Prof. Dr. İsmail KaşıkçıProf. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Sayfa 15 1. DIN 18012 Binalarda

HOCHSCHULE BIBERACH

Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü

Elektrik Tesislerinde Dağıtım ve Koruma

EES 455

Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı

Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümü

Prof. Dr.-Ing. Roland KoenigsdorffSeite 2Prof. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Sayfa 2

1. Elektrik dağıtım sistemleri2. Hatalar, tipleri ve etkileri3. AG ve YG’de Topraklama4. AG Aşırı akım koruma cihazları5. Röleler6. Hat koruması7. Transformatör koruma8. Motor koruma9. Jeneratör koruma10. Akım ve gerilim trafoları

DERSİN İÇERİĞİ


Alınması Gereken Dersler:1 - Elektrik Mühendisliğine Giriş2 - Elektrik Ölçme3 - Güç Elektroniği4 - Elektrik Makineleri5 - Elektromekanik Enerji Dönüşümü6 - Enerji Üretimi7 - Enerji İletimi8 - Enerji Dağıtımı9 - Güç Sistemlerinin Analizi10 - Elektrik Tesisleri11 - Elektrik Tesis Proje

12 - Elektrik Tesislerinde Koruma13 - Elektriğin Endüstride Uygulanması14 - Güç Elektroniği15 - Güç Kalitesi 16- Kontrol tekniği17 - Elektrik Sürücü Sistemleri18 - Aydınlatma 19 - Yüksek Gerilim Tekniği20 - Elektrik Santralları21 - Elektrik Enerjisi Ekonomisi22 – Topraklama 23 - Otomasyon

ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANA KONULARI


1. IEC/EN Standartları, AG/YG Elektrik Şebekeleri 2. Kısa devre ve hata akımlarının hesaplanması (IEC 60909)3. Şok Akımlara Karşı Güvenlik Önlemleri (IEC 60 364-4-41)4. Kablo ve İletkenlerin Aşırı Akımlara Karşı Korunması (IEC 364-4-43)5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı (IEC 60 364-5-52)6. Selektif Seçicilik ve Back-up-Koruma (IEC 60 364-5-53)7. 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 Koruma10. Transformator ve Asenkronmotor

Elektrik Güç Sistemlerinin Tasarım ve Planlanması


Ofis BinasıOfis Binası Alışveriş MerkeziAlışveriş MerkeziTicaret MerkeziTicaret MerkeziTünelTünelHastaneHastane HavalimanıHavalimanı

Konutlar

Küçük işletmeler, tarım ve konutlar

Sanayi, büro, iş hanlarımağaza ve oteller

Araştırma ve büyük sanayiler

SantralTransformatör

İletim

Demir yolu ulaşımı

1. Elektrik Dağıtım Sistemleri


2050 Yılında Elektrik Şebekeleri



Yedek radyal şebekeler

AG Dağıtım şebekelerinin incelenmesi

n.a: normalde açık; n.k: normalde kapalı; ÖY: önemli yükler; ai : trafonun yükleme faktörü

Basit radyalşebeke

T1

AG Ana panosu

ϕcosToplam

rT

PS ≥

ϕcos)1( 2TrT

PSn ≥⋅−

a) Kısmi yedek şebeke

T1 T2

n.k

n.k ÖY

b) Tam yüklü şebeke

T1 T2 T3

n.k n.k

n.a n.a

ϕcos)1( ToplamrTi

PSan ≥⋅⋅−


Sanayi Dağıtımşebekeleri


Sanayi dağıtım şebekeleri(Optimum Ray sistemi)

Sanayi dağıtım şebekeleri(Ray sistemi)


IEC ve EN Standartları,Türkiye’de Yönetmelikler

1896 1958

2006

AnkaraMart 2001

Standartlar can ve mal güvenliği için en asgari kurallardır. Uygulanmaları zorunludur.


IEC 60 364: Binalarda Elektrik TesisleriIEC 60364-1: Amaç, Kapsam, Dayanak ve Uygulama, Tanımlar

Bölüm 2: Kısım 2: Tanımlar (VDE 0100)

Bölüm 3: (VDE 0100)Genel KarakteristiklerinBelirlenmesi

Bölüm 4: Güvenlik ÖnlemleriKısım 41: Şok akımlara karşıgüvenlik önlemleri

Kısım 42: Termik etkilere karşı koruma

Kısım 43: Kablo ve iletkenlerin aşırı akıma karşı korunması

Kısım 44: Aşırı gerilime karşıkoruma

Kısım 45: Düşük gerilime karşı koruma

Kısım 46: SAyırma ve açmalara karşı koruma

Bölüm 5: Donanımın seçimi vekoruma için güvenlikönlemleri

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 55: Diğer elektrik malzemeleri

Kısım 56: Güvenlik amaçlıkurulan elektrik tesisleri

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 30: GenelKarakteristiklerinBelirlenmesi

• En büyük talep gücü• Eşzamanlılık faktörü• Beslemenin niteliği• Dağıtım kaynakları• Tesisin devre düzeni• Uyumluluk• Bakım• Besleme kaynakları• Dış etkiler

Bölüm 6:

İlk denetleme ve deneyler

Bölüm 7: Özel tesisatlar veya yerler için özel kurallar

Kısım 701: Banyo ve duşyerleri

Kısım 710: Tıbbîyerler

Kısım 718: Kalabalık topluluk-ların bulunduğu binalar,

Kısım 722: Uçan yapılar, gösteri amaçlı araba ve karavanlar

Kısım 7 . . . . . . . .

Kısım 7 . . . . . . . .

Kısım 7 . . . . . . . .

Kısım 7 . . . . . . . .


Türkiye’de Kullanılan Normlar:

1. Elektrik İç Tesisleri YönetmeliğiIEC 60 364 (VDE 0100)

2.Topraklamalar Yönetmeliği IEC 60 364’ün KısımlarıHD 637 S1 (VDE 0141)

3. Proje Hazırlama Yönetmeliği


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


1. DIN 18012 Binalarda Yapı Bağlantı KutularıTesisleri (Bina, oda ve tesis yerleri, ölçüler)

2. DIN 18013 Binalarda Sayaç Tesisi3. DIN 18014 Temel Topraklama 4. DIN 43871 Tali Dağıtım Panoları5. Teknik Yapı Bağlantı Şartnamesi (Enerji dağıtımı

yapan firmalar)6. DIN 18015 Binalarda Elektrik Tesisleri

1. Kısım: Plan ve tasarım ilkeleri2. Kısım: Asgari donatımın cinsi ve yapısı*3. Kısım: İletken, şalter ve prizlerin düzenlenmesi

DIN Standartları


Dünyada Elektrik İç Tesisleri Norm Grupları

Uluslar arasıIEC 60364 „Electrical installations of buildings“ gelecekte:„Low voltage installations“

AvrupaHD 384 „Binalarda Elektrik Tesisleri“

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


Bilgisayar Programları:

1. Simaris Design (Siemens)2. Doc Win (ABB) 3. ECODIAL (Schneider)4. NEPLAN (ABB)5. DigSilent (Fichter)6. Sincal (Siemens)


10 Adımda akım devresi hesabı:(Projelerde dikkate alınması gereken hususlar)

1. İşletme (tasarım) akımının hesaplanması2. Aşırı akım koruma cihazının nominal

akımının tesbit edilmesi3. Kablo veya iletken kesit hesabının yapılması4. Kısa devre hesaplarının yapılması5. Şok akımlara karşı güvenliğin sağlanması

(Otomatik açma)6. Gerilim düşümü hesaplarının yapılması7. Selektif seçiciliğin sağlanması8. Topraklama, koruma ve potansiyel

dengelemenin yapılması9. Çizimlerin, şekil ve şemaların yapılması10. Tesisin denenmesi, ölçülmesi ve devreye

alınması


Siemens: SIMARIS 5.0


ABB: NEPLAN


1 G

VA

110kV 20kV

20kV

6kV

M1

M5

M6

M10

R90 R90

0.4kV

R30

R10

0.4kV

R60

0.4kV20kV 0.4kV

R40System 1

G3~

EmergencySupply-BB

0.4kV

R40System 2

R05 Adm. BuildingR10 Press ShopR30 Body ShopR40 Paint ShopR50 Social BuildingR60 Assembly ShopR90 Compr. Supply,

Utilities

0.4kV

0.4kV

UtilitiesBody Shop

Press Shop

Paint Shop

AssemblyShop

TransformerPowerstation

Utilities

20kV

0.4kV

0.4kVR50

R5

G

SocialBuilding

2. Elektrik Tesislerinde Kısa Devre Hesapları(IEC 60 909)

Hatalar, tipleri ve etkileri


Elektrik Tesislerinde Hatalar


L1L2L3

İletken hatası

NPE

3-faz

L1-L2-L3

Kısa devreL1-L2

L2-L3

L1-L3

L1-N/ L2-N/ L3-N

2-faz1-faz

PEN

BU FU

BI

nI

BR ARToprak

Toprakhatası

Gövde hatası

Tanımlar:


Kısa devre akımlarının karakteristikleri: Hesaplama metotları

kI"pi

F

kEEk

kk

IIII","","

1

23

maI

3"kcn II >

thI

stCE II Re, ak II >1"I˝k Başlangıç simetrik kısa devre akımıip Tepe kısa devre akımıIk Kararlı durum kısa devre akımıid.a. Kısa devre akımının d.a. bileşeniA id.a. d.a. bileşeninin başlangıç değeri


Üç kutuplu kısa devre akımı panolarda dinamik zorlamaları kontrol etmek için hesaplanır.

Tek kutuplu kısa devre akımı son devrede otomatik açmanın istenilen zamanda gerçekleşmesinin kontrolü için hesaplanır.

"3kI

"min1kI

ak II >"

min1

Elektrik tesislerinde kısa devre akımları

"3kcn II >


22''3

33 kkn

k

nk

XRUc

ZUcI

+⋅

⋅=

⋅⋅

=

''2 kp Ii ⋅⋅= χ

2,0

1,8

1,6

1,4

1,2

1,0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2R/X

χ

max

min''min''

min 33 kn

n

kk Z

UcU

SI

⋅⋅

=⋅

=

min

max''max''

max 33 kn

n

kk Z

UcU

SI

⋅⋅

=⋅

= ''3

''2 2

3polkpolk II ⋅=

Elektrik tesislerinde kısa devre akımları

k

kXR

e3

98,002,1−

⋅+=χ


QtR QtX

Q A

TKR TKX LR LX F

013nUc ⋅

~"kI

Last

TQ

FehlerstelleHV LV

1:rt

A

", kQnQ IU

L

Kısa devre yerindeki eş değer gerilim kaynağı


RU

SU

TU

N

RTUSTU

UNU~

~

~

R(L1)

S(L2)

N

1I

2I

3I

VNU

WNU

NU 1 NU 2 NU 3

T(L3)

RSU

RR II =

RS IaI ⋅=2

RT IaI ⋅=

0120

0240ReRe

Imj

Simetrik bileşenler


( )( )3/2cosˆ)(

3/2cosˆ)(,cosˆ)(

πωπω

ω

+⋅=−⋅=

⋅=

tutututututu

W

V

u

23

21866,05,0

0120 jjea j +−=+−==

23

21866,05,0

02402 jjea j −−=−−==

13 =a

01 2 =++ aa


= + +

RI

SI

TI

Pozitif bileşen Negatif bileşen Sıfır bileşen

RI 1

TI 1

SI 1 RI 2

TI 2

SI 2

RI 0 SI 0 TI 0RI

RI 1

RI 2RI 0

Her asimetrik sistem positif, negatif ve sıfır bileşenlere ayrılır.


Akımların hesaplanması (Örnek: )"1kI

Şebeke

Q T

Kısa devre yeri

HV LV

321

LLL

321

LLL

Hata akımları


R

S

T

E

F

RI SI TI

1. Şebeke çizilir

2. Hata yeri belirlenir

00

=

==

R

TS

UII

3. Transfer matriksi T yazılır

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

=

aa

aaT2

2

1

1

111

31

⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

=⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜

⎝

⎛

T

S

R

III

aa

aaIII

2

2

2

1

0

1

1

111

31

RSTITI ⋅=102

Simetrik bileşen komponentleri


4. Simetrik komponentler akımı hesaplanır

( )

( )( )

R

RTSR

RTSR

RTSR

IIII

IIaIaII

IIaIaII

IIIII

31

31

31

31

31

31

31

210

22

21

0

===

=++=

=++=

=++=

1Z

~

2Z

0Z

1I

2I

0I

00

02

01

0U

2U

1U

~

~

~

3ncUE =

"1kI

5. Bağlantı şemaları verilir


6. Tek fazlı hata akımı hesaplanır ve RST düzeyine transfer edilir

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

=⋅= −−

2

21012

1

1

1

111

31

aa

aaTITIRST

)( 0211002211

ZZZIEIZIZIZE

++=++=

021

"1

1210"1

33

ZZZEI

IIIIII

k

Rk

++=

=++==

0211 ZZZ

EI++

=

021

"1

..3ZZZ

UcI nk ++=


"3 kQnQ

Q IUc

Z⋅

⋅=

QQ

QQ

XRZX

⋅=

⋅=

1,0995,0

Şebeke fiderleri

k

nk Z

UcI⋅⋅

=3

"

1) Transformatörsüz

Empedans ve hata akımlarının hesaplanması


2"

13 rkQ

nQQQt tI

UcZ ⋅

⋅= rT

krk IuI ⋅≈ %100"

2) Transformatörlü


rT

rTkrT S

UuZ2

%100⋅=

2

2

23rTSUP

IPR rTLVkrTrTLV

krTT

⋅=

⋅=

%100⋅=rT

krTRr S

Pu

22TTT RZX −=

TT

cKκ⋅+

⋅=6,01

95,0 max

⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

=

rT

rT

TT

SU

X2κ

TTTK ZKZ ⋅=

TTT jXRZ +=

TKR TKXTT

TT

RRXX

=⋅=

0

0 95,0

Sıfır empedanslar

1U '2

U

Transformatör

Nispi Reaktanz

Dy

TT

TT

RRXX⋅=⋅=

4,01,0

0

0

Dz, Yz

TT

TT

RRXX

=⋅=

0

0 100...7

Yy


)( "dGGGK jXRKZ +⋅=

"15,0......05,0 dG XR ≈

rGrG

dd SU

Xx/2"

" =

rGdrG

nG x

cUUK

ϕ⋅+⋅=

sin1 "max

GR"dX

~3G

3/rGU

"dGG jXRZ +=

Senkron jeneratör

GG

nk KZ

UcI⋅

⋅=

3/"


SlRl ⋅κ

=

( )[ ]CRR xCCX °−Θ⋅+⋅= °° 20120 α

Havaî hatlar ve kablolar

=

=

L

L

L

L

RRXX

0

0

Sıfır empedanslar:

Çizelge

Çizelge

LR LX

lXX LL ⋅= `lRR LL ⋅= ` LfX L ⋅⋅⋅= π2


⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ +μ=⎟

⎠⎞

⎜⎝⎛ +

πμ

π=rdln

nf

rdln

nfX'L 4

141

22 0

0

'LX

Burada:

’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.

İletkenler veya bandılların merkezleri arası geometrik ortalama uzaklık,r Tek iletkenin yarı çapı. İletkenin bandıl olması durumunda, r’nin yerine

Havaî hatlar için birim uzunluğundaki reaktansı

n nB nrRr

1−=

mmxmmxmmx

/12,0/33,0/08,0

'

'

'

Ω≈

Ω≈

Ω≈ Kablo ve iletkenler

Havai hatlar

Baralar

Pratik değerler:


|3,03100.

|

8,0

"−

⋅⋅

≤∑∑

∑

kQnQ

rTrT

rM

IUScS

P

Trafo üzerinden beslenen motorlar

∑ ++= 321 rTrTrTrT SSSS

"kQIQ

A

2T

kVUn 6=

~3M

~3M

~3M

1M 2M 3M 4M

∑ rMP

~3M

kVUn 4,0=B

3T

kVUnQ 20="kI

1T


TN sistemde çevrim empedansının ve tek kutuplu kısa devre akımının hesaplanması

Çevrim empedansı için eşdeğer şeması

TT RX LL RX

PENPEN RX

FF RX

PEPE RX

RB

L1L2L3

PENPEN

Bara 1Bara 2, Ana pano

PE

?=SZ


PEPE

PENPEN

LL

FF

TT

XRXR

XRXRXR

,,

, ,

,

S

nk

ZUc

I⋅

⋅=

3min

min1"22

SSS XRZ +=

1. Empedans değerlerinin hesaplanması

200111

200111

minmin1

"

)222()222(

3

LTLTQLTLTQ

nk

XXXXXRRRRR

UcI

+++++++++

⋅⋅=

|2|3

)0()1(

minmin1

"

ZZUc

I nk+⋅⋅

=

k

nk

ZUcI

33

" ⋅=23

"

"2 =k

k

II

)()1( kZZmit =

1"2 kp Ii ⋅⋅κ=

3"2 kp Ii ⋅⋅κ=

1. Transformator

2. Havai hat

3. İletken

4. PEN iletkeni

5. PE iletkeni

∑∑ SS XRToplam:


RL A1, XL A1RQ, XQ

RB

L1L2L3N

RT, XT

M3~

RL PEXL PE

RA

RL A2XL A2

TT Sistemde topraklama direncinin ve hata akımının hesaplanması

BABALAKATH RR

URRZZZ

UI+

=++++

= 021

0

HI

aS

nA I

UZveyaIVR 050 ≤≤Δ

L

BALAKATS RRZZZZ ++++= 11

?=AR


Şok Akımlara KarşıGüvenlik Önlemleri

IEC 60 364-4-41

3. AG ve YG Elektrik Tesislerinde Topraklamalar

IEC 60 364-5-54

EN 50522


A.A etkilerinin akım-zaman bölgeleri

100005000200010005002001005020105210,50 ,20,110

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000

AC-2

C1b

ms

mA

C2 C3

Vücutakımı

Akı

mın

akış

süre

si

Organik bir hasar olmaz. Geçici kalp kasılmaları, kaslardakramp, nefes almada zorluklar görülür

Tehlikelifizyolojiketkiler, ağıryanıklar veölüm olaylarıgörülür

AC-4-2:Ventriküler fibrilasyon olasalığı ∼%50

AC-4-3:Ventriküler fibrilasyon olasalığı>%50

AC-4-1:Ventriküler fibrilasyonolasalığı


RBRA

L1L2L3

PENPEN

Temel topraklama

Dağıtım panosu

Koruma Potansiyeldengelemeiletkenleri(KPD)

Ana topraklama klemensi (ATK)

1. TN sistemde topraklama tesisatın ana öğesi değildir.2. Hata akımı çevrim empedansı tarafından tayin edilir.

TN Sistemin incelenmesi:

U0 (V) ta (s)

230 ?

400 ?

AB16


N

RB

IΔn40 A

30 mA

L1L2L3

PE

N

RA

B/16 A

1. TT sistemde topraklama tesisatın ana öğesidir.

2. Toprak hatası akımı topraklama direnci tarafından tayin edilir.

RT RL1

RL2RPE

TT Sistemin incelenmesi

Dağıtım panolarında PE ve N klemensleri kesinlikle birleştirilemez.

Direnç toprağın cinsine, nemine, sıcaklığına ve topraklamatesisinin yapısına, şekline ve aşınma durumuna bağlıdır.

Toprak

Ana topraklama klemensi (ATK)


IDM: Yalıtım izleme düzeneği,

RCD: Artık akım koruma düzeneği

L1

L3

PE

Potansiyeldengelemeiletkenleri M

IdCE

A

1. hata 2. hataRTPDB

RCD RCD

1 ~

IDM

Bu sistemin TT veya TN ile birlikte hastanelerde, maden ocaklarında ve çok hassas tesislerde kurulması zorunludur.

IT Sistemin incelenmesi (IEC 60 364-7 Kısım 710)


Topraklayıcı çeşitleri

Topraklayıcı olarak aşağıdaki malzemeler kullanılabilir.

1) Temel topraklayıcı (Kullanılması zorunludur)2) Gözlü topraklayıcı3) Şerit topraklayıcı4) Halka topraklayıcı5) Derin topraklayıcı6) Yıldız topraklayıcı7) Ağ topraklayıcı8) Levha topraklayıcı (Kullanılması yasaktır)


ADB

Topraklama filizi

Mesafe tutucu

Temel Topraklama

DR EE .

2πρ⋅

≈

πBLD ⋅⋅= 4

Beton

Toprak

Çelik donatımlı temel topraklayıcıya örnek

Bağlantıklemensleri

mmx )5,330(


Topraklama tesisleri, koruma iletkenleri ve koruma potansiyel dengeleme iletkenlerinin gösterilmesi

Duş veya banyokabini

Binanın temeli

eKPD

AG

dağıtı

m p

anos

u

PE-K

AG

dağıtı

m p

anos

u

PE-K

Temel topraklama

ATB(K)

Tİ

T1

EL

VPE

V

PE

KPD

KPDKPD

PE

V

PE

V

PE

KPD

Tİ

PE

KPD

Kalo

rifer

eKPDeKPD

V

PEeKPD

LPS

T2

LPS

T2

C1 Metal su borusu

C2 Pis su boruları

C3 Metal gaz borusu

V İşletme cihazları

C4 Klima tesisi

C5 Kalorifer boruları

C6 Metal borular (banyoda)

C7 Yabancı iletkenler

T1 Temel topraklama

T2 Yıldırım koruma topraklaması

LBS Yıldırım koruma tesisi

PE Koruma iletkeni(Güvenlik için)

Tİ Topraklama iletkeni(Hata akımının toprağa akıtılması için)

KPD koruma potansiyel dengeleme

eKPD Ek koruma potansiyel dengeleme

PE-K Koruma iletkeni klemensi(Güvenlik için)

TEDAŞEnerji girişi


YG Elektrik Tesislerinde TopraklamalarTopraklamalar Yönetmeliği

(HD 637 S1, Bölüm 9: Power installations exceeding AC 1kV)

EE SS

UUEE

UUSTST

EEEE

UUSTST

ϕ


Direklerde topraklama tesisleri

34,5kV

Trafo yıldız noktasıtopraklaması

Dağıtım panosu topraklaması

Parafudr

topraklaması

Direk topraklaması

400V/230V


YG` de sınırlı akım süreleri için izin verilen en yüksek dokunmagerilimleri

3

4

56789

100

3

1

2UTp

43 5 6 7

4

56789

1000

V

8 9 0,1 2 876543 9

c

a

s3

b

9 1 2 87654 10

Dok

unm

age

rilim

i

Akım süresi ta) Hayvanlardaki zamana bağımlı dokunma gerilimi b) Eski VDE 0141’deki dokunma gerilimi c) Yeni kabul edilen eğri


I″k1

I″k3

N

Yıldız noktası direk topraklanmış şebekeler

Tek kutuplu hata akımı= Toprak kısa devresi

021

min1

3"

ZZZUc

I nk ++⋅⋅

=


I″k1

L1

L2

L3

Yıldız noktası bir direnç üzerinden topraklanmışşebekeler

Tek kutuplu hata akımı= Toprak kısa devresi

kAIk 2"1 ≤

VUVU BE 75150 ≤>


ICEXD

L1

L2

L3

ID

Yıldız noktası kompanse edilmiş şebekeler

Tek kutuplu hata akımı= Toprak hatası

VUVU BE 75150 ≤≤

CEst II ⋅= %5...3Re

)1637(%10Re SHDII CEst ⋅≤

DCE II =

33 nECE

UcCI

⋅⋅⋅⋅= ω

LUcI nD⋅⋅

⋅=

ω3


Yıldız noktası yalıtılmış şebekeler

CEICE = IF

L1

L2

L3

CE CE

Tek kutuplu hata akımı= Toprak hatası

AIA CE 3510


İletken ve Kabloların AşırıAkımlara Karşı Korunması

IEC 364-4-43 (HD 384.4.43)

L1

L2 L3

PEN (N)

4. Aşırı Akım Koruma Cihazları


RCD (KAR)

MCB

MCCB

gG

E

IEC EN 61008-1

IEC EN 60269

IEC EN 60898

IEC EN 60947


Dağıtım panosu

Yük P=2,3kW"

min1kI

"3kI

İletkenin çizelgeden okunansürekli akım taşıma kapasitesi

İletkenin sürekli akım taşıma kapasitesi

İşletme akımı, tasarım akımı

İletken değerleri

bI

zI

rI

zI⋅45,1

Koruma cihazınınnominal akımı

Koruma cihazınınaçma akımı

Aşırı akım koruma düzeneği

na II ⋅= 20.....5

2I

nI

Aşırı akımlara karşı akım devresinin korunması:


Aşırı yükte koruma

Bir kabloyu ya da yalıtılmış iletkeni aşırı yüke karşı koruyankoruma cihazının karakteristikleri aşağıdaki iki koşula uygunolacaktır:

znb III ≤≤

zII ⋅≤ 45,12

Anma kuralı:

Tetikleme kuralı:


rz IfffI ⋅⋅⋅= 221

:::::

4

3

2

1

rIffff

İşletmede kablo ve iletkenlerin yüklenebilirliği için düzeltme faktörlerine dikkat edilmelidir.

Kabloların döşeme türü Taslak: Çizelge A.2, PVC

Kabloların yığılması Taslak: Çizelge A,17 EITY 10.02.05

Değişen ortam sıcaklıkları Taslak: Çizelge A,14

İşletme türü

Çizelgeden okunan değer Kısa devre sıcaklığı:PVC: 160°C

VPE: 250°C

PE : 150°C

İşletme sıcaklığı:

PVC: 70°C

VPE: 90°C


2

''1⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅=

kk I

SktS : İletkenin kesiti (mm2)

Ik : Hata akımı (A)

k : Malzeme katsayısı ( )

tk : Açma süresi (s)2mmsA

5 saniyeye kadar olan açma zamanları yaklaşık olarak aşağıdaki formül ile hesaplanabilir:

Çok kısa süreli açma zamanları için (t < 0,1s) aşağıdaki formül kullanılır:

İletkenin I²t yükleme değeri

Koruma cihazınıngeçirgenlik enerjisi

t/s

I/A

MCBgG

Kablo veya iletken

Kısa devrede koruma

222 SktI k ⋅≤⋅


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.

Kablo ve iletkenler:


5. Elektrik Tesislerinde Gerilim Düşümü Hesabı

IEC 60 364-5-52


Kofre kWh DP

SZ

ŞebekeZ iletkenAnaZ PanoZ CihazZ

IEC 60 364 Kısım 41’e göre otomatik açma şartları

IEC 60 364 Kısım 52 ve DIN 18015-1’e göre gerilim düşümü

118015DIN − %5,0≤ΔU %5,2≤ΔUmaxl

( )'302

1000

Cl

Smüsade R

mZl°⋅⋅Ω

=

UIlS bΔ⋅κ

ϕ⋅⋅⋅=

cos2

UIlS bΔ⋅⋅⋅⋅

=κ

ϕcos3SIlU bAC⋅

⋅⋅⋅=Δ −

κϕcos2 ~1

SlIU ACb⋅

⋅⋅⋅=Δ −

κϕcos3 ~3QQ

T

%4≤ΔU


6. Elektrik Tesislerinde Selektif Açma ve KorumaIEC 60 364-5-53: Elektrik tesislerinde cihazların seçimi, tesisi, koruması ve ayırması

IEC 60 364-7-710: Tıbbi yerlerIEC 60 364-7-718: Kalabalık toplulukların bulunduğu binalar, Taslak norm


Sayaç panoları

Yapıbağlantıkutusu

Ana tablo

Ana besleme kablosu

Ana kablo

Ana iletkenler

s s s s s s s s

Belediye Yönetmelikleri

Teknik BağlantıŞartnameleri

Binalarda Yapı

Yönetmelikleri

Bölgesel Yönetmelikleri

Yangın Yönetmelikleri

Genel Proje Talimatları

Tesislerde seçicilik

Muf

gG

MCCB


Sigortalar ile devrelerin korunması ve seçicilik

Kısadevreakımı

50A 50A

?1 =nI

AIn 1002 =

Sigorta bandları birbirine değmemelidir.

±6% band kaymasına dikkat edilmelidir.

21 6,1 nn II ⋅≥1

32

800A

NH-Sigortaları IEC 60269-1 - VDE0636-201 - 2A bis 1150A

gGADP

TP

1000630400250160

100A

63

40251662

102 103 10410110-1

100

101

102

103

Ip (A)

t (s)

Ik=800A

ts=1,7s


Minyatür kesiciler ile devrelerin korunması ve seçicilik (MCB)

1 6432 810 403020 1006080

x Anma akımı In

Zam

an t

0,01

0,1

0,4

1

510

1

10

60

300

Dak

ika

Sani

ye

I1

I2

C

I4

I5D

I5I4I4

AI5

I4

BI5

I3

I3

Aşırı yükte açma

Gecikmesiz kısa devrede açma

MCB Minuture Circuit Breaker IEC 60898-1 (IEC 60947-2) - In = 0,5A bis 115A, Icn=3 - 25kA

F1

F2F3

B=?

B=16A


Gecikmesiz kısa devrede açma „I“Standard OnOptional Off

Aşırı yükte açma „L“Standard I2tOptional I4t

S

Toprak hatasında açmaStandard tgOptional I2t

Gecikmeli kısa devrede açma „S“Standard tsdOptional I2t

Nötr iletkeni korumasıStandard 0,5 – 1 x IrOptional Off

L = Long time , inverse time delayed overload release S = Short-time delay short-circuit releaseI = Instantaneous short-circuit release

G = Ground Fault Protection

1 105 x In500,5

0,01

0,1

ta (s)

10

100

1

1000

Ir

tr

Isd

tsdIi

Ig

tg

Güç kesiciler ACB, MCCB (EN 60947-2) (Termik manyetik şalterler)

L

I

G

N

IrN

In =16-1600 AIcu=45- 100kA

In =630-6300 AIcu= 50 - 100kA


7. Elektrik Tesislerinde ÖlçümlerIEC 64 364-6-600


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.


8. OG ve YG Şebekelerinin Aşırı Akımlara Karşı Korunması


Örnek bir şebeke planlaması ve koruması

??

?

?

?

?

?

?Q1

İstasyon 1İstasyon 2

İstasyon 3

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A 200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

200 / 1? 5? A

n.c.

200 / 1? 5? A

110 / 20 kV30MVAuk = 12%

OG Şebekesi

Kablo uzunlukları

a) 500mb) 20km

Trafo 120/0,4kV0,8MVA6%In,pri = 23AIn,sek = 1155A



Ana bara

154/34,5kV


Hatayı tesbit - Çevirici

AMZUMZ

UH

Çevirici

MCCB

Koruma

Koruma cihazlarının kombinasyonu


Koruma cihazlarının tarihçesi

1950 1960 1970 1980 1990 2000

MEKANİK ANALOG

DIJITAL


ANSI ve IEC Standartları Koruma Fonksiyonları

ANSI IEC Anlamı

Numarası simgesi

21 Z Mesafe rölesi

49 I > Aşırı yük50 I >> hızlı aşırı akım

50N I E>> hızlı aşırı akım toprak

87 ΔIG > Diferansiyel röle 59 U > t Aşırı gerilim rölesi51 I > t bağımlı UMZ 51N IE > t Toprak hatası AMZ 46 I2 Asimetrik yük37 I < Az akım


OG/YG şebekelerinde aşırı akım koruma düzenekleri

• UMZ-Koruma düzeneği: Sabit zamanlıaşırı akım rölesi

(Akımdan bağımsız koruma rölesi)

• AMZ-Koruma düzeneği: Ters zamanlıaşırı akım rölesi(Akıma bağımlı koruma rölesi)

• XMZ = UMZ ve/veya AMZ

Fonksiyon için gerekli olan veriler:

Hata kriteri için: Aşırı akımSelektivite kriteri için: Zaman


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

Transformatörlerin aşırı akımlara karşıkorunması


Sigortalar ile korumaDört ana kriter dikkate alınmalıdır:

1. Selektif seçicilik

2. Rush akımları

3. Transformatörün sekonder tarafında

oluşan kısa devre akımları


i1

i1 i2

R` b

X L R L

X L R L

X i R i

X Koruma

R Koruma

Akım trafosu İletken Koruma cihazı

P = I2 * RX h

i2

im

10. Akım ve Gerilim Ölçme Transformatörleri


i1 [A]

i2 [A]

0

0Primer akımı

Sek

onde

r akı

mı

RB > R N >10VA

RB < R N


İletken uzunluğu

İletken kayıpları

16mm2

60

30

02001000

I2N = 5A

2,5mm2I2N = 1A

16mm2

2,2

1,2

2,5mm2

VA

m

Bağlantı şemaları


11. Motorların Korunması


12. Jeneratörlerin Korunması


Tüm Derslerinizde ve Yaşamınızda başarılar dilerim!

Beni dinlediğiğniz için teşekkür ederim.SORULARINIZ ?


Çay kahve arası

Documents

Prof. Dr. İsmail KaşıkçıProf. Dr. İsmail Kaşıkçı, 27 Eylül 2010, Ege üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Elektrik-Elektronik Bölümü Sayfa 15 1. DIN 18012 Binalarda