Kesici Nedir? Ne İşe Yarar? Çeşitleri Nelerdir? Yapısı Nasıldır?
Orta ve yüksek gerilim elektrik şebekelerinde yük akımlarını ve kısa devre akımlarını kesmeye yarayan cihaza kesici denir. Disjonktör veya entrüptör olarak da adlandırılmaktadır. Kesici devreyi, boşta, yükte ve özellikle kısa devre hâlinde açıp kapayabildiği gibi otomatik kumanda yardımı ile açılıp kapanmasına da olanak sağlar.
Böylece insanları tehlikeden korumakta, alçak ve yüksek gerilim cihazlarında meydana gelebilecek hasarı önleyip en aza indirgemektedir. Kesiciler hem ark söndürme özelliğine, hem de çok hızlı hareket etme özelliklerine sahiptir. Enerjiyi keserken önce kesici, daha sonra ayırıcı açılmalıdır.
Bir kesicinin görevi kapalı durumda devreden güç akışını sağlamak, açık durumda ise güç akışını engellemektir. Bu iki görevden ilkini kontak elemanları arasında iyi bir temas oluşturarak ikinci görevi ise kontak elemanlarını ayırarak elektriksel olarak yerine getirir.
Kesiciden bu iki görevin gerektiği anda tam olarak yerine getirilmesi beklenir. Uzun süre kapalı kalmış bir kesiciden birdenbire devreyi açmasını istemek ona ağır bir görev yüklemek demektir. İşte kesicilerin gerçek görevleri bu durumda ortaya çıkmaktadır. Çünkü yüksek gerilimde, elektrik geçerken devreyi açmak veya kapatmak doğacak arktan dolayı hem zor hem de tehlikelidir.
Kesicinin en önemli görevi kısa devre anında devreyi açmaktır. Son yarım yüzyıl içerisinde şebekelerin gittikçe büyümesi kısa devre akımlarını büyütmüş ve böylece kesicilerin işi daha da zorlaşmıştır. Bu süre içinde güç iletim sistemlerinin gerilimleri 110 kV’lardan 750 kV’lara ulaşmış ve bunun sonucunda kısa devre açma güçleri 1000 MVA’dan 50000 MVA’lara varmıştır. Sistem stabilitesi bakımından, toplam kesme süresi önemli ölçüde kısalmıştır.
Kesiciler, devre yük altında iken meydana gelen arkı söndürme düzeneklerine sahip oldukları için kullanılır. Kesicilerin görevleri arasında, arızalı hâlde devreyi açma vardır. Buna göre kesiciler kendilerinden evvel gelen cihazları arızalı yerden ayırmakta ve arızanın o cihazlara yaptıkları zorlamaların önüne geçmektedir. Bu bize kesicilerin aynı zamanda bir koruma elemanı (sigorta gibi) olduğunu gösterir. Bir kesicinin görevini tam yapabilmesi için önce uygun bir şekilde seçilmesi, işletilmesi ve bakımının da dikkatli yapılması gerekir.
Kesici çeşitleri
1-Kullanılan gerilime göre kesiciler
a-Orta Gerilim Kesicileri
Standart anma gerilimleri (kV) IEC’ ye göre: 1- 6- 7,2- 12- 17,5- 24- 36 kV olan kesicilerdir.
b-Yüksek Gerilim Kesicileri
Standart anma gerilimleri (kV) IEC’ ye göre 52-72,5-100-123-145-170-245-300-362-420-525-765 kV olan kesicilerdir. Günümüzde birçok firma 1000 kV ve üzeri yüksek gerilim kesicileri üretimi yapmaktadır.
2-Tekrar kapama işlemine göre kesiciler
a-Tekrar kapamalı
b-Tekrar kapamasız
3-Çalışma ortamına göre kesiciler
a-Bina içi (dâhili)
b-Bina dışı (haricî)
4- Arkın söndürüldüğü ortama göre kesiciler
a-SF6 gazlı
b-Vakumlu
c-Basınçlı hava üflemeli
d-Tam yağlı
e-Az yağlı
f-Manyetik üflemeli
Kesicilerin yapısı ve bölümleri
1-Sabit ve hareketli kontaklar
Kesicinin akımını taşıyan kısımdır. Kesici tipine göre değişiklik gösterir. Kontaklar parçalı dilimli ve yağlı olarak yapılmış olup biri hareketli diğeri sabittir.
2-Ark söndürme bölümü
Kontakların birbirinden ayrıldığı arkın meydana geldiği ve söndürüldüğü bölümdür. Ebatları kesici tiplerine göre değişir. Görevleri arkın söndürülmesini kolaylaştırmak etkilerini azaltmak ve hızlandırmaktır. Arkın boyu ark söndürme hücrelerinin seperatörleri tarafından parçalara bölünür. Böylece arkın şiddeti azaltılmış olur, bu da arkın daha kısa sürede söndürülmesini sağlar. Ayrıca kesicilerin yapısı itibariyle ark parçacıkları etrafında bir helezonik yağ dalgası oluşur. Bu da arkın hücreyi terk etme süresini kısaltır.
3-İşletme mekanizması
Hareketli kontakları açıp kapatan, tırnak, yay ve mil gibi parçalardan oluşan sistemdir. Mekanik veya elektrik motorlu yapılır. Motorlu işletme mekanizmalarında motor gerilimi 110 V DC veya 220/380 V AC’dir.
İşletme mekanizmasının başlıca çeşitleri şunlardır:
a-Elle kurmalı yaylı tip mekanizma
Kas gücüyle, kesici kontaklarının açılması ve kapatılması mümkündür fakat kesicilerde açma işleminin süratli yapılması gerektiğinden, kol hızını arttıracak bir yay kullanılır. Kesicinin elle kumandasında kilitleme tertibatı kullanılır. Kilitleme tertibatı, kapama esnasında yay vasıtasıyla kurulur. Elle kumandalı sistemin, kullanım alanı çok geniş değildir. Daha çok, küçük güçlü ve gerilimli kesicilerde kullanılır.
b-Motorla kurmalı yaylı tip mekanizma
Doğru veya alternatif akımla çalışan küçük güçlü (75 W) motorlarla açma-kapama işlemi yapılır. Motor kumandasında, sınır anahtarları ve kontaktörler kullanılır. Motorun devir yönü değiştirilerek açma-kapama işlemi yapılır. Elektrik motoru devreyi açarken mekanizmada bulunan yayı kurar. Enerji beslenmesinde süreklilik esas olduğundan, herhangi bir müdahaleye gerek kalmadan, kurulan yay otomatik olarak kontakları tekrar kapatır. Uzaktan kumanda yapılabilir. Elektrik kesildiği zaman, elle kumanda edilebilecek şekilde dizayn edilmiştir. Motorla kurmalı sistem, büyük güçlerin kumandasında kullanılır.
c-Basınçlı havalı tip mekanizma
Bu tip işletme mekanizmasında, kontakların açılmasını ve kapanmasını sağlayan kuvvet havadan elde edilir. Hava bir kompresörden sağlanır. Kompresör için ayrı bir düzenek gerektirmesi ve gürültülü çalışması dezavantajıdır. Genellikle büyük güçlerin kumandasında kullanılır.
d-Elektromanyetik bobinli tip mekanizma
Burada hareketli kontak elemanı milli mekanik mafsallar ile demir çekirdeğe sahip bobinler vasıtasıyla hareket ettirilir. Bobin enerjilenince oluşan kuvvet yönüne göre mili aşağı yukarı hareket ettirir. Bu şekilde açma-kapama sağlanır.
Kesici seçiminde göz önünde bulundurulması gereken karakteristikler
Kesici seçiminde aşağıdaki parametreler göz önünde bulundurulmalıdır:
Anma gerilimi
Kesicinin kullanılacağı şebekenin en yüksek geriliminin en üst sınırıdır. Buna göre bir kesicinin anma gerilimi, bağlı bulunduğu noktada meydana gelebilecek en yüksek şebeke geriliminden daha küçük olmamalıdır. Kesicilerin standart anma gerilimleri (kV) IEC’ ye göre şunlardır: 1- 6- 7,2- 12-17,5– 24- 36- 52- 72,5– 100- 123- 145- 170- 245– 300- 362- 420– 525- 765 KV’tur. Ülkemizde yaygın olarak kullanılan kesici anma gerilimlerinin altı çizilmiştir.
Anma frekansı
Kesicinin çalıştığı şebekenin anma frekansı olup genelde 50Hz’dir.
Sürekli anma akımı
Bir kesicinin, bozulmaksızın sürekli olarak içindenngeçebilecek anma akımın etkin değeridir.
Kısa devre anma kesme akımı
Bir kesicinin anma gerilim değerinde, içindenAC ve DC bileşenleri bulunan, kontaklarının hasar görmeden kesebileceği ve kesici kutbunda arkın oluştuğu andaki arıza akımının etkin değeridir.
Anma kısa zaman akımı ve süresi
Bir kesicinin anma kısa zaman akımı, kesici kapalı iken kısa devre anma kesme akımına eşit bir akımın geçirebileceği ve sıcaklık yükselmesinde hasar görmeden dayanabileceği akım değeridir. Bu sürenin standardı bir saniyedir. Kesici plakasında etkin değer olarak verildiğinde, simetrik kesme akımına eşittir.
Darbe kısa devre akımı
Kesicinin dinamik olarak dayanacağı darbe kısa devre akımının tepe değeri olarak verilir. Simetrik kesme akımının yaklaşık olarak 3,5 katıdır.
Anma kısa devre akımı
Arıza üzerine kapamada oluşan akımın tepe değeri,kapama işlemi sırasında akımın oluştuğu anı izleyen geçici rejimde kesicinin bir kutbundaki akımı ilk büyük yarı dalgasının tepe değeridir. Bu değer kesici plakasında KA olarak verilen değerin yaklaşık 2,5 katıdır.
Anma yalıtım seviyesi
Anma şebeke frekansında; kesicinin toprağa göre fazları ve açık kontakları arasındaki elektriksel zorlanmalara karşı yalıtımını belirten darbe dayanma gerilimi değerleridir.
Açma süresi
Kesicinin gerilimsiz ve kapalı durumda iken açma mekanizmasına verilen kumandanın alındığı anda bütün kutuplarda ark kontaklarının ayrılmasına kadar geçen süredir.
Kesme süresi
Kesicinin açma süresinin başlangıcı ile ark süresinin bitimi ve ortamın deiyonizasyon olması sırasında geçen zaman olarak tanımlanır. Bu değerler yapımcı firmalar tarafından verilir.
Tekrar kapamalı açma
Kullanılan kesici bağlı olduğu şebekede istenilen bir tekrar kapama düzenine göre çalıştırılacaksa yapımcı firmaya bildirilmelidir.
Kesicinin çalıştığı ortam
Kesicinin çalışacağı ortam, seçilmesi için önemli bir etkendir. Kapalı yerde ve açık havada çalışılacağı belirtilmelidir. Kesicinin sürekli anma ve kesme akımına göre seçilmesinde TS 2687’ye göre verilen standart değerleri uygulanır.
Kumanda devreleri anma besleme gerilimleri
Kesicinin kumanda devrelerinin DC veya AC anma gerilim değerleri kullanılacak yerdeki yardımcı servis anma gerilim değerleriyle aynı olmalıdır. TS 2687’ye göre gerilim standartları 24- 48- 110- 220 volttur.
