Alçak Gerilim Panolarında Aşırı Isınma Sınırları, Devre Kesiciler ve Azaltma Faktörleri (De-Rating) Teknik Kılavuzu Bölüm-2

Alçak Gerilim Panolarında Aşırı Isınma Sınırları, Devre Kesiciler
ve Azaltma Faktörleri (De-Rating)
Teknik Kılavuzu

Bölüm-2


ETP Panolar Çalışma Grubu 
 
Alçak Gerilim Panolarında Aşırı Isınma Sınırları, Devre Kesiciler ve Azaltma Faktörleri (De-Rating) Teknik Kılavuzu'nu elektrik sektörümümüzün   yararlı olması dileÄŸiyle bir yeni yıl hediyesi olarak  sizlerle paylaşıyoruz. Bu teknik kılavuzu hazırlayan "ETP Panolar Çalışma Grubumuza " teÅŸekkür ederiz. 

3. Elektrik panosu içerisinde devre kesicilerinin akım taşıma kapasitesinin arttırılmasına yönelik iyileÅŸtirmeler

Pano içerisindeki devre kesicilerinin akım taşıma kapasitesini iyileÅŸtirmeye yönelik yöntemler hakkında deÄŸerlendirmeler yapmadan önce ilk olarak panoları termodinamik açıdan analiz etmek gerekir.

Bir pano, ısı yayan bir çok bileÅŸeni içerisinde barındıran ve bu ısıyı dışarı atan mahfaza olarak tanımlanabilir. Mahfaza içerisinde ısı oluÅŸturan bileÅŸenler ısıyı aÅŸağıdaki gösterildiÄŸi gibi “iletim yoluyla”, pano içerisindeki havayı kullanarak “taşınım yoluyla”, ve pano duvarlarını kullanarak “ışınım yoluyla” yaymaktadır.

Elektrik panoları ısıyı dış ortama iletim yoluyla (pano içerisinde baÄŸlı kablolar ve baralar aracılığıyla) taşınım ve ışınım yoluyla aÅŸağıdaki resimde gösterildiÄŸi ÅŸekilde atarlar. Koruma sınıfı çok yüksek olmayan veya havalandırma açıklıkları olan panolarda ısının bir kısmı pano ile dış ortam arasındaki gerçek hava akışıyla da transfer edilir.

Tüm bu iç ve dış hava akışı olayları mahfazanın kendi yapısı ile birlikte mahfazanın her noktasında ve içine monte edilmiÅŸ her bir bileÅŸenin üzerindeki sıcaklığı etkiler.

Devre kesicilerin akım taşıma kapasitesini arttırmak amacıyla; pano boyutlarını daha fazla büyütemediÄŸimizde kullanılabilecek en etkin yöntem cebri soÄŸutma, yani fan kullanılmasıdır. Ayrıca mahfazanın koruma sınıfını yükseltmenin soÄŸutma açısından negatif etki oluÅŸturacağı çok açıktır. Bu nedenle yüksek koruma sınıfında (örn. IP65) mahfaza kullanımı (ısınma açısından olumsuz etkisi göz önüne alınarak) çevre ÅŸartları gerektirmedikçe kullanılmamalıdır.

IP koruma derecesi yüksek pano kullanım gerekliliÄŸi olduÄŸunda; pano boyutları büyüyeceÄŸinden pano boyutlandırılmasına çok dikkat edilmesi gerekmektedir. Bu durumda cebri soÄŸutma yapmak gerekebilir. Özellikle minyatür devre kesicilerin daha fazla olduÄŸu konutlardaki panolarda, makina panolarında vb. küçük panolarda da yukarıda belirttiÄŸimiz tüm konulara dikkat edilmelidir.

4. Elektrik panolarında azaltma faktörü (de-rating) hesabı

IEC 61439-1 standardı, devre kesiciler ve iletkenlerin/baraların anma akımları gibi münferit deÄŸerlerle deÄŸil tek bir elektrik devresinin akımıyla ilgilenmektedir. Tanıma uygun olarak, bir devrenin anma akımı, pano üreticisi tarafından, devrenin elektrik bileÅŸenlerinin, konumlarının ve uygulamalarının bir fonksiyonu olarak tanımlanır. Akım taşıma açısından bir pano içerisindeki tipik  bir devre ÅŸu ÅŸekilde tanımlanır.
 

a) Ana bara ile anahtarlama cihazları, devre kesiciler arasındaki iletkenler/baralar

b) Anahtarlama cihazları, devre kesiciler, minyatür devre kesiciler

c) Anahtarlama cihazları ile kablolar veya busbar bağlantı terminalleri arasındaki iletkenler

d) Kablo veya busbar bağlantı terminalleri

Bu sebeple pano üreticisi aÅŸağıdaki bilgileri düzgün ÅŸekilde tanımlamalıdır.

• Ä°letken/bara kesitleri

• Devre kesicilerinin pano içerisinde dikeydeki konumu

• Kablo ve busbar baÄŸlantıları

Pano içerisine yerleÅŸtirilen devre kesicilerinin akım taşıma kapasiteleri içerisinde bulunduÄŸu pano bölmesinin ortam sıcaklığından etkilenmektedir. Ortalama bir alçak gerilim panosunda sıcaklık dağılımı aÅŸağıda gösterildiÄŸi ÅŸekilde gerçekleÅŸmektedir








4.1. IEC 61439-1:2020 standardına göre azaltma faktörü hesabı

IEC 61439-1:2020 standardı madde 10.10.3.6 azaltma faktörü (de-rating) aÅŸağıdaki ÅŸekilde açıklamaktadır.

10.10.3.6 Ortam hava sıcaklığına bağlı olarak akımların hesaplanması

Günlük ortalama 35 °C ortam hava sıcaklığına göre sıcaklık artış sınırlarını uygulayarak sıcaklık artış testi gerçekleÅŸtirilerek anma akımları 35 °C ortam sıcaklığına göre testlerle belirlendikten sonra 20 °C ile 50 °C arasında farklılaÅŸan ortam sıcaklıkları için anma akımları, her bir bileÅŸenin veya cihazın sıcaklık artışının bu bileÅŸenlerde üretilen güç kaybıyla orantılı olduÄŸu varsayılarak hesaplama ile belirlenebilir.

Hesaba katılan cihazların iç kayıplarının önemli ölçüde I2 ile orantılı olması gerekmektedir. Cihazların iç kayıpları önemli ölçüde sabit veya lineer olması durumunda bu hesap yöntemi kullanılmamalıdır.

Ä°letkenlerin ve cihazların güç kaybının büyük ölçüde I2 ile orantılı olduÄŸu montajlarda, 20 ° C ile 50 ° C arasındaki ortam hava sıcaklıklarında (mahfaza dışında) devrelerin nominal akımı aÅŸağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir:

NOT: Göz önünde bulundurulan sınırlandırılmış sıcaklık seviye aralığı için bu formül, alüminyum iletkenler için de geçerlidir.

Burada
I₁, sıcaklık, artış testinin gerçekleÅŸtirildiÄŸi akım;

I₂, 20 °C ile 50 °C arasındaki ortam sıcaklığında belirlenecek olan akım;

ΔT₁, I₁ (Tlimit -Tambient-1 ) akımı akarken ölçülen sıcaklık artış deÄŸeri;

ΔT₂, 20 °C ile 50 °C arasındaki spesifik bir ortam sıcaklığında izin verilebilir maksimum sıcaklık artışı                    (T_limit -Ta_mbient-2 ) I₂ deÄŸeri dikkate alınan devre içindeki cihazların anma akım (örneÄŸin devre kesicinin I_n deÄŸeri) deÄŸerinden yüksek olamaz.

ÖrneÄŸin 1600 A devre kesicisi içeren bir devrenin akımı, 20 °C ortam sıcaklığında 1750 A olarak tayin edilemez.
 

4.2. Azaltma faktörü hesaplama örneÄŸi
 
Örnek-1: IP31 koruma sınıfına sahip EAE PanelMaster markalı örnek bir alçak gerilim panosunda, devre akımı 2800 A olan ve devresinde ABB firmasına ait (Emax 2 E4.2) 3200 A anma akımına sahip sabit açık tip devre kesici kullanılmıştır. Pano dış ortam sıcaklığı 50 °C için kesicinin uygunluÄŸu ve kesit seçimini inceleyelim.

Pano orijinal imalatçısı olan EAE kullanma kılavuzlarında 35 °C pano dış ortam sıcaklığı için pano içi alt bölüm ortam sıcaklığını 50 °C, orta bölüm ortam sıcaklığı 55 °C, üst bölüm ortam sıcaklığı 60 °C olarak beyan etmektedir (bkz. Sayfa 34). EÄŸer pano dış ortam sıcaklığı 50 °C ise bu durumda pano içi için 15 Kelvin deÄŸerinde bir sıcaklık artışı söz konusu olacaktır. Pano içi alt bölüm ortam sıcaklığı 65 °C, orta bölüm ortam sıcaklığı 70 °C, pano içi üst bölüm ortam sıcaklığı 75 °C olacaktır.

AÅŸağıda yer alan ABB tablosuna göre (bkz. Sayfa 43) 3200 A (Emax 2 E4.2) devre kesicileri pano içerisinde orta bölüme yerleÅŸtirildiÄŸinde 70 °C’de sürekli olarak 2848 A (%89x3200 A) taşıyabilmektedir. Ä°lave olarak devre kesicileri ile ana bara arasındaki baÄŸlantı iletkeninin en az 3x100x10 mm olarak seçilmesi gerektiÄŸi pano orijinal imalatçısı olan EAE tarafından belirlenmiÅŸtir. Buna paralel olarak ABB tablosuna göre kullanılacak olan devre kesicinin tabloda öngörülen akım taşıma kapasitesine sahip olabilmesi için gereken kesit 3000 mm2’dir (bkz. Sayfa 43). Bu baÄŸlamda 3x100x10 mm bakır iletken seçilmelidir.

Önemli bir varsayım, sadece ÅŸantiyede kontrol edilebilecek olan dış baÄŸlantı kablolarının sayısının ve kesitlerinin standartlara uygun olacağı ve ÅŸalt sistemi içinde ek ısıya neden olmayacağıdır.

Örnek-2: Yukarıda verilen Örnek-1’deki aynı pano ve devre kesicini kullanıldığını varsayalım. Fakat bu kez devre kesicisinin panonun üst bölümüne yerleÅŸtirilecektir. Bu durumda pano içi üst bölüm ortam sıcaklığı yani devre kesicinin ortam sıcaklığı 75 °C olacaktır. Öncelikle bu sıcaklık deÄŸeri için devre kesicisi imalatçısı ile irtibata geçilmeli ya da aÅŸağıdaki formül kullanılarak akım taşıma kapasitesi uygunluÄŸu hesaplanmalıdır.

Devre kesicisi terminali için maksimum izin verilebilir sıcaklık artış limiti: 85 K (85+35=120 °C)
 

Bu durumda 3200 A anma akımlı Emax 2 E4.2 devre kesicisi kullanılamaz; 4000 A kullanılmalıdır.

4000 A x 0,83 = 3320 A (70°C’de) (bkz. Sayfa 43)
 

AÅŸağıda verilen ABB tablosuna göre 3320 A akım taşıyabilen 4000 A anma akımlı Emax 2 E4.2 sabit tip devre kesicisi bu sıcaklık deÄŸerinde pano üst bölümde kullanmaya uygundur.

Ä°lave olarak devre kesicileri ile ana bara arasındaki baÄŸlantı iletkeninin en az 3x100x10 mm olarak seçilmesi gerektiÄŸi pano orijinal imalatçısı olan EAE tarafından belirlenmiÅŸtir. Ancak ABB tablosuna göre kullanılacak olan devre kesicinin tabloda öngörülen akım taşıma kapasitesine sahip olabilmesi için gereken kesit 4000 mm2’dir. Bu baÄŸlamda 4x100x10 mm bakır iletken seçilmelidir.






5. Yükselti Düzeltme Faktörü

Devre kesiciler, deniz seviyesinden 2000 metre yükseltiye kadar tam akım ve gerilim deÄŸerlerinde çalıştırılabilirler. Bu seviyeden üzerindeki yükseltilerde çalıştırıldıklarında bu deÄŸerlerin düzeltme faktörlerine tabi tutulması gerekmektedir.




 
ETP-Alçak Gerilim Panolarında Aşırı Isınma Sınırları, Devre Kesiciler ve Azaltma Faktörleri (De-Rating) Teknik Kılavuzu'nu; 

a) Türkçe "pdf" olarak indirmek için lütfen tıklayınız. 
b) Ä°ngilizce "pdf" olarak indirmek için lütfen tıklayınız.