Yrd.Doç.Dr. Süleyman ADAK

Elektrik Yüksek Mühendisi

Dicle Üniversitesi Mardin Meslek Yüksekokulu

Teknik Programlar Bölüm Başkanı 

                                    ELEKTRİK TESİSLERİNDE SİGORTA SECİMİ

1. GİRİŞ

Elektrik tesislerinde akımın istenmeyen bir seviyeye yükselmesi durumunda devreyi açan bir elemandır. Elektrik tesislerinde sigortalar bilinçli olarak bırakılan zayıf noktalardır. Bir arıza durumunda bu zayıf nokta atarak tesis enerjisiz kalır. Sigortalar aşırı yüklenme ve kısa devrelere karşı tesisi korurlar. Ayrıca sigortaların anma akımı, kablo iletken sıcaklığının 70 C deki taşıdığı akım değerinin aşmamalıdır.

Şekil 1 Yüksek gerilimde kullanılan sigortalar(Ekai elec).

Sigortalar bağlı bulundukları devrelerde akımın belirli bir değeri aşması durumunda devreyi acarlar.

Tablo 1 Sigortaların selektiv koruma düzenine göre seçilmesi

 : 5 kA lik ark akımına  kadar kullanılabilir.

: 15 kA lik ark akımına kadar kullanılabilir.

 : Her güce kadar yükselebilen ark akımları için seçilebilir.

Selektiv korumada ana gaye arızalı kısmın en yakın sigorta tarafından devre dışı bırakılmasıdır. Sigorta koordinasyonu büyükten küçüğe doğru yapılmalıdır.

Şekil 2 Selektiv korumada sigortaların secimi

Dallı şebekelerde sigorta seçiminde Selektiv korumanın oluşmasına dikkat etmek gerekir.

Şekil 3 Dallı beslemede sigortaların secimi

Arızaya en yakın sigortanın arızalı kısmı devreden ayırması gerekir.

2. SİGORTA TÜRLERİ

Sigortalar, besleme hatlarını aşırı yüklere ve kısa devre akımlarına karşı koruma sağlamaya yararlar. Sigortaları aşağıdaki gruplara ayrılabilir.

2.1  Buşonlu Tip Sigortalar

Akımın belirli bir değeri aşması durumunda sigorta içindeki tel eriyerek devreyi acar. Gövde, gövde kapağı, buşon  ve buşon kapağından oluşur. Buşonlar her devreyi özelliğine göre koruyabilmek için anma akım değerleri standartlaştırılmıştır. Akım zaman karekteristigine göre  sigortalar,

• Normal
• Gecikmeli
• Çabuk karakterli buşonlar olarak üç gruba ayrılır.

Normal Karakterli Buşonlar: Geçici rejime maruz kalmayan, aydınlatma tesislerinde, omik dirençli ısıtma devrelerinde kullanılırlar.

Geçikmeli Karekterli Buşonlar: Kuvetli akım tesislerinde özellikle asenkron makinelerin korunmasında kullanılırlar. Asenkron motorlar ilk kalkışlarında nominal akımlarının (5-6) katı kadar akım çekerler. Tembel karakteristikli sigorta kullanıldığında motorun yol alma süresi içinde bu sigortalar devreyi açmaz.

Çabuk Karakterli Buşonlar: Güç elektroniği elemanlarının kısa devreye karşı korunmalarında kullanılırlar.

Şekil 4 Buşonlu sigorta (Yongshang Group)

2.2  NH –Bıçaklı Sigortalar

Kablo, şalter ve pano gibi tesisatın kısa devre ve aşırı yüklenmeye karşı korurlar. Çok yüksek kısa devre akımlarında devreyi sellektif olarak acarlar. Aşırı yüklenme akımlarında tembel karakterlidirler.

Şekil 5 NH- Bıçaklı sigorta ve atlığı(Ekai elec)

NH tipi sigortaların yük akımına bağlı açma zamanları Şekil 6’da verilmiştir.

Şekil 6 Bıçaklı sigortaların kısa devre akımlarını kesme süreleri

Bu özelliklerinden dolayı asenkron makinelerin ilk kalkışlarında devreyi açmazlar. Buna karşılık kısa devreyi beklemeksizin acarlar. 120 (KA) kısa devre akımlarında devreyi açabilirler. Sigorta altlığı, buşonu ve ellikten oluşur.

       2.3 Anahtarlı Otomatik Sigortalar

Işık sorti ve linyeleri ile motorları kısa devre aşırı yüklenmeye karşı korurlar. Anahtarları sayesinde bağlı bulundukları devrelerin açılıp kapanmasını temin ederler. Anahtarlı sigortalar aşırı akımlarda birbirinden bağımsız  iki açtırıcı bulunmaktadır. Aşırı yüklenmelerde bimetal akım değerine bağlı olarak zaman gecikmeli olarak devreyi acarlar.Kısa devre durumunda belli eşik değeri aşıldığında bir elektromanyetik açtırıcı gecikmesiz olarak devreyi acar.B ve C tipleri mevcuttur. B tipi nominal akımın (3-5) katında, C tipi nominal akımın (5-10) katında devreyi acarlar.

Şekil 7 Anahtarlı otomatik sigorta (Gold)

Tablo 2’de  70  ^oC dereceye kadar kabloların yüklenebileceği nominal akım değerleri verilmiştir. Anahtarlı otomatik sigortalar kullanma yerlerine göre,

• H  tipi: Ev aletleri ve konut tesisatında
• L tipi : Dagıtım ponoları ve kumanda devrelerinde
• G tipi : Ölçme aletlerinde, endüktif yüklerin korunmasında

kullanılmaktadırlar.

3. SİGORTALARIN SECİM KRİTERLERİ

Koruma elemanı olarak kullanılan sigortalar üç temel esasa göre seçilirler. Sigortaların seçiminde mutlak surette selektiv düzenlemeye dikkat etmek gerekir. Işık linyelerinde normal asenkron motor linyelerinde gecikmeli tipten sigorta seçmeliyiz. Güç elektroniği elemanlarının korunmasında hızlı karakterli sigorta seçilmelidir.

3.1 İletkenin Taşıyacağı Nominal Akıma Göre Sigorta Secimi

Hat akımını taşıyacak iletken kesiti seçilir. Bu kesite göre sigorta amper değeri tablodan bulunur. Talep güç aktif güç ile talep faktörünün çarpımından bulunur. Talep güç,

                                                                                                                            (1)

formülü ile bulunur. Hat akımı,

                                                                                                                      (2)

formülü ile bulunur. Burada P_T, talep gücü, T_f , talep faktörünü göstermektedir. Bu akım değerine uygun iletken kesiti seçilir. Bu kesiti taşıyacağı nominal akıma eşit veya bir alt norm değerinde sigorta seçilir. Hat kesitinin taşıyacağı nominal akım değerleri Tablo 2’de verilmiştir.

Tablo 2 Kablo kesitinin taşıyacağı nominal akıma göre sigorta secimi

Yer altı kablolarında iletkenlerin akım taşıma kapasiteleri Tablo  3’te verilmiştir.

Tablo 3 Kablolarının yer altında yüklenebilecekleri akım değerleri

3.2 Hat Akımına Göre Sigorta Secimi

(2) denkleminden bulunan akım değerine en yakın veya bir üst değerdeki sigorta seçilir. Bu yolla yapılan secimde ilave yüklerin ponoya bağlanması durumunda sigorta değerini yeni yük durumuna göre düzenlemek gerekir.

3.3 Aşırı Akım Katsayısına Göre Sigorta Secimi

Buşonlu ve NH tipi sigortalar nominal akımlarının %40 kadar fazladan akımı sürekli olarak taşıyabilir. Bu kritere göre sigorta seçildiğinde hat akımı 1.4 katsayısına bölümünden elde edilen akım değerine uygun bir sigorta seçilir. Aşırı akım katsayısına göre kesit seçiminde hat akımı,

                                                                                                                                       (3)

formülünden yararlanılır. Bu akım değerine eşit veya bir üst normda sigorta seçilir.

4. UYGULAMA

Kurulu güçü, talep faktörü ve güç katsayısı verilen tesisi aşırı akım ve kısa devreye karşı korumak için sigorta  seçilecektir.

4.1  Sigortayı hattın taşıyacağı nominal akıma göre

4.2  Sigortayı hat akımına göre

4.3  Sigortaları aşırı akım katsayısına göre

seçelim.

Şekil 8 Sigorta secimi

4.1  Sigortanın hattın taşıyacağı nominal akıma göre seçilmesi

(1) denkleminden talep güçün değeri,

olarak bulunur. Hat akımı (2) denkleminden,

Tablo 1’den bu akım değerini taşıyan kablonun kesiti,

NYY 3*25+16……0,6 / 1KV

olarak bulunur. Bu kablonun taşıyacağı nominal akım değeri () tablosundan 130 (A) olarak bulunur. Seçilen sigorta değeri 3*125 (A), olarak bulunur.

Şekil 9 Hattın taşıyacağı nominal akıma göre sigorta seçilmesi

4.2  Sigortanın Hat Akımına Göre Seçilmesi

(2) denkleminden hat üzerinden  103.7 (A) akım akar. Bu akımın bir alt norm akım değerindeki sigorta   3*100 (A) dir.

Şekil 10 Tesise sigortanın hat akımına göre seçilmesi

4.3  Sigortaları Aşırı Akım Katsayısına Göre Seçilmesi

(3) denkleminden (k=1.4) için akımın değeri,

olarak bulunur. Bu akım değerinin bir üst norm değerdeki sigorta  3*80 (A) olarak bulunur.

Şekil 11 Tesiste sigortanın aşırı akım katsayısına göre seçilmesi

5. SONUÇLAR VE ÖNERİLER

Elektrik enerjisine olan talep günbegün sürekli artmaktadır. Çıkan yangınların büyük bir kısmı elektrik kökenlidir. Yangınlar epeycene bir kısmı  yanlış sigorta seçiminden kaynaklanmaktadır. Sigorta amperi gereğinden büyük seçildiğinde devreyi kesmesi gerekirken kesmez bunun sonucunda aşırı ısınma sonucunda  yangınlar oluşur. Sigortaların seçiminin incelendiği bu çalışmanın sonucunda aşağıdaki önerilerde bulunulabilir.

·        Işık linyelerinde normal tip sigorta  yerine gecikmeli tip sigorta  kullanılırsa elektrikli cihazlar bir arıza durumunda hasar görürler. Gene motor devrelerinde gecikmeli tip sigorta yerine normal tip sigorta seçildiğinde motor yol alma süresi içinde sigortalar devreyi keserler.

·        Sigorta akımı yükün çekeceği hat akımına eşit veya daha büyük olmalıdır. Aksi taktirde sigorta zamansız devreyi acar.

·        Sigortanın hattın taşıyacağı nominal akıma göre seçilmesi durumunda sigorta akımı hattın taşıyacağı nominal akım değerinden küçük olmalıdır.

·        İletken kesitinin değiştiği yerlere mutlak surette sigorta konmalıdır.

·        Koruma tedbirleri başta lüzumsuz bir harcama gibi gözükür. Bir arıza durumunda sistemin zarar görmeden korunması yapılan harcamaların haklılığını ortaya koyar.

·        Günümüzde harmonik kaynakların artışı göz önünde bulundurularak, kompanzasyon tesislerinde kullanılan sigortalar nominal akımın 1.7 katı kadar seçilmelidir. Gene sigortalar atıyorsa tesiste kuvvetli dereceden harmonikler bulunmaktadır. Harmonikleri yok edecek filtre devreler mutlak surette kullanılmalıdır.

·        Selektivite bir devrede sigortaların anma akımlarına göre en küçükten en büyüğe doğru sıralanmalarıdır.Selektiviteden amaç arızaya en yakın sigortanın devreyi kesmesini temin etmektir. IEC standardının eriyen telli sigortalar için koyduğu selektivite oranı ½ dir. Kaynaktan , şebeke uçlarına gidildikçe kablo kesit değişimlerinde sigorta nominal akımları ½ oranında değişecektir.

·        Sigortaların bağlantı noktalarındaki temas dirençleri en aza indirilmelidir.

KAYNAKLAR

[1] Anders, G.J., (1997), Rating of Electric Power Cables,  IEEE Press,  Newyork.

[2] Alacacı, M., (2002), Elektrik Meslek Resmi, Color Matbaacılık Ltd.Şti. İskenderun

[3] Bayram, M., (2000), Kuvvetli Akım Tesislerinde Reaktif Güç Kompanzasyonu, Birsen Yayınevi, İstanbul.

[4] Çakır, H., (1985), Elektrik Şebeke Kayıpları, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul.

[5] Hürer, A., (1990), Elektrik Tesisat Bilgisi, Çilt I, Mesleki ve Teknik Öğretim Kitapları, İstanbul.

[6] Hürer, A., (1990), Elektrik Tesisat Bilgisi, Çilt II, Mesleki ve Teknik Öğretim Kitapları, İstanbul.

[7]  IEC 60269-2-1 :2000-03  Standardı.

[8] Kocatepe, C., Uzunoğlu, M., Yumurtacı, R., Karakaş, A. ve Arıkan, O., (2003), Elektrik Tesislerinde Harmonikler, Birsen Yayınevi, İstanbul  

[9] Kaleporselen Elektroteknik Sanayi A.Ş., İstanbul.

[10] Uçku, K., (1974), Elektrikle Enerji Dağıtımı ve Projesi. Birinci Kısım, Tisa Matbaacılık Sanayi, Ankara.

[11] Uçku, K., (1974), Elektrikle Enerji Dağıtımı ve Projesi. İkinci Kısım, Tisa Matbaacılık Sanayi, Ankara.

[12] Ürgüplü, Z.(1990), Teknik Derleme, Ka-rel İnşaat Tesisat Ltd.Şirketi,İstanbul.

[13] Peşint, A. M.A, (1977), Enerjinin Üretimi, İletimi ve Dağıtımı. Yüksek Teknik Öğretmen Okulu, Ankara. 

[14]  VDE 0636 Teil 3011:1999-05  Standardı.