Elektrik iletim ve dağıtım sistemleri, bir ülkenin ekonomisi için hayati öneme sahiptir. Ülkenin gelişmesine ve endüstriyelleşmesine paralel olarak, elektrik enerjisine olan talep de artmaktadır. Konut, işyeri, fabrika gibi yapılara elektrik sağlayan güç şebekesinin başlıca bir unsuru olan transformatörlerde oluşacak olası bir arıza tüm güç şebekesinin savunmasız kalmasına sebep olacağından, transformatörler sistemin potansiyel zayıf halkası olarak kabul edilebilir. Şebekedeki bir güç dalgalanması sonucu bir veya birden fazla transformatörün devre dışı kalması, birçok evi ve işyerini etkileyen elektrik kesintilerine ve milyonlarca lira zarara sebep olabileceği gibi elektrik şebekesinde aylarca, belki de yıllarca sürecek zayıflıklara yol açabilir. Transformatör üniteleri büyük, pahalı ve sipariş üzerine özel imal edilen cihazlar olduğundan, kullanılamayacak hale gelmiş bir transformatörün yerine yenisinin gelmesi çok uzun süreler alabilmektedir. Bu yazıda transformatörlerde meydana gelecek yangınların sebepleri ve transformatörleri yangından korumak için uygulanabilecek erken algılama çözümleri anlatılmaktadır.
Arızaları engellemek ve arıza sonucu oluşacak hasarları en aza indirmek amacıyla, transformatörler koruyucu röle ve izleme tertibatı ile donatılır. Ancak transformatör yangınlarının yaklaşık yarısı geçit izolatörleri kaynaklıdır ve bu koruyucu ekipmanın uzağında kalmaktadır. Çünkü geçit izolatörleri porselenden yapılmaktadır ve porselen gövdeye yalıtım özelliklerini tahrip etmeden herhangi bir ekipman takmak mümkün değildir.
Porselen gövdeli geçit izolatörleri çatlayıp içerisindeki yağı sızdırabilir ve olası bir ark oluşumu nedeniyle alev alabilir. Ayrıca yaşlanmaya bağlı olarak geçit izolatörleri yalıtım özelliklerini kaybedebilir, gaz biriktirebilir ve ark oluşumu sonucu patlayabilir. Bu da transformatör tankının her yerine yayılan yağ tabakasının yanması ile sonuçlanır. Böyle bir durumda saniyeler içerisinde transformatörü şebekeden koparmak ve yangını söndürmek gereklidir. Bu da ancak çok hızlı tepki verebilen sıcaklık veya alev dedektörleri ile gerçekleştirilebilir. Bu dedektörler bir yangının vereceği hasarın büyük ölçüde önüne geçerler.
Yaşlanma Kaynaklı Riskler ve Düzenli Bakımların Önemi
Transformatörlerde çıkan yangınlar incelendiğinde, yaklaşık yarısı geçit izolatörleri kaynaklı olup, geri kalanı yük kademe değiştiricileri ve transformatör tankındaki arızalardan kaynaklandığı görülmektedir.
Transformatör ömrü boyunca, elektriksel yalıtım için kullanılan malzemelerin yapısal dayanımı ve yalıtım özellikleri bozulur. Yaşlanma mekanik ve dielektrik gücü zayıflatır. Uygun şekilde ve düzenli yapılacak bakımlar ile yangın hasarının önüne büyük ölçüde geçilebilir.
Örneğin, geçit izolatörleri transformatör yangınlarının en birincil sebebi olduğundan, yaşlanmış geçit izolatörlerinin yenileriyle değiştirilmesi yangın riskini önemli ölçüde azaltacaktır. Benzer şekilde, transformatör bütünlüğünün frekans tepkisi analizi yapılarak sık sık kontrol edilmesi, bobin ve kademe değiştirici bileşenlerindeki problemlerin başlangıç aşamasında saptanmasını sağlayacaktır.
Transformatör Tankı ve Kademe Değiştirici Kaynaklı Arızalara Karşı Önlemler
Transformatör tankı ve kademe değiştirici içerisindeki elektriksel arızalar, bir gaz rölesi olan Bucholz Rölesi ile algılanır. Genellikle biri transformatör ana tankı ile yağ koruyucu haznesi arasında, diğeri kademe değiştiricinin üzerinde olmak üzere 2 Bucholz Rölesi bulunur. Bucholz koruması, minör arızalardan kaynaklanan ve arıza noktasından, transformatörün en üst noktasına yükselen gazların, röle muhafazası içerisinde bir gaz kabarcığı oluşturup röleleri aktive etmesi ile hızlı ve hassas bir erken uyarı sağlamaktadır.
Bucholz Rölesi, pivot kanatçıktan oluşan ikinci bir tetikleme cihazına sahiptir. Bu kanatçık, toprak arızası veya fazlar ve sargılar arası arızalar gibi majör arızalarda sıkça görülen çok hızlı bir basınç birikmesi durumunda transformatörün kapatılmasını tetikler. Bu gibi arızalar, hemen dağılamayan büyük miktarda gaz ve yağ buharı üretir ve bu da transformatörden koruyucuya doğru hızlı bir yağ akışına yol açar. Bucholz kanatçığı, bu yüksek yağ akışına, cıvalı anahtarı kapatarak tepki verir.
Her iki Bucholz anahtarı (minör arızalarda tetiklenen erken uyarı anahtarı ve majör arızalarda tetiklenen kanatçık) söndürmeyi başlatma amaçlı kullanılabilir.
Geçit İzolatörü Kaynaklı Arızalara Karşı Önlemler
Bütün transformatör yangınlarının %50’ye yakını içerisinde yağ bulunan geçit izolatörlerinde meydana gelen arızalardan kaynaklanmaktadır. Bu tip arızaların temel sebepleri:
• Sızıntı (kusurlu contalar)
• Yalıtımın bozulması
• Mekanik hasar (porselen gövdedeki çatlaklar)
Geçit izolatörlerindeki sızıntılar, transformatörün ana gövdesine yağın sıçramasına sebep olur. Bu yağ kısmen buharlaşacak ve bir anahtarlama işleminden kaynaklanan ark tarafından tutuşturulacaktır. Bunun sonucunda meydana gelecek yangının etkisi, söndürmenin derhal başlaması durumunda kısıtlı olacaktır. Ancak bu durum, ısıyla etkinleştirilen standart sprinkler başlıkları için çoğu zaman gerçekleşmez. Çünkü ısı algılayıcıları, transformatörün birkaç metre uzağına yerleştirilen söndürme tesisatında bulunmaktadır. Özellikle harici ortam uygulamalarında, yağmur ve rüzgar, söndürme sistemindeki tetikleyicileri etkisiz hale getirebilmektedir. Bu yüzden, söndürmeyi tetiklemek için yangının ateşleme bölgesi yakınında algılanması zorunluluktur. Bu da, endüstriyel tipte alev ve sıcaklık dedektörleri ile yapılabilir.
Sıcaklık Algılama için Gereksinimler
Bir su püskürtmeli söndürme sistemi genellikle sıcaklık dedektörleri ile aktif olup püskürtme nozullarına su sağlayan bir mekanik valf içerir. Standart sıcaklık dedektörleri nispeten yavaş tepki sürelerine sahip olmanın yanında, transformatörlerin bulunduğu alanlardaki zorlu dış ortam koşullarına da (çalışma sıcaklığındaki değişimler (gece/gündüz, yaz/kış), nem seviyesinde değişiklikler, yıldırım düşmeleri, kar, sis, ağır yağmur, toz/kir vb ) uygun değildir. Transformatör yangınlarını algılayacak dedektörler bu zor şartlarla başa çıkabilecek ve olay anında hızlı tepki verebilecek özellikte olmalıdır. Dedektör potansiyel alev bölgesine yakın monte edilmek zorunda olduğundan, algılama elemanı yüksek sıcaklıklara dayanabilmelidir.
Çok hızlı tepki verebilen sıcaklık dedektörleri
Transformatörlerin yangından korunması için, zorlu ortam koşullarında çalışmaya uygun ve sıcaklık artışlarına en hızlı tepki verebilecek sıcaklık dedektörü Securiton’un ADW 535 lineer tip sıcaklık dedektörüdür. Bu dedektör ile yangın başlangıcı, sıcaklık artış hızı algılaması ile birkaç milisaniye içerisinde tespit edilip söndürme sistemi anında aktive edilebilir. Algılama, sızdırmaz bir metal bir tüp içerisindeki havanın basıncının, sıcaklık yükselmesinde artması prensibine dayanır. Tüpün içindeki hava basıncı, saniyede 2000 numune ile ölçülerek, 0.2°C hassasiyetle sıcaklık artışı tespit edilir. Algılama tüpü, transformatör tankının mümkün olduğunca yakınına, tercihen geçit izolatöründen sızan yağın toplanacağı, transformatörün en üstüne yerleştirilir. Algılama tüpünün, transformatördeki bobin sargısı arızalarından kaynaklanan ve yangın başlangıcı olabilecek sıcaklık artışlarını algılamak amacıyla, cihaz gövdesine sarılması da uluslararası uygulama kodları ve standartları dahilinde uygulanabilecek bir algılama şeklidir.
Algılama tüpü, bakır veya paslanmaz çelik malzemeden olabileceğinden, transformatörün basınçlı hava veya temizlik kimyasalları ile temizleme esnasında özel bir dikkat gerektirmez. Yıldırımdan korunma, toprağa bağlanan bir tüp ile kolayca gerçekleştirilir.
Gaz ve petrol endüstrisi üzerine üretim yapan tesisler, kimyasal üretimi yapan tesisler ile araç bakım veya yükleme alanları, kablo tünelleri, karayolu tünelleri gibi çok çeşitli ve zorlu alanlarda da kullanılan ADW 535 Dedektörü, endüstriyel uygulamalar için
• Serbest programlanabilir algılama özellikleri
• EN 54 ve UL uyumlu tasarım ve konfigürasyon ayarları
• Dinamik Isı İzleme algoritması sayesinde hatalı alarmların önlenmesi
özellikleriyle gerekli tüm esneklikleri sağlamaktadır.
Yazar Hakkında
