Elektriksel arızalar, elektrik tesislerinde önemli can ve mal kayıplarına neden olabilir.
Aşağıdaki makalede, elektrik arızaları ile ilgili tanım ve terimler yer almaktadır.
Şebekelerde arızalar sonucu ortaya çıkan anormal elektrik büyüklükler;
Aşırı Akımlar
Anma akımının %20’sinden fazla olan akımlardır. Daha ziyade kısa devreler sebebiyle meydana gelir. Kısa devrenin birçok sebebi vardır.
1)Elektriki: Gerilimin izolasyonu bozması.
2)Mekaniki: Ağaçların hava hattına dokunması, kabloya kazma vurulması, izolatör kırılması ve hat kopması, direk devrilmesi, hava hatlarına uçak düşmesi, topun oynarken hatta çarpması.
3)Atmosferik: Yıldırım endüklenmesi ile doğan 100 kV civarında gerilim, fırtına ile iletkenlerin birbirine yaklaşması, sis, buz vb. izolatör kirlenmesi.
4)Yanlış Manevra: Yükte ayırıcı (seksiyoner) açılması sebebiyle olur. Kısa devre akımları, faz-faz ve faz-toprak kısa devre akımlarıdır. Genellikle %80 faz-toprak kısa devre arızası vardır.
Kısa devre akımlarının sebep olduğu istenmeyen durumlar vardır.
- Aşırı kuvvet
- Gerilim düşümü
- Fazlarda gerilim ve akım dengesizliği
- Aşırı ısınma(kablolarda yanma)
- İzolatörlerde ark olayı
- Kesici arızaları
- Baralar ve bağlantılarda elektrodinamik kuvvetler
- Şebekede tahribat
- Transformatör reaktans bobinlerinde hasar
- İletken kopması halinde, dönen makinalarda tehlike, şebekede gerilim düşümü ve stabilite bozukluğu
Aşırı Gerilimler
Elektrik şebekelerindeki cihazlar için tehlikeli olan ani gerilim yükselmelerine aşırı gerilim denir. Şebekelerdeki cihazların ve tesislerin deneme gerilimlerine yaklaşan veya daha büyük olan gerilimler aşırı gerilimlerdir. Yüksek gerilim tesislerindeki aşırı gerilimler oluş sebeplerine göre ikiye ayrılır.
İç Aşırı Gerilimler:
Boşta çalışan iletim hattı ve transformatör gibi işletme araçlarının devreye alınıp çıkarılmasıyla veya faz-toprak kısa devresi, hat kopması ya da dağıtım hatlarında sigorta atması gibi arızalarda oluşan aşırı gerilim şeklidir. Manevra gerilimi olarak da bilinir. Gerilim artışı, normal işletme geriliminin 3 katına kadar ulaşabilir. İşletme frekansının üstünde ve milisaniye sürelidir.
Bir tesisin çalışma şartlarının ani olarak değişmesi, mesela devrenin açılması, kapanması veya yükün ani olarak değişmesi, endüktansı veya kapasitesi büyük devrelerin açılması, kısa devre akımlarının önlenmesi, faz ile toprak arası arıza akımını atlaması ve benzer devre değişimleri iç gerilim yükselmelerine sebep olur. İç gerilimi tepe değerinin çalışma geriliminin tepe değerine oranına iç aşırı gerilim oranı denir.
Aşırı gerilim oranı yüksek olan iç gerilim yükselmeleri, hava hattı izolatörleri, transformatör merkezi kesiciler, baralar ve cihazların yalıtkanlığı için tehlikeli olabilir.
Tam yükte çalışan bir generatöre bağlı transformatörün YG tarafındaki kesicinin açılması, tehlikeli aşırı gerilimlere sebep olabilir. Bu durumda, aşırı derecede uyartılmış generatör, boşta çalışmaya devam eder.
Endüktansı veya kapasitesi büyük bir gerilim kesicisi açınca kesicinin kontakları arasında aşırı bir gerilim olabilir. Boşta çalışan bir transformatörün besleme akımının kesilmesi, aşırı gerilime sebep olur (bu durum yüksek endüktanslı bir devreyi temsil eder).
Aynı şekilde yüksüz bir YG hattının açılması, aşırı gerilimlere sebep olur. Bu durumda iç aşırı gerilim oranı 3.5 ila 4 ve bazen 4 ila 4.5 arasında olabilir. Normal olarak nötr noktası topraklanmış bir üç fazlı sistemde faz-toprak arızası olunca, aşırı gerilim meydana gelir.
Arıza sonucu arızasız faz hatları ile toprak arasındaki gerilim, normal değerinin 3 katına yükselir. Bu gerilim devre yalıtkanları için bir tehlike teşkil etmez. Yalnız diğer fazlardan birinde da aynı arıza olursa fazlar arası kısa devre meydana gelir.
Dış Aşırı Gerilimler
Yıldırımlı havaların etkisiyle oluşan gerilimlere dış aşırı gerilimler denir. Yüksek gerilim hatlarında dış aşırı gerilimler iki nedenden kaynaklanır.
Bunlardan birincisi yıldırımın faz hattına veya toprak hattına düşmesiyle meydana gelir. İkinci neden ise yıldırım bulutundaki elektrik yükünün etkisiyle hatta elektrik yükü dalgası oluşarak yüksek gerilim meydana gelir.
Cihazların yalıtımları, iç aşırı gerilimlere dayanabilecek düzeyde imal edilmektedir.Ancak dış aşırı gerilime karşı uygun topraklama sistemleri ile koruma aygıtları olarak eklatörler ve parafudurlar kullanılır.
Topraklama iletkenlerinin kesiti, kısa devre yük akımları ve aşırı atmosferik gerilimlerin meydana getirdiği çok yüksek değerdeki akımları, kısa sürede ve ekonomik olarak en kısa yoldan toprağa ulaştırmak için iletkenlerin 3000C ‘da kadar sıcaklığının artacağı varsayımına göre belirlenmelidir. Bu bakımdan bu gibi iletkenler için yalıtkan kaplı iletkenler değil çıplak iletkenler kullanılmalıdır.