Yüksek Gerilim Şalt Sahalarında Kullanılan Kesiciler ve Görevleri     

Yüksek gerilim şalt sahaları olarak adlandırdığımız transformatör merkezlerinde 36 kV , 170 kV ve 420 kV kesiciler bulunmaktadır. Kesiciler adından da anlaşılacağı üzere enerjiyi kesmeye yarayan teçhizatlardır. Bir fiderde enerji kesimi yapılmak isteniyorsa ilk olarak kesicide manevra yapılır ardından ayırıcılar açılarak enerji kesme manevrası tamamlanmış olur. Aslında yüksek gerilim seviyelerinde kullanılan bu teçhizatın evimizdeki elektrik tesisatında kullanılan sigortadan mantalite olarak çok da farkı yoktur. Sigortanın beslediği linye hattında bir çalışma yapılacağı zaman nasıl ki sigortayı kapatmadan sigortanın giriş çıkışındaki kabloyu sökmeyiz aynı şekilde kesicisi açılmamış bir fiderin ayırıcıları da açılamaz. Eğer ki kesicisi açılmamış bir fiderin hat veya bara ayırıcıları açılırsa buna “yük altında ayırıcı açmak” denir ki Transformatör Merkezindeki ilgili baranın enerjisiz kalmasının yanı sıra iş kazasıda meydana gelebilir. Tabi ki sistemi tasarlayan mühendisler bu durumu engellemek için elektriksel kilitlemeler yapmıştır fakat insanoğlu tabiatı gereği bu kilitlemeleri kandırmaktan geri durmamıştır.

Bu yazımda daha çok 170 kV gerilim seviyesinde kullanılan kesicilerden bahsedeceğim. 36 kV kesiciler dağıtım şebekelerinde kullanıldığı için pek çok mühendis arkadaşımız sahada bu kesicilerle karşılaşmakta ve doküman anlamında da 36 kV kesicilerle ilgili çok sayıda kaynak olduğu için bilgiye erişimi daha kolay olmaktadır. 420 kV gerilim seviyesindeki kesiciler ise Türkiye’de az sayıda olan 420 kV gerilim seviyesindeki transformatör merkezlerinde kullanılmaktadır. 170 kV gerilim seviyesindeki transformatör merkezlerinin sayısının artması ve özellikle yenilenebilir enerji santrallerinin de sayısının iletim sisteminde ciddi oranda artması ile birlikte 170 kV kesici kullanıcı sayısı artmış fakat 170 kV kesici ile ilgili doküman sayısı aynı oranda artış sergilememiştir. Bu yüzden 170 kV kesiciler ile ilgili yazmamın daha faydalı olacağı kanaatine vardım.

36 kV kesiciler kullanım alanları olan klasik şalt, Metal CLAD ve GIS olmak üzere birbirlerinden farklılık göstermektedir. Kullanım alanlarının yanı sıra ark söndürme türüne göre yağlı, SF6 gazlı ve vakumlu kesiciler vardır. Bu kesicilerin bakımları ve testleri de kullanım alanları ve ark söndürme türlerine göre farklılık göstermektedir.

420 kV kesiciler kullanım alanları olan açık şalt ve GIS olmak üzere birbirlerinden farklılık göstermektedir. İletim sisteminde genel itibariyle ark söndürme türü SF6 gazlı olan 420 kV kesiciler kullanılmaktadır.

170 kV kesiciler kullanım alanları olan açık şalt ve GIS olmak üzere birbirlerinden farklılık göstermektedir. Ark söndürme türüne göre iletim sisteminde genel itibariyle SF6 gazlı kesiciler kullanılmaktadır. Ark söndürme türünün yanı sıra 170 kV kesicilerde tahrik türüne göre de çeşitlilik vardır. İletim sisteminde şuan genel itibariyle yaylı kesiciler kullanılsa da eskiden kalma bazı havalı kesicilerde mevcuttur. Bu kadar çeşitliliğin arasında iletim sisteminde daha çok kullanılan ve gelecekte bir süre daha kullanılacak olan 170 kV kesici tipi üzerine yazmak daha doğru olacaktır. Bu kesici tipi ise açık şaltlarda kullanılan ark söndürme türü SF6 gazlı olan ve tahrik türü yaylı olan kesicilerdir. Yazının devamında bu tip kesicilerden bahsedilecektir.

Yüksek Gerilim Şalt Sahalarında Kullanılan Kesiciler ve Görevleri      1
170 kV 3 Mekanizmalı TK’lı Kesici

Yukarıdaki görselde kesici bölümleri görülmektedir. Bu bölümlerden bahsetmeden önce kesici nakliyesi ve depolanması ile ilgili birkaç bilgi vermek isterim.

Nakliye ve depolama esnasında kesici kutupları içerisinde 1,25 bar gaz basıncı olması istenir ki dış ortamda bulunan 1 bar hava basıncından fazla olması sağlanarak dış ortamdan kutup içlerine hava ile birlikte nem girişi engellenmiş olur. Montaj için kutupların gaz basıncı kontrol edildiğinde istenilen değerin altında gaz basıncı olduğu tespit edilirse kutupların içine nem girişi olmuş olabilir üretici firma ile görüşülmelidir. Depolamada da özellikle ürün nemli ortamda uzun süre saklanacaksa mekanizma dolaplarındaki aksamın nemden zarar görmemesi için dolap içlerindeki ısıtıcıların aktif edilmesi gerekmektedir.

Kesici bölümlerinden bahsederken montaj sırasına göre gitmek daha faydalı olacaktır. İlk önce kesici ayakları dediğimiz çelik mesnet sayısına göre beton temel yapılır. Kesici üreticileri 2 veya 3 ayak şeklinde üretimlerini yapmaktadırlar. Çelik mesnetlerin betona sabitlenmesi için ankrajlar kullanılır. Üretici firmanın tavsiye ettiği ölçülerde ve şekilde montajın yapılmasına dikkat edilmelidir. Çelik mesnet montajında dikkat edilmesi gereken birkaç nokta vardır bunlar ayaklar arası kot farkı , ayak temeli merkezleri arası mesafe , ayak temeli merkezleri arası eksen sapması , beton temel üzerinde kalan ankraj boyu ve çelik mesnetlerin dikey eksende düz olup olmadığının kontrolüdür. Çelik mesnetlerin dikey eksendeki düzlüğünü ayarlamak için mesnetin altına iki adet somun koyulur ve 2 numaralı somun ile ayar yapılır. Çelik mesnet montajı düzgün yapılmazsa kesici montajı tamamlandığında özellikle kesici açma kapama zamanlarında fazlar arasında farklılıklar meydana gelir.

Taşıyıcı sehpa montajı da kesici açma kapama zamanlarına etki eden bir durumdur. Taşıyıcı sehpasının yatayda düz olduğu su terazisi ile tespit edildikten sonra tüm cıvatalar sıkılır.

Kesici mekanizma dolapları ana mekanizma ve mekanizma (yan fazlar) olarak ayrılabilir. Kesiciler tekrar kapama özellikli (TK’lı) ve tekrar kapama özelliksiz (TK’sız) olmak üzere ikiye ayrılır. TK’lı kesiciler 3 mekanizmalı olup 1 adet ana mekanizma ile 2 adet mekanizmadan oluşmaktadır. TK’sız kesiciler ise sadece ana mekanizmadan oluşmaktadır. TK’lı kesiciler yalnızca hat fiderlerinde kullanılmaktadır. TK’sız kesiciler ise transformatör , bank , kuplaj ve transfer fiderlerinde kullanılmaktadır. Bu ayrımın neye göre olduğunu bilmek için öncelikle hat fiderlerinde kullanılan bu tekrar kapama özelliğinin ne olduğunu bilmek gerekir. Enerji iletim hatlarında geçici arızalar meydana gelmektedir. Bu arızalar kuş , izolatörlerde kirlilik , havadaki nem oranının yüksekliği gibi sebeplerden meydana gelmektedir. Tek Faz-Toprak arızası olarak meydana gelen bu arızlarda arıza hangi fazdan gelmişse kesicinin yalnızca o fazının kutbu 1 sn (koruma felsefesine göre değişir) açar ve 1 sn sonra kendisi otomatik olarak kapar eğer ki arıza devam etmiyorsa sistem tek faz tekrar kapama yaparak normale dönmüş olur. Fakat aynı fazda arıza devam ediyorsa sistem bunu kalıcı arıza olarak değerlendirir ve kesicinin 3 fazı birden açar. 3 Fazın ayrı çalışması gereken bu özellik için 3 mekanizmalı kesiciler tercih edilmektedir.

Mekanizmaların montajına başlamadan önce kesicinin açık pozisyonda olduğundan ve yayın kurulu olmadığından emin olmalıyız. 3 Mekanizmalı TK’lı kesicilerin montajı yapılırken öncelikle A ve C faz mekanizma dolabı ardından B faz ana mekanizma dolabının montajının yapılması tavsiye edilmektedir.

Kesici kutupları kesme hücresi ve mesnet izolatöründen oluşmaktadır. Kutbun içi tamamen SF6 gazı ile doludur. Mesnet izolatörünün içerisinde mekanizma ile kontaklar arasında hareketi sağlamak için kullanılan mil vardır. Milin etrafı fiber malzeme ile sarılıdır.

Kesme hücresi kesicinin asıl görevini ifa ettiği bölümdür. Kesici kontakları dişi ve erkek olarak tanımlanmaktadır. Dişi ve erkek kontakların hareketlerine göre kesici kontak tipleri ikiye ayrılmaktadır. Dişi kontağın sabit erkek kontağın hareketli olduğu kontak yapısına Single Motion ve hem dişi hem erkek kontağın hareketli olduğu kontak yapısına Double Motion denir. Double Motion kontak yapısının kullanılmasının sebebi mekanik kuvvetin azaltılmasıdır. Single Motion bir kontak Double Motion kontak ile değiştirilirse mekanik kuvvetin olması gerekenden fazla olması sebebiyle kesici kutbu zarar görebilir. Kesici kutup değişimi yapılacaksa bu duruma dikkat edilmelidir.

Kesme hücrelerinin içinde silika jel bulunmaktadır. Bu silika jel kesme hücresinin içindeki nemi tutar. Kesici kutuplarında yapılacak olan ağır bakımların ardından bu silika jel değiştirilmelidir.

Kesme hücresi ve mesnet izolatörünün içinde SF6 gazı vardır. SF6 gazı kontakların açma kapanması esnasında meydana gelen arkın sönümlenmesi amacıyla kullanılmaktadır. SF6 gazının başlıca özellikleri ; çok yüksek dielektrik katsayısına sahiptir , ısısal dağılımı düzgündür , basıncı arttırılınca yalıtkanlığı da artar , tekrar birleşme özelliğine sahiptir , bulunduğu ortamda başka bir gaz ile reaksiyona girmez , renksizdir , kokusuzdur , yanıcı değildir , gaz halinde (SF6) iken zehirsizdir , havadan 5 kat ağır gazdır ve boğucu etkisi vardır. Kesici kullanıldıkça SF6 gazı SF4 ve SF5’e dönüşebilir ve bu gazlar tahriş edicidir. Bunun yanı sıra kesici kutbunun patlaması gibi durum meydana geldiğinde açığa çıkan SF02 ve SF04 gazları çok tehlikelidir. Bu yüzden kesici kutbu patlamalarında SF6 gaz elbisesi ve maskesi kullanılarak kesiciye müdahale edilmelidir. Yere çöken SF6 gazının ortamdan uzaklaştırması için elektrikli süpürgesi kullanılabilir.

Kesme hücrelerindeki kontakların mekanik kuvvet ihtiyacını azaltmak amacıyla auto puffer teknolojisi kullanılmaktadır. Auto puffer teknolojisi ile yüksek arıza akımlarında ark kontağı kısmında kalan gaz alanını daraltarak SF6 gaz basıncını arttırarak SF6 gazının etkisini arttırmak amaçlanmaktadır.

Kesme hücresindeki kontaklar bakırdan yapılmıştır. Lale diye tabir edilen kısımlar gümüşten , ark kontakları ise tungsten maddeden imal edilmiştir. Tungsten maddesi 3482 dereceye kadar sıcaklığa dayanıklıdır. Dişi kontakta ise nozzle denilen bir kısım vardır ki arkın sönümlendiği alandır. Bu parça teflon malzemeden imaldir ve yüksek sıcaklık değerlerinde dahi deforme olmaz.

Kesici kutup montajında dikkat edilmesi gereken en önemli nokta montaj sonrası “zero point” kontrolünün yapılmasıdır. Mekanizma dolabından çıkan hareket parçası ile kutbun içerisindeki hareket milini hareket ettirecek olan hareket parçasının birbiriyle örtüşmesi gerekmektedir. Örtüşmemesi durumunda ayar kolundan ayar yapılabilir.

Kesicinin montajını tamamlanıp gerekli kontroller yapıldıktan sonra devreye alma testleri yapılır. Elektriksel testlere geçmeden önce şalt sahasında personel yokken uzaktan (kumanda panosu üzerinden) kesiciye 3 kere açma ve kapama verilir. Eğer sorun tespit edilmezse elektriksel testlere geçilir. AC izolasyon testi , açma-kapama zaman testi , kontak geçiş direnci ölçümü yapılır ve tranducel cihazı ile açma-kapama manevlarında kontak hareketleri incelenir.

Kesici bakımları kesici markasına , tasarımına , tesis edildiği bölgenin iklim-çevre şartlarına ve özellikle arıza üzerine yaptığı açma-kapama sayısı ile birlikte her arızada meydana gelen kısa devre akımının büyüklüğüne göre değişmektedir. Kesicinin kontrollerinde dikkat edilecek bazı noktalar vardır ve bu kontrollerin sonucunda bakım planı hazırlanacaktır.

Kesici bakımlarında kontrol edilecek bazı hususlar aşağıdadır.

  • Çelik mesnette ve diğer metal aksamdaki cıvata kontrolleri yapılır paslı ve deforme olmuş cıvatalar değiştirilir.
  • Kesici iletken/bara bağlantılarında gerilme veya kasıntı olup olmadığı kontrol edilir eğer kutupların mekanik zorlanmasına sebep olabilecek düzeyde gerilme varsa ilgili iletken/bara değiştirilir.
  • Tahrik mekanizmasının kontrolleri yapılır.
  • Mekanizma dolap aydınlatmaları ve ısıtıcıları çalışır durumda mı kontrol edilir.
  • Mekanizma dolabındaki sigorta , termik şalter vb. ürünlerin kontrolü yapılır.
  • Kesici hareket sonu sistemi kontrol edilir.
  • Kesici operasyon sayıcısının kontrolü yapılır.
  • Kesici açma-kapama bobinleri kontrol edilir. Kapama bobini 1 adet ve açma bobini 2 adettir.
  • Mekanizma içindeki mekanik kuvvetin sönümlenmesi için kullanılan amortisörlerin (damperlerin) kontrolü yapılır ve yağ sızıntısı olup olmadığı kontrol edilir.
  • SF6 gaz dedektörü ile kutuplarda ve bağlantılarında gaz kaçağına bakılır.
  • Zero point noktası kontrol edilir.
  • Kesici topraklamaları kontrol edilir.
  • Kesici kutuplarının seramik/silikon kısmında çatlak veya deformasyon durumu kontrol edilir.
  • Kesici kesme hücrelerinde termal kamera kontrolü yapılır. 3 Faz kutbu arasındaki ısı farkının 5 dereceden fazla olmaması önerilir.
  • Kesici içerisindeki SF6 gaz miktarı manometre vasıtasıyla kontrol edilir. TM işletme teknisyeni kontrolleri sonucu gaz basıncının düştüğü veya koruma felsefesi gereği düşük gaz basıncı sinyali çıktığında bakım ekibi tarafından SF6 gazı ilavesi yapılır. SF6 gazı ilavesi yapılırken İSG tedbirleri gereği en az 40 metre öteden gaz basma işlemi gerçekleştirilir.

Kesiciler konusu marka tasarımlarına göre ve eski-yeni teknolojinin kullanılma durumuna göre çeşitlilik göstermektedir. Burada bahsettiğimiz bilgiler temelde birçok kesicide geçerli olmakla birlikte farklılıkta olabilir. Kesici gibi kompleks teçhizatlarda kullanım talimatı kesinlikle okunmalı ve ona göre tesis-bakım işlemleri yapılmalıdır.

Yazar: Ömer Ramazan Taşkın / ETMD YK Üyesi

Benzer makaleler: