Voltimum tarafından düzenlenen bu webinarda, Megger Türkiye'nin yetkili distribütörü Kabtest'ten Ali Kemal Dedeoğlu, güç transformatörlerinde arıza teşhisi ve durum izleme (condition monitoring) konusunu ele aldı.
Sunum; uluslararası test standartlarından başlayarak transformatör arıza istatistiklerine, yaşam döngüsü kavramlarına, dielektrik frekans yanıtı (DFR) testlerine, çözünmüş gaz analizine (DGA) ve gerçek vaka çalışmalarına kadar geniş bir yelpazeyi kapsadı.
Neden Transformatör Testi Yapılır?
Dedeoğlu, transformatör testlerinin temel amacını üç başlıkta özetledi:
Transformatörün durumunu değerlendirmek
Transformatörün kullanım ömrünü uzatmak
Şebeke güvenliğini sağlamak
Bu çerçevede, dünya çapında kabul gören test protokollerine referans verildi. Özellikle CIGRE'nin transformatör güvenilirliği üzerine yürüttüğü çalışmalar öne çıkarıldı. CIGRE'nin çalışmaları, transformatör arıza verilerinin toplanması, derlenmesi ve raporlanması için ortak bir metodoloji önermekte; arıza oranlarını nedenlerine ve bileşenlerine göre sınıflandıran uluslararası analizler içermektedir.
Arızaların Kaynağına Göre Dağılımı
Sunumda paylaşılan istatistiklere göre, transformatör arızalarının bileşenlere göre dağılımı yaklaşık şu şekildeydi:
Sargılar: %37 (en yüksek pay)
Kademe değiştirici (OLTC): %19
Burçlar (Bushing): %25
Elektrik ekranlama (Shielding): %1
Faz aralığı yalıtımı: %1
Bağlantı kabloları: %1
Sargı-toprak yalıtımı: %1
Tank / genleşme tankı ve boru hatları: %2–4
Bilinmeyen nedenler: %16
Arıza nedenlerine bakıldığında ise dağılım şu şekildeydi:
Yaşlanma: %10
Tasarım ve üretim hataları: %2
Aşırı ısınma: %3
Soğutma kaybı: %1
Nakliye ve kurulum hataları, dış kirlilik, yağ kalitesi, yıldırım kaynaklı aşırı gerilimler ve kasıtlı müdahaleler (sabotaj) da düşük oranlarla listede yer aldı.
Dedeoğlu, bu verilerin transformatör bakım stratejilerinin hangi bileşenlere ve risk alanlarına odaklanması gerektiğine dair önemli ipuçları sunduğunu vurguladı.
Transformatörün "Sağlık Eğrisi" ve Erken Tespitin Önemi
Sunumda, bir transformatörün servis ömrü boyunca geçtiği aşamalar bir sağlık eğrisi üzerinden anlatıldı:
Normal çalışma (yeşil bölge): Transformatör normal çalışma koşullarında güvenle işletilir.
Erken bozulma belirtileri (sarı/turuncu bölge): İlk bozulma belirtileri ortaya çıkmaya başlar. Bu aşamada yapılacak erken teşhis ve doğru bakım uygulamalarıyla arızanın ilerlemesi önlenebilir.
Potansiyel arıza aşaması: Bozulma daha belirgin hale gelir ve arıza riski önemli ölçüde artar.
Geç kalınmış durum: Müdahale edilmediği takdirde transformatör tamamen devre dışı kalabilir.
Bu eğri, testlerin ve durum izlemenin neden düzenli aralıklarla gerçekleştirilmesi gerektiğini görsel olarak ortaya koyan önemli bir model olarak sunuldu.
Bakım ve Test Yöntemlerinin Sınıflandırılması
CIGRE'nin transformatör bakım yaklaşımına referansla, bakım ve inceleme yöntemleri dört ana kategoride ele alındı:
Çevrimdışı (offline) durum değerlendirmesi: Laboratuvar ortamında gerçekleştirilen çözünmüş gaz analizi (DGA) için yağ numunesi alınması ve termografik incelemeler gibi uygulamalar bu grupta değerlendirildi.
Çevrimiçi (online) durum izleme: Transformatör enerjili durumdayken akıllı izleme sistemleri aracılığıyla sürekli veri toplanmasını kapsıyor.
Kullanım ömrü sonu değerlendirmesi: Transformatörün kullanım ömrünün yalnızca yaşına göre değil, teknik performansı ve ekonomik işletilebilirliği dikkate alınarak değerlendirilmesi gerektiği vurgulandı.
Bakım yaşam döngüsü: Satın alma, devreye alma, kabul testleri, işletmeye alma, zaman ve yük bazlı izleme ile periyodik bakım ve özel testlerden oluşan bakım döngüsü ele alındı.
Dielektrik Frekans Yanıtı (DFR) Testleri
Sunumun teknik ağırlık merkezlerinden biri DFR (Dielectric Frequency Response) testleriydi.
Testler genellikle 1 kHz ile 10 mHz (yaklaşık 0,01 Hz–1000 Hz) frekans aralığında gerçekleştiriliyor. Bu bilgi, webinar sırasında katılımcılara yöneltilen bir anket sorusunda da doğru cevap olarak paylaşıldı.
Düşük frekanslara (1 Hz ve altı) inilmesinin nedeni, yalıtım sistemindeki polarizasyon süreçlerinin (su molekülleri ve yaşlanma ürünleri gibi) 50–60 Hz gibi şebeke frekanslarında yeterince belirgin hale gelmemesidir. Frekans azaldıkça arayüz polarizasyonu (interfacial polarization) baskın hale gelir ve nem ile yaşlanmaya bağlı bozulmalar daha net analiz edilebilir.
Sıcaklık düzeltmesi (temperature correction): DFR ve güç faktörü (power factor) ölçümleri sıcaklığa bağlı olduğundan, farklı sıcaklıklarda elde edilen sonuçlar genellikle 20°C referans sıcaklığına dönüştürülerek karşılaştırılır. Bu düzeltmede Arrhenius denklemi esas alınır. Sunumda paylaşılan örneklerde, aynı burç üzerinde 40°C'de ölçülen power factor değerinin 20°C'ye uyarlandığında önemli ölçüde değişebildiği gösterildi.
Güç faktörü test sistemlerinin 1 Hz–500 Hz aralığında çalışabilmesi; sıcaklık düzeltmesi yapılabilmesi, yüksek frekanslardaki dielektrik davranışın analiz edilebilmesi, olası kurulum hatalarının erken tespit edilmesi ve ekipman işletmeye alınmadan önce gerekli düzeltici önlemlerin uygulanabilmesi gibi önemli avantajlar sağlıyor.
Vaka Çalışması: Burç (Bushing) Arızası
Aynı tasarıma sahip, yağ emdirilmiş kâğıt (OIP - Oil Impregnated Paper) yalıtımlı üç burç karşılaştırıldı.
İki burç düşük ve tutarlı power factor değerleri gösterirken, üçüncü burç (X2 numaralı) özellikle 50 Hz üzerindeki frekanslarda belirgin bir bozulma (power factor artışı) sergiledi.
Bu durum, sorunun düşük frekanslı DFR ölçümleriyle açık şekilde ortaya çıkmasına karşın, yalnızca 50 Hz'de yapılan standart güç faktörü ölçümlerinde çok daha sınırlı düzeyde görülebildiğini göstererek DFR testinin sağladığı ilave tanılama kabiliyetini ortaya koydu.
Arızalı burç değiştirildikten sonra yapılan ölçümlerde değerlerin kabul edilebilir seviyelere döndüğü, ardından uygulanan ek topraklama iyileştirmesiyle sonuçların daha da iyileştiği aktarıldı.
Vaka Çalışması: 735 kV Reaktör Grubu
25 adet 735 kV reaktörden oluşan bir filoda gerçekleştirilen değerlendirmede, reaktörlerin büyük bölümünün iyi durumda olduğu, ancak üç ünitede belirgin bozulma tespit edildiği paylaşıldı. Bu üç ünitede hem 1 Hz DFR ölçümlerinde anormal sapmalar hem de DGA (Çözünmüş Gaz Analizi) sonuçlarında yüksek hidrojen seviyeleri tespit edilerek iki yöntemin birbirini destekleyen bulgular sunduğu vurgulandı.
Çözünmüş Gaz Analizi (DGA)
DGA (Dissolved Gas Analysis), transformatör yağında çözünmüş gazların analiz edilmesi yoluyla olası arıza mekanizmalarının değerlendirilmesini sağlayan temel tanı yöntemlerinden biri olarak ele alındı.
Hidrojen, birçok transformatör arızasında ortaya çıkan en erken gazlardan biri olup, erken uyarı açısından önemli bir gösterge olarak değerlendirilir.
Arızanın enerji seviyesi arttıkça asetilen oluşumu görülebilir. Webinar kapsamında asetilen, özellikle yüksek enerjili elektriksel arızaların önemli göstergelerinden biri olarak ele alındı.
Yüksek sıcaklıklı arızalarda (T3, 700°C üzeri) tipik olarak hidrojen, asetilen ve etilen gazlarının oluştuğu belirtildi. Bu konu, webinar sırasında katılımcılara yöneltilen soru-cevap bölümünde de ele alındı.
Online DGA sistemleri; hidrojen, asetilen ve nem gibi parametreleri sürekli izleyerek alarm eşikleri oluşturabilir, ayrıca SCADA sistemleriyle entegre çalışarak uzaktan durum izleme imkânı sağlayabilir.
2 Gazlı mı, 9 Gazlı mı İzleme?
Soru-cevap bölümünde öne çıkan teknik konulardan biri, neden bazı online izleme sistemlerinin yalnızca hidrojen ve asetilen (veya hidrojen ve nem) takibi yaptığı, daha kapsamlı çok gazlı sistemlerin ise farklı uygulamalarda tercih edildiği oldu.
Dedeoğlu'nun açıklaması özetle şu şekildeydi:
Piyasada 9 gazı (7+2) ölçebilen online DGA sistemleri bulunsa da, bu sistemler iki gaz ölçen çözümlere kıyasla yaklaşık 5–6 kat daha yüksek maliyete sahip olabiliyor.
Birçok arızanın başlangıç aşamasında ilk tespit edilen gaz hidrojen olurken, arızanın enerji seviyesi arttıkça asetilen oluşumu görülebiliyor.
Bu nedenle hidrojen + nem veya hidrojen + asetilen takibi, birçok uygulamada ekonomik ve etkili bir erken uyarı yaklaşımı sunabiliyor. Ancak bu yaklaşım, tek başına tüm arıza tiplerinin ayrıntılı sınıflandırılmasına imkân vermeyebiliyor.
Alarm oluştuğunda yağ numunesi alınarak laboratuvarda kapsamlı DGA analizi yapılması öneriliyor. Böylece online izleme sistemi erken uyarı katmanı, laboratuvar analizi ise ayrıntılı teşhis katmanı olarak birbirini tamamlayan iki farklı yaklaşım sunuyor.
OLTC (Kademe Değiştirici) Aşınması
Katılımcılardan gelen bir diğer soru, yük altında kademe değiştiricilerde (OLTC) kontak aşınmasının nasıl izlenebileceğiyle ilgiliydi.
Dedeoğlu'nun yanıtı özetle şu şekildeydi:
Kontaklarda aşınma meydana geldiğinde sıcak noktalar (hot spot) oluşabilir. Bu durum, DGA sonuçlarında öncelikle hidrojen, arızanın ilerlemesiyle birlikte ise asetilen oluşumu şeklinde kendini gösterebilir.
DFR ve güç faktörü (power factor) testleri de yalıtım sistemindeki bozulmaların değerlendirilmesinde kullanılabilir. Ayrıca OLTC'ye yönelik özel tanı testleri ve kontak direnci ölçümleri de bakım sürecinde başvurulan yöntemler arasında yer alıyor.
Ekonomik Değerlendirme: Online ve Offline Yağ Analizi
Kapanış bölümünde, online yağ analiz sistemlerinin maliyet-fayda dengesi de değerlendirildi.
Offline (geleneksel) yöntemde yağ numunesinin alınması, uygun koşullarda taşınması ve laboratuvarda analiz edilmesi gerekiyor. Bu süreç hem zaman hem de iş gücü açısından ek maliyet oluşturabiliyor.
Online izleme sistemlerinin her transformatöre kurulması pratik veya ekonomik görülmüyor. Bunun yerine, kritik öneme sahip ve özellikle 50 MVA üzerindeki güç transformatörlerinde online durum izlemenin daha uygun bir yaklaşım olduğu ifade edildi.
Soru-Cevap Bölümünde Öne Çıkanlar
Katılımcılardan gelen sorular arasında IEC 60599 standardına göre yüksek sıcaklıklı (T3) arızalarda oluşan gazlar, DFR testlerinin frekans aralığı, OLTC aşınmasının izlenmesi ve iki gazlı ile çok gazlı DGA sistemlerinin maliyet-fayda değerlendirmesi gibi konular öne çıktı.
Webinar sırasında iki canlı anket sorusu yöneltildi ve katılımcıların büyük bölümü doğru cevapları verdi.
Ayrıca Megger Türkiye'nin Ankara ofisinde TARO sargı direnci test cihazı, BDA yağ analiz cihazı ve diğer transformatör test ekipmanlarının bulunduğu, talep eden katılımcılar için demo çalışmaları gerçekleştirilebileceği belirtildi.
Kapanış
Webinar, katılımcılara teşekkür edilmesi ve sunum ile webinar kaydının daha sonra paylaşılacağının belirtilmesiyle sona erdi. Oturum sırasında yaşanan kısa süreli bağlantı sorunları nedeniyle organizatörler katılımcılardan özür dilerken, bir sonraki webinarda bu teknik aksaklıkların giderilmesi için gerekli çalışmaların yapılacağını ifade etti.