Global elektrik altyapısının yaşlanan bir parçası olan trafo merkezleri, artan enerji talebi ve değişen şebeke koşulları karşısında yetersiz kalmaktadır. Rekabetçi piyasa dinamikleri, sıkı çevresel düzenlemeler ve yerel toplulukların direnişi, yeni trafo merkezlerinin inşasını önemli ölçüde zorlaştırmaktadır. Özellikle, artan yenilenebilir enerji kaynaklarının sisteme entegrasyonu ve elektrik yükünün merkeziyetten dağıtık üretime doğru kayması, kısa devre seviyelerini yükselterek mevcut trafo merkezlerinin kapasitelerini aşmaktadır. Bu durum, elektrik sisteminin güvenilirliği ve sürekliliği üzerinde ciddi riskler oluşturmaktadır.
Enerji sektöründeki rekabetin artması ve düzenleyici kurumların daha sıkı şartlar getirmesiyle birlikte, elektrik dağıtım şirketleri, sınırlı bütçelerle daha fazla enerji taleplerini karşılamak zorunda kalmaktadır. Mevcut trafo merkezleri, yaşa bağlı performans düşüşü, teknolojik yetersizlikler ve artan yükler nedeniyle kapasite sınırlarına ulaşmakta, bu da sistem güvenilirliğini tehdit etmektedir. Bu şirketler, hem mevcut ekipmanların ömrünü uzatmak hem de yeni teknolojileri entegre etmek için optimize edilmiş bakım stratejileri geliştirmek zorundadırlar. Aynı zamanda, eski trafo merkezlerinin yenilenmesi veya değiştirilmesi süreçleri, yüksek maliyetler, izin alma süreçlerinin uzunluğu ve iş sürekliliğinin sağlanması gibi zorluklarla birlikte gelir.
Artık elektrik şebekeleri, yaşlanan altyapı, artan yük talepleri ve yenilenebilir enerji entegrasyonu gibi çoklu zorluklarla karşı karşıya. Bu bağlamda, elektrik sektörü, mevcut trafo merkezlerinin ömrünü uzatmak ve performansını optimize etmek için daha gelişmiş bakım stratejileri ve yenileme yöntemleri aramaktadır. Özellikle, yapay zeka destekli tahminci bakım, durum bazlı bakım ve dijital ikiz teknolojileri gibi gelişmeler, ekipmanların arıza öncesi tespiti ve ömrünün uzatılması konusunda büyük potansiyel sunmaktadır. Ayrıca, sektör, yenileme projelerinin daha hızlı, daha güvenli ve daha sürdürülebilir hale getirilmesi için standardize edilmiş prosedürler ve modüler tasarımlar üzerinde çalışmaktadır.
Bu makalede, hava yalıtımlı trafo merkezlerinin (AIS) yenileme ve modernizasyon süreçleri incelenmektedir. Gaz yalıtımlı trafo merkezleri (GIS) ise, farklı yalıtım ortamı, tasarım özellikleri ve işletme koşulları nedeniyle ayrı bir inceleme konusu olarak ele alınmıştır. AIS ve GIS sistemlerinin yenileme yaklaşımları arasında önemli farklılıklar bulunmaktadır. Bu farklılıklar, kullanılan malzemeler, test yöntemleri, güvenlik protokolleri ve maliyet gibi birçok faktörü kapsamaktadır.
Olası Çözümler Nelerdir?
Karar verme sürecinde, maliyet genellikle ilk filtre görevi görür. Ancak, voltaj seviyesi, güvenilirlik sınırları ve sistem entegrasyonu gibi teknik parametreler de, işletmenin genel stratejisi doğrultusunda titizlikle değerlendirilmelidir. Bu parametreler, maliyet-fayda analizinde önemli bir rol oynayarak, optimum çözümün belirlenmesinde etkili olur.
Teknolojik ilerlemeler, ekipmanların ömrünü kısalttığı gibi, eski sistemlerle yeni teknolojilerin entegrasyonunda önemli zorluklar yaratmaktadır. Bu durum, hem uyum maliyetlerini artırmakta hem de sistemin genel performansını düşürmektedir. Bu nedenle, yeni teknolojilerin seçimi ve entegrasyonu, sistemin yaşam döngüsü maliyeti dikkate alınarak dikkatli bir şekilde planlanmalıdır.
Trafo merkezlerinin modernizasyonu sürecinde, ekipmanların mevcut durumu ve performans değerlendirmeleri kritik öneme sahiptir. Ayrıca, kurumun mevcut iş süreçleri ve deneyimleri, yenileme projelerinin kapsamı ve öncelikleri üzerinde doğrudan etkili olmaktadır.
1. Şimdilik Sadece Oturun ve Hiçbir Şey Yapmayın
Düşük yatırım maliyetli ve yüksek güvenilirlik sunan ekipmanlar için benimsenen düzeltici bakım stratejisi, arıza durumunda minimum müdahale ile sistemin eski haline getirilmesini amaçlar. Bu yaklaşım, ekipman ömrünün sonuna kadar aktif bir bakım yerine, arıza anında müdahaleyi esas alır.
Maliyet odaklı bir yaklaşımın hakim olduğu günümüzde, kamu hizmetleri, kısa vadeli tasarrufların uzun vadeli maliyetlere yol açabileceğinin farkına varmaktadır. Bu nedenle, ekipmanların ömrü boyunca toplam sahip olma maliyeti (TCO) dikkate alınarak, daha uzun ömürlü ve güvenilir ekipmanlara yatırım yapma eğilimi göstermektedirler. Özellikle düşük gerilimli sistemlerde, ekipmanların durumunun detaylı bir şekilde değerlendirilmesi ve buna göre yatırım kararları alınması yaygınlaşmaktadır.
Devre Kesici Arızası Nedeniyle Trafo Merkezinde Yaşanan Bir Yangın
Bu yaklaşım, kritik öneme sahip olmayan ekipmanlarda uygulanarak, bakım ve işletme maliyetleri minimize edilmeye çalışılır. Ancak, bu ekipmanların beklenmedik arızaları, sistem genelinde ciddi aksaklıklara ve yüksek maliyetli duruş sürelerine neden olabilir. Bu nedenle, risk toleransı düşük olan sistemlerde kullanımı sınırlıdır.
2. Mevcut Trafo Merkezi Ekipmanlarında Planlı Bakım Gerçekleştirin
Tüm bakım faaliyetleri, ekipmanların ömrünü uzatmak, arıza olasılığını azaltmak ve üretim sürekliliğini sağlamak amacıyla uygulanan önleyici bakım stratejileri kapsamında değerlendirilebilir. Bu stratejiler, planlı ve sistematik bir yaklaşımla, ekipmanların durumunun sürekli olarak takip edilmesini ve gerekli müdahalelerin zamanında yapılmasını sağlar.
Ekipmanın ne zaman arızalanmaya başlayacağını öğrenin.
Ekipmanın işlevini etkilemeden önce bir arıza bulun.
Ekipman arızasını, arıza meydana gelmeden önce değiştirerek veya onararak önleyin.
Bir bakım faaliyetinin sıklığı, yalnızca gerçekleştirilecek eylemle değil, aynı zamanda sistemin bozulma ve arıza olasılıkları, işletmenin stratejik hedefleri, faaliyet giderleri ve ekipman arızasının neden olacağı maliyetler gibi bir dizi faktöre bağlıdır. Bu faktörlerin bir araya gelmesi, optimal bakım periyodunu belirlemede önemli rol oynar.
Varlıkların ömrü boyunca toplanan arıza verileri, tahminci bakım modelleri oluşturmak için güçlü bir veri kaynağıdır. Bu modeller sayesinde, varlıkların gelecekteki durumları tahmin edilebilir ve önleyici bakım stratejileri daha etkin bir şekilde planlanabilir. Böylece, beklenmedik arızaların önüne geçilerek üretim süreçlerindeki kesinti süresi minimize edilebilir ve toplam sahip olma maliyeti düşürülebilir.
Elektrik güç sistemlerinde, trafo merkezindeki ekipmanların ömrü boyunca periyodik olarak değiştirilmesi, uzun yıllardır benimsenen bir bakım stratejisidir. Bu strateji, deneysel verilere dayalı olarak belirlenen aralıklarla gerçekleştirilir ve genellikle tatmin edici sonuçlar verir. Ancak, bu yaklaşımın her zaman maliyet açısından en verimli çözüm olmadığı unutulmamalıdır. Zira, ekipmanlar çoğunlukla ömrünün tamamı boyunca kullanılmadan önce değiştirilmekte ve bu durum gereksiz maliyetlere yol açmaktadır.
Son yıllarda, durum bazlı bakım, geleneksel zaman tabanlı bakımın yerini alarak elektrik güç sistemlerinde daha yaygın olarak benimsenmektedir. Bu yaklaşım, ekipmanların gerçek zamanlı durum verilerinin sürekli olarak izlenmesi ve analiz edilmesi üzerine kuruludur. Böylece, ekipmanların ömrü boyunca en uygun bakım stratejisi belirlenir ve kaynaklar, gerçekten ihtiyaç duyulan noktalara yönlendirilir. Durum bazlı bakım, gereksiz bakım faaliyetlerini azaltarak toplam sahip olma maliyetini düşürür ve sistemin güvenilirliğini artırır.
Durum tabanlı bakımda ekipmanın anlık sağlık durumu, tüm kararların merkezinde yer alır. Bu nedenle, ekipmanın kritik parametrelerini doğru ve hassas bir şekilde ölçmek için çeşitli izleme ve teşhis araçlarından yararlanılır. Elde edilen veriler, gelişmiş veri analizi yöntemleri ile işlenerek ekipmanın gerçek zamanlı sağlık durumu hakkında detaylı bir profil oluşturulur. Bu sayede, ekipman arızaları önceden tahmin edilir ve gerekli bakım faaliyetleri proaktif bir şekilde planlanır.
Durum tabanlı bakımın etkin bir şekilde uygulanabilmesi için, ekipmanın arıza öncesi belirtileri ve arıza mekanizmaları hakkında derinlemesine bir anlayışa sahip olmak şarttır. Bu amaçla, ekipmanın çeşitli çalışma koşullarındaki davranışları detaylı bir şekilde analiz edilerek, arıza belirtileriyle ilişkili kritik parametreler belirlenir. Bu parametreler, durum tabanlı bakım modellerinin geliştirilmesi ve ekipmanların sağlık durumlarının gerçek zamanlı takibi için temel oluşturur.
İki tür daha tanımlanabilir:
Alt tür #1: Ekipmanın durumunu, şebeke için ne kadar önemli olduğunu ve arızalanmasının ne kadar riskli olduğunu düşünün. Bu senaryoda düşünülmesi gereken birçok faktör vardır, örneğin:
Trafo merkezinin erişilebilirliği
Ekipmanın arıza oranı
Trafo merkezinin düzeni
Güç kesintileri
Müşteri türü
Sosyal etki
Alt tür #2: Ekipmanın durumu, işlerin maliyeti ve müşterilere tedarik kesintisi durumunda ortaya çıkacak mali etkinin bir karışımı.
Öngörücü bakım, durum tabanlı bakımı bir adım öteye taşıyarak, ekipmanların gelecekteki performansını tahmin etmeye odaklanır. Yapay zeka ve makine öğrenmesi gibi gelişmiş analitik yöntemler kullanarak, ekipmanlardan toplanan verilerdeki gizli kalıplar ortaya çıkarılır ve olası arızalar önceden tespit edilir. Bu sayede, ekipmanların ömrü uzar, planlanmamış duruş süreleri azalır ve bakım maliyetleri optimize edilir.
Bu strateji çeşitli nedenlerle seçilmiş olabilir:
Yenilenmesi gereken başka öncelikler de var.
İşletme için kabul edilemez bir duruş süresi gerektirir.
Paradan tasarruf etmek ve duruş süresini en aza indirmek vb. için, kamu hizmetleri trafo merkezinin kısmen veya tamamen yenilenmesini beklemeyi tercih eder.
Burada sermaye harcamaları düşük, ancak bakım maliyetleri fırlayacaktır.
Günümüzde elektrik enerjisi sistemlerinin karmaşıklığı ve rekabetçi ortam, trafo merkezleri için bakım bütçelerinde düşüşe neden olmaktadır. Aynı zamanda, deneyimli personelin emekli olmasıyla birlikte sektörde ciddi bir bilgi kaybı yaşanmaktadır. Bu durum, trafo merkezlerinin güvenilirliğini ve verimliliğini olumsuz etkilemektedir. Bu sorunun üstesinden gelmek için, kamu hizmetleri kuruluşları, çalışanlarına yönelik kapsamlı eğitim programları geliştirerek, yeni teknolojileri benimseyerek ve bakım süreçlerini optimize ederek daha etkin ve verimli bir bakım yönetimi uygulamalıdırlar.
Kamu hizmetleri şirketlerinin, ekipmanlarının sağlık durumunu doğru bir şekilde değerlendirmeleri, personellerini güncel teknolojiler ve yöntemler konusunda eğitmeleri ve bakım kararlarını veriye dayalı olarak almaları için kapsamlı bir iç uzmanlık ve altyapıya ihtiyaçları vardır. Bu tür bir uzmanlık ve altyapının oluşturulması ve sürdürülmesi, birçok şirket için maliyetli ve zaman alıcı bir süreç olabilir. Bu nedenle, birçok şirket, bu hizmetleri dış kaynaklardan temin etmeyi tercih etmektedir.
3. Trafo Merkezi Ekipmanlarını Değiştirirken Akıllı Olun
Sorun tek bir ekipmanda bulunuyorsa:
Trafo merkezi gibi kritik bir altyapıda, Devre Kesici (CB), Akım Trafosu (CT), Gerilim Trafosu (VT) veya koruma sistemleri gibi bileşenlerin arızalanması, elektrik enerjisi tedarikini anında kesintiye uğratabilir. Bu tür durumlarda, sistemin en kısa sürede tekrar devreye alınması, ekonomik kayıpların yanı sıra, tüketicilerin mağdur olmasını engellemek için hayati önem taşır. Bu nedenle, yedek ekipman bulundurma, hızlı müdahale ekipleri oluşturma ve arıza tespiti için gelişmiş teknolojiler kullanma gibi önlemler alınarak, kesinti süreleri minimize edilmelidir.
Fiziksel ömrünü tamamlamış veya performansını kaybetmiş ekipmanların tamamının yenilenmesi, kamu hizmetlerinin sürekliliğini sağlamak için kritik bir adımdır. Bu süreç, sadece ekipmanların değiştirilmesinden ibaret olmayıp, aynı zamanda işletme ve bakım maliyetlerini optimize etmek için de bir fırsattır. Yenileme planları, yeni teknolojilerin entegrasyonu, enerji verimliliğinin artırılması ve toplam sahip olma maliyetinin düşürülmesi gibi hedefleri içerebilir. Bu kapsamda, tedarik süreçlerinin iyileştirilmesi, kurulum ve devreye alma faaliyetlerinin optimize edilmesi ve bakım stratejilerinin yeniden değerlendirilmesi gibi adımlar atılabilir.
Mevcut kapatmaları kullanma.
Aynı anda diğer bakım işlerini yapma.
Bara yapılandırmasına (devre kesici ve bir buçuk, bypass anahtarı) bağlı olarak, kesinti süresini önemli ölçüde en aza indirmek mümkündür.
Diğer tüm sistem bileşenlerinin optimal seviyede çalıştığı varsayımı altında, bu çözüm en uygun sonuçları sunmaktadır. Ancak, kısa süre içerisinde ek ekipmanların da yenilenmesi gerekiyorsa, proje maliyetleri önemli ölçüde artabilir. Özellikle, kurulum ve devreye alma süreçlerinde yaşanacak ek kesintiler, işletme sürekliliği açısından risk oluşturur. Ayrıca, sık sık yapılan tasarım değişiklikleri, mühendislik çalışmalarında gecikmelere ve dolayısıyla inşaat maliyetlerinde artışa neden olabilir.
İleriye dönük bir yol haritası belirlenmeden önce, mevcut ekipmanın genel sağlık durumu, performans metrikleri ve sistemdeki kritikliği gibi faktörler kapsamlı bir şekilde analiz edilmelidir. Özellikle, ekipman arızasının sistemin genel güvenilirliği ve tedarik sürekliliği üzerindeki olası etkileri detaylı bir risk değerlendirmesi ile ortaya konmalıdır. Bu sayede, alınacak kararların objektif verilere dayalı olması ve potansiyel risklerin minimize edilmesi sağlanacaktır.
Tüm cihazlar için optimize edilmiş bir bakım stratejisi oluşturmak amacıyla, her iki veri kümesinin birleştirilmesi ve kapsamlı bir veri analizi gerçekleştirilmesi gerekmektedir. Bu analiz, hangi cihazın hangi sırada bakım göreceği, hangi parçaların öncelikli olarak değiştirilmesi gerektiği ve bakım faaliyetlerinin planlanması gibi kritik kararların verilmesinde temel bir rol oynayacaktır. Veri birleştirme ve analiz süreçleri, yapay zeka ve makine öğrenimi gibi gelişmiş teknolojilerle desteklenerek daha doğru ve güvenilir sonuçlar elde edilebilir.
4. Trafo Merkezinin Kısmi Yenilenmesi
Bu yöntemin eylem halindeki birkaç örneği şunlardır:
İkincil (sekonder) sistemlerin yenilenmesi (birincil (primer) ekipmanın ömrü, ikincil sistemin yaklaşık iki katıdır).
Dijital kontrol sistemlerine geçiş.
Yardımcı sistemlerin yenilenmesi
Trafo merkezi ekipmanlarının entegrasyonu, karmaşık ve kritik bir süreçtir. Çatışmaları önlemek ve sistemin tüm bileşenlerinin sorunsuz bir şekilde çalışmasını sağlamak için, titiz bir planlama ve koordinasyon gerekmektedir. Projenin başarılı bir şekilde tamamlanması için, ekipman teslimatı, kurulumu ve devreye alma aşamalarında oluşabilecek tüm görevler detaylı bir şekilde tanımlanmalı ve yönetilmelidir. Mevcut kesintilerin etkin bir şekilde kullanılması, hem proje süresini kısaltır hem de işletme sürekliliğini etkileyecek olası riskleri minimize eder.
Kapsamlı bir trafo merkezi yenileme projesi, sistemin tüm bileşenlerinin kademeli olarak değiştirilmesini gerektirdiğinden, tek seferde tamamlanması mümkün olmayan bir süreçtir. Bu durum, proje yönetimi ve koordinasyon açısından ek zorluklar yaratırken, aynı zamanda maliyetleri de artırıcı bir etkiye sahiptir. Her bir aşamada farklı ekipmanların devreye alınması ve sistemin yeniden yapılandırılması, proje süresini uzatır ve toplam maliyetini yükseltir.
5. Trafo Merkezinin Tamamen Yenilenmesi
Trafo merkezini tamamen yenileme kararı, eskimişlik durumu nedeniyle zorunlu olabilir. İki temel yaklaşım mevcuttur:
Her şeyi söküp yeniden monte edin.
Diğerlerini değiştirmeden bir bölmeyi veya bir bölme grubunu yenilemek gibi kademeli ayarlamalar yapabilirsiniz.
İlk yaklaşım, tüm sistemin tek seferde değiştirilmesini önerdiği için daha az karmaşık bir yapıya sahiptir. Bu sayede, farklı aşamalar arasındaki koordinasyon ihtiyacı ortadan kalkar ve proje yönetimi kolaylaşır. Ancak, bu yöntemin uygulanabilirliği, sistemin büyüklüğü ve karmaşıklığına göre değişiklik gösterebilir. İkinci yaklaşım ise, mevcut sistemi yeni sisteme kademeli olarak taşımayı hedefler. Bu yöntem, daha esnek bir yapı sunar ancak daha uzun bir süreç gerektirir ve detaylı bir göç stratejisi gerektirmektedir.
Bu yaklaşımın bazı faydaları şunlardır:
Yıllık harcama planlarında iyileştirmeler yapmak.
Diğer bölmelerdeki voltajın sabit kalmasını sağlayarak her bölmeyi hızla kurmak.
Baraların fiziksel yapısı ve sistemin genel konfigürasyonu göz önüne alındığında, montaj ve devreye alma işlemleri sırasında tüm trafo merkezinin enerjisiz bırakılması kaçınılmaz bir durumdur. Bu durum, işletme sürekliliği açısından önemli bir kesintiye neden olabilir. Projenin genel hedefleri ve mevcut sistemin kapasitesi değerlendirilerek, trafo merkezi yükseltmelerinin de proje kapsamına dahil edilmesi, gelecekteki yük artışlarına karşı sistemin hazırlıklı hale getirilmesi açısından önemlidir.
Bu iki farklı şekilde yapılabilir:
Ekipmanın kapasitesini artırın. Bu çözüm, devre kesicilerin, iletkenlerin, trafoların vb. değiştirilmesi anlamına gelir.
Trafo merkezinin nominal voltajını artırın. Bu durumda, iletkenler, baralar, röleler ve kontrol binaları kalır, ancak diğer ekipman parçalarının, örneğin parafudrlar, güç ve ölçüm trafoları ve anahtarların değiştirilmesi gerekir.
Referanslar:
Fundamentals of Modern Electrical Substations by Boris Shvartsberg, Ph.D., P.E., P.M.P.
Guidelines to an optimized approach to the renewal of existing air insulated substations by Cigre
The substation by Mladen Kezunovic
Transmission and Substation Design and Operation by Technical Papers by TSDOS
GIS substations by H. J. Koch
Gas Density Monitoring System (GDM) by Siemens
A Study on The Development of a Novel Coupler for GIS PD Detection by Jaegu Choi, Kwanghwa Kim, and Iksoo Kim
Comentários