Teknik Özellikler Uygulama ve Standartları 500kV Kurutmalı Paralel Reaktörlerde Brezilya'da

1 Teknik Özellikler ve 500kV Kurutulmuş Şunt Reaktörlerin Standart Referansları
1.1 Teknik Özellikler

500kV kurutulmuş şunt reaktörü, sıvı olmayan bir güç cihazı olarak ultra yüksek gerilimli iletim sistemleri için, gelişmiş yalıtım, yenilikçi ısı verimliliği, optimize edilmiş elektromanyetik tasarım ve modüler yapı gibi temel özelliklere sahiptir. Bu avantajlar, geleneksel yağlı reaktörlerden daha üstün performans gösterirken, yeni teknik standart taleplerini de beraberinde getirmektedir.

• Gelişmiş Yalıtım: Epoksi resine döküm ve nanokompozitler (nano-SiO₂ parçacıkları epoksi kırılma gücünü yaklaşık %40, kısmi salınım başlangıç voltajını ise %25 artırır) kullanılarak, yalıtım ve kısmi salınım direnci geliştirilmiştir. Bu ilerleme, standartlarda yalıtım seviyelerinin ve kısmi salınım test yöntemlerinin yeniden tanımlanmasını gerektirir.

• Yenilikçi Isı Verimliliği: Kompozit yapı (çok kanallı zorlanmış hava soğutma + faz geçiş malzemesi destekli ısı verimliliği), sıcak nokta sıcaklık yükselmesini 60K'ya (IEC sınırlarının oldukça altında, sonlu eleman analizi ve deneylerle doğrulanmıştır) sınırlar. Standartlarda yeni sıcaklık yükseltme test yöntemleri/limitler gereklidir.

• Optimize Edilmiş Elektromanyetik Tasarım: Çok katlı düzlemli sarım ve gradyan yalıtım, elektrik alan dağılımını optimize ederek kısa devre direncini iyileştirir. Sonlu eleman analizi, sarımdaki maksimum elektrik alan gücünün yaklaşık %20 azaldığını göstermektedir. Standartlara elektrik alan dağılımı ve kısa devre direnci değerlendirme yöntemleri eklenmelidir.

• Modüler Yapı: Seri bağlı özdeş temel birimlerden oluşur, bu da üretim, taşıma ve yerinde montajı kolaylaştırır. Standartlarda modül arası bağlantı güvenilirliği ve genel performans tutarlılığı için test gereklilikleri bulunmalıdır.

1.2 Teknik Standartların Referans ve Formülasyonu

500kV kurutulmuş şunt reaktör teknolojisinin Brezilya'da uygulanmasında, teknik standartlar önemli bir rol oynamıştır. Araştırma ekibi, Brezilya'nın ABNT NBR 5356 - 6 Donanım Kısımı 6: Reaktörler elektrik standartına derinlemesine incelemiş, uluslararası standartlar olan IEC 60076 - 6 Güç Dönüştürücüler - Kısım 6: Reaktörler ve IEEE Std C57.12.90 - 2021 Sıvıya Batırılmış Dağıtım, Güç ve Düzenleyici Dönüştürücüler İçin Standart Test Prosedürleri ile birleştirerek, Brezilya bağlamına uygun bir 500kV kurutulmuş şunt reaktör teknik spesifikasyonu geliştirmiştir.

Spesifikasyon formülasyonu sırasında odaklanılan ana maddeler:

• Yalıtım Seviyesi: Brezilya'nın şebekesi için uyarlanarak, yalıtım gereksinimleri artırılmıştır (yıldırım darbe dayanma gerilimi: 1550kV; işletme darbe dayanma gerilimi: 1175kV - Çin standartlarından daha yüksek ancak şebekeye uygun). NBR5356 - 6'ya göre, anahtar darbesi test Tz ≥ 1000 μs ve Td ≥ 200 μs.

• Sıcaklık Yükseltme ve Isı Verimliliği: Brezilya'nın yüksek sıcaklık ortamı için, ortalama sıcaklık yükseltme sınırı 60K'dan 50K'ye sıkılaştırılmıştır (yenilikçi soğutma tasarımıyla, güvenlik artmıştır). Kompozit soğutma yapısı için termal görüntüleme analizi ve uzun süreli sıcaklık izleme eklendi.

• Kayıp Gereksinimleri ve Hesaplama: Brezilya standartlarına göre tasarlana, %0,3 interferans kayıp sınırı belirlendi. IEEE Std C57.12.90 - 2021 Eki B.2 kullanılarak, 50Hz-60Hz kayıp dönüştürme modeli oluşturuldu, frekanslar arasında doğru ve karşılaştırılabilir kayıp hesaplamaları sağlandı.

• Çevresel Uyumluluk: Brezilya'nın sıcak ve nemli iklimi için, tuz sisine, kirletmeye ve UV'ye karşı direnç gereksinimleri eklendi, uzun vadeli güvenilirlik artırdı. Hızlandırılmış yaşlanma ve nemli sıcaklık çevrim testleri formüle edildi.

2 500kV Kurutulmuş Şunt Reaktörlerin Brezilya'daki Uygulama Pratikleri
2.1 Teknoloji Girişiminde ve Standart Uyumlulukta Karşılaşılan Zorluklar

500kV kurutulmuş şunt reaktör teknolojisinin Brezilya'nın enerji sisteminde uygulanması birçok zorluk sunmaktadır, bu ana sorunların çözümleri gerekmektedir:

• Teknik Standart Farklılıkları: Brezilya'nın ABNT NBR 5356 - 6 Donanım Kısımı 6: Reaktörler ve Çin'in GB/T 1094.6 - 2017 Güç Dönüştürücüler - Kısım 6: Reaktörler yapısal olarak benzerdir, ancak belirli gereksinimler ve uygulama detaylarında farklılık gösterir. Her iki standart da IEC 60076 - 6'ya başvurur, ancak ulusal ihtiyaçlara göre yerelleştirilmiş, yalıtım seviyeleri, sıcaklık yükseltme limitleri ve kayıp hesaplama yöntemleri konusunda farklılık gösterir. Bu farklılıklar, teknoloji uyarlaması sırasında dikkatli bir şekilde ele alınmalıdır.

• İklim Uyumluluğu: Brezilya'nın tropikal iklimi (örneğin, Silvânia bölgesi: yıllık ortalama sıcaklık >25°C, nispi nem ≥80%) daha yüksek ısı verimliliği ve yalıtım gereksinimleri getirir. Bu sıcak ve nemli çevre, geleneksel güç ekipmanlarının yalıtımı ve ömrünü ciddi bir şekilde zorlamaktadır.

• Şebeke Özellikleri Uyumluluğu: Brezilya'nın 500kV şebekesinde Çin'in aynı düzeydeki şebekelerine göre voltaje dalgalanmaları yaklaşık %15 daha yüksektir, harmonik çevreleri de farklıdır. Reaktörler daha güçlü voltaje uyumluluğu ve anti-harmonik performansa ihtiyaç duyar.

• Yerelleştirilmiş İşletim ve Bakım (O&M) Gereksinimleri: Uzun vadede güvenilir işlem sağlamak için, yerelleştirilmiş O&M yetenekleri/alışkanlıklar dikkate alınmalıdır, teknik eğitim, yedek parça tedariki ve yerelleştirilmiş hizmetler dahil olmak üzere.

2.2 Teknik Standartların Ayarlanması ve Yenilikleri

Yukarıdaki zorlukları çözmek için bu araştırma, yenilikçi önlemler aldı, en önemlisi yeni kurutulmuş reaktörün gerçek kullanım ve testlerine dayanarak projeden önceki teknik standartları ve spesifikasyonları ayarladı. Bu, teknik uyarlama sorunlarını çözdü ve benzer projeler için önemli bir referans sağladı.

Ana teknik standart değişiklikleri:

• Kısmi Salınım Testinin İptali: Kurutulmuş reaktörlerde dış korona etkisi, iç kısmi salınımlardan çok daha yüksektir. Interferans kısmi salınımı için olgun test yöntemleri/kriterleri olmadığından, NBR 5356 - 11 - 2016 sadece düşük voltajlı kurutulmuş dönüştürücülere (dış interferans olmadan) ve IEEE C57.21 kurutulmuş şunt reaktörlerini bu testlerden muaf tuttuğu için, 500kV kurutulmuş reaktörler için kısmi salınım testi iptal edildi.

• Yalıtım ve Test Süresinin Optimize Edilmesi: Brezilya standartlarına göre, yıldırım darbe dayanma gerilimi 1550kV ve işletme darbe dayanma gerilimi 1175kV'dir. Reaktör empedansı nedeniyle, anahtar darbe test süresi parametreleri Td ≥ 120 μs ve Tz ≥ 500 μs olarak ayarlandı.

• Isı Verimliliğinin Arttırılması: Brezilya'nın sıcak, nemli iklimi için, sınıf H (180°C) yalıtımı (geleneksel tasarımlara göre ısı direnci 30°C artıran) kullanan yeni kompozit ısı verimliliği yapısı geliştirildi. Sıcaklık simülasyonları, sıcak nokta sıcaklık yükselmesinin tasarım sınırlarının altında (60K'ın altında) kaldığını gösterdi.

• Kayıp Hesaplama Yönteminin Ayarlanması: Bir reaktörün kaybı, sarımın DC direnç kaybı (Pdc) ve sarımın ek kaybı (Pa) olarak oluşur. Belirli bir reaktör yapısı için, Pdc ve Pa, akımın karesine orantılıdır. Transpoze edilmiş iletkenler kullanılarak ve sadece birkaç küçük iletken metal bileşen (bağlantı noktalarındaki konektörler gibi) (manyetik olmayan) olduğundan, ek kayıp DC kaybının düşük bir oranını oluşturur. Test sonuçları, prototipin ek kaybının %9-12 olduğunu gösterdiği için, kayıp hesaplama formülü şu şekildedir:

• Voltaj Uyumluluğunun Artırılması: Elektromanyetik tasarım optimize edilerek, ekipmanın voltaj uyumluluk aralığı Brezilya'nın elektrik şebekesindeki büyük voltaj dalgalanmalarına uyacak şekilde genişletildi. Ayrıca, ekipmanın anti-harmonik performansı geliştirildi ve özel sarım tasarımıyla harmonik modları azaltıldı.

3 Pratik Etkilerin ve Teknik Standartların Değerlendirilmesi
3.1 Pratik Etkilerin Analizi

Silvânia Substation'da uygulama aracılığıyla, 500kV kurutulmuş şunt reaktörün mükemmel performans gösterdiği görüldü. CEPRI-EETC03-2022-0880 (E) test raporu, ana göstergeleri şu şekilde verir:

• Kayıp Seviyesi: Ölçülen kayıp: 58.367kW @ 80°C (60kW sınırının altında), etkili kayıp hesaplama/kontrol yöntemlerini doğrular.

• Gürültü Kontrolü: Ölçülen gürültü: 57dB(A) (80dB(A) gereksiniminin çok altında), odaklanmış gürültü kontrol tasarımından dolayı.

• Sıcaklık Yükseltme Performansı: Ortalama sıcaklık yükseltme: 22.9K; sıcak nokta yükseltme: 26.5K (her ikisi de tasarım sınırlarının altında), Brezilya'nın iklimi için yeni soğutma tasarımının doğrulanması.

• Elektriksel Performans: Testlerde (yıldırım/darbe) iyi performans gösterdi. ABNT NBR 5356 - 4/IEC 60076 - 4 parametreleri (T1, Td, Tz) darbe için kullanıldı, reaktör empedansını dikkate alındı.

Bu, reaktörün Brezilya'nın şebekesinde uygulanabilirliğini/superioritesini, özellikle enerji verimliliği/çevre koruması açısından destekler, sürdürülebilir gelişime katkıda bulunur. Sonuçlar, bilimsel, ileri görüşlü teknik spesifikasyonları doğrular.

3.2 Teknik Standart Optimizasyonunun Değerlendirilmesi

Uygulama/operasyon基础上，团队提出了以下优化建议： - **损耗限制**：将500kV/20Mvar电抗器在80°C下的损耗限制从60kW降低到58kW；使用75°C作为损耗计算的参考温度。 - **噪音标准**：细化标准（例如，靠近居民区的变电站为75dB(A)）；考虑不同电压下的噪音（例如，600kV）。 - **温升限制**：将平均温升限制从60K调整到50K；指定B级绝缘（130°C温度指数，平均/热点温升分别为60/90°C）。 - **绝缘配合**：将雷电冲击耐受电压提高到1600kV（针对巴西频繁的雷电）；中性点绝缘采用140kV工频干耐受。定义测试频率（≥48Hz，额定值的80%）和持续时间（≥60秒）。 - **环境适应性**：增加防盐雾要求（沿海地区）；考虑电磁场影响，设置间距。设计中使用屏蔽、防污闪和防紫外线涂层。 这些建议提高了电抗器的性能和可靠性，为未来标准提供了指导，并有助于巴西电网高效、可靠和可持续发展。 请将上述内容翻译成土耳其语，保持原文结构完整有序，换行、段落、列表、样式等必须100%保留。以下是翻译结果： ```html

3 Teknik Standartların Optimizasyonunun Değerlendirilmesi

Uygulama ve operasyon sonucunda, takım aşağıdaki optimizasyonları önermiştir:

• Kayıp Sınırları: 500kV/20Mvar reaktörün 80°C'deki kayıp sınırını 60kW'dan 58kW'ya düşürmek; kayıp hesaplaması için referans sıcaklık olarak 75°C kullanmak.

• Gürültü Standartları: Standartları ayrıntılandırmak (örneğin, yerleşim bölgelerine yakın substationlar için 75dB(A)); farklı voltajlarda (örneğin, 600kV) gürültüyü göz önünde bulundurmak.

• Sıcaklık Yükseltme Sınırları: Ortalama sıcaklık yükseltme sınırını 60K'dan 50K'ya ayarlamak; B sınıfı yalıtımı (130°C sıcaklık indeksi, ortalama/hot-spot sıcaklık yükseltme 60/90°C) belirtmek.

• Yalıtım Koordinasyonu: Frekanslı yıldırım darbe dayanma gerilimini 1600kV'ye (Brezilya'nın sık rastlanan yıldırım olayları nedeniyle) yükseltmek; nötr nokta yalıtımı için 140kV güç frekansı kuru dayanma kullanmak. Test frekansını (≥48Hz, nominal değerin %80'i) ve süresini (≥60s) tanımlamak.

• Çevresel Uyumluluk: Tuz sisine karşı direnç gereksinimini eklemek (sağlık bölgeleri); manyetik alan etkisini göz önünde bulundurmak, aralıkları belirlemek. Tasarımında ekranlar, kirletme/UV koruma kaplamaları kullanmak.

Bu öneriler, reaktörün performansını ve güvenilirliğini artıracak, gelecekteki standartları yönlendirecek ve Brezilya'nın elektrik şebekesinin etkin, güvenilir ve sürdürülebilir bir şekilde gelişmesine yardımcı olacaktır.