Trafo Merkezi Ekipmaları ve Tasarım İpuçları
Spesifikasyon yapma açısından, Yüksek Gerilim (#YG) Trafo Merkezileri oldukça karmaşıktır. Yüzlerce üretici arasından belirtilmesi ve seçilmesi gereken düzinelerce trafo merkezi ekipmanı vardır. Bu #makale, bir yüksek gerilim trafo merkezinin ana bileşenlerinin nominal özelliklerinin belirlenmesi ve devre kesici seçimiyle ilgili bazı temel bilgiler açısından bizlere yardımcı olacaktır...
Maksimum yük akımları belirlendiğinde, anahtarlama ekipmanının anma akımı #IEC serisinden seçilmelidir. Günümüzde, piyasada bulunan en düşük akım derecelendirmesinin, özellikle gelişmekte olan ülkelerin şebekelerinde, çoğu amaç için aşırı boyutlandırılmış olması muhtemeldir.
Yüksek gerilim baralarına bir örnek verelim. Baraların mevcut derecelendirmesi şemaya bağlıdır. Ana baranın anma akımı tipik olarak hat bölmelerinden 1,5 ila 3 kat daha yüksek olacak şekilde seçilir. Besleyicilerin (fiderlerin) fiziksel gruplaması bu seçimi etkileyebilir.
Bir trafo merkezinin ömrünün ilk aşamasında baralar genellikle aşırı boyutlandırılır, çünkü daha sonra takviyeleri yapmak zor ve pahalı olabilir ve aşırı boyutlandırmanın ek maliyeti nispeten küçüktür. Örgülü şema yapılandırmalarının derecelendirmesi zor olabilir (örneğin, 1 ½ devre kesici) ve bakım kesintilerini hesaba katarak hangi anahtarlama koşullarının ve şebekenin beklenmedik durumlarının dikkate alınması gerektiğini tanımlamak gerekir.
Baypas barasının ve kuplaj bölmesinin nominal akımı, en azından bağlanabilecek devrelerin herhangi birinin en yüksek değeri ile aynıdır.
Trafo bölmesi, karşılık gelen baranın akım değerinin %50−100'ü için boyutlandırılmıştır. Esnek veya rijit iletkenler ve konektörler, kolayca bulunabilen çeşitli standart boyutlara sahiptir. Güç trafoları, özellikle düşük ortam sıcaklıklarında önemli ölçüde kısa süreli ve sürekli aşırı yük kapasitesine sahiptir. Öte yandan, anahtarlama ekipmanı çok az aşırı yük kapasitesine sahiptir. Bu nedenle, trafo bölmelerinin akım derecesi, trafonun anma akımından yaklaşık %20-30 daha yüksek olmalıdır.
Sistem planlaması, dengeleme ekipmanı için sayıyı, kapasiteleri ve gelecekteki genişletme gereksinimlerini belirleyecektir. IEC tavsiyelerine göre, şönt kapasitör bankı anahtarlama ekipmanının akım derecesinin kapasitörün 1,5 katı olması gerektiğine dikkat edilmelidir.
İçindekiler
1| YG Ekipmanların Nominal (Anma) Özellikleri
Aşağıdakiler, anahtarlama donanımının ve kontrol donanımının (çalışma cihazları ve yardımcı ekipmanlar dahil) genel olarak anma özellikleridir ve belirtilmesi gerekir (IEC 62271-1)
Anma gerilimi,
Nominal yalıtım seviyesi,
Anma Frekansı,
Nominal normal akım,
Anma kısa süreli dayanım akımı,
Anma tepe dayanım akımı,
Anma kısa devre süresi,
Kapatma ve açma cihazlarının ve yardımcı devrelerin anma besleme gerilimi,
Kapatma ve açma cihazlarının ve yardımcı devrelerin anma besleme frekansı,
Kapatma ve açma cihazları için sıkıştırılmış gaz beslemesinin anma basıncı,,
Kirlilik seviyesi ve
Korona ve RIV gereklilikleri.
Ekipmanın belirtilen derecelendirmelere uygunluğunu doğrulamak için tip testi yapılmalıdır.
Not: Diğer derecelendirilmiş özellikler gerekli olabilir ve ilgili IEC standartlarında tanımlanmıştır.
2| Devre Kesiciler
Bir devre kesici, normal devre koşulları altında akım oluşturabilen, taşıyabilen ve kesebilen ve ayrıca kısa devre gibi belirli anormal devre koşullarında akım oluşturabilen, belirli bir süre taşıyabilen ve kesebilen mekanik bir anahtarlama cihazıdır.
Devre kesici değerleri yakından incelenmelidir. Gerilim ve kesme değerleri, maksimum çalışma gerilimi değerinde, yani nominal 34,5 kV devre üzerine uygulanan bir kesici için 38 kV değerinde belirtilmiştir
Devre kesiciler genellikle elektrik arkını soğutmak ve uzatmak için kullanılan kesintiye izin veren kesme ortamına göre sınıflandırılır. Günümüzde kullanılan ve bahsetmeye değer devre kesici türleri şunlardır: Yağ (dökme yağ ve minimum yağ), Vakum ve SF6 gazı.
Yağlı devre kesici gelişimi, uzun yıllardır nispeten durağandı. Kesicinin tasarımı, kontaklar koptuğunda ve kesici devreye girdiğinde oluşan arktan yararlanır. Elektrik arkını yalıtan madeni yağ parçalandığı için hidrojen gazı açığa çıkar.
Kesici, arkı soğutmak için bir soğutma mekanizması olarak gazı ve arkı bir ızgara (ark olukları) boyunca uzatmak için basıncı kullanarak akım sıfırın altına düştüğünde arkı söndürmeyi amaçlar.
Vakum devre kesiciler, hareketli kontakları sert bir vakum altında çevreleyen küçük bir silindir olan bir kesici kullanır. Kesici çalıştığında, kontaklar parçalanır ve kontak erozyonu ile sonuçlanan bir ark oluşur.
Ark ürünleri, kontakları çevreleyen metalik bir kalkan üzerinde hemen biriktirilmeye zorlanır. Arkı sürdürmek için mevcut bir yeniden ateşleme voltajı olmadığında ark hızla söner..
Gazlı devre kesiciler, kesici ve yalıtkan bir ortam olan SF6 gazı kullanır. "Tekli hava üfleme" mekanizmalarında kesici, açma darbesi sırasında gazı sıkıştırmak ve sıkıştırılmış gazı arkı soğutmak için bir transfer mekanizması olarak kullanmak ve aynı zamanda basıncı arkı bir ızgara (ark olukları) boyunca uzatmak için kullanmak üzere tasarlanmıştır.
Diğer tasarımlarda ark, SF6 gazını ısıtır ve ortaya çıkan basınç arkı uzatmak ve kesmek için kullanılır..
2.1| Anahtarlama Koşulları
Bir devre kesicinin kesme kapasitesi çok sayıda parametre ile tanımlanır.Kesme akımının değeri, temel olarak anahtarlanacak devrenin elektriksel özelliklerine bağlı olan geçici geri kazanım gerilimi (TRV) ile ilişkili olmalıdır.
TRV'lerin büyüklüğü ve dalga biçimi, sistem konfigürasyonuna (birbirine bağlı devrelerin sayısı, türü ve yükü) ve arıza konumuna bağlı olarak ağın belirli bir noktasında değişiklik gösterecektir.Bu konfigürasyonlar farklı rezonans devreleri verebilir ve devre kesici her durumda akımı kesebilmelidir.
TRV dalga biçiminin şekli, kesintiden hemen önceki akım dalga biçiminin deformasyonuna bağlı olduğundan kısmen devre kesicinin kendisinden etkilenir.
Minimum yağ veya SF6, "kirpi" ark söndürme odaları, hava üflemeli tiplere göre daha faydalı koşullar sağlar. Arıza bir devre kesicinin hat tarafında birkaç kilometreye kadar bulunduğunda, anahtarlama işleminin dik önlü bir TRV'ye yol açtığı kabul edilir..
Daha uzun hatların anahtarlanması, daha az dik ancak daha yüksek bir TRV tepe değerine yol açabilir, bu da şalt izolasyon dayanım seviyesini aşabilir. Uzun süreli araştırmaların sonuçları, IEC 62271-100'de ayrıntıları verilen tip testlerinin temelini oluşturur. IEC 62271-100, TRV'lerin standart oranlı değerlerini verir.
Kapasitif ve endüktif akımların kesilmesi devre kesiciler için külfetli bir görevdir. Kısıtlamalar veya yeniden ateşlemeler, tehlikeli bir aşırı gerilim kaynağı olabilir.
Bazı durumlarda, aşırı gerilimleri sınırlamak ve ani akımları azaltmak için kontrollü (dalga üzerindeki nokta) anahtarlamanın kullanılması önerilir. Bu kolaylık anahtarlama anını kontrol eden özel elektronik röleler ile sağlanabilir. Endüktif yük anahtarlaması için IEC 1233'e başvurulabilir.
2.2| Devre Kesici Tipleri
İletim gerilimlerinde günümüzdeki tercih, SF6 (veya çok düşük ortam sıcaklığı için SF6 ve nitrojen karışımı) devre kesicilerdir.Günümüzde en çok tek basınçlı SF6 kesiciler kullanılmaktadır.Vakum devre kesiciler, OG şebekelerinde yaygın olarak kullanılmaktadır.Ark söndürme odasının çevresine bağlı olarak “ölü tank” veya “canlı tank” olarak bilinen iki tür devre kesici vardır.
"Canlı tank" tipi devre kesiciler, normalde açık terminal trafo merkezleri için sağlanır ve kesiciler, yalıtımlı bir destek kolonunun üzerinde porselen veya kompozit hava kalkanlarına yerleştirilir.
"Ölü tank" tipi devre kesiciler, topraklanmış bir metal mahfaza içine yerleştirilmiş kesicilere sahiptir ve ya bir GIS trafo merkezinin parçasını oluştururlar ya da bağlantıları burçlar aracılığıyla çıkarılır.Bu düzenlemede burçlar, akım trafosunun sekonder sargılarını barındırmak için kullanılabilir..
"Ölü tank" devre kesiciler Avrupa'da nadiren kullanılır ve ABD ve Japonya'da daha popülerdir.
Herhangi bir devre kesici sürücü, daha fazla enerji girişi olmadan tam bir standart çalışma sırasına izin veren bir enerji depolama cihazı ile donatılmalıdır.
Nominal çalışma sıraları IEC 62271-100'de tanımlanmıştır.IEC 62271-100, elektrik ve mekanik performansları açısından hizmet için devre kesicilerin seçimine ilişkin kapsamlı ayrıntılar verir. Bazı özel durumlarda devre kesici, çevrimiçi izleme için elektronik sensörlerle donatılır.
Kaydedilen veriler örneğin: devre kesicideki gazın yoğunluğu, tahrik mekanizmasında depolanan enerji, temas erozyonu, tahrik mekanizmasındaki motor yükleme yayının parametreleri.