Şehir merkezlerindeki nüfus artışı ile beraber yerleşim ve endüstri alanları genişlemiş, teknolojik gelişmelerin günlük yaşama yansımasına eş zamanlı olarak, elektrik enerjisinin toplam enerji tüketimindeki payı artmıştır. Büyük şehirlerdeki elektrik enerjisi tüketiminin artması, yüksek gerilim hatlarının ve dağıtım merkezlerinin şehir ve endüstri alanların içinde kalmasına sebep olmuştur. Yükselen elektrik enerjisi tüketimini karşılayacak yeni tesislerin kurulumu için kullanılacak alanlar azalmıştır.
Endüstriyel tesislerde, ihmal ve/veya gerekli cihaz bakımlarının yapılmaması sebebiyle yangınlar meydana gelebilmekte ve bunlarda çok büyük maddi/manevi sonuçlar oluşturabilmektedir. Bu durum endüstriyel tesislerde, kaza ve yangın önleme sistemleri için daha verimli bir sürecin oluşturulması gerekliliğini zorunlu kılmıştır. Bunun bir sonucu olarak da diğer sistemlere göre daha küçük alana kurulabilen ve gelişmiş koruma tekniklerine sahip SF6 gaz izoleli sistemleri bulmuşlardır.
SF6 gazı:
SF6 Gazı; yüksek dielektrik dayanımı, yüksek kimyasal kararlılığı, ısı iletim yeteneği ve mükemmel ark söndürme performansı gibi birçok özelliklerinden dolayı günümüzde birçok alanda kullanılmaktadır. SF6 gazı, Kükürt hexaflouride, altı florin atomuyla çevrili ve sıkıca bağlanmış bir kükürt atomundan oluşan atıl, toksik olmayan, renksiz, kokusuz, tatsız ve yanıcı olmayan bir gazdır. Havadan beş kat kadar yoğun olan SF6, GIS'de 400 ila 600 kPa mutlak basınçlarda kullanılır. SF6, aynı basınçlarda arkları kesmek için hava yalıtımından100 daha iyidir. SF6, bir elektrik arkının yüksek sıcaklığında bozunur. Ancak ayrışan gaz SF6'ya tekrar birleştirilir, böylece SF6'nın GIS'de tekrar doldurulmasına gerek yoktur.
SF6 Gaz İzoleli Transformatörün Gelişimi:
Yağlı transformatörlerdeki buşinglerin kırılmaları ve çatlamaları sonucunda yağ sızıntısı meydana gelir. Trafo yüzeyindeki bağlantılarda oluşan kısa devre veya arklar, sızan yağlarla temas ettiğinde yangın ve patlamalara sebep olurlar. Bu yangınlar çevreye zarar verdiği gibi can ve mal kaybına sebep olmaktadırlar. Trafolardaki yangınların oluşdurduğu zararları kaldırmak için bilim insanları ilk kez 1967 yılında Japonyo'da SF6 gaz izoleli transformatörü geliştirdiler.
Yüksek Gerilim Şalt Sahaları:
Yüksek gerilim şalt sahaları elektrik enerjisini üreten kaynaklar ile tüketici kaynakları arasındaki güç iletim zincirinin önemli bir halkasını oluşturur. Trafo merkezleri iki farklı şekilde tasarlanabilir. Bunlardan sürekli olarak kullanılan hava yalıtımlı açık şalt sahalı trafo merkezleri (AIS) diğeri ise açık ve kapalı alanlarda kurulan SF6 gazı ile yalıtılmış kapalı ve mahfazalı trafo merkezleridir (GIS).
AIS (Air Insulated Substation) hava yalıtımlı trafo merkezleri, çevre şartlarının dikkate alınmadığı ve yer sınırlamasının olmadığı her yerde yaygın olarak kullanılmaktadırlar. AIS’ler 800 kV’a kadar olan yüksek gerilimlerde tasarlanabilmektedir. AIS’lerin montaj maliyetleri düşüktür. Açık şalt sahalı trafo merkezlerinin elamanlarının her biri tesiste monte edilir. Ancak elemanların açık alanda oluşundan dolayı, gerilim altında çalışma yapmak ve dokunmak tehlikelidir. Bu trafo merkezleri hava ve çevre etkilerine doğrudan maruz kalmaktadır.
GIS uygun bir şekilde bir araya getirilmiş kompakt boyutları ve tasarımı nedeniyle, 1100 kV’a kadar olan trafo merkezleri şehir ve endüstri bölgelerindeki yük merkezlerinin tam ortalarına kurulabilme imkanı sunmaktadır. Burada kullanılan elamanların büyük bir kısmı fabrikada montaj edilmektedir. GIS kesici devresi, ayrıcılar, akım trafosu, kontrol ve koruma ekipmanları, dahili kilitleme ile izleme vb. elemanlardan oluşmaktadır. GIS’ın topraklanmış metal mahfazası, GIS’ın iç ünitelerini sadece çevre etkilerine karşı değil, ayrıca çalışanları da elektrik çarpmalarına karşı koruma görevi yapar. GIS’ler açık alanda, bina içlerine ve bina altlarına da tesis edilebilmektedirler.
Gaz İzoleli Şalt Merkezleri (GIS):
Gaz izoleli yüksek gerilim şalt sistemleri dar alanlarda güvenle çalışabilen kapsül şeklinde kesici, ayırıcı ve ölçü trafolarından oluşmaktadır. Bu sistem yüksek gerilimlerin dar alanlara, genellikle şehir içerilerine taşınmasında kullanılmaktadır. Bu seviyedeki gerilimlerin şehir içerilerinde kullanımı yüksek düzeyde güvenilirlik ve düşük seviyelerde gürültü ile elektromanyetik emisyon gerektirir. Aynı zamanda bu tip trafolar çevre kirliliğinin engellenmesi, çevresel şartlara direnç ve uygulama alanlarının daraltılması için idealdir.
Gaz İzoleli Transformatörlerin Yapısı:
Gaz izoleli transformatörler yapılarında; sargılar, manyetik nüve, kademe değiştirici ve izolasyon maddesi olarak SF6 gazı bulundurmaktadır. GIS trafolarında kullanılan koruma elemanları daha azdır. Yalıtma ve soğutma görevini ise SF6 gazı yapmaktadır. Contalanmış çelik bir muhafaza içine konulan sargılar ve nüve üzerinden daima bir gaz akışı olmaktadır.
SF6 Gazlı Transformatörlerin En Temel Özellikleri
Alev almazlık: Gaz izoleli transformatörler SF6 gazını izolasyon ve soğutma ortamı olarak kullanır böylece yangın koruma ekipmanları transformatör odalarından taşınabilir. Tank patlama özelliğinin olmaması: İçsel hatalardan kaynaklı basınç artışları gaz özelliğinden dolayı absorbe edilir.
Kompakt yapı: Konservatör ve basınç önleme cihazlarının gerekli olmamasından dolayı transformatör odalarının yüksekliğinde ciddi bir azalma olur
Kolay kurulum: Yağ veya diğer izolasyon görevi gören akışkalnların uygulanması gerekmediği için kolay bir kurulumu olur.
Kolay bakım ve onarımı: Periyodik araştırmalarda yalnızca SF6 gazının basıncı incelenebilir. Trafolar içine konuldukları kapalı kapların contalanmış olmasından dolayı, dışarıdaki atmosfer havası ile herhangi bir temas oluşturmaz. Bu yüzden nem veya tozun birikmesinden dolayı tetiklenecek olan metal bozulması veya kirlenme problemleri ortadan kalkar. Trafoların bakım periyodu uzar.
Düşük gürültü: SF6 gazının yoğunluğunun ve içerisindeki ses hızının izolasyon yağına göre düşük olmasından dolayı, çekirdeklte oluşan gürültünün tanka ulaşımı daha düşüktür.
Gaz İzoleli Trafo Merkezleri'nin (GIS) Ülkemizdeki Kullanımı :
GIS teknolojisi ile Türkiye’nin tanışması 1990 yılında olmuştur. 154 kV İstanbul Topkapı GIS trafo merkezi, Türkiye’nin ilk gaz izoleli şalt sahası olarak işletmeye alınmıştır. GIS çözümlerinin uygulandığı trafo merkezleri, az yer kaplamaları ve iklim koşullarından etkilenmeden kesintisiz enerji sağlamaları sebebiyle 90’lı yıllardan itibaren giderek artan bir oranda tercih edilmeye başlanmıştır. Siemens ile Nisan 1997 yılında imzalanan olduğu sözleşme ile ilk defa İstanbul’da, 5 adet 154 kV GIS trafo merkezinin (Bağcılar, Sultanmurat, Levent, Göztepe, Selimiye) çalışması başlamıştır. Siemens, 2004 yılında TEİAŞ’ın DB.ATT 9 ihalesini kazanarak, Türkiye’nin ilk 420 kV GIS trafo merkezlerinin yapımına başlamıştır.
17 ayda tamamlanan proje kapsamında 420 kV 8DQ1 tipi GIS modüller kullanılarak Zekeriyaköy ve Davutpaşa GIS trafo merkezleri 380 kV enterkonnekte şebekeye bağlanmıştır. Ekim 2006 da geçici kabulü yapılan Zekeriyaköy GIS Trafo Merkezi, 420 kV gerilim seviyesi olarak Türkiye’nin ilk gaz izoleli trafo merkezidir. Modüler yapısı ve üstün teknolojisi ile Siemens 8DQ1 serisi Türkiye’de bugüne kadar devreye alınan 7 adet 420 kV gaz izoleli trafo merkezinin 5’inde kullanılmaktadır.
Ülkemiz, artan bir hızla sanayide gelişmeye, nüfus açısından gün geçtikçe büyümekte ve yaşadığımız alanlar iyice iç içe geçmiş durumdadır. Hemen hemen her sokakta trafo tesisi görmekte ve buralarda zaman zamanda patlamalara şahit olmaktayız. Yukarıda açıkladığımız gaz izoleli trafolar sayesinde bu olumsuzlukları ortadan kaldırabileceğimiz çok açık görünmektedir.
