Vakum ve SF6 Kesicilerin Karşılaştırılması

Kesiciler elektrik anahtarlama cihazları arasında şüphesiz en önemli göreve sahip elemanlardır. İdeal bir kesici kapalı(I) konumda iken mükemmel bir iletken, açık(0) konumda iken mükemmel bir yalıtkan ve arıza esnasında da mükemmel bir ark söndürücü, arıza temizleyicidir. Geçmişten günümüze tüm kesicilerin tarihine baktığımızda bilinen kesici çeşitleri Havalı kesiciler, basınçlı havalı kesiciler, az yağlı kesiciler, yağlı kesiciler, sf6 kesiciler ve vakum kesicilerdir. Ancak günümüzde havalı kesiciler ve yağlı kesiciler artık hemen hemen üretilmemektedir. SF6 ve Vakum kesiciler bunların yerini almış, günümüzde üretilen majör kesici tipleridir. SF6 kesicilerin tarihi Vakum kesicilere göre biraz daha eski olmakla birlikte teknolojik gelişmelere paralel olarak vakum teknolojisinde de ilerlemeyle vakum kesicilerin günümüzde daha çok kullanılması söz konusudur. Günümüzde vakum tüpleri 110-170kV’a kadar üretilebiliyorken ekonomik üretim gerilim değeri 52kV’a kadardır. Gelecekte da vakum teknolojisinin ilerlemesiyle bu seviyelerin çok daha yukarılara çıkacağı ön görülmektedir.

Gerçekte birebir kıyaslama yaptığımızda teknik olarak, vakum kesicilerin sf6 kesiciye göre birçok artı özellikleri mevcuttur. Vakum tüpleri sf6 ortamına göre daha az mesafede daha çok dielektrik dayanımına sahiptir. Örneğin sf6 ortamında 65-80mm mesafede sağlanan dielektrik dayanımı vakum tüplerinde 14-16mm mesafede sağlanabilmektedir. Vakum kesicilerin bilinen en üstün özelliklerinden biri kısa devre anahtarlama ve ark söndürme esnasında daha yüksek RRRV (Rate of Rise Recovery Voltage –Toparlanma Gerilimi Artış Hızı) dayanımına sahip olmalarıdır. SF6 kesicilerde ark oluşumu tek plazma ile meydana gelir. Vakumda ise ark plazması manyetik kuvvetlerinde yardımıyla ‘’diffuse’’edilebilmekte yani yüzlerce ayrı katmana parçalanabilmektedir. Bu özellik kontak dayanımı açısından oldukça önemlidir. Zira kısa devre akımının değerine göre ark plazma sıcaklığı 10.000°C’den 50.000°C’ye kadar çıkmaktadır. Gerek yüksek RRRV dayanımı gerekse bu plazmayı parçalama özelliklerinden dolayı da vakum kesicilerin elektriksel dayanımı sf6 kesicilere göre genelde daha yüksektir. Ortalama bir sf6 kesicisi tam kısa devre akımında 20-30 defa anahtarlama yapabiliyorken birçok vakum kesicide bu sayı tamamen bakımsız olarak 100’ün üzerine çıkabilmektedir. Ayrıca bu durum vakum kesicilerde kısa devre kesme kapasitesini(Isc:kA) daha üst mertebelere çıkarmaktadır.

Geçmiş yıllarda Vakum kesicilerde IEC 622271-100 sınıf C2’ye göre kapasitif anahtarlama kabiliyetinde sf6 kesicilere nazaran gözlemlenen bazı sorunlar vakum tüplerindeki teknolojik gelişme, uygun vakum tüpü seçimi ve IEC, ANSI, STL başta olmak üzere uluslararası test standartlarının NSDD(Non-Sustained Disruptive Discharges –Yıkıcı Olmayan Geçici Deşarjlar) üzerinden tekrar yorumlanması ile ortadan kalkmıştır diyebiliriz.

Tüm bunlara ek olarak en önemli faktör şüphesiz çevre ve insan güvenliği, sağlıdır. Zira SF6 gazı önceleri her ne kadar renksiz, kokusuz tatsız zehirleyici olmayan bir gaz olarak bilinse de KYOTO protkülünden bu yana insan sağlığı ve çevre için bir takım zararları ortaya dökülmüştür. Anahtarlama yapılmış ve ark söndürmede birkaç defa kullanılmış olan sf6 gazı; insan sağlığı için direk tehlikeli olan toksit değeri çok yüksek gazlara dönüşmektedir. Ayrıca sf6 kesicilerin bulundurduğu yüksek basınç, kısa devre anahtarlama esnasında olası başarısızlık durumunda parça ve ısı tesirli patlamalara dönüşmekte bu da can güvenliği açısından önemli bir sorun yaratmaktadır.

Özetle şunu söyleyebiliriz ki; 52kV’un üstü gerilimlerde ekonomik, teknolojik nedenlerden ötürü sf6 kesiciler pazarı domine etmiştir. Ancak 52KV’un altı gerilimlerde Vakum kesiciler yaygın olarak kullanılmaktadır.

Ulusal teknik şartnamelerin hazırlanmasında, malzeme seçimlerinde elektrik iletim-dağıtım kurumlarının, firmalarının bu hususları gözönünde bulundurmaları tavsiyemizdir.

Sabri UZEL

Elektrik Mühendisi