Elektrik trafo merkezleri, yüksek gerilim iletim ağları ile düşük gerilim dağıtım ağları arasında bir köprü görevi görerek, gerilim seviyelerini kullanıcı ihtiyaçlarına uygun seviyelere dönüştürür.
Trafo merkezleri; trafolar, devre kesiciler, şalt ekipmanları, bakımsız akülü redresör grubu, baralar ve koruma sistemleri gibi çeşitli ana bileşenleri içermektedir. Bir trafo merkezinin tasarımı son derece karmaşık bir süreç olup, verimli, güvenilir ve emniyetli bir işletim sağlamak için teknik uzmanlık gerektirir. Bu makalede, trafo merkezi tasarım sürecine değinilecek; temel hesaplamalar ve analizler sunulacaktır.
1. Transformatör Merkezi Türlerini Anlamak
Transformatör merkezleri işlevlerine ve yapı tiplerine göre sınıflandırılabilir. Başlıca türler şunlardır:
- İletim Trafo Merkezleri: Gerilimi uzun mesafeli iletim için yükseltir veya düşürür.
- Dağıtım Trafo Merkezleri: Gerilimi son kez düşürerek tüketiciye dağıtımını sağlar.
- Anahtar İstasyonları: Gerilim dönüşümü yapmadan elektrik akışını kontrol eder.
Trafo merkezi türü; tasarımı, ekipmanları ve gerekli koruma sistemlerini belirler.
2. Trafo Merkezinin Ana Bileşenleri
Tasarım sürecinde dikkate alınması gereken ana bileşenler şunlardır:
- Güç Trafoları: Gerilim seviyelerinin yükseltilmesi veya düşürülmesinde kritik rol oynar. En pahalı ve karmaşık ekipmandır.
- Devre Kesiciler ve Şalt Ekipmanları: Sistem korumasını sağlar, arıza akımlarını keser.
- Baralar: Trafo merkezinin çeşitli bölümlerini bağlayan ve akımı bir ekipmandan diğerine taşıyan iletkenlerdir.
- Koruma ve Kontrol Sistemleri: Röleler, IED’ler (Akıllı Elektronik Cihazlar), SCADA sistemleri ve diğer koruma mekanizmalarını içerir; kesintisiz işletimi sağlar.
3. Saha Planlaması ve Yerleşim Tasarımı
Saha Seçimi
Trafo merkezinin yeri, tasarımda önemli bir rol oynar. Dikkate alınması gereken faktörler:
- Yük Merkezlerine Yakınlık: Trafo merkezi, güç sağlayacağı bölgeye yakın konumlandırılmalı ki iletim kayıpları minimize edilsin.
- Jeolojik Şartlar: Toprağın stabilitesi ve zemin yapısı, ekipman temelleri için önemlidir.
- Çevresel Etki: Gürültü, elektromanyetik alanlar ve yaban hayatı korunması gibi çevresel faktörler göz önünde bulundurulmalıdır.
- Erişilebilirlik: Bakım ve acil müdahale için kolay ulaşılabilir olması gereklidir.
Dağıtım Merkezi Konfigürasyonu
Ekipmanların düzenini ifade eden konfigürasyon yaygın olarak şunları içerir:
- Tek Bara: Basit ve ekonomik, ancak yedekleme yoktur.
- Çift Bara: Daha iyi güvenilirlik sunar, bir baranın devre dışı kalması durumunda diğerinin hizmette kalmasını sağlar.
- Halka Bara: Trafo merkezinde bir döngü oluşturarak daha yüksek esneklik sağlar.
Her bir konfigürasyonun, uygulama ve güvenilirlik gereksinimlerine göre avantajları ve dezavantajları vardır.
İlginizi çekebilir: Mobil Trafo Merkezi Nedir?
4. Gerilim Dönüşümü Hesaplamaları
Gerilim dönüşümü tasarımı, bazı temel hesaplamaları içerir:
Gerilim Oranı
Gerilim yükseltme veya düşürme oranı, transformatör gücüne göre belirlenir. Gerilim oranı Vr için formül:
$$
Vr = \frac{V_{primary}}{V_{secondary}}
$$
Örneğin, 132 kV primerden 11 kV sekondere dönüşüm için:
$$
Vr = \frac{132.000}{11.000} = 12
$$
Bu, transformatörün gerilimi 12 kat azalttığını ifade eder.
Not1: İzolasyon trafoları gerilim dönüşümü için kullanılmaz. Dönüştürme oranları 1:1’dir.
Akım Hesaplamaları
Güç hesaplamaları için transformatörün sekonder tarafındaki akım şu formülle hesaplanır:
$$
I_{secondary} = \frac{P}{V_{secondary} \times \sqrt{3}}
$$
Burada:
- P, watt cinsinden güçtür,
- Vsecondary ise sekonder gerilimdir.
100 MW güce ve 11 kV sekonder gerilime sahip bir trafo merkezi için akım:
$$
I_{secondary} = \frac{100 \times 10^6}{11.000 \times \sqrt{3}} \approx 5.248 \, A
$$
Bu, trafo ve gerekli iletken kapasitelerinin boyutunu belirler.
5. Topraklama ve Koruma Tasarımı
Doğru topraklama, trafo merkezinin güvenliği ve korunması için çok önemlidir. Topraklama sistemi, herhangi bir arıza akımının ekipmana zarar vermemesi veya tehlikeli koşullara yol açmaması için güvenli bir şekilde akımın, trafonun yıldız noktasına yönlendirilmesini sağlamalıdır.
Topraklama Sistemi Tasarımı
Tipik bir topraklama sistemi, trafo merkezinin etrafında zemine kurulan bakır iletkenlerden oluşur. Toprak direnci, arıza akımlarının verimli şekilde akabilmesi için minimize edilmelidir. Topraklama analizi, güvenli işletim için gerekli direncin belirlenmesini içerir ve toprak özgül direncine göre şu formülle hesaplanabilir:
$$
R = \frac{\rho}{2 \pi} \times \ln\left(\frac{D}{r}\right)
$$
Burada:
- R, dirençtir,
- ρ, toprak özgül direncidir,
- D, elektrotlar arasındaki mesafedir,
- r, elektrotların yarıçapıdır.
Koruma Sistemleri
Koruma sistemleri röleler, sigortalar ve devre kesicilerden oluşur. Kısa devre veya aşırı yük gibi arıza akımları, koruma sistemleri tarafından algılanır ve arızalı bölümler ağdan ayrılır.
6. SCADA ve İletişim Sistemleri
SCADA (Denetleyici Kontrol ve Veri Toplama), trafo merkezinin uzaktan izlenmesi ve kontrolü için esastır. SCADA sayesinde operatörler:
- Gerilim, akım ve güç akışını gerçek zamanlı izleyebilir,
- Arızaları algılayarak otomatik tepkiler verebilir,
- Uzaktan anahtarlama işlemleri yapabilir.
Trafo merkezindeki telekomünikasyon sistemleri, trafo merkezi ile şebeke kontrol merkezi arasında veri transferini sağlar. Bu, fiber optik, mikrodalga radyolar veya bakır tel sistemleri aracılığıyla gerçekleştirilir.
7. Nihai Tasarım Hususları
Konsept tasarımı tamamlandıktan sonra şu detaylı adımlar uygulanır:
- Temel Tasarımı: Ağır ekipmanları taşıyacak beton temellerin dayanıklılık, yük taşıma kapasitesi ve boyutları belirlenir.
- Kontrol Binası: Koruma ve kontrol sistemlerinin barındırıldığı kontrol binası, elektrik, HVAC ve telekomünikasyon sistemlerini içerecek şekilde tasarlanır.
- Güvenlik Sistemleri: Yetkisiz girişleri önlemek için çit, aydınlatma ve güvenlik kameraları gereklidir.
8. İnşaat ve Test Aşaması
Tasarım sürecinin son aşaması, trafo merkezinin inşası, ardından test ve devreye alma işlemleridir. Test süreci, tüm bileşenlerin normal ve arıza koşullarında beklendiği gibi çalıştığını doğrular.
Transformatör Merkezleri İçin Sıkça Sorulan Sorular (SSS)
Elektrik transformatör merkezinin amacı nedir?
Dağıtım merkezi, iletim seviyesindeki gerilimi dağıtım seviyesine indirerek güvenilir güç temini sağlar.
Transformatör merkezinin ana bileşenleri nelerdir?
Dağıtım merkezinin ana bileşenleri; trafolar, devre kesiciler, baralar, koruma ve kontrol sistemleridir.
Transformatör merkezi tasarımları nasıl test edilir?
Transformatör merkezi tasarımları; tüm bileşenlerin işlevsel testleri, arıza koşulu simülasyonları ve sistem entegrasyon testlerini içeren devreye alma süreciyle test edilir.
Kaynak: prasunbarua
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
