EN IEC 60076-11:2018 Standardı Doğrultusunda
Kuru Tip Transformatörlerin Sismik Deney Kriterleri 

ETP Deprem Güvenliği, ETP Trafolar  Çalışma Grupları  Üyesi 
Sibel Sarıgül
 

 
ETP Deprem  Güvenliği, ETP Trafolar  Çalışma gruplarımız  üyesi  Sibel Sarıgül'ün   2021 yılında yayınladığımız yazılarını ülkemiz deprem gerçeği doğrultusunda tekrar yayınlıyoruz.


Sabri Günaydın




Deprem ülkemizde sıkça görülen doğal afetlerden biridir. Uzmanlar deprem bölgesinde yaşadığımızı ve depremlerin devam edeceğini defalarca söylemektedirler. Bu yazıda; kuru tip trafolarla ilgili deprem için nasıl önlemler alınabileceğini standartlar çerçevesinde anlatmak istedik. Kuru tip transformatörlerin genellikle yapı içinde tercih edilmesinden dolayı deprem esnasından zarar görmemesi , çevreye ve   olası hasarlarda ekonomiye  zarar vermemesi önemlidir.

Kuru tip transformatörlerin elektrik sektörümüzdeki uygunluğu  EN IEC 60076-11:2018  standardına uygunluğu ile belirlenmektedir. Bu standart 2018’ deki revize edilmiş ve standart depremsel koşullarla  karşı karşıya kalan kalan trafo için özel gerekleri güncel standart EN IEC 60076-11:2018’in  13,  14.4.7 maddelerinde daha açık tanımlamıştır. Deprem esnasında yer ivmesi seviyesi (AG) 2 m/s2 eşit  veya üstünde ya da 0.2 g ise transformatörün  tasarımı, imalatı ve kurulumun standartın   gerekleri doğrultusunda yapılmalıdır. İmalattan sonra alıcıya kurulum alanı,  kurulum   ile ilgili bilgi verilmelidir.

Transformatörler ; evvelce sismik deneyi gerçekleştirilmiş  trafoya   transformatöre bakılarak hesaplama yoluyla  ya da deney yapılarak sismik olarak uygunluğu kanıtlanmalıdır. Ancak hesaplama için standard kapsamındaki kriterler  ve sınırlamalar  yazımızdaki “ Kuru Tip Transformatörde Sismik Deney Kriterleri”  bölümünde belirtilmektedir.


Transformatörün   sismik kapasitesini değerlendirmek için temsili bir yer ivmesi spektrumu tanımlanmalıdır. 

Sismik değerlendirme için en uygun yer ivmesinin spektrumunun seçimi bir trafo için şunları içermelidir;

1)    İlgili coğrafi bölge için yer ivmesinin tanımlanması

2)    İncelenen kurulum yerinin özel bazı parametrelere göre yer ivmesinin ayarlanması (zemin durumu, destek iskeletinin kütlesi, esnekliği, yükseltme ve sönümleme gibi….)

Belirli bir yer ivmesi spektrumu için detaylı bilgi yok ise, EN IEC 60068-3-3  sismik deney yöntemleri standardına uygun genel sismik yaklaşımına uyulmalıdır.

Belirli bir yer ivmesi spektrumu için detaylı bilgi var ise, özel sismik sınıf yaklaşımı imalatçı ve kullanıcı arasındaki anlaşma temel alınarak  EN IEC 60068-3-3 sismik deney metotları standardına göre yapılmalıdır.

Genel Sismik Sınıf yaklaşımı;

Genel sismik sınıf yaklaşımı durumunda, uyarım spektrumunun belirlenmesi için iki yöntem mümkündür. 

1)Standart genlik yöntemi: Bu yöntem transformatörün yeri ve destek parçalarının karakteristiği hakkında uygun bilgi bulunmadığında,  sismik sınıflar için transformatörün uygunluğunu sağlar.

Transformatör alıcısı uygun sismik performansı tanımlamalıdır. Bu deprem bölgesine göre performans düzeyi ile ilişkilendirmek için basitleştirilmiş 4 adımlık bir yaklaşımla ya da Tablo 6’daki sismik performans seviyesi seçilerek yapılmalıdır.

Adım 1: İlgili deprem bölgesi aktivitesi sınıflandırması IEC 60721-2-6 1990 Çevresel koşullar deprem titreşimi ve şok standardı, şekil 5’e göre tanımlanmalıdır.
 

 

Adım 2: Yaklaşık ivme seviyesi IEC 60721-2-6 Tablo1 deki deprem bölgesi seviyelerine göre elde edilmelidir.
 

Adım 3:Tablo 6’daki ivme seviyesine göre ilgili performans seviyesi tanımlanmalıdır.

Adım 4:Deneylerin hesabı için tablo 6 da yatay ve dikey zemin ivmeleri seçilmelidir.

Tablo 6: Yaklaşık ivme seviyesi ve performans seviyesi
 

Not: Yaklaşık ivmelenme seviyeleri yükselme, sönümleme, yön gibi bilinmeyen değerleri içermez. Bu yüzden zemin ivmelenmesi farklıdır.

2)    Genlik Hesaplı Deney Yöntemi: Bu yöntem ; transformatörün yeri ve destek parçalarının karakteristiğine uygun bilgi varsa, sismik sınıflar için trafonun uygunluğuna  EN  IEC 60068-3-3’ü baz alarak izin verir.
Bu durumda, performans seviyesi aşağıda tanımlanan zemin ivmesine karşılık gelir.

Afx= AG x K x Dx 

Afy= AG x K x Dy

Afz= AG x K x Dz


AG: Yer ivme seviyesi (Tablo 7)

K: Ek yükseltme faktörü (Tablo 8)

D: Yön faktörü (Tablo 9)

Af: Zeminin ivmesini temsil eder.

Af ile hesaplanan değer ile deney ve ya hesaplama yapılır. 
 

Tablo 7: Yer ivme seviyesi  (AG)



Tablo 8: Tanımlı ek yükseltme faktörü (K)



Tablo 9: Yön faktörü D
 

Kuru Tip Transformatörde Sismik Deney Kriterleri;

Standart  kapsamında tanımlanmış olup, aşağıdaki gibidir.

Bir transformatör için elde edilen sismik deneyin sonuçlarının geçerliliği diğer transformatörler için, aynı mekanik yapıya ve bazı tasarım kriterlerine bağlıdır.

1)    Benzer kavramsal tasarıma sahip olmalıdır.(sargı tipi, hücre gibi…)

2)    Özdeş mekanik yapı (aynı sıkıştırma düzeni, aynı destek parçaları, takozlar, aynı sayıda ve tipte bağlantı noktaları gibi…)

3)    Transformatörün ağırlığı, deney edilen transformatörün ağırlığının -%30 u ile %15 ini aşmayacak şekilde olmalıdır.

4)    Tüm eksenlerde boyutun benzer oranlarda olması (+-%10)

5)    Transformatörün parçaları arası aynı yapısal dayanımına  sahip olması (takozları, sıkıştırma demiri bağlantısı, bağlantı terminal çubukları gibi…)

Standart bu kriterler karşılanamazsa,  bu  kapsamda   “ imalatçı ve kullanıcı arasındaki anlaşma “  ile bir analitik yöntem ya da sonlu elemanlar analizi yöntemini ya da başka bir standart yöntemi kullanılarak inceleme yapılabileceğini belirtmektedir. Bu kapsamda yöntem olarak  IEEE 693 deneyinin transformatör merkezlerinin sismik tasarımı standardı kullanılmalıdır.  Ancak esas olarak  EN IEC 60076-11:2018  Madde  14.4.7 kriterleri karşılanmaz ise, daha büyük boyut  ve ağırlıktaki transformatörlerin sismik deneylerini  EN IEC 60068-3-3 standardı  doğrultusunda  gerçekleştirecek akredite bir laboratuvar  teknik olarak olmadığında diğer yöntemlere başvurulmalıdır. 

Deney Prosedürü ve Kabul Kriterleri;

İmalatçı ve alıcı arasındaki anlaşmaya ek olarak  EN IEC 60068-3-3:2018  te belirtilen kabul kriterleri  uygulanmalıdır.

Deney sonrası transformatör incelenmeli, çekirdek ve sargı durumu deneytden önceki durumla kıyaslanmalıdır. Faz kayması, uç pozisyonlarındaki değişimler gibi mümkün olabilecek kusurlar transformatörün çalışmasını tehlikeye sokar.

Transformatörün sismik deneyi geçmiş sayılabilmesi için;

1) Rutin deneyler başarı ile tekrarlanmalıdır. Belirtilmiş ise, yıldırım darbe deneyi başarı ile gerçekleştirilmelidir.

2) Sismik deney sonrası incelemede herhangi bir kusur, yer değiştirme, sargı bağlantılarında ve ya destekleyici yapının deformasyonu gibi ortaya çıkmamalıdır.

3) Dielektrik deneyinden sonra hiçbir dahili kısmi deşarj izi bulunmamalıdır.

4) Kısa devre empedansı, ohm cinsinden değeri, deney sonunda her faz için hesaplanan değer ile orijinal değerinden %1 den fazla farklı olmamalıdır. Anlaşmaya dayalı imalatçı ve alıcı arasında fark %3 e kadar kabul edilebilir.