Kabloların kısa devre koşullarındaki davranışının incelenmesi

Abstract

Kablolar, endüstriyel ve dağıtan şebekelerinde kullanılan önemli ve vazgeçilmez bağlantı elemanlarıdır. İşletme koşullarına kullanma amacına ve kullanma yerine göre özellikleri değişen çok çeşitli kablo bulunmaktadır. Kablolar için araştırılması ve geliştirilmesi gereken önemli konulardan biri de kabloların kısa devre koşullarındaki davranışıdır. Bir kablonun oluşabilecek birçok kısa devreden sonra bile güven içinde çalışması ve çalışmasını etkilemeyecek şuurlarda deforme olması beklenir. Kablo tesisatlarının planlanmasında, kabloların ve kablo donanımlarının termik (ısıl) ve mekanik kısa devre zorlanmaları için yeterli olup olmadıklarını göz önüne alınması gereklidir. Bu tezde kabloların kısa devre koşullarındaki davranışı incelenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, kısa devrede oluşan kısa devre akımı hesaplan yapılmış ve etkileri incelenmiştir. İletken, ekran* kılıf ve zırhların kısa devre kapasiteleri ve ısınma hesaplan iki farklı yöntem kullanılarak yapılmıştır. Kısa devre süresi boyunca yüksek sıcaklık artışına bağlı olarak meydana gelen termo-mekanik kuvvet ve genleşme hesaplan yapılmış ve etkileri incelenmiştir. Aynca, kısa devrede oluşan elektromanyetik kuvvetlerin hesabı yapılıp, etkileri değerlendirilmiştir. Tezin son bölümünde ise kablolarda kısa devreye karşı koruma düzenleri incelenmiştir. Sonuç olarak, bir kablo tesisatmda kısa devre meydana geldiği zaman kablolann iletken bölümlerinde ve dolayısıyla yalıtkan ve koruyucu tabakalarda önemli bir sıcaklık artışının oluştuğu, akım taşıyan elemanlar arasında termo-mekanik ve elektromanyetik kuvvetlerin oluştuğu ve bu kuvvetlerin kablolar üzerinde zorlanmalara yol açtığı, uygulamada bu durumların göz önüne alınması gerektiği görülmüştür.

Cables are important and major connecting elements which have been used in industrial and distribution networks. There are several types of cable that their properties changes according to operating conditions, purpose of using and the place of use. Another important subject, which should be investigated and developed, is the behavior of cables in short-circuit conditions. It is expected, that a cable installation will remain safe in operation and that any deformation remains within tolerable limits even after several short circuits. In planning cable installations both cables and its supports must be investigated for thermal and mechanical short circuit stresses. In this thesis behavior of cables in short circuit conditions is researched. For this purpose, short circuit current, which exists in short circuit, is calculated and its effects are investigated. The short-circuit capacity and heating calculations of the conductors, screens, sheath and armours are made with two different methods. Thermo-mechanical forces and expansion calculations, which exists as a result of high temperature increase during short-circuit time, are made and their effects are investigated.In addition, the electro-magnetic forces, which exist in short circuit, are calculated and their effects are researched. In the last section of the thesis, protection against short circuit and protection devices are examined. As a result, when a short circuit exists in a cable installation, an important temperature increase exists in the conducting and insulation and protective covers of the cables; thermo-mechanical and electro-magnetic forces between the current carrying components exist and these forces causes stresses on the cables.