Name: protective devices in power systems
Uploaded: 2024-11-21T14:54:31.000Z
Duration: 1 min 23 s
Channel: JoVE

Bir devre kesici, elektrik akışını durdurmak için uzatılan ve soğutulan arkı söndürerek arıza akımlarını keser.
Kesiciler, çalışma voltajlarına ve arkı söndürmek için kullanılan ortama göre sınıflandırılır.
Yüksek gerilim kesiciler, kesinti sonrasında 15 ila 50 döngüyü otomatik olarak yeniden kapatır ve arıza devam ederse kilitlenerek operatör müdahalesi gerektirir.
Alçak gerilim uygulamalarında, büyük arıza akımları için manyetik açmalı kompakt tip devre kesiciler ve daha küçük, sürekli aşırı yükler için termal açmalar kullanılır.
Basitleştirilmiş E/X yöntemi, diğer faktörleri ihmal ederek, arıza öncesi voltajı ve sistem reaktansını kullanarak maksimum simetrik kısa devre akımını hesaplayarak kesici seçimine yardımcı olur.
Jeneratörler için, iki çevrimli kesiciler, alt geçici reaktanslar kullanılarak hesaplanan alt geçici arıza akımına göre seçilir. Senkron motorlar için, kesici hızına bağlı olarak alt geçici veya geçici reaktanslar uygulanır.
Sigortalar, kum dolu bir tüpte eriyebilir bir bağlantıya sahip aşırı akım cihazları, normal çalışma altında iletken görevi görür. Aşırı yük akımı, bağlantı sıcaklığını yükselterek erimesine ve bir ark oluşturmasına neden olur.

devre kesici ve sigorta seçimi

Circuit Breaker and Fuse Selection

<div>
 Devre kesici, arıza akımlarını kesmek ve bazen otomatik olarak tekrar kapatmak için tasarlanmış bir cihazdır. Bir arıza akımı algılandığında, kesici elektrik kontaklarını ayırır ve bu da bir ark oluşturur. Bu ark, kesicinin tasarımına bağlı olarak uzama, soğutma veya bölme gibi yöntemler ile söndürülür. Kesiciler, çalıştıkları voltaja ve ark söndürme için kullanılan ortama (hava, yağ, SF6 gazı veya vakum gibi) göre kategorilere ayrılır.
 Yüksek voltajlı sistemlerde, devre kesiciler genellikle otomatik tekrar kapatma mekanizmalarına sahiptir. Bu kesiciler, bir kesintiden sonra 15 ile 50 döngü içinde tekrar kapanır. Arıza devam ederse, bir operatörün manuel müdahalesini gerektirecek şekilde kilitlenir. Düşük voltajlı sistemlerde, çift açılımlı kalıplı kasa kesiciler yaygındır. Bu kesiciler, büyük arızaları gidermek için manyetik anlık açmaları ve daha küçük arızaları ele almak için termal açmaları kullanır.
 E/X yöntemi, maksimum simetrik kısa devre akımını hesaplayarak kesici seçimini basitleştirir. Bu yaklaşım, diğer faktörleri göz ardı ederek ön arıza gerilimi ve sistem reaktans özelliklerini kullanır. Jeneratörler için, alt geçişli makine reaktanslarına güvenerek alt geçişli arıza akımını hesaplamak için iki çevrimli kesiciler kullanılır. Senkron motorlar için, alt geçişli veya geçici reaktanslar kesicinin çalışma hızına göre dikkate alınır.
 Sigortalar, kum dolu bir tüp içinde sigortalı bir bağlantı içeren aşırı akım koruma cihazları olarak hizmet eder. Normal koşullar altında sigortalı bağlantı elektriği iletir. Bir aşırı yük akımı oluştuğunda, bağlantının sıcaklığı yükselir ve erimesine ve bir ark oluşturmasına neden olur. Sigortalar dört temel faktöre göre belirlenir: akım derecesi, voltaj derecesi, kesme derecesi ve zaman gecikmesi özellikleri. Sigortalar eridikten sonra manuel olarak değiştirilmelidir.
 Hem devre kesiciler hem de sigortalar, elektrik sistemlerini arıza akımlarından ve aşırı akım koşullarından korumada kritik roller oynar. Otomatik olarak yeniden kapanma ve farklı arıza türlerini ele alma yetenekleriyle devre kesiciler, yüksek ve düşük voltajlı uygulamalarda olmazsa olmazdır. Sigortalar, daha basit olmalarına ve manuel değiştirme gerektirmelerine rağmen, aşırı akımları keserek güvenilir koruma sağlar. Elektrik sisteminin özel gereksinimlerini ve özelliklerini anlamak, güvenliği ve operasyonel sürekliliği sağlamak için uygun koruyucu cihazların seçilmesinde çok önemlidir.
</div>

Devre Kesici ve Sigorta Seçimi

Bir devre kesici, elektrik akışını durdurmak için uzatılan ve soğutulan arkı söndürerek arıza akımlarını keser.
Kırıcılar ...

Education

JoVE Core

Electrical Engineering

Elektrik Mühendisliği

Unit 1

Ünite 1

Symmetrical and Unsymmetrical Faults

Simetrik ve Asimetrik Arızalar

KEY TERMS AND CONCEPTS

TEMEL TERİMLER VE KAVRAMLAR

protective devices in power systems

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system.

A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as air, oil, SF6 gas, or vacuum.

High-voltage circuit breakers often include automatic reclosing. They can reclose within 15 to 50 cycles after an interruption. If the fault remains, the breaker locks out and an operator must reset it manually. In low-voltage systems, dual-trip molded case breakers are common. These use magnetic instantaneous trips for large faults and thermal trips for smaller faults.

The E/X method is used to simplify breaker selection. It finds the maximum symmetrical short-circuit current from the prefault voltage and the system reactance. It ignores other factors. For generators, two-cycle breakers are used to calculate subtransient fault current from subtransient machine reactances. For synchronous motors, subtransient or transient reactances are used, depending on breaker operating speed.

Fuses are overcurrent devices with a fusible link inside a sand-filled tube. Under normal conditions, the fusible link carries current. During an overload, its temperature rises, the link melts, and an arc forms. Fuses are selected by current rating, voltage rating, interrupting rating, and time-delay characteristics. After they melt, they must be replaced by hand. Circuit breakers and fuses both provide important protection against fault conditions, but they do so in different ways.

Protective Devices in Power Systems

series r&#8212;l circuit transients

Fault Current in a Series R-L Circuit

A series resistor-inductor, or R-L, circuit can model a three-phase short circuit when the switch closes at the start of the time period. In this fault condition, all three phases of an unloaded synchronous machine are short-circuited. With no fault impedance and no initial current, the starting voltage depends on the source voltage phase angle. Kirchhoff's Voltage Law, or KVL, is used to analyze the circuit and find the total asymmetrical fault current. This current has two parts. The AC...

three-phase short circuit&#8212;unloaded synchronous machine

three-phase-short-circuitunloaded-synchronous-machine

Synchronous Machine Fault Current Decay

A three-phase short circuit on an unloaded synchronous machine shows how fault current changes over time. The AC fault current, with the DC offset removed, starts at a high value and then falls to a steady-state level in one phase of the machine. This change happens because of the magnetic flux created by the short-circuit armature currents. At first, these currents flow through high-reluctance paths. They later shift to lower-reluctance paths, which increases the armature inductance. This...

power system three-phase short circuits

Subtransient Fault Current in Power Systems

Subtransient fault current analysis in a power system uses simplified models for the main equipment. Transformers are represented by their leakage reactances. Transmission lines are modeled with equivalent series reactances, and synchronous machines are treated as constant voltage sources behind their subtransient reactances. Several elements are left out of the calculation because their effect on the immediate fault current is small or they make the model harder without changing the result...

bus impedance matrix

Three-Phase Fault Current Analysis

Three-phase fault current analysis in an N-bus power system uses the positive-sequence network and the bus impedance matrix. It helps estimate subtransient fault currents when a short circuit occurs at one bus. The method uses superposition, which means the problem is split into two circuits that are studied separately. In the first circuit, all machine voltage sources are short-circuited. Only the prefault voltage source at the faulted bus remains. The positive-sequence bus impedance matrix...

circuit breaker and fuse selection

Circuit breakers and fuses protect electrical systems from fault current and overcurrent. They help stop damage when current rises above safe limits. Both devices are chosen based on the needs of the electrical system. A circuit breaker interrupts fault current by separating its contacts. This creates an arc, which must be extinguished by elongation, cooling, or splitting, depending on the breaker design. Breakers are grouped by operating voltage and by the arc-extinguishing medium, such as...

sequence networks of rotating machines

Generator Sequence Currents and Impedances

Generator sequence currents and impedances explain how a Y-connected synchronous generator behaves under balanced and unbalanced conditions. When the generator is grounded through a neutral impedance, it is set up to produce balanced internal phase voltages with only positive-sequence components. The source voltage therefore appears only in the positive-sequence network, and the line-to-ground voltages at the generator terminals show the sequence components of this setup. Zero-sequence current...

per-unit sequence models

Transformer Sequence Networks in Per Unit

Transformer sequence networks in per unit show how three-phase transformers respond to positive-, negative-, and zero-sequence currents. For an ideal Y-Y transformer grounded through neutral impedances, the per-unit sequence networks act much like those of a single-phase ideal transformer when the current is balanced. Balanced positive-sequence and negative-sequence currents do not create neutral current, so they do not cause voltage drops across the neutral path. Zero-sequence current behaves...

fault types

Power System Faults in Sequence Networks

Power system faults can be analyzed by moving between the phase domain and the sequence domain. This approach helps relate fault currents and voltages for three-phase bus faults and keeps the fault impedance in the model. Fault impedance is zero for a bolted fault, equal to the arc impedance for an arcing fault, and it represents the total fault impedance for a transmission-line insulator flashover. For a single line-to-ground fault from phase A to ground, the phase-domain conditions are...

key terms and concepts

Learn how circuit breakers and fuses protect power systems from faults and overloads, including trip types, arc extinction, reclosing, and fuse ratings.

Protective Devices in Power Systems | JoVE K12

JoVE Core Elektrik Mühendisliği, devre analizi teknikleriyle birlikte elektrik devrelerinin temel kavramlarını kapsayan, anlaşılması kolay animasyonlu videolar sunar. Operasyonel amplifikatörler ve devre dönüşümü kavramlarını kullanarak birinci dereceden ve ikinci dereceden devreleri içerir. Pratik tasarım örneklerinin ve gerçek dünya uygulamalarının bilim insanlarınca hazırlanan videolar aracılığıyla dahil edilmesi, karmaşık kavramları erişilebilir hale getirerek önemli bir eğitim değeri katmaktadır.

electrical engineering

Protective Devices in Power Systems

Description

Transcript

Tags