Çizimlerle Trafo Merkezi Tasarım Dokümanı

Hüseyin GÜZEL
2 days ago
6 min read

Updated: 6 hours ago

Kapsamlı bir trafo merkezi tasarımı için aşağıdaki belgelere ihtiyacınız olacak: tek hat şeması, trafo merkezinin fiziksel yerleşimi, fiziksel tesisten alınan kesitler ve kablolama şemaları ve şemaları. Grubumuz, trafo merkezinin tasarım aşamasını tüm ekipman ve röle ihtiyaçlarını kapsamlı bir şekilde karşılayan gereksinimlere göre tamamlamakla görevlidir.

Kapsamlı bir trafo merkezi tasarımı için gerekli dokümantasyon şunları içerir:

Tek Hat Şeması: Elektrik bağlantılarını ve ana bileşenleri gösteren temel diyagram.
Fiziksel Yerleşim Planı: Trafo merkezi ekipmanlarının arazi üzerindeki tam konumlarını belirten düzen.
Fiziksel Tesis Kesitleri: Tesisin dikey ve yatay düzlemlerdeki görünümünü sunan detaylı çizimler.
Kablolama ve Diyagram Şemaları: Kontrol, koruma ve otomasyon sistemlerinin kablo bağlantılarını açıklayan teknik çizimler.

Tasarım ekibimiz, projenin bu aşamasını, belirlenen gereksinimlere uygun olarak tüm ekipman ve röle ihtiyaçlarını karşılayacak şekilde eksiksiz tamamlamakla yükümlüdür. Bunun yanı sıra, aşağıdaki çalışmaları yaparak IEEE standartlarına uygunluğumuzu sağlayacağız:

AC çalışması,
DC çalışması
ve Yıldırım araştırması.

Yukarıda belirtilen aşamaların tamamlanmasının ardından, eksiksiz bir tasarım paketi oluşturulacaktır." metninin daha profesyonel ve teknik bir versiyonu:

Proje tasarım ekibimiz, belirlenen tüm gereksinimleri karşılamak üzere, ekipman ve röle ihtiyaçlarını eksiksiz şekilde tamamlamakla sorumludur.

Bu kapsamda, IEEE standartlarına uygunluğu sağlamak için aşağıdaki mühendislik çalışmaları gerçekleştirilecektir:

AC Çalışması (AC Analysis): Trafo merkezinin alternatif akım sistemindeki performansının analizi.
DC Çalışması (DC Analysis): Kontrol, koruma ve acil durum sistemlerinin doğru akım beslemesinin incelenmesi.
Yıldırım Darbesi Analizi (Lightning Study): Trafo merkezinin yıldırım darbelerine karşı koruma seviyesinin ve topraklama sisteminin değerlendirilmesi.

Bu çalışmaların tamamlanmasıyla birlikte, eksiksiz bir tasarım paketi oluşturulacaktır.

Trafo Merkezi Son Kullanıcıları

Bu tasarım, ana son kullanıcılar olan Ames şehri sakinleri ile iş yerlerinin güvenilir bir enerji tedarikine erişimini sağlayacaktır.

Ayrıca, trafo merkezi yerel elektrik şebekesinin kritik bir bileşeni olarak, bölgedeki elektrik şirketleri ve enerji santralleri gibi diğer tüketicilerin de operasyonel güvenliğini ve sürekliliğini destekleyecektir.

Varsayımlar ve Sınırlamalar

Varsayımlar:

Rüzgar enerjisi santrali 138 kV olarak derecelendirilmiştir.
Trafo merkezinin inşa edileceği zemin halihazırda düzleştirilmiştir.
Burns & McDonnell tarafından sağlanan ekipman ve röle özellikleri, tasarlamakta olduğumuz trafo merkezi için uygun şekilde derecelendirilmiştir.

Sınırlamalar:

Projenin tasarım aşaması 1 Mayıs'a kadar tamamlanmalıdır.
Trafo merkezi, 138 kV giriş ve 69 kV çıkış hatlarına hizmet vermelidir.
Akü grubu 125 V DC gerilime sahip olmalı ve IEEE 485 standardına uygun olmalıdır.
Yıldırım koruması, IEEE STD 998-2012 standardına uygun olmalıdır.
Tüm trafo merkezi çizimleri AutoCAD kullanılarak yapılmıştır.

Müşterilerin Beklediği Nihai Ürünler ve Hizmetler

Projenin çıktıları, bir aydınlatma çalışması, şemalar/bağlantı şemaları, tek hat şeması, fiziksel yerleşim planları ve kesitleri ile bir AC/DC analizi içermektedir.

Tek Hat Şeması

Trafo merkezinin genel tasarımı, AutoCAD kullanılarak oluşturulan ve tek hat şemasında gösterilen çizimlerle belirlenmiştir. Yüksek gerilim tarafı, üç halkalı bara konfigürasyonuna sahiptir. Bu konfigürasyon; bir trafo, dört kesici ve ilgili röle ekipmanlarından oluşmaktadır.

Alçak gerilim tarafında ise tek bir kesici düzeni bulunmaktadır.


Şu anki konumuz dışında olsa da tek hat şeması gelecekteki ekipmanları ve bunların nasıl bağlanacağını da göstermektedir.

Bu diyagram, trafo merkezindeki tüm bağlantıları ile birlikte gelen ve giden hatları kapsamaktadır. Yalnızca bağlı cihaz ve ekipmanların yanı sıra bara konumlarını da göstermektedir; tek tek bağlantı noktaları arasındaki kablolama detaylarını içermez.

Fiziksel Yerleşim ve Kesitler

Trafo merkezi sahasındaki ekipmanların düzeni, fiziksel yerleşim planında detaylı olarak belirtilmiştir. Bu plan ayrıca çevre çitini, rijit barayı, yapıları, yol erişimini ve trafo merkezi muhafazasını da içermektedir.

Burns & McDonnell, mevcut ve gelecekteki tüm ekipmanları, detaylı açıklamaları ve ilgili standartları içeren bir AutoCAD çizimi almıştır.


Tüm ekipmanlar en yakın inç değerine yuvarlanarak titizlikle ölçülmüştür. Genel yerleşim planından dört farklı kesit alınmıştır. Bu kesitler, kullanıcıların trafo merkezi sahasının belirli bölümlerini yan görünümde incelemesine olanak tanır. Plan görünümü ile birleştirildiğinde, bu kesitler trafo merkezinin ayrıntılı bir üç boyutlu (3D) temsilini oluşturmaktadır.

Genel boyutlar ve ekipman detayları, cephe kesit çizimlerinde yer almaktadır.

Yıldırım Çalışması

IEEE STD 998-2012 Elektrogeometrik Modeli'nin ampirik eğriler yaklaşımı kullanılarak, doğrudan yıldırım düşmelerine karşı tam bir istasyon koruması sağlamak amacıyla bir yıldırım çalışması gerçekleştirilmiştir.

Bu raporun içeriği:

Yıldırım koruma sistemini tasarlamak için hassas hesaplamalar yapılmıştır.
Koruyucu elektrot gruplarının yönelimi ve koruma sonuçlarının özeti
Koruyucu elektrotların önerilen düzenlemesine yıldırım direklerinin ve koruyucu tellerinin izin verilen maksimum yüksekliklerinin dahil edilmesi

AC/DC Çalışması

Yıldırım Çalışması'na benzer şekilde, AC/DC hesaplamalarının nihai sonuçları Burns & McDonnell firmasına sunulmuştur.

Bu çalışma, trafo merkezinin sahasındaki ve muhafazasındaki AC ve DC yüklerine dayanan güç akışı analizini kapsamaktadır.

Şemalar/Kablolama

AC ve DC analizlerinin tamamlanmasıyla birlikte, 69 kV ve 138 kV hat röle şemaları ve tüm trafo korumaları eksiksiz olarak hazırlanmıştır. Bu şemalar ve ilgili yerleşim planları, pano üreticisine de teslim edilmiştir.

Röleler ile muhafaza ekipmanları arasındaki tüm bağlantılar, kablolama şemalarında detaylı bir şekilde gösterilmiştir.

Şekil 1-1 – Son Yapı Paketi ve Bileşen Parçaları

Önerilen Tasarım

Bu bölüm, orijinal çizimlerimizin ön tasarım aşamalarındaki geliştirme sürecini incelemektedir. Bu süreçte karşılaşılan zorluklar ve elde edilen kazanımlar, müşteri iş birliğiyle giderilerek tasarımlar iyileştirilmiştir. Bu detaylar, Bölüm 2.2'de daha kapsamlı bir şekilde ele alınmaktadır.

Trafo Merkezi Tasarım Düzeni

Şekil 1-1'deki çizelgeye göre, trafo merkezi için belirlenen ilk görev, tek hatlı bir ön düzen oluşturmaktı. Verilen teknik özelliklere göre, sistem aşağıdaki bileşenleri içermektedir:

Devre Kesiciler:
1. Trafo merkezi yüksek gerilim tarafında (138 kV) kullanılmak üzere üç (3) adet devre kesici (B1, B2 ve B3).
2. Trafo merkezi alçak gerilim tarafında (69 kV) kullanılmak üzere bir (1) adet devre kesici (B4).
Kaplin Kapasitör Gerilim Trafoları (CCVT): Her bir ring bara çıkışının her fazına birer adet olmak üzere üç (3) adet CCVT tesis edilecektir.
İstasyon Parafudrları: İstasyon parafudrlarının spesifikasyonları, yetkili trafo merkezi mühendisi tarafından belirlenecektir.
Akım Kapasiteleri:
- Tüm trafo merkezi ekipmanları ve baraları en az 2000 A sürekli akım kapasitesine sahip olmalıdır.
- Tüm hat iletkenleri ve ilgili diğer ekipmanlar ise en az 750 A sürekli akım kapasitesine sahip olmalıdır.
İstasyon Servis Trafosu: AC istasyon servis ve röle beslemesi sağlamak amacıyla, 138/69 kV'luk ana güç trafosunun 138 kV bara tarafına bir (1) adet istasyon servis trafosu monte edilecektir.
Güç Trafosu: 100 MVA tabanda Z1 = %5,6 empedans değerine sahip, yeni bir 3 fazlı 140-72-13.2 kV, 100/134 MVA OA/FOA güç trafosu.
Ayırıcı: Bir (1) adet 138 kV motorlu hava ayırıcı (A1).

Ayrıca, Sistemimiz, başlangıçta Şekil 2-1'de gösterildiği gibi bir ring bara olarak tasarlanmıştır. Bu konfigürasyon, Şekil 2-2'de görüldüğü gibi, gelecekteki genişleme ihtiyaçlarına göre daha karmaşık bir devre kesici şemasına kolayca dönüştürülebilecek şekilde esnek bir yapı sunar.

Şekil 2-1 – Ring Barası Düzeni

Şekil 2-2 – 3/2 Kesici Düzeni

Bir Buçuk Kırma Düzeni — Şekil 2-2 – 3/2 Kesici Düzeni

Tasarım süreci, Burns & McDonnell tarafından sağlanan parametreler doğrultusunda, Şekil 2-1'de belirtilen stile uygun bir halka bara konfigürasyonunda tek hatlı bir ön düzen oluşturularak başlamıştır. Bu temel tasarım, nihai tek hat şeması için gerekli tüm bilgileri içerecek şekilde geliştirilmiştir.

Ön tasarım, Şekil 2-3'te sunulmuş olup, orijinal revizyonda yapılan tüm değişiklikler Bölüm 2.2.1'de detaylandırılacaktır.

Şekil 2-3 - İlk Tek Hatlı Tasarım

Röle ve Koruma Tasarımı

İlk Tek Hat şemasının oluşturulmasının ardından, müşteri spesifikasyonlarını karşılamak üzere koruma detayları eklenmiştir.

Burns & McDonnell tarafından sağlanan elektriksel değerlere göre tasarlanan sistem, çeşitli koruma sistemleri için kablolanmış 10 adet röle ve iletişim amacıyla kullanılan bir dalga kapanından oluşmaktadır. Elektriksel bileşenlerin bağlantıları Şekil 2-4 ve 2-5'te detaylandırılmıştır.

Şekil 2-4 – Röle Tanımları için Renkli Kaplamalı Kablolama Örneği

Şekil 2-4'e göre, CT bir Akım Trafosunu, PT ise bir Potansiyel veya Gerilim Trafosunu ifade eder. Şekil 2-5'teki kırmızı çizgiyle gösterildiği gibi, bir CT'yi bir röleye bağlarken, bağlantı rölenin sol veya sağ tarafından girebilir ve karşı taraftan başka bir rölede kullanılmak üzere çıkabilir.

Bir PT'yi bir röleye bağlarken, Şekil 2-6'da mavi çizgiyle gösterildiği gibi, bir röleden diğerine bağlantıyı ayırmak için düğümler kullanılabilir ve rölelere alttan girilir.


Şekil 2-4'te görüldüğü gibi, yedek akım trafosu olarak da adlandırılan "üst" akım trafosunun, kesiciden en uzakta konumlandırılacağı ve mor renkle vurgulanacağı belirlenmiştir. Benzer şekilde, birincil akım trafosu olarak adlandırılan "alt" akım trafosunun, kesiciye en yakın olduğu ve Şekil 2-5'te yeşil renkle vurgulandığı belirlenmiştir.

Bu unsurların belirlenmesiyle, koruyucu sistemleri içeren tek hat şemasının ön tasarımı sunulmuştur. Ekibimizin tek satırlık tasarımının sonuçları Bölüm 2.2’de değerlendirilecektir.

Fiziksel Tasarım

Şekil 2-3'te gösterildiği gibi tek hatlı sistemin geliştirilmesinin ardından, değişiklikler Bölüm 2.2'de ele alınacaktır. Tek hatlı diyagramımızın orijinal tasarımında yapılan değişiklikler, trafo merkezinin plan görünümünün çizimine tek hatlı diyagram tamamlandıktan sonra başlandığı için fiziksel tasarımın temelini oluşturmaktadır.

Tasarımın bu aşaması iki bölüme ayrılmıştır: plan görünümü ve kesitler. Ekip, kesitleri geliştirmeden önce bir plan görünümü oluşturması talimatını almıştır.

Plan görünümünün tasarımı, tek hatlı diyagramdan türetilmiştir ve trafo merkezinin yukarıdan aşağıya bir perspektifini temsil eder ve inşaat için gerekli tüm ekipman ve boyutları içerir.

Şekil 2-6 – Boyutlarla Plan Görünümünün AutoCAD Versiyonu

Şekil 2-6, Şekil 2-3'te gösterilen orijinal tek hatlı plana dayalı plan perspektifimizin ilk taslağını sunmaktadır. Bu alan, bir trafo merkezinin inşası, özellikle uygun bağlantılar ve yerleşimler konusunda çok fazla bilgi gerektiriyordu; bu nedenle tasarımımızı tamamlamadan önce birçok revizyon yapıldı.

Burns & McDonnell danışmanlarıyla yapılan görüşmelerin ardından, ekip, müşterimizin orijinal tasarımımızı basitleştirmeyi ve düzenlemeyi amaçlayan değişikliklerini de dikkate alarak, tüm çizimlerde tek tip bir tasarım oluşturmak için tek hatlı düzeni değiştirmeye karar verdi.

Şekil 2-7, yeni sunulan plan görünümünü göstermektedir.

Şekil 2-7 – Revize Edilmiş Plan Görünümü AutoCAD Çizimi

Plan görünümünün tamamlanmasının ardından ekip, fiziksel tasarımın kesit görünümlerini üretmeye odaklandı. Şekil 2-7'de, kesitin yönü ok yönüne göre sarı dairelerle gösterilmiştir.

Bu kesit görüntüleri, ana plan görünümünde gösterilmeyen ekipman yüksekliklerini ve aralık bilgilerini göstermektedir.


Şekil 2-7'ye atıfta bulunarak, oluşturulan ilk kesit, sayfa boyunca dikey olarak geçen en soldaki otobüstü. Oluşturulan ikinci kesit, sayfa boyunca yatay olarak geçen en sağdaki otobüstü; son kesit ise soldan sağa uzanan en üstteki kesitti.

Bu kesitlerin yerleri Şekil 2-7'de gösterilmiştir. Şekil 2-8, ilk revizyon aşamasından silinen bir bölümün örneğini göstermektedir.

Şekil 2-8 – Kesit Kesimi Çizim No: IASTATE-01-02 REV 0