Yer Seviyesinde Trafo Koruması ve Doğal Yaşam Koruma: Daha Az Kesinti İçin Bir Şebeke Şirketi Kontrol Listesi

Orta Oklahoma'ta bir ekip, geçen Kasım ayında bir hafta içinde iki kez besleyici devresini açan yerde monte edilmiş bir üniteyi açtı. Transformatör sağlıklıydı. Bir sincap yüksek gerilimli izolatörleri kısa devre etmişti, ark oluşmuş ve her yeniden kapanışta tekrar tetiklenen bir karbon izi bırakmıştı. İki kesme, bir hayvan, sıfır sargı arızası ve hâlâ ünitenin sorunlu olduğunu gösteren bir güvenilirlik raporu.

Bu üniteleri biz üretiyoruz; bu nedenle önyargıyı şüpheyle karşılamalısınız. Ancak bu desen tartışmaya açık değil: hakkında bilgi istenen çoğu yerde monte edilmiş transformatör çağrıları, tankın içinden başlamaz. Sınırda, transformatörü koruyan sigortada ve vahşi yaşamı içine almaması gereken bölmede başlar.

 

 

 

Çoğu Yerde Monte Edilmiş Transformatör Çağrısını Açıklamak İçin İki Arıza Türü

Yerde monte edilen transformatör sigortalaması ilkidir. Birincil sigorta, ikincil bir arıza ile aylar süren teslimat süresiyle değiştirilmesi gereken bir transformatör arasındaki tek koruma cihazıdır. Boyutu çok küçük seçilirse, fırtına sonrası bir besleme hattı tekrar kapatıldığında her seferinde soğuk yükleme anında açar. Boyutu çok büyük seçilirse, geçiş arızası eğrisinin üzerinde kalır; bu da transformatörün, sigortanın temizlemesi gereken arızaları absorbe ettiği anlamına gelir.

İkincisi, yaban hayatıdır. İzolatör kuyuları, bariyer panoları ve muhafaza tavanı ile kablo bölmesi arasındaki boşlukların hepsi giriş noktalarıdır. Bir rakun, 75 mm’lik bir açıklıktan yavaşlamadan geçebilir. Eğer dolap zemin seviyesinin altında bir kablo kanalına sahipse, bir yılanın hiç bir açıklığa ihtiyacı yoktur.

Her iki arıza da rutin bir elektriksel tasarım incelemesinde görünmez, çünkü ikisi de transformatör spesifikasyonu ile şebeke işletmecisinin koruma ayarları arasında yaşar. Bir yerde monte edilen trafo üreticisi , son iki hafta içinde gönderim öncesi bize ulaşan sorular neredeyse daima bu iki konuyla ilgilidir.

 

Sigorta Tablosunu Okumadan Önce Geçiş Arızası Eğrisini Okuyun

Her sigorta boyutu kararı, bir tablodan değil bir eğriden başlar. IEEE C57.109, sıvı yalıtımlı bir transformatörün hasar birikimi başlamadan önce anma akımının belirli bir katını ne kadar süre taşıyabileceğini tanımlar; kapsam ve durum IEEE C57.109-2018 sayfasında yer alır. Kılavuz, dört transformatör kategorisi için koordinasyon eğrileri sunar ve bu eğriler hem termal yükü hem de arızanın sargılara uyguladığı mekanik gerilimi dikkate alır.

İşte somutlaştıran rakam: 1.000 kVA’lık, 12,47 kV delta primeri, 480 V sekonderi ve %5,75 empedansı olan bir ünite düşünün. Primer tam yük akımı 46 A’dir. Sekonder tam yük akımı 1.203 A’dir ve sekonder uçlarında gerçekleşen kısa devre, kablo empedansı hesaplanmadan yaklaşık 20,9 kA’ye ulaşır. Sigorta, transformatörün primerinde görülen akımın IEEE C57.109 eğrisini geçmesinden önce bu arızayı kesmelidir; aynı zamanda bir sonraki enerjilendirme sırasında meydana gelen manyetik girişim akımını da atlatabilmelidir.

Bu iki gereksinim birbirine zıt yönlerde çekiyor. Bu gerilim, işin tamamıdır ve bu yüzden önceki bir projeden kopyalanmış bir sigorta programı, bir kısayol değil, bir risk unsuru haline gelir.

 

Bir Bıçaklı Sigortanın Seçimini Belirleyen Üç Sayı

Çoğu Kuzey Amerikan yerüstü trafo merkezinde yüksek gerilim bölmesinde NEMA Tip B bıçaklı sigorta kullanılır ve çoğu şebeke işletmecisinin stokladığı değerler 8 A ile 200 A aralığındadır. Hangi sigortanın kullanılacağına karar veren üç sayı vardır.

Tam yük akımı. Cihazın değiştirileceği ünitenin çiziminden değil, plaka kVA’sından ve primer voltajdan hesaplanır. Yukarıdaki 46 A, 12,47 kV sistemde 1.000 kVA için tipiktir.

Soğuk yük alma. Bir kesintiden sonra her termostat, her kompresör ve her sürücü aynı anda yeniden başlar. Başlangıç anındaki aşırı akım (inrush) ile soğuk yük birlikte birkaç onda bir saniye boyunca tam yük akımının (FLA) birkaç katını çekebilir; bu nedenle FLA’nın 1,2 katına ayarlanmış bir sigorta, soğuk bir sabah üzerinde sık sık yanlış açmaya neden olur.

Yukarı yönlü koordinasyon. Geçici arızalar için otomatik tekrar kapama cihazının hızlı eğrisi sigortadan önce çalışmalıdır; kalıcı arızalar için ise sigorta, otomatik tekrar kapama cihazının yavaş eğrisinden önce çalışmalıdır. Zaman-akım grafiğinde bu iki eğri aynı noktada kesişirse şebeke işletmecisi en kötü sonucu elde eder: otomatik tekrar kapama cihazının temizleyebileceği bir arıza nedeniyle sigortanın yanması.

Uygulamada çoğu şebeke standardı, bayonet sigortalar için primer FLA’nın 1,5 ile 2,5 katı arasında bir değer belirler; ardından bu sonuç, geçiş arızası eğrisiyle doğrulanır. Bu aralık bir başlangıç noktasıdır. Büyük bir motor yükünü besleyen bir ünite ile bir alışveriş merkezini besleyen bir ünite aynı cevabı hak etmez ve yerde monte edilen transformatör sigortalaması programında hangi varsayımın kullanıldığı belirtilmelidir.

Maliyeti sıfır olan bir ayrıntı daha: transformatör hasar eğrisiyle aynı sayfada sigorta eğrisini isteyin. Bu iki çizgi birlikte basıldığında koordinasyon hatası beş saniye içinde görünür hâle gelir. Ayrı belgelerde yer alırsa üçüncü yılda görünür hâle gelir.

 

Yaban Hayatı Koruma, Bir Aksesuar Değil, Spesifikasyon Öğesidir

Trafo doğa yaşamı koruma genellikle trafo pad üzerine yerleştirildikten sonra bir şebeke işletmesi tarafından eklenen bir kalemdir. Bunun yer alması gereken yer spesifikasyondur; çünkü bu sorunu çözmek için en ucuz nokta fabrika zeminidir.

IEEE 1656, 38 kV’ye kadar gerilim seviyesindeki dağıtım sistemlerinde yaban hayatı koruyucu cihazların elektriksel, mekanik ve dayanıklılık performansı açısından nasıl test edileceğini belirtir ve IEEE 1656-2010 kaydı bir tedarikçinin bir kapak dış ortamda on yıl dayanacağını iddia ettiğinde atıfta bulunulacak referanstır. Test dizisi bu soruya cevap verir; bir veri sayfası vermez.

Aslında kesinti sayısını değiştiren önlemler:

Yalıtılmış buşing yuvaları ve kapaklar. 15 kV ve 25 kV ünitelerde, kablo çekimi sırasında yerinde kalan kapaklar — ilk rüzgâr fırtınasıyla uçan kaydırma tipi kapaklar değil.

Bölümler arası bariyer panoları. Tam yükseklikte, tank kapağı kapanmadan önce monte edilir. İçeri giren bir tırmanıcı hayvanın yine de elektrikli bir parçaya ulaşmaması gerekir.

Korunaklı havalandırma açıklıkları. Her pervane ve tabanda paslanmaz tel örgü; üreticinin stoklarında ne varsa değil, 12 mm’lik bir proba göre boyutlandırılmıştır.

Kablolu kanal arayüzü mühürlenmiştir. Kanal girişinde çıkarılabilir bir ekran, bir muhafaza ile yılanlar için bir otoyol arasındaki farktır.

Bunların hiçbiri tasarım aşamasında anlamlı bir maliyet eklemez. Hepsi geriye dönük olarak uygulanmak istendiğinde bir ekip, bir anahtarlama emri ve bir kesinti gerektirir.

 

Fabrikada Neler Değişir

Ryan Electric, 2007 yılından beri 120.000 m² alana sahip bir tesis üzerinde dağıtım transformatörleri üretmektedir; bu tesis, 180’den fazla üretim ve test ekipmanı setine ve 37 patente sahiptir. Şirket, 2023 yılından itibaren Eaton ile resmi ortak girişim ortağı olarak faaliyet göstermekte olup, Kuzey Amerika şebekelerinin genellikle ilk sorduğu referans budur. Cihazlar UL listesinde yer almaktadır, Kanada projeleri için CSA C22.2 gereksinimlerine uygun olarak üretilmekte ve fabrika kabul paketiyle birlikte IEEE C57.12.90’a göre rutin test verileriyle sevk edilmektedir.

Yerüstü tipi (pad-mount) siparişler için vahşi yaşam paketini, bir seçenek olarak fiyatlandırmak yerine temel tasarımın bir parçası olarak entegre ederiz: kabinde 316 paslanmaz çelik donanım, epoksi kaplı bushing’ler, tank kapatılmadan önce yerleştirilen bariyer panoları ve 12 mm’lik bir proba karşı doğrulanmış delikli havalandırma ızgaraları. Bir yerde monte edilen trafo üreticisi uL ve CSA gereksinimlerine uygun çalıştığımız için, devreye alınma aşamasında bir yılanın içeri girmesini açıklamak yerine, çizim aşamasında bir ızgara detayı üzerine tartışmayı tercih ederiz.

Sigortalamaya gelince burada bir yerde monte edilen trafo üreticisi en fazla soru sormalısınız. Şebeke işletmesinin koruma analizini veya en azından ayırıcı eğrilerini ve direk üzerindeki kısa devre akımını istemeliyiz. Bir sipariş, sigorta programı daha büyük bir projeden alınmış olduğu için 500 kVA’lık üniteye 200 A’lik bayonet bağlantılı sigorta ile fabrikamızdan çıktı; bu durum devreye alınma aşamasında fark edildi ve iki haftalık gecikme, transformatörün nakliye maliyetinden daha fazla maliyet oluşturdu.

 

Çizimi onaylamadan Önce Kısa Bir Kontrol Listesi

Altı madde ve çoğu direk montajlı koruma sorunu, ünite fabrikadan çıkmadan önce ortadan kalkar.

1. Primer tam yük akımı, plakada belirtilen kVA değerinden ve nominal sistem geriliminden hesaplanır.

2. Sigorta büyüklüğü, tam yük akımının (FLA) 1,5 ila 2,5 katı arasında olmalı; ardından IEEE C57.109 eğrisine göre, mevcut kısa devre akımına karşı kontrol edilmelidir.

3. Soğuk yükleme başlangıç profili, özellikle elektrikli ısıtma veya sulama yükü bulunan besleme hatlarında, şebeke işletmesinin yük araştırması verileriyle doğrulanmalıdır.

4. Ayırıcı hızlı ve yavaş eğrileri, sigortanın yer aldığı aynı zaman-akım grafiğine çizilmelidir.

5. Test standardı tarafından belirtilen, tanımıyla değil, 5. Doğa yaşamı paketi. IEEE 1656 test sırasını veya eşdeğerini isteyin.

6. Onay çiziminde gösterilen bariyer ve ekran ayrıntıları, kablo kanalı arayüzü de dahil olmak üzere.

 

 

 

Yanlış Yapmanın Maliyeti

Yanlış koordine edilmiş bir sigorta dramatik şekilde arızalanmaz. Açılır, bir ekip onu değiştirir ve kayıt defteri geçici bir kesintiyi kaydeder. Aynı besleyici üzerinde bir sezonda bunu üç kez yaparsanız, şirket koordinasyon çalışması maliyetinden daha fazla işçilik ve anahtarlama harcamıştır. Bu trafo doğa yaşamı koruma paketi aynı hesabı izler: bir ekran onlarca dolar değerindedir; ancak ikincil terminaller üzerine geçen bir yılan bir haftalık hizmet kesintisi artı üretimi önceden taahhüt edilen bir slottan çekilen bir değişim ünitesi maliyetine neden olur.

Bu, her iki detayı da çizim aşamasında netleştirmenin gerekçesidir. Bir yerde monte edilen trafo üreticisi tank kapatılmadan önce bariyer plakasını neredeyse hiçbir maliyetle değiştirebilir. Ünite pad üzerine yerleştirildikten sonra aynı değişiklik, kesintiyle ilişkili bir saha modifikasyonuna dönüşür.

2027 teslim penceresi için beton tabanlı dağıtım ünitelerini belirtiyorsanız, koruma ve vahşi yaşam detaylarını şimdi kapatmak faydalı olacaktır. Fabrika ön hazırlık süreleri, serbest bırakmadan sonra yapılan bir çizim değişikliğinin beş yıl önce maliyeti olmayan bir maliyete mal olacak kadar uzundur.

 

Sonraki adım

Tek hat şemasını, açma-kapama eğrilerini ve tabandaki mevcut arıza akımını bize gönderin. Mühendislik grubumuz, genellikle üç iş günü içinde standartınıza uygun bir sigorta programı ve vahşi yaşam paketi ile dönüş yapacaktır.

Yazar hakkında

Bu makale, Kuzey Amerika, Orta Doğu, Güneydoğu Asya ve Afrika'daki dağıtım şirketleri ve EPC müteahhitleri için beton tabanlı, kuru tip ve yağlı tip üniteler üreten bir transformatör üreticisi olan Ryan Electric satış mühendislik grubu tarafından hazırlanmıştır. Grup, spesifikasyondan fabrika kabul testlerine kadar projeleri destekler. Bu makaleyle ilgili teknik sorular, ryantransformers.com üzerinden satış mühendislik ekibine iletilabilir.