Kısa Devre: Elektrik Sistemlerinde Kritik Arıza Durumu

Kısa devre, elektrik devresinde faz-faz veya faz-nötr/toprak iletkenleri arasında beklenmeyen düşük empedanslı bağlantı oluşmasıdır. Bu durum, IEC 60909 ve TS HD 60364 standartlarında tanımlanan ciddi bir sistem arızasıdır.

1. Temel Özellikler
Parametre Tanım Formül
Kısa Devre Akımı Teorik maksimum akım
I
k
=
U
Z
k
I
k
​
=
Z
k
​

U
​

Ark Enerjisi Termal etkiyi belirler
I
2
t
I
2
t (A²s)
Kesme Süresi Koruma cihazının tepkimesi 5ms-5s (IEC 60898)
2. Kısa Devre Türleri
Tür Tanım Örnek
Faz-Faz İki aktif iletkenin teması Kablo ezilmesi
Faz-Nötr Faz ve nötrün teması Priz içinde kopukluk
Faz-Toprak Faz iletkeninin toprağa teması Motor sargı arızası
Üç Fazlı Üç fazın birleşmesi (en yıkıcı) Trafo arızası
3. Hesaplama Yöntemleri
Empedans Hesabı:

Z
k
=
R
2
+
X
2
Z
k
​
=
R
2
+X
2

​

R
R: Toplam direnç (kablo + temas noktası)

X
X: Endüktif reaktans

Simetrik Bileşenler (Üç Fazlı Sistemlerde):

I
k
3
ϕ
=
U
n
3
×
Z
k
I
k3ϕ
​
=
3
​
×Z
k
​

U
n
​

​

Tepe Darbe Akımı:

i
p
=
κ
×
2
×
I
k
i
p
​
=κ×
2
​
×I
k
​

κ
κ: 1.7-2.5 (IEC 60909)

4. Koruma Sistemleri
Cihaz Görevi Standart
Sigorta Termal/manyetik koruma IEC 60269
Kesici Yüksek kesme kapasitesi IEC 60947-2
AFDD Ark tespiti (kaçak akımdan bağımsız) IEC 62606
5. Mühendislik Çözümleri
Kısa Devre Dayanımı:

Kablolar:
I
t
h
=
k
×
S
t
I
th
​
=k×S
t
​
(k: bakır=115)

Panolar: 50kA/1s dayanım (IEC 61439)

Ark Kısıtlama:

Hava aralıklı bölümler

Ark boyutlandırma hesapları (IEEE 1584)

Seçicilik:

Zaman/akım kademelendirmesi

Enerji kesme hiyerarşisi

Örnek Proje:
400V dağıtım sisteminde:

Hesaplanan
I
k
I
k
​
: 25kA

Kablo Seçimi: 150mm² NYY (36kA dayanım)

Kesici: 35kA Icu değerli

Ark Koruma: 8 cal/cm² kişisel koruma