Prefabrik Trafo Merkezlerinde OG/AG Trafoların Yüklenmesi

Prefabrik Trafo Merkezlerinde OG/AG Trafoların Yüklenmesi
Avni Aydoğan

Günümüzde elektrik dağıtım şebekelerinde, IEC EN 62271-202 no’lu standart kapsamında fabrikada üretilmiş beton yada metal mahfazalı Trafo Merkezlerinin kullanımı, oldukça yaygın hale gelmiştir. (Resim:1) Söz konusu trafo merkezlerinin kompakt boyutlarda olması, projelendirme ve işletmede bazı hususların gözönünde bulundurulması gereğini ortaya çıkarmaktadır. Bu merkezlerde yer alan transformatörlerin yüklenme konusu, bunlardan biridir.

Özellikle ortam sıcaklığının 20°C nin üzerine çıkıldığı yaz aylarında, transformatörden çekilen yüke bağlı olarak aşırı ısınma meydan gelmekte, transformatörler fanlarla soğutulmaya çalışılmaktadır. Oysa, projelendirme aşamasında (Transformatörün anma yükü belirlenir iken) bazı hususların bilinmesi ve buna göre malzeme seçimi yapılması halinde, yukarıda bahsedilen durumla karşılaşma olasılığı oldukça düşecektir.

Bir transformatör, KAPALI bir mahfaza içinde daha çok ısınmaktadır. Yani, AÇIK ORTAM’da yapılan bir ısınma deneyinde transformatörün yağ sıcaklık artışı 50 K olduğunda, aynı transformatör bir MAHFAZA içine alınıp aynı deney tekrarlandığında bu kez yağ sıcaklık artışı 50 K’den daha büyük olmaktadır. Bu sonuç bize, söz konusu transformatörün bir mahfaza içinde işletilmesi halinde, ortam sıcaklığına bağlı olarak daha az yüklenmesi gereğini ortaya koymaktadır.

Konu kapsamında ilgili standart (IEC EN 62271-202), Prefabrik Trafo merkezleri için Mahfaza Sınıfı tarifini yapmıştır. TS EN 62271-202 de Mahfaza Sınıfı şöyle tarif edilmektedir. Mahfaza Sınıfı, “Normal işletme koşullarında, mahfaza içindeki bir transformatör ile mahfaza dışındaki aynı transformatör arasındaki, sıcaklık artışının farkı.”dır.

Standartta 6 (altı) adet Mahfaza Beyan Sınıfı tarif edilmektedir. Bunlar sırasıyla 5 K, 10 K, 15 K, 20 K, 25 K ve 30 K’lık transformatör sıcaklık artış farkının en büyük değerine karşılık gelen 5, 10, 15, 20, 25 ve 30 sınıflarıdır.

Mahfaza sınıfı 10 demek, mahfaza içinde işletilen bir transformatörün SARGI ve YAĞ’daki sıcaklık artışı, mahfazasız bir ortamda işletilmesi halinden 10°C daha fazla olabileceği anlamına gelmektedir. Bir başka ifade ile transformatör mahfaza içinde daha çok ısınacağı için, ortam sıcaklığı dikkat alınarak daha az yüklenmelidir. Aksi halde, sargı ve yağ sıcaklıkları, tasarım değerlerinin üstüne çıkarak söz konusu transformatörün bir süre sonra arızalanması gündeme gelebilecektir.

İlgili standardın EK-DD Maddesinde, Mahfaza Sınıflarına göre Yağlı ve Kuru tip transformatörlerin ortam sıcaklığına göre en fazla ne kadar yüklenmesi gerektiği, örneklerle açıklanmıştır. Aşağıdaki örnek ilgili standarttan alınmış olup, iki soru ile konuya açıklık getirmektedir.
ÖRNEK: Prefabrik Trafo Merkezinin kurulduğu yerde;

Transformatörün tasarım yağ ve sargı sıcaklık artışı 60/65 K,
Ortalama ortam sıcaklığı 10°C derece,
Kış sıcaklığı 0°C derece,
Yaz mevsiminde ortalama ortam sıcaklığı 20°C,
Yıllık ortalama güç ihtiyacı 900 kVA,
Kış mevsiminde güç ihtiyacı 1000 kVA,
Yaz mevsiminde güç ihtiyacı 600 kVA olduğunu varsayarsak,

SORU-1 Prefabrik Trafo Merkezinde 1000 kVA anma gücünde yağlı tip transformatör kullanılması halinde, trafonun maksimum sargı ve yağ sıcaklık değerlerinin aşılmaması için Prefabrik Trafo Merkezinin Mahfaza Sınıfı ne olmalıdır?

Yağlı Trafo Merkezleri için standartta yer alan aşağıdaki eğriye göre;

YANITLAR:

Yıllık ortalama güç ihtiyacı (900 kVA) dikkate alındığında Mahfaza Sınıfı 20,
Kış mevsimi güç ihtiyacı (1000 kVA) dikkate alındığında Mahfaza Sınııf 20,
Yaz mevsimi güç ihtiyacı (600 kVA) dikkate alındığında Mahfaza Sınııfı 30 olmalıdır.

DEĞERLENDİRME: Söz konusu ortamlarda ihtiyaç duyulan güç ihtiyacı, Mahfaza Sınıfı 5, 10, 15 ve 20 olan Trafo Merkezinden herhangi birinde, trafoda aşırı ısınması söz konusu olmadan, sağlanabilecektir.

SORU- 2: Yukarıda belirtilen ortam ve güç ihtiyacı koşullarının olduğu bir yerde, mahfaza sınıfı 30 olan bir Prefabrik Trafo Merkezi kullanılmış olsaydı, durum ne olurdu?

YANITLAR:

Yıllık ortalamalar dikkate alındığında trafo maksimum %77 (770 kVA) yüklenebilecek idi, (İhtiyaç: 900 kVA)
Kış mevsiminde en fazla % 89 (890 kVA) yüklenebilecek idi, (İhtiyaç: 1000 kVA)
Yaz mevsiminde en fazla % 64 (640 kVA) yüklenebilecek idi. (İhtiyaç: 600 kVA)

DEĞERLENDİRME: Eğer mahfaza sınıfı 30 olan bir Prefabrik Trafo Merkezi kullanılmış olsa idi, trafonun maksimum yağ ve sargı sıcaklık değerleri aşılmadan sadece YAZ mevsiminde ihtiyaç karşılanabilecek, yıllık ortalama ve Kış mevsiminde trafodan istenilen güç ihtiyacı karşılanamayacak idi.

Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından açıklanan 2019 yılına ait ülkemiz ortalama sıcaklık verileri incelendiğinde;

Yaz ayı Sıcaklık ortalamasının özellikle yaz aylarında 20°C nin üzerinde olduğu,
Coğrafi bölgeler dikkate alındığında EGE, AKDENİZ ve GÜNEYDOĞU ANALDOLU bölgelerinde bu değerlerin 28°C ile 32°C arasında gerçekleşmekte olduğu görülmektedir. (RESİM-2, RESİM-3)

Resim-3

TEDAŞ tarafından yayınlanan ilgili teknik şartnamelerde Kompakt Trafo Merkezleri için Mahfaza Sınıfı: 10, Yağlı Transformatörler için yağ ve sargı sıcaklık artış değerleri sırasıyla 60K/65K olarak belirlenmiştir.
Aşağıdaki tabloda; Mahfaza Sınıfı 5 ve Mahfaza Sınıfı 10 olan bir mahfaza içinde yer alan tasarım yağ/sargı sıcaklığı (50 K/55 K; 60 K/65 K) olan transformatörlerin yüklenme durumlarını göstermektedir.

SONUÇ:
Ülkemizdeki yaz ayı ortalama sıcaklık verileri, yukarıdaki tablodaki değerler ve TEDAŞ tarafından belirlenen teknik kriterler dikkate alındığında özellikle Ege, Akdeniz ve Güneydoğu Anadolu Bölgelerinde işletmeye alınan Kompakt Trafo Merkezlerinin aşırı yüklenme ile karşı karşıya kalabileceği görülmektedir. Bu sorunu aşmak için;

Ya soğutucu fanlar kullanılarak trafolar soğutulmaktadır. (Bu çözüm, ilgili standart tarafından öngörülen bir çözüm değildir.)
Ya gereğinden fazla anma gücüne sahip trafolar kullanılmaktadır. (Örneğin 630 kVA yerine 800 kA yada 1000 kVA kullanılması gibi.) Bu çözüm yolu ile tesis maliyetleri ve işletme giderleri artırılmaktadır.
Ya da hiçbir şey yapılmayarak bu dönemlerde trafoların aşırı yüklenmesine göz yumulmaktadır. Bunun sonucu da doğal olarak trafoların ömürleri azalmakta ve kısa süre içinde arızalanmaları söz konusu olmaktadır.

Çözüm, projelendirme aşamasından başlamalıdır. Bunun için;

Trafo Merkezlerinin transformatör gücü belirlenir iken; trafo merkezinin tesis edileceği bölgedeki yerdeki YAZ ve KIŞ ortalama sıcaklık değerleri mutlaka belirlenmelidir. (Bu konuda Meteoroloji Genel Müdürlüğü tarafından yayınlanmakta olan Yaz/KIŞ ortalama sıcaklık değerleri verilerinden yararlanmak mümkündür.)
Söz konusu trafo merkezinden çekilecek YAZ/KIŞ PUANT güçleri belirlenmelidir. Belirlenen puant güçlerine ve ortam sıcaklıklarına göre;

İlgili standarttaki grafikler dikkate alınarak Kompakt Merkezin Mahfaza Sınıfı belirlenmelidir. Yada,
Kullanılacak olan kompakt merkezin Mahfaza Sınıfı dikkate alınarak trafonun anma gücü ve yağ ve sargı sıcaklık artış değerleri (50K/55K; 60K/65K gibi.) belirlenmelidir.

TEDAŞ, seçenekli olarak Mahfaza Sınıfı: 5 ile transformatör yağ/sargı sıcaklık artış değeri 50K/55K’yı da ilgili teknik şartnamelere ilave etmelidir.

Yukarıda belirtilen hususlar göz önüne alınarak yapılacak doğru projelendirmeler ile bu konu kapsamında oluşacak teknik kayıpların önüne geçilebileceği ve bunun karşılığı ciddi oranda maddi kazançların sağlanabileceği düşünülmektedir.

Paylaş: