Kesiciler ve Çeşitleri: Çalışma Prensibi, Türleri, Avantajları ve Kullanım Alanları
Kesiciler ve Çeşitleri: Çalışma Prensibi, Türleri, Avantajları ve Kullanım Alanları
Elektrik enerjisinin güvenli ve kesintisiz iletilmesinde en kritik anahtarlama elemanlarından biri yüksek gerilim kesicileridir. İlk yüksek gerilim kesicileri 19. yüzyılın sonlarında kullanılmaya başlanmış ve gelişen teknolojiyle birlikte günümüzde çok daha güvenilir, hızlı ve uzun ömürlü hale gelmiştir.
Kesiciler; normal işletme şartlarında yük akımlarını açıp kapatabilen, kısa devre gibi arıza durumlarında ise koruma rölelerinden aldığı komutla çok kısa sürede devreyi açarak sistemi koruyan cihazlardır. Günümüzde elektrik üretim santralleri, trafo merkezleri, enerji iletim ve dağıtım tesisleri ile endüstriyel tesislerin vazgeçilmez koruma ekipmanları arasında yer almaktadır.
Kesici Nedir?
Kesici; elektrik devresini boşta, yük altında veya kısa devre akımı sırasında güvenli şekilde açıp kapatabilen anahtarlama elemanıdır.
Yüksek gerilim sistemlerinde oluşan kısa devre akımları binlerce amper seviyesine ulaşabilir. Böyle büyük akımların güvenli şekilde kesilebilmesi için özel ark söndürme sistemlerine sahip kesiciler kullanılmaktadır.
Kesicilerin temel görevleri şunlardır:
- Devreyi güvenli şekilde açıp kapatmak
- Kısa devre akımlarını kesmek
- Güç transformatörlerini korumak
- Bara ve iletim hatlarını korumak
- Personel güvenliğini sağlamak
- Enerji sürekliliğini artırmak
Kesici ile Ayırıcı (Seksiyoner) Arasındaki Fark
Kesiciler ile ayırıcılar sıklıkla karıştırılan iki farklı şalt ekipmanıdır.
| Kesici | Ayırıcı (Seksiyoner) |
|---|---|
| Yük altında açabilir. | Yük altında açılması tehlikelidir. |
| Kısa devre akımını kesebilir. | Kısa devre akımını kesemez. |
| Ark söndürme sistemi vardır. | Ark söndürme sistemi yoktur. |
| Koruma röleleri ile çalışır. | İzolasyon amacıyla kullanılır. |
| Otomatik çalışabilir. | Genellikle manevra amaçlı kullanılır. |
Bu nedenle enerji kesme işlemlerinde önce kesici açılır, ardından ayırıcılar devreye alınır.
Kesicilerin Çalışma Prensibi
Kesici kapalı konumdayken elektrik akımı kontaklar üzerinden geçer.
Koruma rölesi herhangi bir arıza algıladığında;
- Açma bobini enerjilenir.
- Mekanizma hareket eder.
- Hareketli kontak sabit kontaktan ayrılır.
- Kontaklar arasında elektrik arkı oluşur.
- Ark söndürme ortamı devreye girer.
- Devre tamamen açılarak enerji kesilir.
Kesicilerin çalışma süresi genellikle 30–60 milisaniye arasındadır.
Kesici Çeşitleri
Kesiciler, arkın söndürüldüğü ortama göre sınıflandırılır.
1. Tam Yağlı Kesiciler
Tam yağlı kesiciler, yüksek gerilim sistemlerinde kullanılan ilk kesici tiplerinden biridir. Ark söndürme işlemi tamamen izolasyon yağı içerisinde gerçekleştirilir.
Elektrik arkının oluşturduğu yüksek sıcaklık yağın buharlaşmasına neden olur. Oluşan gaz, arkı soğutarak söndürür.
Avantajları
- Basit yapıya sahiptir.
- Üretimi kolaydır.
- Yüksek yalıtım sağlar.
Dezavantajları
- Yangın ve patlama riski yüksektir.
- Düzenli yağ bakımı gerektirir.
- Büyük hacimlidir.
- Günümüzde yeni tesislerde tercih edilmez.
2. Az Yağlı Kesiciler
Az yağlı kesiciler, tam yağlı kesicilerin geliştirilmiş versiyonudur.
Her faz ayrı yağ haznesine sahiptir ve yalnızca ark söndürme bölgesinde yağ kullanılır.
Avantajları
- Daha az yağ tüketir.
- Boyutları küçüktür.
- Bakımı daha kolaydır.
Dezavantajları
- Yağ kaçakları görülebilir.
- Yağın belirli aralıklarla değiştirilmesi gerekir.
- Endüktif yüklerde performansı sınırlıdır.
3. Vakumlu Kesiciler
Vakumlu kesicilerde ark, tamamen havası alınmış vakum ortamında söndürülmektedir.
Kontaklar ayrıldıktan sonra oluşan metal buharı çok kısa sürede yoğunlaşarak yalıtım yeniden sağlanır.
Günümüzde özellikle 36 kV orta gerilim sistemlerinde en yaygın kullanılan kesici tiplerinden biridir.
Avantajları
- Bakım ihtiyacı çok düşüktür.
- Çevre dostudur.
- Sessiz çalışır.
- Uzun mekanik ömre sahiptir.
- Yaklaşık 10.000–30.000 açma-kapama ömrü vardır.
Dezavantajları
- İlk yatırım maliyeti yüksektir.
- Çok yüksek gerilim seviyelerinde sınırlı kullanım alanına sahiptir.
4. Basınçlı Havalı Kesiciler
Bu kesicilerde oluşan elektrik arkı, yüksek basınçlı hava yardımıyla uzatılarak söndürülmektedir.
Geçmişte özellikle 154 kV ve üzerindeki sistemlerde yaygın olarak kullanılmıştır.
Avantajları
- Büyük kısa devre akımlarını kesebilir.
- Açma süresi oldukça kısadır.
- Çok yüksek gerilimlerde kullanılabilir.
Dezavantajları
- Kompresör sistemi gerektirir.
- Gürültülü çalışır.
- Bakım maliyeti yüksektir.
- Günümüzde büyük ölçüde SF6 kesicilerin yerini almıştır.
5. Manyetik Üflemeli Kesiciler
Manyetik üflemeli kesicilerde oluşan ark, elektromanyetik kuvvet yardımıyla ark odasına yönlendirilerek uzatılır ve söndürülür.
Ark uzadıkça direnci artar ve kısa sürede sönümlenir.
Avantajları
- Mekanik yapısı basittir.
- Ark kontrolü başarılıdır.
Dezavantajları
- Günümüzde kullanım oranı oldukça düşüktür.
- Yüksek bakım gerektirir.
- Yeni tesislerde tercih edilmez.
6. SF6 Gazlı Kesiciler
SF6 gazlı kesiciler günümüzde yüksek gerilim iletim sistemlerinde en yaygın kullanılan kesici tipidir.
SF6 (Kükürt Hekzaflorür) gazı çok yüksek dielektrik dayanımına sahip olup elektrik arkını çok hızlı şekilde söndürmektedir.
Kesici açıldığı anda hareketli kontak içerisindeki piston SF6 gazını sıkıştırır ve oluşan ark üzerine yüksek basınçla üfleyerek söndürür.
Avantajları
- Çok yüksek yalıtım dayanımı sağlar.
- Boyutları küçüktür.
- Açma-kapama ömrü uzundur.
- Yangın riski yoktur.
- Bakım ihtiyacı düşüktür.
- 170 kV ve 420 kV sistemlerde yaygın olarak kullanılır.
Dezavantajları
- Gaz kaçağı kontrol edilmelidir.
- SF6 güçlü bir sera gazıdır ve çevresel etkileri nedeniyle dikkatli kullanılmalıdır.
- İlk yatırım maliyeti yüksektir.
- Gaz dolumu özel ekipman gerektirir.
Kesici Seçiminde Dikkat Edilmesi Gerekenler
Bir kesici seçilirken aşağıdaki teknik kriterler dikkate alınmalıdır:
- Anma gerilimi
- Anma akımı
- Kısa devre kesme kapasitesi
- Ark söndürme yöntemi
- Mekanik ömür
- Elektriksel ömür
- Açma-kapama süresi
- Koruma sınıfı
- Çalışma ortamı
- Bakım maliyeti
Kesicilerin Bakımı
Kesicilerin güvenilir şekilde çalışabilmesi için periyodik bakım yapılması gerekir.
Bakım sırasında;
- Kontak aşınmaları kontrol edilir.
- İzolatörler temizlenir.
- Mekanik bağlantılar sıkılır.
- Açma ve kapama bobinleri test edilir.
- Yardımcı kontaklar kontrol edilir.
- SF6 gaz basıncı ölçülür.
- Gaz kaçak testi yapılır.
- Açma-kapama zaman testleri uygulanır.
- Kontak geçiş direnci ölçülür.
- Termal kamera ile sıcaklık kontrolü gerçekleştirilir.
Sonuç
Kesiciler, yüksek gerilim elektrik sistemlerinde güvenli işletmenin temel anahtarlama elemanlarıdır. Ark söndürme teknolojisine göre tam yağlı, az yağlı, vakumlu, basınçlı havalı, manyetik üflemeli ve SF6 gazlı olmak üzere farklı türleri bulunmaktadır. Günümüzde orta gerilim sistemlerinde vakumlu kesiciler, yüksek gerilim iletim sistemlerinde ise SF6 gazlı kesiciler en yaygın çözümler olarak öne çıkmaktadır. Doğru kesici seçimi, düzenli bakım ve uluslararası standartlara uygun testler sayesinde elektrik şebekelerinde yüksek güvenilirlik, uzun ekipman ömrü ve kesintisiz enerji iletimi sağlanmaktadır.
