Ticari Bir Gemide Kısa Devre Akımı Hesapları

Abstract

Gemilerde günden güne elektrik enerjisi ihtiyacı artmaktadır. Gemideki elektrik enerjisi ihtiyacı gemi tipine ve tahrik sistemine göre değişmektedir. Güç ihtiyacını karşılamak için iki veya daha fazla ana generatör kullanılmaktadır. Ana generatörler elektrik enerjisini üretir. Üretilen elektrik enerjisi de ana dağıtım tablosundan tüm elektrik yüklerine dağıtılır. Gemi elektrik güç sistemi, elektrik enerjisinin üretilmesi ve dağıtımı ile ilgili tüm teçhizatı kapsamaktadır. Gemi ve kara elektrik güç sistemi arasında farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıklar arasında en belirgini gemi elektrik güç üretim ekipmanları ile tüketiciler arasındaki mesafenin oldukça kısa olması ve sistemin alçak gerilim olması, kablo direnci ve reaktansı az olduğundan kısa devre akımını etkilemesidir. Gemi elektrik güç sisteminin belirlenmesi için gerekli adımlar, generatör kapasitesi ve sayısını belirlemek için yük analizi yapılması, gemi ana gerilim seviyesi ve frekansının belirlenmesi, akım taşıma kapasitelerine ve gerilim düşümü hesaplarına göre besleme kablolarının kesitlerinin belirlenmesi, kısa devre akımı hesapları yapılması ve koruma elemanları ve onların kesme kapasitelerinin belirlenmesidir. Generatör kapasitesi ve sayısını belirlemek için yük analizi yapılır. Gemilerde kullanılan üç fazlı gerilim seviyeleri 440V-480V-690V-3.3kV-6.6kV vb. gibidir. Gemi gerilim seviyesi için çalışmalara yük analizi ile başlanır ve talep edilen güç bulunur, gerekli generatör, transformatör kapasiteleri belirlenir. Ana dağıtım tablosundaki kısa devre akımları hesaplanır. Kısa devre analizi, gemi elektrik güç sistemindeki uygun koruma elemanlarının belirlenmesi için önemli ve gereklidir. Bu analizler sonucunda geminin güvenli seyrine imkan verecek şekilde gemi elektrik sistemi tasarımı yapılmaktadır. Bu çalışmada ele alınan gemi alçak gerilim elektrik dağıtım sistemi olan bir balıkçı gemisidir. Söz konusu gemi elektrik sisteminde kısa devre akım hesapları incelenmiştir. Kısa devre akım hesapları için öncelikle gemi elektrik sisteminde farklı çalışma durumlarında yük akış analizi yapılmıştır. Gemi elektrik sistemi kısa devre analizi yapılırken farklı noktalardaki ve farklı çalışma durumlarındaki maksimum ve minimum kısa devre akımları hesaplanmıştır. Maksimum simetrik kısa devre akımı hesabı IEC 61363 standardına göre yapılmıştır. Kısa devre akım hesabının ana amacı sistemdeki belirli noktalarda kısa devre akımını belirlemek ve kısa devre akım kapasitesine uygun koruma elemanlarını seçmektir. Elde edilen sonuçlara göre ana dağıtım tablosu tasarımında gerekli ana koruma elemanları seçilmiştir. Örnek gemi elektrik sistemi için yük akış analizi ve kısa devre analizi ETAP programı kullanılarak yapılmıştır ve yapılan analiz sonuçları değerlendirilmiştir.

The electrical power demand aboard ship increases according to its day to day operational needs. The electrical power demand will vary according to the ship type and propulsion system. To meet the power demand, two or more main generators are used. The main generators generate the electrical power and supply the main switchboard. The function of a ship's electrical distribution system is to safely convey electrical power to every item of equipment connected to the main switchboard. The ship electrical power system includes all equipments which are relevant to electrical power generation and distribution. There are many differences between the shipboard and terrestrial electrical power system. The most significant diffeerence is that the distance between power generating equipment and electric equipment of ships is short, and the voltage of power supply is low, so the lower circuit impedance influences short circuit current. The shipboard power system design generally requires the tasks which are load analysis to define the generator size and number, selection of main voltage and frequency, sizing the feeder cables for required ampacity and for limiting the voltage drops, short circuit calculation, selection of protection devices and their breaking capacities based on short circuit calculations. Load analysis is made to size the generator capacity and number. 3-phase voltage levels in ships are 440V-690V-3.3kV–6.6kV etc. Starting with the load balance, the power required is calculated, necessary size of generators and transformers is selected. The short-circuit current of the main switchboard is calculated. Short circuit current analysis is essential and important for selection of proper protection devices. According to the analysis, shipboard electrical power system is designed to allow securely cruising of the ship. In this study, a fishing vessel which has low voltage electrical power distribution system is studied. Short circuit current calculations in ship electrical power system is examined. Load flow analysis is carried out under different ship operational conditions for the short circuit current calculations. Maximum and minimum short circuit currents in ship electrical power system is calculated on different buses in ship distribution system under different operational conditions. 3-phase short circuit current calculation is carried out, in compliance with the prescriptions of the Std. IEC 61363. The short circuit analysis is often required to estimate the short circuit currents in different buses in the system to determine the proper capacities of protection devices. According to the short circuit analysis results, the main protective devices which are important and necessary for design of the main swtichboard are selected. Load flow analysis and short circuit analysis for the fishing vessel electrical power system are performed by using ETAP program. The analysis results are explained.