Güç sisteminin temel ekipmanlarından biri olan güç transformatörlerinin güvenli ve kararlı çalışması, şebekenin güvenilirliğini doğrudan etkiler. Sargı deformasyonu, transformatör işletmesinde oldukça gizli bir potansiyel arızadır. Birden fazla ünitede yapılan bakım deneyimleri, bu tür kusurları tespit etmek için geleneksel yalıtım testlerinin ve yağ analizlerinin yetersiz kaldığını göstermektedir; bir kez meydana geldiklerinde ise ciddi şebeke kazalarına yol açabilirler. Sargı deformasyonunun nedenleri, tehlikeleri ile tespit ve önleme yöntemlerinin derinlemesine analizi, güç sisteminin güvenliğini sağlamak açısından büyük önem taşır.
Sargı deformasyonunun özü, sargının elektrodinamik veya mekanik kuvvetler etkisi altında boyut veya şeklinde geri döndürülemez değişiklikler meydana gelmesidir. Transformatör sargıları iletkenlerden yapılır ve normal çalışma sırasında nispeten kararlı bir durumdadır. Ancak bir kısa devre arızası oluştuğunda, kısa devre akımı nominal akımdan onlarca kat daha büyük bir elektrodinamik kuvvet üretir. Bu elektrodinamik kuvvet, radyal kuvvet ve eksenel kuvvet olarak ikiye ayrılır. Radyal kuvvet sargının dışa doğru genişlemesine veya içe doğru büzülmesine neden olurken, eksenel kuvvet sargının dikey olarak yer değiştirmesine veya burulmasına yol açar. Ayrıca, taşıma sırasındaki şiddetli sarsıntılar, kurulum esnasındaki çarpma ve darbeler ile koruma sistemlerinin zamanında devreye girmemesi sonucu oluşan uzun süreli kısa devreler, sargıların tasarım limitlerini aşan mekanik gerilimlere maruz kalmasına ve nihayetinde deformasyona uğramasına sebep olabilir.
Sargı deformasyonu çeşitli şekillerde ortaya çıkar ve temel olarak üç kategoriye ayrılır: genel deformasyon, lokal deformasyon ve sipirler arası kısa devreler. Genel deformasyon genellikle tüm sargının yer değiştirmesi, şişmesi veya eksenel sıkışmasını içerir; lokal deformasyon ise sargı diskleri arasındaki yanlış hizalanma ve gevşek iletkenlerde yaygın olarak görülür. Sipirler arası kısa devreler ise deformasyonun neden olduğu yalıtım hasarından kaynaklanan ikincil arızalardır. Bu deformasyonlar başlangıçta belirgin görsel anormallikler göstermez ancak sargının dağıtılmış kapasitans ve endüktans gibi parametrelerini değiştirerek sonraki arızalar için potansiyel tehlikeler oluşturur.
Sargı deformasyonunun sonuçları son derece ciddidir. Hafif deformasyon, yalıtım mesafesini kısaltarak uzun süreli çalışma sırasında kısmi deşarjlara ve yalıtım yaşlanmasının hızlanmasına yol açar; orta şiddetteki deformasyon, sargının mekanik dayanımını azaltarak sonraki kısa devrelerde tamamen arızalanmaya yatkın hale getirir; şiddetli deformasyon ise doğrudan sipirler arası veya fazlar arası kısa devrelere neden olarak transformatörün yanmasına ve hatta yangınlar veya yaygın elektrik kesintileri gibi zincirleme kazaları tetikleyebilir. Bir elektrik şebekesinden alınan verilere göre, tespit edilmemiş sargı deformasyonundan kaynaklanan transformatör arızaları, tüm arızaların %35'inden fazlasını oluşturmakta ve her olay ortalama bir milyon yuandan fazla doğrudan ekonomik kayba neden olmaktadır.
Sargı deformasyonunu kontrol etmek için doğru tespit çok önemlidir. Günümüzde en yaygın kullanılan yöntem Frekans Tepkisi Analizidir (FRA). Temel prensibi, sargının direnç, endüktans ve kapasitanstan oluşan doğrusal bir ağ olarak kabul edilebilmesidir. Sargıya tarama frekanslı bir sinyal uygulandığında, belirli bir genlik-frekans tepki eğrisi oluşur. Sargı deforme olduğunda, dağıtılmış parametreler değişir ve tepki eğrisi buna bağlı olarak kayar. Ölçülen eğrinin standart eğrilerle (fabrika veya önceki test verileri) yatay (aynı faz içinde farklı zamanlar) ve dikey (aynı dönemde farklı fazlar) olarak karşılaştırılmasıyla deformasyonun derecesi ve konumu doğru bir şekilde belirlenebilir. Ayrıca, düşük gerilim kısa devre empedans yöntemi de yardımcı tespit için yaygın olarak kullanılır. Kısa devre empedansındaki değişikliklerin ölçülmesiyle, sargı geometrisindeki değişiklikler dolaylı olarak yansıtılır.
Tipik bir vaka 220kV'luk bir trafo merkezinde yaşandı: trafo merkezindeki 180MVA'lık bir transformatör, hat kısa devre arızası yaşadı. Rutin testler anormallik göstermedi ancak yük çalışması sırasında lokal aşırı ısınma meydana geldi. Bakım personeli, frekans tepkisi analizi kullanarak A fazı sargısının tepki eğrisinin orta-yüksek frekans aralığında tarihsel verilerden %15 sapma gösterdiğini tespit etti. Kısa devre empedans test verileriyle birleştirildiğinde, bu durum sargıda hafif bir şişme deformasyonuna işaret ediyordu. Sökme ve doğrulama sonrasında, bu faz sargısının bükümler arası destek çubuklarının gevşek olduğu ve iletkenlerin kısmen yer değiştirdiği bulundu. Zamanında güçlendirme yapıldı ve ekipman normal çalışmasına döndü, böylece arızanın büyümesi önlendi.
Sargı deformasyonunu önlemek, sorunu kaynağında ele almayı ve tam yaşam döngüsü yönetim sistemi kurmayı gerektirir. Üretim sırasında, sargı yapısı tasarımı optimize edilmeli, yüksek dayanımlı yalıtım malzemeleri ve kaliteli iletkenler kullanılarak sargının mekanik dayanımı artırılmalıdır. Taşıma ve kurulum sırasında uygun sabitleme ve koruma sağlanarak şiddetli darbelerden kaçınılmalıdır. Çalışma sırasında, gelişmiş izleme yapılmalı, düzenli frekans tepkisi analizi ve kısa devre empedans testleri uygulanmalıdır. Kısa devre arızası sonrasında özel testler yapılmalıdır. Aynı zamanda, kapsamlı röle koruma cihazları kurularak kısa devre arızalarının süresi kısaltılmalı ve elektrodinamik etki azaltılmalıdır.
Sargı deformasyonu genellikle gizli olsa da, bilimsel tespit yöntemleri ve kapsamlı önleme ve kontrol önlemleriyle tehlikeleri etkili bir şekilde azaltılabilir. Elektrik işletme ve bakım departmanları bu tür gizli arızalara dikkat etmeli, rutin bir tespit mekanizması kurmalı, önleme ve kontrol teknolojilerini sürekli optimize etmeli, transformatörlerin güvenli çalışması için sağlam bir savunma oluşturmalı ve elektrik sisteminin istikrarlı ve güvenilir bir şekilde enerji sağlamasını garanti etmelidir.
Diğer İlgili Makaleler:
Sargı Bağlantı Şemalarıyla En Kapsamlı Transformatör Vektör Grubu Koleksiyonu
Transformatör DC Sargı Direnci Ne Kadar Önemlidir?
Dünya Çapında En İyi 6 Transformatör Sargı Direnci Test Cihazı (Fiyatlar Dahil)
CT ve PT'de Sargı Direnci Nasıl Farklı Şekilde Test Edilmelidir?
DC Direnci ile İzolasyon Direnci Arasındaki Fark Nedir ve Nasıl Test Edilir?
DC Direnç Ölçümünün Doğruluğunu Artırmak İçin 8 İpucu
Test Edilen Sargı Direnci Neden Hep Yanlış Çıkıyor? Bu 6 Önemli Noktayı Gözden Kaçırmış Olabilirsiniz
Kingrun Transformatör Cihazları Ltd. Şti.
Kingrun'dan Daha Fazla Transformatör Test Cihazı
