Kısa Devre Akımları ve Koruma Sistemlerinin Koordinasyonu

Elektrik iç tesisat projelerinde kısa devre analizi, sistemin en zayıf noktasını değil en güçlü arıza anını tasarlamaktır. Çünkü koruma elemanları normal çalışma koşullarına göre değil, en yüksek arıza akımına göre seçilir.

🔹 1. Kısa Devre Akımı Nedir?

Kısa devre, fazlar arası veya faz-toprak arasında empedansın ani düşmesi sonucu oluşur. Bu durumda akım:

Ik=VZtoplamI_{k} = \frac{V}{Z_{toplam}}Ik​=Ztoplam​V​

Empedans azaldıkça akım tehlikeli şekilde yükselir.

🔹 2. Kısa Devre Türleri

Tür	Açıklama
3 Faz Kısa Devre	En yüksek arıza akımı
Faz-Faz	Orta seviye arıza
Faz-Toprak	Koruma sistemleri için kritik

🔹 3. Hesaplama Parametreleri

• Şebeke kısa devre gücü

• Trafo empedansı (%Z)

• Hat empedansı

• Motor katkı akımları

Trafo çıkışındaki simetrik kısa devre akımı:

Ik=Strafo3×V×Z%I_{k} = \frac{S_{trafo}}{\sqrt{3} \times V \times Z\%}Ik​=3​×V×Z%Strafo​​

🔹 4. Koruma Elemanlarının Seçimi

Koruma cihazı iki şartı sağlamalıdır:

✔ Kesme Kapasitesi (Breaking Capacity)

Cihaz, hesaplanan maksimum kısa devre akımından büyük olmalıdır.

✔ Açma Karakteristiği

Termik-manyetik eğriler (B, C, D) yük tipine uygun seçilmelidir.

🔹 5. Koruma Koordinasyonu (Selectivity)

Amaç: Arıza hangi noktadaysa yalnızca o devrenin enerjisiz kalmasıdır.

Seçicilik Türleri:

Tür	Açıklama
Zaman Seçiciliği	Üst kademe daha geç açar
Akım Seçiciliği	Üst kademe daha yüksek akımda açar
Enerji Seçiciliği	I²t koordinasyonu

🔹 6. Termik Dayanım Kontrolü

Kablo, arıza süresi boyunca yanmadan dayanmalıdır:

S=I2×tk2S = \sqrt{\frac{I^2 \times t}{k^2}}S=k2I2×t​​

Burada kkk iletken malzemesine bağlıdır.

🔹 7. Yanlış Tasarımın Sonuçları

⚠ Pano patlamaları⚠ Kablo izolasyon hasarı⚠ Yangın⚠ Tüm tesisin enerjisiz kalması

Doğru kısa devre analizi ve seçici koruma tasarımı, sistemin yalnızca arızalı kısmını izole ederek işletme sürekliliğini sağlar.