devre ile akim 1000A'e ulasmis ardindan kisa devre ortadan kalmis olsun.

Kisa devre durumu ortadan kalktiginda olusacak darbenin genligi Vp= 1000* 220 * 220 / 2000 = 24200V olacaktir. (+ sebeke gerilimi)

Eger yukun enduktif degeri de varsa darbenin genligi sonsuza gider.

o kudretli gerilimin yoldaş bi akımı da var mı?

 

[Bunalmis]

Turkce meali?

 

[kocamanusta]

kısa devre sırasında gerilimi sıfır kabul edersek, açma sonrasında akımın durumunu soruyorum.

bana bi topal ördek mevzuu gibi geldi.

 

[Bunalmis]

Kisa devre aninda voltajin sifir olmasinin hic onemi yok. SMPS devrelerinde transformatorun bir bacagi 310v da iken diger bacagi GND'ye baglandigindaki durum. Orda da MOS iletime gecince sifir volt olusuyor ama akim alip basini gidiyor.

Sebeke iletim hatlarindaki kacak enduktans degeri L olsun.

Kisa devre akimi da Ik olsun.

Bu durumda kisa devre boyunca bu kacak enduktanslarda depolanan enerji E=0.5*Ik*Ik*L olur.

Sayisal bir ornek yapalim.

Ik=1000A

Kacak enduktans icin de 200uH gibi bir deger varsayacagim.

Bu sartlarda enerjimiz E=0.5*1000*1000*200*10^-6 = 100 Joule

Bu enerjiyi idrak edebiliyormusun?

Soyle diyelim. Hani lazerle pals atisi yapip malzemeleri kesip biciyorlar ya.

100 joule atisi 100uS de kullanmaya kalksak E=P*T

100 = P * 100*10^-6

P= 1000000 W

Ardisil olarak 40W 100uS sureli kisa lazer atimlariyla plastik vs kesilebiliyor. 1 MW lazerle 1 atimda yapilabilecekleri sen dusun. (40W lik 100uS lik 25000 adisa denk tek bir atim enerjisinden bahsediyoruz)

Bu kadar bir enerji ile kablolarin izolasyonunda delikler acilabilir. Elektronik cihazlarin sebeke girisindeki devre elemanlarini parcalanabilir.

Tabiki burda degerleri kafadan attik. Gercek uygulamadaki degerlei bilemiyorum. Fakat devasa transformatorun kacak enduktansi muhtemelen 200mH nin belki 100 kati belki de 1000 kati olabilir.


Boyle bir durumda yukaridaki enerjiyi de 100 ile 1000 ile carpmak gerekir.

 

[kocamanusta]

kısa devre meydana geldiğinde gerilim sıfıra düşecek. (anlaşılır olalım diye direncin olmadığı bi kısa devreden bahsediyorum)
akımın artacak koruma elemanı devreyi açacak.
peki sonrasında bahsettiğin yüksek gerilim için bi tedbir alınıyor mu ya da almamız gerekiyor mu?

 

[Bunalmis]

Kisa devre durumunda voltajijn sifir olmasina takilma. Bu esnada iste enduktanslar ilave enerji depolamaya basliyor diye dusun. Kisa devre durumu kalktigi anda o bahsettigin sifir voltaj durumu ortadan kalkiyor ve yerine kVlar mertebesinde voltaj darbesi olusuyor. Esasen tam kisa devre acilirken bahse konu enerji o acilma aninda voltaj atlamasi yaparak yogun bir ark olusturur ve hesapladigimiz enerjinin buyuk kismi orda isiya donusur.

Burda olayi drametize ettik. Olusacak tahribat kisa devre akiminin ve bahse konu kacak enduktanslarin buyuklugu ile alakali.

Bir sigortanin atabilmesi icin zamana ihtiyaci var. Burdaki olaylari yavas cekilmis video gibi dusunebilirsin.

100A sigortanin telinin isinip erime sicakligina ulasamadan akimin 1000A degerine ulastigini ve ardindan kisa devre dusurumunun ortadan kalktigini varsay.

Bahsekonu yuksek voltaj darbesine illaki onlem aliniyordur. Parafudurlar atlama boynuzlari vs.

Enerji iletim sistemleri ile ilgili bilgim yok malesef.