MAKALELER
   
 

Hava İzoleli Orta Gerilim Panolarında İç Ark ve Basınç Deşarjı

16.11.2019 tarihinde
Hvac Portal /
Hvac Portal
Paylaştı
287 Görüntüleme
   

Gürkan SAVAŞTÜRK

Siemens Akıllı Altyapı Dağıtım Sistemleri - Makina Mühendisi

Siemens San. ve Tic. A.Ş., Gebze

E-mail: gurkan.savasturk@siemens.com

Standartlara uygun ve doğru bir şekilde devreye alınmış orta gerilim panosunda iç ark istenmeyen bir durumdur ve genellikle operatör veya çevresel sebeplerden oluşabilir. Tesiste ciddi hasarlara ve hatta ölümcül kazalara sebebiyet verebilir. Bu sebeple panoların personelin korunması için standartta belirlenmiş olan şartları sağlaması gerekir. İç ark patlamaları sonucunda alev, ışık ve basınç dalgaları kontrolsüz bir şekilde serbest kalır. Orta gerilim panolarında oluşabilecek iç arkın sınıflandırmasını doğrulayan testler IEC 62271-200/VDE 0671-200 standardına uygun olarak yapılmalıdır.  

İÇ ARK SINIFLANDIRMASI (IAC – Internal Arc Classification)

Erişilebilirlik, panoya ulaşım, kısa devre akımı ve kısa devre süresi gibi kriterlere göre sınıflandırılır.

– Sınıflandırma: IAC

– Erişilebilirlik: A, B, C

– Panoya ulaşım: F(Front, ön), L(Lateral,yan), R(Rear, arka)

– Kısa devre akımı: Akım [kA] ve süre [s]

Erişilebilirlikteki tipindeki A, sadece yetkili personelin girebileceği; B, erişimin sınırlı olmadığı halka açık yerlerdeki; C ise kurulum nedeniyle erişilemeyecek pano tipleri içindir.

İç ark testiyle normal çalışma koşullarındaki panonun içinde ark oluşturularak iç ark sınıflandırılması belirlenir. Bu test, arkın oluşturacağı termal etkinin ve basıncın pano üzerindeki etkilerini görmek için yapılır. Pano içerisindeki bölmeler arası etkileşimi görmek gibi bir amacı yoktur.

İÇ ARK TESTİNİ GEÇME KRİTERLERİ

Panoların etrafı belirli mesafelerde ve belirli aralıklarda (150 g/m2) Resim 1’de görüldüğü gibi siyah pamuklu indikatörler ile çevrelenir.

Resim 1 : İç ark testinde yerleştirilmiş siyak pamuklu indikatörler [1]

Pano ile indikatörler arasında 300mm (B tipi panolarda 100mm), duvarla pano arasında 100mm olacak şekilde ve 2000mm yükseklik boyunca yerleştirilir. Ayrıca operatörün pano etrafında olmasını simüle etmek için 500mm genişliğinde yatay indikatörler yerleştirilir. İç ark sonucu oluşan alev ve basıncın tahliyesi ister oda içine ister dışına olsun panonun tip testini geçebilmesi için aşağıdaki 5 kriteri yerine getirmelidir.[2]

a)      Doğru olarak emniyete alınmış kapılar ve kapaklar açılmamalıdır. Sınırlı bir deformasyon kabul edilebilir.

b)     Gövdeden parça kopmamalıdır. 60g. üzerinde küçük parçaların fırlaması kabul edilmez.

c)      Pano üzerindeki 2 metre yüksekliğe kadar olan erişilebilir cephelerde delik oluşmamalıdır.

d)     İndikatörler sıcak gazlardan dolayı alev almamalıdır.

e)      Gövde, topraklama noktalarına bağlı kalmalıdır.


BASINÇ DEŞARJI

İç arkta oluşan alev, ışık ve basınç dalgalarının güvenli bir şekilde tahliyesi iki farklı şekilde yapılabilmektedir: Pano odasının içine ve dışına tahliye.

Gaz Deşarj Kanalları İle Pano Odasının Dışına Yapılan Tahliye

Panolar ortak bir basınç deşarj kanalıyla gaz deşarj kanalı çıkışına bağlanırlar.

Şekil 1 : Gaz deşarj kanallı orta gerilim panosu.

Hassas ekipmanların, elektronik cihazların ve kontrol odasının oda içerisinde olduğu durumlarda gaz deşarjının oda dışına yapılması tercih edilmektedir. Bazı şartnamelerde tahliyenin oda içerisine yapılması istenmemektedir. Bu tür durumlarda tahliyenin pano odası dışına yapılması zorunlu olmaktadır. E-house gibi küçük odalar için de uygun çözümdür. IEC62271, IEEE C37.20.7 ve NFPA 70E-2004 gibi standartlarda gaz deşarj kanalı çıkışının korunmasıyla ilgili bir şart yoktur. Ama yine de çıkışın Şekil 2’deki gibi bir çitle çevrilerek iş ve iş sağlığı bakımında faydalı bir uygulama olacaktır.

Şekil 2 : Gaz deşarj kanal çıkışının çitle çevrilmesi [3]

Gaz deşarj kanallarının tavana asılması, dirseklerin sabitlenmesi, kanal çıkışı için duvarda uygun boşluğun açılması gibi ilave inşaat işleri ve ön hazırlık gerektirir.

Şekil 3 : Kanalların tavana sabitlenmesi.

Pano Odasının İçine Tahliye

Pano odasının içine tahliyede iç arkın enerjisine ve pano hacmine bağlı olarak yönlendirici ve sönümleyici gibi sistemler yer alır. Sönümleyiciler üreticinin belirlediği panolar üzerinde bulunur. Sönümleyici Şekil 4’teki gibi ısı ve artan basıncın yolunu uzatıp bünyesinde bulunan parçalar sayesinde ısı transferi yaparak enerjinin etkisini limitlere düşürür. Böylece sıcaklık ve basınç azalarak oda içine güvenli bir tahliye yapılır.

Şekil 4 : Pano üzerindeki sönümleyicinin çalışma şekli

Grafik 1’den de görülebileceği üzere aynı akım seviyesindeki sistemlerde ark şiddeti kısa devre dayanımı, gerilim ve ark aralığına bağlı olarak değişir. Buna bağlı olarak da tavan yüksekliği artar.[4]

Grafik 1 : Farklı gerilim seviyeleri için iç ark basınç/zaman grafiği [5]

Sönümleyici olan tesislerdeki tavan yüksekliği oda dışına tahliye yapan kapalı kanallı pano olan tesislere göre daha yüksektir. Bunun sebebi alevin tavandan sekmeden yeterli bir yükseklikte sönümlenebilmesi içindir.

 

Tavan yüksekliği üretici tarafından tip testleri sırasında belgelendirme kuruluşuna bildirilir ve testler bu yükseklikler baz alınarak yapılır. Eğer oda içine tahliyede oda yüksekliği tip testinde belgelendirme kuruluşuna beyan edilen tavan yüksekliğinden alçaksa bu durumda tip testi geçerli olmayacaktır. Çünkü alev tavandan sekerek etrafa zarar verebilir. Panoların yerleştirileceği odada üretici tarafından beyan edilen tavan yüksekliği içerisinde pano üzerindeki hacmi azaltacak HVAC kanalları, kiriş ve kablo tavaları gibi malzemeler olmaması gerekir.

 

Eğer panolar Şekil 5’deki gibi bir baza veya platformun üzerine montajlanmışsa, bu yüzey üzerinden üreticinin belirtmiş olduğu tavan yüksekliği hesaplanmalıdır.


Şekil 5 : Panonun platform üzerine montajı

Pano odasının yer altında olduğu durumlarda veya tahliye kanallarının ve gaz deşarj kanalı çıkışının mümkün olmadığı durumlarda tercih edilir. Kimya ve otomotiv gibi pano odasının çevreden bağımsız olması istenen sektörlerde tercih edilmektedir. Böylelikle olası iç arkta şalter odasındaki kimyasal kalıntıların komşu odalara sirayeti önlenmiş olacaktır.[6]

 

Proje gereksinimlerinden dolayı gazın oda içerisine deşarjı söz konusu olduğunda tasarımın izin verdiği durumlarda Şekil 6’daki gibi basit yönlendirici saclar kullanarak da oda içine tahliye yapmak mümkündür.


Şekil 6 : Yönlendirici saclarla gaz deşarjı

SONUÇ

İç ark oluşumuna karşı operatör güvenliğini sağlamak en önemli kriterdir. Gerek oda içine gerek oda dışına tahliye yapılsın her iki durum üretici tarafından tip testleriyle sertifikalandırılmış çözümlerdir. Panonun kullanım yeri ve sektöre göre basınç tahliyesine proje aşamasında karar verilmelidir. Burada en önemli nokta tahliyenin nereye yapılacağıdır. Bunun dışında pano odasının tavan yüksekliği de karar konusunda önemli bir kriterdir. Bu yükseklik her iki durum için de mutlaka üreticinin tip testinde belirtmiş olduğu yükseklik ile uyumlu olmalıdır. Oda içine tahliyenin proje maliyeti kapalı kanallı oda dışına tahliye yapan sistemlere göre daha ucuz olup ön inşaat işleri ve hazırlık gerektirmez. Dış ortamdan bağımsızdır. Oda dışına tahliye yapan kanallı sistemlerde ek inşaat işleri gerektiğinden biraz daha maliyetlidir. Bununla beraber olası iç arkta oda içindeki cihazların ve operatörün etkilenmeyecek olması ve daha düşük oda yüksekliği gerektirmesi avantaj sağlar.

Kaynaklar

1 https://www.pehla-testing.com/en/tests/high-power-tests/internal-arc-tests

2 IEC 62271-200 High-voltage switchgear and controlgear –Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV

3 Siemens GM-SG-AR Medium-Voltage Switchgear Instruction manual

4 https://www.elektrikport.com/teknik-kutuphane/elektriksel-ark-kazalari-ve-guvenlik-sorunlari

5 www.cired.net, CIRED, Frankfurt 06.06.2011, “Internal Arc Classification – How to convert test results into Personal Safety on Site”

6 H.Ouadhane, M.Haim, H.Spitzer, U.Kaltenborn, R.Summer 2011, "Solutions For Internal Arc Protection Acc.IEC 62271-200 With Pressure Relief Into The Switchgear Room For Gas And Air”, CIRED 21st International conference on electricity distribution

 

 

 
 
 

Copyright 2018. Tüm Hakları Saklıdır.

Argenova Teknoloji