Güç Sistemi Güvenirliliği Sorunları
Güç sistemi güvenilirliği, bir elektrik şebekesinin kesintisiz olarak sürekli olarak elektrik sağlama yeteneğini ifade eder ve modern toplumun işleyişi için gereklidir. Ancak çeşitli sorunlar güç sisteminin güvenilirliğini etkileyebilir. Güç sistemi güvenilirliğini daha geniş bir şekilde anlamak için de sistem arızalarının neler olduğunu ve sistem arızalarının temel nedenlerini anlamak çok önemlidir.
Güç sistemi güvenilirliği sorunlarının ele alınması, altyapı yükseltmeleri ve bakımı gibi önleyici tedbirlerin yanı sıra proaktif planlama, müdahale ve kurtarma stratejilerinin bir kombinasyonunu gerektirir. Bu, altyapının modernleştirilmesine yatırım yapılmasını, siber güvenlik önlemlerinin geliştirilmesini, akıllı şebeke teknolojilerinin uygulanmasını ve depolama yeteneklerine sahip yenilenebilir enerji kaynaklarının desteklenmesini içermektedir. Ek olarak, kamu hizmetleri kuruluşları, düzenleyiciler, politika yapıcılar ve diğer paydaşlar arasındaki işbirliğinin teşvik edilmesi, güvenilir ve dayanıklı bir güç sisteminin sağlanması açısından çok önemlidir.
Başlıca bazı arıza modlarının açıklaması aşağıda verilmiştir:
1. Yeraltı Kablo Arızası
Yeraltı kablolarıyla ilgili önemli bir güvenilirlik sorunu elektrokimyasal ağaçlandırmadır. Ağaçlanma, bir elektrik alanı varlığında nem nüfuzunun kablo yalıtımının dielektrik mukavemetini azaltması durumunda meydana gelir. Dielektrik dayanım yeterince düştüğünde, yıldırım veya anahtarlamanın neden olduğu geçici olaylar dielektrik bozulmasına neden olabilir.
Elektrokimyasal ağaçlandırma genellikle çapraz bağlı polietilen (XLPE) ve etilen-propilen kauçuk (EPR) gibi ekstrüde edilmiş dielektrik kabloları etkiler ve büyük ölçüde yalıtımdaki yabancı maddelere ve kötü üretime bağlanır.
Elektrokimyasal ağaçlandırmayla ilgili arızaları azaltmak için bir kamu hizmeti sağlayıcısı, yükseltici direklere (tepeden yeraltına geçişler) aşırı gerilim koruması kurabilir, ağaç geciktirici kablo satın alabilir ve kablo makaralarını üreticiden kabul etmeden önce test edebilir.
Mevcut kablo, test edilebilir ve eğer bir sorun tespit edilirse değiştirilebilir. Bu testin bir yöntemi, nominal RMS geriliminin yaklaşık üç katı olan bir DC gerilim dayanım testi yapmaktır. Kabloların bu testi geçip geçemeyeceği, kabloların durumu hakkında kesin bilgi vermez.
Kablo testi için bir diğer popüler yöntem ise bir uca küçük bir sinyal enjekte ederek kısmi deşarj noktalarında oluşacak yansımaları kontrol etmektir. Diğer yöntemler arasında güç faktörünün bir dizi frekansta ölçülmesi (dielektrik spektroskopi), bir laboratuvardaki fiziksel yalıtım numunelerinin polimerik bozulma (polimerizasyon derecesi) açısından analiz edilmesi ve yalıtımın sertliğini test etmek için kablo girintilerinin kullanılması yer alır.
Yeraltı Kablo Arızasının Takibi (VİDEO)
Bu videoyu göremiyor musunuz? Youtube'da izlemek için burayı tıklayınız.
Yeraltı kablo sistemindeki arızaların tümü kablo yalıtımından kaynaklanmaz. Birçok arıza, eklemelerde, sonlandırmalarda ve bağlantılarda meydana gelmektedir. Bunların başlıca nedenleri arasında su girişi ve kötü işçilik bulunmaktadır. Bu bağlantı noktalarını suya karşı korumak ve güvenilirliği artırmak için ısıyla daralan kaplamalar kullanılabilir.
Yeraltı kablolarıyla ilgili en önemli güvenilirlik sorunlarından biri kazılardır. Bu, kazı ekipmanlarının bir veya birden fazla kabloyu kesmesi anlamına gelir. Kazıları önlemek için, kamu hizmetleri, saha kazısına başlamadan önce insanları kablo güzergahlarını belirlemeye teşvik etmelidir. Yüksek güvenilirlik zorunlu olduğunda, kamu hizmetleri kabloları betonla kaplı kanal dizilerine yerleştirebilir.
2. Trafo Arızaları
Trafolar, güç sistemlerinde hayati bağlantılar olup, arızaları halinde değişimleri uzun sürebilir. Bu arızalar, trafo sargıları üzerinde aşırı fiziksel stres yaratır ve arızaların başlıca sebebidir.
Aşırı yükler, trafo arızalarına nadiren yol açsa da, sargı yalıtımının termal yaşlanmasını hızlandırabilir.
Trafo ısındıkça, sargıların yalıtımı yavaşça zarar görür ve zamanla kırılganlaşır. Termal bozulma oranı, her 10°C artışla yaklaşık olarak iki kat artar. Bu 10°C artış, "Montsinger Faktörü" olarak bilinir ve Arrhenius'un elektrolitik ayrışma teorisini açıklayan genel bir kuralı ifade eder.
Bu üstel ilişki sebebiyle, trafo aşırı yüklemeleri trafonun hızlı bir şekilde yaşlanmasına yol açabilir. Termal yaşlanma, yalıtımın kırılganlaşmasına sebep olduğunda, trafodan geçen bir sonraki arıza akımı, sargıları mekanik olarak sarsacak ve yalıtımda çatlak oluşmasına neden olacak, bu da trafonun iç arızasını meydana getirecektir.
Sıvı dolu trafolardaki aşırı sıcak nokta artışları da arızaya neden olabilir.
Bu durumun sebebi, sıcak noktaların sıvının dielektrik gücünü düşüren serbest kabarcıklar oluşturabilmesidir. Serbest kabarcıklar meydana gelmese dahi, yüksek sıcaklıklar tankın içindeki basıncı artırarak taşma ya da tankın patlamasına yol açabilir.
230/69kV Ototransformatörün Arızası (VİDEO)
Bu videoyu göremiyor musunuz? Youtube'da izlemek için buraya tıklayınız.
Çoğu trafo, voltaj regülasyonu amacıyla yük kademe değiştiricileri (LTC'ler) ile donatılmıştır. Bu mekanik cihazlar tarihsel olarak arıza yapmaya meyillidir, bu da trafonun güvenilirliğini önemli derecede düşürebilir.
Üreticiler, bu sorunu ele aldı ve vakum teknolojisini kullanarak yeni LTC modellerinin arıza oranlarını düşürmeyi başardı.
3. Yıldırım
Bulut ile yer arasındaki voltaj, havanın dielektrik direncini aştığında yıldırım oluşur. Bu durum, genellikle 30.000 amperin üzerinde bir akım darbesi ile sonuçlanır. Üstelik, çoğu yıldırım vuruşu, saniyenin çok küçük bir bölümünde birden fazla kez gerçekleşir. Yıldırım, yüksek izokeraunik risk taşıyan bölgelerdeki tesisler için ciddi bir güvenilirlik sorunudur.
Dünyanın izokeraunik haritası aşağıdaki şekilde gösterilmektedir.
Yıldırım, güç sistemlerine doğrudan çarparak (darbe güç sistemine temas ederek) veya dolaylı olarak (darbe yakındaki bir nesneyle temas ederek ve güç sistemine hareketli bir voltaj dalgası yaratarak) etki edebilir.
Yıldırımdan şu şekilde korunabilirsiniz:
Yüksek sistem BIL'ine sahip olmak,
Koruma teli kullanarak,
Ekipmanlardaki voltajları sınırlamak için aşırı gerilim önleyicilerinin kullanılması, ve
Düşük empedanslı topraklamaya sahip olmak
Doğrudan saldırılara karşı bir dağıtım sistemini korumak neredeyse imkansızdır.
4. Ağaç Teması
Ağaçlar devamlı olarak büyürler, elektrik hatlarına düşebilirler, dalları elektrik hatlarına zarar verebilir, hatları birbirine yaklaştırabilir ve hayvanlara geçiş yolu olabilirler. Bu yüzden, birçok kamu hizmeti sağlayıcısı, diğer önleyici bakım işlemlerine göre ağaç kesme işlemlerine daha fazla bütçe ayırmaktadır.
Bir ağaç dalı iki iletken arasında köprü oluşturduğunda, bu durum hemen bir arızaya yol açmaz.
Bu, nemli bir ağaç dalının yüksek bir elektrik direncine sahip olmasından kaynaklanır. Küçük bir elektrik akımı ağaç liflerini kurutmaya başlar. Birkaç dakika içinde, selüloz karbonize olur, direnç önemli ölçüde düşer ve kısa devre oluşur. Tek fazlı bir iletken üzerindeki dallanmalar genellikle sistem arızalarına yol açmaz.
Ağaç teması kaynaklı arızalar, ağaç telinin kullanımıyla minimize edilebilir. Bu, izole bir kılıf içeren ve kabloya benzeyen bir havai hattır. Ağaç teli genellikle etkilidir; ancak, arızalar çoğunlukla iletkenin yanmasına yol açar.
5. Kuşlar
Kuşlar, iletim sistemleri ve hava yalıtımlı trafo merkezlerindeki hayvan kaynaklı arızaların en sık rastlanan sebeplerindendir. Çeşitli kuş türleri, farklı sorunlara yol açabilir; genellikle bu türler yuva yapanlar, tüneyenler, yırtıcılar ve ağaçkakanlar olarak dört ana gruba ayrılır.
Yuva yapan kuşlar sıklıkla yuvalarını iletim kuleleri ve trafo merkezlerine kurarlar. Yuva malzemeleri arızalara yol açabilir ve kuş dışkısı izolatörleri kirletebilir.
Yuva yapan kuşlar ayrıca rakun, yılan ve kedi gibi yırtıcı hayvanları da çeker. Bu yırtıcı hayvanlar, kuşların kendisinden daha kötü bir güvenilirlik sorunu oluşturabilir.
Seattle City Light çalışanları, Duwamish Nehri yakınında kısa devreye neden olan balıkkartalı kuş yuvasını kaldırıyor:
Tüneyen kuşlar, avlanma veya yem arama sırasında elektrikli ekipmanlara zarar verebilir. Kanatlarıyla iletkenlere dokunarak elektrik çarpmasına neden olabilirler ve dışkıları izolasyon malzemelerini kirletebilir. Kuşların tünemesini engellemek için, cazip bölgelere tüneğe engel cihazlar monte edilebilir. Binlerce kuşun tünediği alanlar için, piroteknik gibi daha etkili caydırıcı yöntemler tercih edilebilir.
Raptorlar, kartal, şahin, balık kartalı, baykuş ve akbaba gibi avcı kuşları ifade eder. Diğer tüneyen ve yuva yapan kuşlarla benzer güvenlik sorunlarına sahiptirler, ancak çoğu raptor türü federal hükümet tarafından koruma altına alındığı için ekstra dikkat gerektirir.
Ağaçkakanlar, böcek ararken ağaçlarda delikler açarlar; bu, ağaçların kabuklarının yenilenmesiyle zararsızdır, ancak elektrik direklerine yıkıcı hasar verebilir. Çelik direklerin kullanımı, kovucuların uygulanması veya bir ağaçkakanın bölgesinde zaten bir başka ağaçkakanın var olduğuna ikna edilmesiyle bu sorun önlenebilir, çünkü ağaçkakanlar oldukça bölgeci hayvanlardır.
6. Sincaplar
Sincaplar, ormanlık alanlara yakın havai elektrik dağıtım sistemleri için ciddi bir güvenilirlik sorunu oluştururlar. Genellikle elektrik direklerine tırmanmasalar da, yakın ağaçlardan kabloların üzerine sıçrayabilirler.
Nasdaq'ın bilgisayar merkezinin bulunduğu elektrik hattını bir sincap kemirerek ticareti 34 dakika boyunca durdurdu Bu ikinci kez oluyordu:
Topraklanmış ekipmanlar, faz iletkenleriyle yapılan köprülemeler sonucu arızalara yol açabilir. Sincap kaynaklı sorunlar, erişim sağlayan yakın ağaçların budanması ya da izolatörlere hayvan koruma cihazlarının monte edilmesiyle azaltılabilir.
7. Yılanlar
Yılanlar, trafo merkezleri ve yer altı sistemleri için ciddi bir güvenlik sorunu teşkil eder. Onlar, çok dar açıklıklardan sızabilir, neredeyse her yüzeye tırmanabilir ve faz iletkenlerine ulaşacak kadar uzun olabilirler.
Bu üç metrelik kobra, Modimolle'de büyük bir elektrik kesintisine sebep oldu. Yanmış sigorta kutusu arka planda görülebilir:
Yılanlar genellikle yiyecek peşindedirler (trafo merkezlerindeki kuşlar ve yeraltı sistemlerindeki fareler gibi) ve yiyecek kaynaklarını yok etmek, sıklıkla yılan problemini çözebilir. Ayrıca, özel olarak tasarlanmış "yılan çitleri" de bulunmaktadır.
8. Böcekler
Yastığa monte edilen ekipmanlarda ateş karıncalarının yuva yapması giderek daha sık bir olay haline geliyor.
Trafonun içine yuva yapan ateş karıncaları:
Böceklerin yuvalanması ekipmanların kısa devre yapmasına yol açabilir; ki karıncalar iletken yalıtımını azaltabilir ve ekipman bakımını güçleştirebilir.
9. Ayılar, Bizonlar ve Sığırlar
Bu büyük hayvanlar genellikle kısa devrelere sebep olmasalar da, gergi tellerine sürtünerek direklerin yapısal bütünlüğünü zayıflatırlar. Ayılar, ahşap direkleri tırmalayarak kullanıp zarar verebilir ve siyah ayılar, ahşap elektrik direklerine tırmanabilirler. Bu tür sorunlar, direklerin etrafına çitler ve gergi teli ankrajları ekleyerek önlenir.
10. Fareler, Sıçanlar ve Kemirgenler
Bu kemirgenler, yeraltı kablolarının yalıtımını kemirerek arızalara sebep olmaktadır. Yeraltı ekipmanlarındaki hayvan kaynaklı kesintilerin en yaygın nedeni budur. Üstelik, bu durum yılanları da çekmekte ve güvenilirlik sorunlarına yol açmaktadır.
Ekipman dolaplarının bu küçük hayvanların girişini engellemek için sıkıca kapatılması gerekmektedir. Kemirgenlerden korunmak için ultrasonik cihazlar kullanılabilir, ancak bu cihazlar yılanları uzak tutmaz.
11. Vandalizm
Vandalizm, yalıtkanlara ateş eden kişilerden hurda metal için iletken tel çalan profesyonel hırsızlara kadar çeşitli şekillerde gerçekleşebilir. Bu tür güvenilirlik sorunlarının çözümleri, duruma göre büyük farklılıklar gösterecektir.
Referans: | The Electric Power Engineering Handbook by L.L. Grigsby (Only The Per-Unit System) |
Format: | |
Boyut: | 4.45 MB |
Sayfa: | 30/918 |
İndirme: | Buraya tıklayınız | Amazon'dan ciltli kitap satın alabilirsiniz |
Comments