Orta Gerilim Trafolarında Gerilim Dengesizliği Hangi Sorunlara Yol Açar?
Orta gerilim trafolarında faz gerilimlerinin birbirine yakın ve sistemin tasarım değerleri içerisinde olması, dengeli çalışma açısından önemlidir. Üç fazlı sistemlerde fazlardan birinin diğerlerinden farklı gerilim seviyesinde çalışması, yalnızca gerilim değerlerinde görülen bir sapma olarak kalmaz. Akım dağılımı, sargıların termal yükü ve trafonun genel çalışma koşulları da bu durumdan etkilenebilir.
Gerilim dengesizliği şebeke koşulları, fazlara bağlı yüklerin dağılımı, bağlantı problemleri veya besleme tarafındaki farklılıklar nedeniyle ortaya çıkabilir. Sapmanın seviyesi ve ne kadar süre devam ettiği, trafo üzerindeki etkilerin büyüklüğünü belirleyen temel unsurlardandır. Bu nedenle gerilim değerlerinin faz bazında izlenmesi ve akım ile sıcaklık verileriyle birlikte değerlendirilmesi gerekir.
Faz Gerilimleri Arasındaki Dengesizlik Neden Oluşur?
Üç fazlı bir sistemde gerilim dengesizliği, faz gerilimlerinin genlik veya faz açısı bakımından ideal simetrik yapıdan sapmasıyla ortaya çıkar. Besleme şebekesindeki dengesizlikler trafonun giriş tarafına doğrudan yansıyabilir. Bunun yanında tesis içerisindeki elektriksel koşullar da ölçülen değerlerin birbirinden farklılaşmasına neden olabilir.
Fazlara bağlı tek fazlı yüklerin eşit dağıtılmaması önemli nedenlerden biridir. Bir fazın diğerlerine göre daha fazla yüklenmesi, sistemdeki gerilim düşümlerinin fazlar arasında farklılaşmasına yol açabilir. Özellikle yük profilinin gün içerisinde önemli ölçüde değiştiği tesislerde dengesizliğin seviyesi de çalışma koşullarına bağlı olarak değişebilir.
Bağlantı noktalarındaki gevşeklik, yüksek temas direnci, kablo ve bara bağlantılarındaki problemler de belirli bir faz üzerinde farklı gerilim düşümü oluşturabilir. Bu nedenle ölçülen dengesizliğin doğrudan trafodan kaynaklandığını kabul etmek doğru değildir. Besleme hattından bağlantı noktalarına kadar elektriksel sistemin tamamı değerlendirilmelidir.
Problemin sürekli mi yoksa belirli yüklerin devreye girmesiyle mi ortaya çıktığının belirlenmesi de kaynağın tespit edilmesini kolaylaştırır. Yük değişimleriyle eş zamanlı oluşan sapmalar tesis tarafındaki dağılıma işaret edebilirken sürekli dengesizliklerde şebeke ve bağlantı koşullarının da incelenmesi gerekir.
Gerilim Dengesizliği Trafo Akımlarına Nasıl Yansır?
Faz gerilimleri arasındaki farklılık, üç fazlı sistemde akımların da dengeli dağılmasını zorlaştırabilir. Ancak gerilim ve akım dengesizliği arasındaki ilişki değerlendirilirken trafonun beslediği yüklerin özellikleri göz önünde bulundurulmalıdır. Fazlardan çekilen akım yalnızca gerilime değil, bağlı yüklerin büyüklüğüne ve elektriksel karakteristiğine de bağlıdır.
Bu nedenle gerilim değerleriyle birlikte her fazın akımı ayrı ayrı ölçülmelidir. Bir fazda diğerlerine göre belirgin akım farklılığı görülmesi, gerilim dengesizliğinin yanı sıra yük dağılımında da problem bulunduğunu gösterebilir. Özellikle yüksek yük altında ortaya çıkan faz akımı farkları sistemin çalışma koşullarının daha ayrıntılı incelenmesini gerektirir.
Dengesiz akım dağılımı, trafonun fazlarının aynı elektriksel koşullarda çalışmamasına neden olur. Bir faz diğerlerine göre daha yüksek akım taşıdığında ilgili sargının elektriksel ve termal yükü de artabilir. Uzun süre devam eden dengesiz çalışma, trafonun toplam kapasitesi uygun görünse bile belirli sargıların daha ağır koşullarda çalışmasına yol açabilir.
Bu noktada yalnızca toplam yük değerinin takip edilmesi yeterli değildir. Orta gerilim trafo işletmelerinde faz bazlı akım ve gerilim değerlerinin karşılaştırılması, dengesizliğin hangi faz üzerinde yoğunlaştığının görülmesine yardımcı olur.
Dengesiz Çalışma Sargı Sıcaklıklarını Nasıl Etkiler?
Trafo sargılarındaki ısınma, taşınan akımla yakından ilişkilidir. Faz akımlarının dengeli olmadığı koşullarda sargılardaki kayıplar da aynı seviyede gerçekleşmeyebilir. Daha yüksek akım taşıyan fazda oluşan kayıpların artması, sargının diğer fazlara göre daha yüksek sıcaklıkta çalışmasına neden olabilir.
Sıcaklık farkının büyüklüğü trafonun yük seviyesine, soğutma koşullarına, dengesizliğin derecesine ve problemin devam ettiği süreye bağlıdır. Kısa süreli ve düşük seviyeli bir sapma ile uzun süre devam eden belirgin bir dengesizlik aynı termal sonucu oluşturmaz. Bu nedenle değerlendirme yapılırken anlık değerlerden ziyade çalışma eğiliminin izlenmesi önemlidir.
Sargılardaki sürekli yüksek sıcaklık, izolasyon sistemi açısından da istenmeyen bir çalışma koşulu oluşturur. Trafo genel sıcaklığı kabul edilebilir seviyelerde görünse dahi fazlar arasındaki termal farklılıklar belirli bölgelerin daha fazla zorlanmasına neden olabilir. Bu durum özellikle sürekli yüksek yük altında çalışan sistemlerde dikkate alınmalıdır.
Gerilim dengesizliği değerlendirilirken sıcaklık verilerinin faz akımlarıyla birlikte ele alınması bu nedenle önem taşır. Akım farklılığı ile sıcaklık yükselmesi aynı faz üzerinde birlikte görülüyorsa yük dağılımı, bağlantılar ve besleme koşulları ayrıntılı olarak kontrol edilmelidir.
Gerilim Dengesizliği Hangi Ölçüm Değerleriyle Belirlenir?
Gerilim dengesizliğinin belirlenmesinde öncelikle üç faza ait gerilim değerlerinin aynı çalışma koşullarında ölçülmesi gerekir. Faz-faz ve uygulamaya göre faz-nötr gerilimlerinin karşılaştırılması, fazlar arasındaki sapmaların görülmesini sağlar. Ancak yalnızca tek bir ölçüm anına bakılması, özellikle değişken yüklerin bulunduğu tesislerde yeterli olmayabilir.
Gerilim değerlerine ek olarak faz akımlarının da kaydedilmesi gerekir. Böylece gerilimdeki farklılığın yük dağılımıyla ilişkisi değerlendirilebilir. Ölçümlerin farklı yük seviyelerinde tekrarlanması, dengesizliğin sürekli mi yoksa belirli işletme koşullarında mı ortaya çıktığının anlaşılmasına yardımcı olur.
Faz gerilimlerinin değerlendirilmesinde yalnızca en yüksek ve en düşük gerilim arasındaki fark yerine dengesizlik oranının uygun ölçüm yöntemiyle belirlenmesi daha anlamlıdır. Güç kalitesi analizörleri kullanıldığında gerilimlerin büyüklüğünün yanı sıra negatif sıra bileşeni gibi dengesizliği daha ayrıntılı tanımlayan elektriksel parametreler de izlenebilir.
Ölçüm sonuçları zaman bilgisiyle birlikte kaydedildiğinde yük değişimleriyle gerilim dengesizliği arasındaki ilişki daha net görülebilir. Faz gerilimleri, faz akımları, yük seviyesi ve sıcaklık değerlerinin birlikte incelenmesi, problemin kaynağını yalnızca trafoda aramak yerine bütün elektrik sisteminin çalışma koşulları üzerinden değerlendirmeyi sağlar.
