Kapsamlı Performans Artırma Çözümü İletim Dönüşümler için: Soğutmayı Optimizasyon ve Manyetik Devre Kayıplarını Azaltma

1. Arka Plan ve Zorluklar

Güç yüklerinin sürekli büyümesi ve elektrik ağına olan istikrarlı operasyon taleplerinin artmasıyla birlikte, iletim transformatörleri, operasyonel verimlilik, sıcaklık artışı kontrolü ve uzun vadeli güvenilirlik konularında ciddi zorluklarla karşı karşıya kalmaktadır. Aşırı işletme sıcaklıkları yalıtım malzemelerinin yaşlanmasını hızlandırır, ekipman ömrünü kısaltır ve arızaların riskini artırır. Yüksek manyetik devre kayıpları (öncelikle demir kaybı ve bakır kaybı) enerji kullanım verimliliğini azaltarak gerekli olmayan işletme maliyetlerine yol açar. Iletim transformatörlerinde yaygın olarak bulunan iki temel sorunu - aşırı sıcaklık artışı ve önemli manyetik devre kayıpları - ele almak için bu kapsamlı çözüm geliştirilmiştir.

2. Çözüm Hedefleri

• İşletme Sıcaklıklarını Ani Reddetmek: Transformatörün üst yağ sıcaklığı ve sarım sıcak nokta sıcaklığını güvenli işletme sınırları içinde tutmak.
• Manyetik Devre Kayıplarını Etkili Bir Şekilde Azaltmak: Boşta kayıpları (demir kaybı) ve yüklü kayıpları (bakır kaybı) azaltarak genel işletme verimliliğini artırmaya odaklanmak.
• İşletme Güvenilirliğini Artırmak: Aşırı ısınma ve aşırı kayıplardan kaynaklanan arızalı oranları azaltarak transformatör hizmet ömrünü uzatmak.
• Toplam Yaşam Döngüsü Maliyetini Optimizasyon: Enerji tasarrufu ve bakım sıklığının azaltılması yoluyla transformatörün ekonomik verimliliğini artırmak.

3. Temel Önleyici Tedbirler

Bu çözüm, "Kayıp Kaynak Kontrolü + İyileştirilmiş Isı Verimliliği + Hassas Durum Yönetimi" entegre stratejisini benimsemektedir:

3.1 Soğutma Sisteminin Optimizasyonu ve Yenilenmesi, Isı Verimliliğini Artırma (Sıcaklık Artışına Cevap)

• Yüksek Verimli Soğutma Yöntemlerini Kullanma:
• Zorlanmış Hava Soğutması (OFAF/ODAF): Mevcut doğal hava soğutmalı (ONAN) veya zorlanmış hava soğutmalı (ONAF) transformatörlerin yeniden donatılması ya da yüksek performanslı eksen fanlarıyla yeni birimlerin donatılması. Etkili, düşük gürültülü ve hava koşullarına dayanıklı fanların seçimiyle akıllı hava akışı kontrolü (örneğin, sıcaklık veya değişken frekans sürücüsü ayarı üzerine otomatik başlatma/durma) sayesinde radyatör yüzeylerinde hava dolaşım verimliliğini anlamlı şekilde artırarak ısıyı hızlıca uzaklaştırır.
• Zorlanmış Yağ Su Soğutması (OFWF): Çok yüksek kapasiteli transformatörler, yüksek yük faktörüne sahip birimler veya yüksek çevre sıcaklığında çalışan birimler için önceliklidir. Yüksek verimli yağ pompaları ve plaka ısı değiştiricileri ile suyun yüksek belirli ısı kapasitesinden faydalanarak etkili ısı değişimini sağlar. Destekleyici su tedavisi sistemleri (kalsifiye ve korozyon önleme) ve güvenilirlik garantisi mekanizmaları (örneğin, çift su devreleri, bekleyen pompalar) gerektirir.
• Isı Boru Yardımlı Soğutma: Radyatörlerin kritik noktalarına ısı boru modüllerinin monte edilmesi, faz değişimi prensibiyle yerel sıcak nokta ısılarını etkili bir şekilde iletebilir ve dağıtabilir.
• Radyatör Yapı ve Düzenlemesini Optimize Etme:
• Arttırılmış yüzey alanına sahip radyatörlerin (örneğin, dişi, panel radyatörleri) ve optimize edilmiş akış yolu tasarımlarının kullanılması.
• Soğutma ortamı (hava veya su) için düzgün akış yollarını sağlamak, yerel akış kısıtlamalarını ortadan kaldırarak ısı dağılımının eşitliğini artırmak.
• (Hava soğutması için) Fan pozisyonlarının ve kanal tasarımının optimize edilmesi, radyatör yüzeylerinde uniform hava akışı kapsamını sağlayarak ölü bölgeleri en aza indirmek.
• Akıllı Soğutma Kontrolü:
• Yağ sıcaklığı, sarım sıcaklığı ve çevre sıcaklığı üzerinde gerçek zamanlı izleme dayalı olarak soğutma sistemi çıktısını (fan hızı/sayısı, yağ pompası akış hızı) otomatik olarak ayarlamak. Talepe göre soğutma sağlanarak ısı dağılımının etkinliğini garanti ederken yardımcı ekipman enerji tüketimini minimize eder.

3.2 Çekirdek Malzemesi ve Yapısal Optimizasyon, Demir Kaybını Azaltma (Çekirdek Manyetik Kaybı Kontrolü)

• Yüksek Performanslı Çekirdek Malzemelerini Seçme:
• Yüksek geçirgenlik, düşük birim kaybına sahip soğuk çektirilmiş silikon çelik levhaları (örneğin, HiB çeliği) veya daha gelişmiş amorf alaşım malzemeleri (boşta kayıp azaltma konusunda önemli avantajlar sunar).
• Silikon çelik levha kalınlığı, düzgünlüğü ve yalıtım kaplama kalitesini sıkıca kontrol etmek, histeresis kayıplarını ve dalga akımı kayıplarını minimize etmek.
• Çekirdek Tasarım ve Üretim Süreçlerini Optimize Etme:
• Bağlantı noktalarındaki manyetik dirençleri minimize etmek için adım lap eklemesi tekniklerini uygulamak, ek demir kayıplarını azaltmak.
• Çekirdek yığılma faktörünü ve sıkıştırma gücünü hassas bir şekilde kontrol etmek, manyetik yolu dağılımını eşitleştirmek ve yerel aşırı doygunluğu önlemek.
• (Gelişmiş Teknolojiler Uygulanarak) Malzeme manyetik alan yapısını daha da optimize etmek için lazer çizgileme (Laser Scribbling) gibi teknikleri keşfetmek.
• Çekirdek topraklama yöntemlerini ve ekranlamayı optimize etmek, yapısal bileşenlerde kayıp kayıplarını azaltmak.

3.3 Sarım Tasarımının Optimizasyonu ve Süreç Geliştirme, Bakır Kaybını Azaltma (Anahtar Manyetik Kaybı Kontrolü)

• Sarım Yapısını ve Elektromanyetik Tasarımı Optimizasyon:
• Ampere tur dağılımını hassas bir şekilde hesaplamak, iletken kesit şekliyi optimize etmek (örneğin, sürekli transpoze kablosu - CTC veya kendiliğinden bağlanan transpoze kablosu - TTC kullanarak) dolaşım akımını ve dalga akım kayıplarını minimize etmek.
• İletken malzemesini (yüksek iletkenlikli oksijensiz bakır) ve akım yoğunluğunu makul bir şekilde seçerek, DC direnç kayıplarını etkili bir şekilde azaltırken sıcaklık artış kısıtlamalarını karşılamak.
• Sarım yüksekliğini, çapını ve radial boyutlarını optimize etmek, sızıntı akımı ve kayıp kayıplarını kontrol etmek.
• Gelişmiş Üretim Süreçleri:
• Sabit gerilimli sarım ekipmanlarını kullanarak sarım yoğunluğunun eşitliğini sağlamak.
• Gelişmiş Vakum Basınç İmpregnasyonu (VPI) veya reçine döküm süreçlerini kullanarak boşlukları yalıtım malzemeleriyle tamamen doldurarak, termal iletimi ve mekanik dayanımı iyileştirmek, böylece ısı dağılımını desteklemek ve kısmi salıvermeleri azaltmak.

3.4 Manyetik Devre Durumu İzleme ve Proaktif Bakım (Kapalı Döngü Yönetimi, Uzun Vadeli Performansı Garanti Etme)

• Hassas Manyetik Devre Durumu İzlemesini Uygulama:
• Çözünmüş Gaz Analizi - DGA, yüksek frekanslı kısmi salıverme izleme, titreşim/akustik gürültü izleme, kızılötesi termografi) ve çevrim dışı testler (periyodik sarım deformasyon testi, boşta & yük kaybı testi, çekirdek toprak akımı testi) ile manyetik devre sağlığını kapsamlı bir şekilde değerlendirmek.
• Odak Noktası İzleme: Çekirdek çok noktalı topraklama hataları, anormal kayıp dalgalanmaları, manyetik ekranlar ve sıkıştırma yapılarının aşırı ısınması.
• Önleyici Bakım Mekanizmasını Kurma:
• Koşul izleme verileri ve işletme geçmişi dayalı olarak hedefli manyetik devre bakım planları geliştirmek.
• Periyodik olarak çekirdek ve sıkıştırma yapılarının topraklamasını incelemek: Güvenilir tek nokta topraklamasını sağlamak, çok noktalı topraklama hatalarını (bu, demir kayıplarını anlamlı bir şekilde artırır ve aşırı ısınmaya neden olur) hızlı bir şekilde tespit etmek ve düzeltecek.
• Manyetik ekranlar, sıkıştırıcılar ve diğer yapısal bileşenleri incelemek: gevşeme, aşırı ısınma veya salıverme izlerini kontrol etmek; anormallikleri hızlı bir şekilde ortadan kaldırmak.
• Çekirdek/kapağın kaldırılması sırasında, çekirdek tabaka bağlantıları ve sıkıştırma durumuna odaklanmış kontroller ve bakım işlemlerini gerçekleştirmek.
• Tespit edilen anormal kayıp artış trendlerine derin teşhis analizi yaparak kök nedenleri belirlemek ve düzeltici eylemleri uygulamak.

4. Beklenen Faydalar

• Sıcaklık Artışında Ani Düşüş: İşletme sıcaklıkları (özellikle sıcak nokta sıcaklıkları) etkili bir şekilde kontrol edileceği bekleniyor, düşüşler proje hedeflerine ulaşacak (%15-25), yalıtım malzemelerindeki termal yaşlanma stresini büyük ölçüde azaltacak.
• Manyetik Devre Kayıplarında Etkili Düşüş:
• Demir kaybı (Boşta Kayıp): Yeni malzemeler ve süreçlerle %20-40'lık bir düşüş bekleniyor (özellikle amorf alaşım kullanıldığında çok önemli).
• Bakır kaybı (Yük Kaybı): Optimize edilmiş sarım tasarımıyla %10-25'lik bir düşüş bekleniyor.
• Genel verimlilikte %1-3'lük bir artış, önemli ekonomik faydalar ve karbon emisyon azaltma sağlayacak.
• Güvenilirlikte Ani İyileşme: Aşırı ısınma ve manyetik devre anormalliklerinden kaynaklanan arızalı riskler anlamlı bir şekilde azalacak, ekipman uygunluğu artırılacak ve hizmet ömrü uzatılacak.
• Toplam Yaşam Döngüsü Maliyetinin Optimizasyonu: Potansiyel olarak daha yüksek başlangıç yatırımı (örneğin, yüksek performanslı malzemeler, gelişmiş soğutma sistemleri) rağmen, uzun vadede enerji tasarrufu, bakım maliyetlerinin azalması ve hizmet ömrünün uzamasından elde edilen faydalar daha anlamlı olacaktır, olumlu Bir Getiri Oranı (ROI) sağlayacaktır.

5. Uygulama Alanı

Bu çözüm, yeni inşa edilen ve hizmetteki 35kV ve üzeri voltaj seviyesindeki yağ-immersiyonlu iletim (güç) transformatörlerine uygulanmaktadır. Belirli önlemler, transformatörün kapasitesine, voltaj seviyesine, işletme ortamına, kritikliğine ve mevcut durumuna dayalı olarak özelleştirilebilir ve uygulanabilir.