Elektrik şebekesinin güvenilir koruma mekanizmalarından yoksun olduğu bir şehir hayal edin. Tek bir arıza, tüm metropolü karanlığa gömebilir. Orta gerilim şalt cihazı, ekipmanı ve personeli korurken, elektriğin akıllıca dağıtımını yöneterek güç sistemlerinin "koruyucusu" olarak hizmet eder. Bu makale, bu kritik elektrik altyapı bileşeninin temellerini, çalışma prensiplerini, türlerini ve gelecekteki eğilimlerini incelemektedir.

Elektrik sistemlerinin temel bir bileşeni olarak şalt cihazı, esasen merkezi bir devre koruma cihazları koleksiyonunu temsil eder. Devre kesiciler, sigortalar ve anahtarlardan oluşan bu elemanlar, elektrikli ekipmanlar için hayati koruma, kontrol ve izolasyon işlevlerini toplu olarak yerine getirir. Bu koruyucu cihazlar tipik olarak metal yapılar içinde bulunur ve bu tür bir veya daha fazla montaj, şalt hattı veya bileşeni olarak adlandırılır.

Şalt cihazları, kamu hizmeti iletim ve dağıtım sistemlerinde ve ayrıca büyük ve orta ölçekli ticari veya endüstriyel tesislerde yaygın olarak kullanılmaktadır. Kuzey Amerika'da elektrik şalt cihazı standartları IEEE tarafından tanımlanırken, Avrupa ve diğer bölgeler IEC standartlarını takip etmektedir.

Şalt cihazının birincil işlevleri, güç dağıtımı ve koruma etrafında döner. Elektriği çeşitli tesis alanlarına ve ilgili yüklerine yönlendirir. Daha kritik olarak, sistem akımlarını sınırlayarak personel ve ekipman güvenliğini sağlar. Akım güvenli eşikleri aştığında, şalt cihazı devreyi derhal keserek olası tehlikeleri önler.

Orta gerilim şalt cihazları, tasarım ve uygulamaya göre değişiklik gösterir. Yaygın türler şunları içerir:

Bu metal muhafazalı orta gerilim çözümü, alan kısıtlı veya erişimi zor yerler için ideal olan, sızdırmaz devre kesiciler ve ayırıcılar içerir. Tasarımlar IEEE C37.20.9 ve IEC 62271 standartlarına uygundur.

IEEE C37.20.2 tarafından tanımlanan bu konfigürasyon, tüm elektrik bileşenlerini ayrı metal bölmelerde barındırarak gelişmiş güvenlik ve bakımı kolaylaştırır. 5 kV ila 38 kV uygulamalar için derecelendirilmiştir ve genellikle çekmeceli devre kesiciler kullanır.

IEEE C37.20.3'e göre, bu tip, ayrı bariyerler gerektirmeden koruma cihazlarını entegre eder. 480/600V'u aşan besleme gerilimlerine sahip ticari ve endüstriyel tesislerde yaygın olarak kullanılır.

Yeraltı dağıtım sistemleri için IEEE C37.74'e göre tasarlanmıştır, 5-38 kV, yer üstü çalışması gerektirir. Dış mekan derecelendirmelerine ve vandalizme dayanıklı yapıya sahip olup, hava, SF6 gazı ve sıvı/katı dielektrikler dahil olmak üzere çeşitli yalıtım ortamlarını barındırır.

ANSI/IEEE C37.20.7, personelden arıza enerjisini güvenli bir şekilde uzaklaştıran ark dirençli tasarımları sınıflandırır. Dört sınıflandırma, ön taraftan (Tip 1) bitişik bölmeler dahil olmak üzere tam çevre korumasına (Tip 2C) kadar koruma kapsamı alanlarını belirtir.

Kesme kapasitesi (tipik olarak orta gerilim kesiciler için 25-63 kAIC), bir koruma cihazının güvenli bir şekilde kesebileceği maksimum arıza akımını gösterir. Şalt cihazı dayanım değerleri (2 saniye süreyle 25-63 kA simetrik), montajın hasar görmeden dayanabileceği maksimum arıza akımını belirtir.

600A'dan 4000A'ya kadar değişen bu değer, ana koruma cihazlarının ve bara sistemlerinin, açmaya veya ekipmana zarar vermeden taşıyabileceği sürekli akım kapasitesini belirtir.

ANSI/IEEE standartları, orta gerilimi 600V ila 69 kV olarak tanımlar; yaygın şalt cihazı uygulamaları arasında 12,47 kV, 13,8 kV ve 15 kV sistemler bulunur.

Akıllı kesiciler, sensörler ve mikroişlemci tabanlı röleler gibi akıllı elektronik cihazların (IED'ler) entegrasyonu, gelişmiş izleme ve kontrol yetenekleri sağlar. Modern şalt cihazları, sistem güvenliğini, güvenilirliğini ve operasyonel verimliliği artırmak için eyleme geçirilebilir içgörüler sağlayan bulut tabanlı analiz platformlarına giderek daha fazla bağlanmaktadır.