Çözünmüş Gaz Analizi (DGA)

Program içerisinde çözünmüş gaz analizleri, devrede (on-line ) ve devre dışı (off- line) olarak iki farklı şekilde yapılmaktadır. Devrede çözünmüş gaz analizini yapabilmek için program kodları Hydran M2 cihazına göre tanımlanmıştır. Hydran M2 cihazından alınacak sinyaller Şekil 4.15’teki blok diyagramlar ile arıza odaklı olarak anlamlandırılmaktadır. Buradaki ölçümlerde arıza oluşumuyla ilgili daha çok H2 gazının artışına bağlı olarak bir değerlendirme yapılmaktadır.

Şekil 4.15. Devrede çözünmüş gaz analizi ve değerlendirme aşaması

Devrede çözünmüş gaz analizi için program görsel arayüzünde dört farklı gaz donanıma bağlı olarak izlenebilmektedir. Donanım olarak Hydran M2 cihazı referans alındığında bu gazlardan sadece H2 ve CO gazları için izleme yapılabilmektedir.

Diğer gazların izlenebilmesi için ek donanım gerekmektedir. Belirtilen gazlara ait arıza/risk sınır değerleri bar grafik üzeride gösterilmektedir. Ölçülen değerler, zamana bağlı grafik olarak veya anlık değer cinsinden bar grafik (slider) cinsinden Şekil 4.16’da gösterilebilmektedir.

Devrede yapılan (H2 gazına bağımlı) çözünmüş gaz analizi daha önceki bölümde de

açıklandığı üzere arızanın niteliği hakkında bilgi vermemektedir. Arızanın niteliğini belirleyebilmek için çoğu durumda devre dışında yapılan çözünmüş gaz analizine ihtiyaç duyulmaktadır. Programın üçüncü aşamasında çözünmüş gazların değerlerine göre arızanın niteliği hakkında bilgi veren analiz kısmı bulunmaktadır. Bu bölüm için geliştirilen algoritmada kullanılan bulanık mantık yaklaşımı, programın diğer kısımlarında ortak kullanılan bulanık mantık yaklaşımından daha farklıdır.

Yaklaşımın uygulanmasında, yağ numuneleri içerisinde çözünmüş anahtar gazların (hidrojen, metan, etan, etilen, asetilen, karbon) miktarları IEC 60599 standardına göre birbiri ile oranlanmaktadırlar. Beş farklı gazın birbirlerine oranlanmasıyla elde edilen (C2H2/ C2H4, CH4/ H2, C2H4/ C2H6) değerler kodlanmakta ve sonrasında bu

kod dizilişleri arızanın teşhis edilmesinde kullanılmaktadır [82]. Gaz oranlarının değer aralıklarına göre, IEC 60599 standardı göz önüne alınarak belirlenen kodlar, Tablo 4.1’de gösterilmektedir. Bunun yanı sıra kâğıt (selüloz) malzemede aşırı ısınma ve yaşlanmaya bağlı olarak ortaya çıkan gazlar ve bunların oranı kullanılarak kâğıt yalıtkanın bozunması ile ilgili olarak yorum yapılabilmektedir. Literatürde CO2/CO oranının 7 ve bunun altındaki değerlerde olması, kâğıt yalıtkanda

bozulmanın meydana geldiği, 3 ve altındaki değerlerde olmasının ise aşırı hızda bir bozulmanın olduğu belirtilmektedir [82]. Tablo 4.1’deki CO2/CO değer aralıkları ve

bunlara ilişkin kodlamalar, standartlar ve literatür incelenerek belirlenmiştir.

Tablo 4.1. IEC 60599 standardına göre gaz oranları ve kodlama tablosu

Karakteristik gaz oranları (a) R(K1) = C₂H₂/ C₂H₄ R(K2) = CH4/ H2

R(K3) = C2H4/ C2H6

Gaz oran sınır değerlerine göre kodlama (IEC 60599) Karakteristik gaz oranları (b) R(K4) = CO₂/CO Gaz oran sınır değerlerine göre kodlama K1 K2* K3 K4 R < 0.1 0: düşük 1: düşük 0: düşük R > 7 N: normal 0.1 < R < 1 1: orta 0: orta 0: düşük 3 < R < 7 H: Hızlı

1 < R < 3 1: orta 2: yüksek 1: orta 1 < R < 3 C: Çok hızlı

R > 3 2: yüksek 2: yüksek 2: yüksek R < 1 I: İvmeli

Tablo 4.1’de belirtilen sınır aralıkları ve kodlamalar bulanık mantık kümelerinin oluşturulması için isimlendirilmiş ve giriş üyelik fonksiyonları buna göre oluşturulmuştur. Çıkış üyelik fonsiyonları ve kural tabanları oluşturulurken Tablo 4.2’den yararlanılmıştır. Transformatör arızası için sekiz farklı arıza derecesi oluşturulmuş ve bu arızalar önem sırasına göre yerleştirilmiştir. Selülozik malzemeye ilişkin arıza durumları için ise dört farklı arıza derecesi oluşturulmuş ve aynı şekilde önem sırasına göre yerleştirilmiştir.

Tablo 4.2. Bulanık mantık kural tablosu için kodlama ve hata (arıza) dereceleri

Hata derecesi

Arıza çeşidi (a) (Transformatör) İlgili kodlar (IEC 60599) Hata derecesi Arıza çeşidi (b) (Selülozik yalıtkan) İlgili kod

1 Arıza yok 0 0 0 1 Normal N

2 Düşük sıcaklık, Termal arıza < 150 o

C 0 0 1 2 Hızlı ömür kaybı H

2 Düşük sıcaklık, Termal arıza < 300 oC 0 2 0 3 Çok hızlı ömür kaybı C 3 Orta saviye sıcaklık, Termal arıza 300-700 oC 0 2 1 4 İvmeli ömür kaybı I 4 Yüksek sıcaklık, Termal arıza > 700 o

C 0 2 2

5 Düşük enerjili kısmi deşarjlar 0 1 0

6 Yüksek enerjili kısmi deşarjlar 1 1 0

7 Düşük enerjili deşarjlar 1-2 0 1-2

8 Yüksek enerjili deşarjlar 1 0 2

Tablo 4.2’de verilen ‘Arıza çeşidi (a)’ için dokuz kural “Fuzzy System Designer” içerisinde Şekil 4.17’deki gibi tanımlanmıştır.

Arıza çeşidi (a) için tanımlanan bu kurallardan bazıları örnek olarak Tablo 4.3’te verilmektedir.

Tablo 4.3. Arıza çeşidi (a) için kural tablosu örnekleri

1.IF 'C2H2:C2H4' IS '(düşük)' AND 'CH4:H2' IS '(orta)' AND 'C2H4:C2H6' IS '(düşük)' THEN 'SONUC' IS '(NORMAL)' connective: AND (Minimum) ; implication: Minimum ; degree of support: 1,00

M

7. IF 'C2H2:C2H4' IS '(orta)' AND 'CH4:H2' IS '(düşük)' AND 'C2H4:C2H6' IS '(düşük)' THEN 'SONUC' IS '(YEKD)' connective: AND (Minimum) ; implication: Minimum; degree of support: 1,00

8. IF 'C2H2:C2H4' IS NOT '(düşük)' AND 'CH4:H2' IS '(orta)' AND 'C2H4:C2H6' IS NOT '(düşük)' THEN 'SONUC' IS '(DED)' connective: AND (Minimum) ; implication: Minimum; degree of support: 1,00

Benzer şekilde, Tablo 4.2’de ‘Arıza çeşidi (b)’ için dört kural tanımlanmıştır. Bunlardan ikisi Tablo 4.4’te verilmektedir.

Tablo 4.4. Arıza çeşidi (b) için kural tablosu örnekleri

1. IF 'KATI YALITKAN' IS '(Đ)' THEN 'KRAFT ÖMÜR KAYBI' IS '(Đvmeli ömür kaybı)' connective: AND (Minimum) ; implication: Minimum ; degree of support: 1,00

M

4. IF 'KATI YALITKAN' IS '(N)' THEN 'KRAFT ÖMÜR KAYBI' IS '(Normal)' connective: AND (Minimum) ; implication: Minimum ; degree of support: 1,00

Şekil 4.18’de giriş ve çıkış üyelik fonksiyonlarına ait LabVIEW programındaki “Fuzyy System Designer” aracında oluşturulan yapılar görülmektedir. Bu araç içerisinde sunulan ve Şekil 4.19’da gösterilen 3D grafiği incelendiğinde, değişimlerin klasik fuzzy 3D grafiklerindeki gibi yumuşak geçişli olmadığı görülmektedir. Bu durum problemin doğrusal olmadığını göstermektedir.

Şekil 4.18. a), b), c) Transformatör arıza olasılıkları kodlarına göre giriş üyelik fonksiyonları, d) arıza sınıflandırmasının yapıldığı çıkış üyelik fonksiyonu

Şekil 4.20’de ise selülozik yalıtkana ilişkin giriş ve çıkış üyelik fonksiyonları gösterilmektedir. CO2/CO oranı ile diğer anahtar gazlardan farklı olarak, aşırı

yüklenme veya herhangi bir termal arıza sonucu kâğıt malzemede oluşabilecek değişiklikler hakkında daha kesin bilgiler elde edilmesi sağlanmaktadır.

(a)

(b)

(c)

Şekil 4.19. Bulanık mantık giriş/çıkış değişimleri

Şekil 4.20. a) Selülozik yalıtkan arıza olasılıkları için; giriş üyelik fonksiyonu, b) çıkış üyelik fonksiyonu

Programda bulanık mantık üyelik fonksiyonları ve kural tablolarına göre oluşturulan VI’lar (virtual instrument), Şekil 4.21’de gösterilen blok diyagramda kullanılarak transformatördeki arızanın niteliği hakkında daha kesin sonuçlara ulaşılabilmektedir.

(a)

Şekil 4.21. Bulanık mantık ile çözünmüş gaz analizinin gerçekleştirilme aşaması

Alt programın görsel kısmı girişler, transformatör arıza göstergesi ve kağıt (selülozik malzeme) arıza göstergesi olmak üzere üç ayrı bölümden oluşturulmuştur. Şekil 4.22’de gösterilen program arayüzündeki renk skalaları üzerinde bulunan işaretçiler arızanın niteliğine göre değişim göstermektedir. Değerlendirme aşamasında, ölçülebilen dokuz gazdan yedisi kullanılmakta olup ölçülen gaz miktarları ppm olarak ilgili boşluklara (edit box) girildiğinde, program doğrudan transformatör ve selülozik malzemede meydana gelen arızanın niteliği ve derecesi hakkında bilgi edinmemizi sağlamaktadır.

4.5. Yüklenme Performansının Đzlenmesi

Güç transformatöründen talep edilen anlık güç, birim değer cinsinden izlenebilmektedir. Akım gerilim değerleri güç talebinin belirlenmesinde kullanılmakta ve güç talebiyle beraber anlık olarak birim değer cinsinden takip edilebilmektedir. Transformatör üzerindeki kayıp güç değerlerinin ise üretim aşamasında tanımlanmış olması müşterinin isteğine göre standartlar dâhilinde test edilerek belirlenmiş olması nedeniyle, izlenmesine gerek duyulmamıştır. Ancak güç kayıpları nedeniyle ortaya çıkan ısı enerjileri yaşlanma hesaplamalarında kullanılan sıcaklık değerlerinin belirlenmesinde kullanılmaktadır. Transformatörden alınan güç talebi bilgileri kayıt altına alınarak mevsimsel etkilerden arındırılmış yıllık güç tüketimi ve talep güç değerlerindeki artış eğilimleri izlenebilmektedir.

Şekil 4.23. Yüklenme talebinin izlenmesi ve değerlendirme aşaması

Güç transformatörü için eğer varsa kademe değiştirici (LTC veya OLTC) konum bilgisi takibi yapılabilmektedir. Kademe değiştirici konumuna göre hata uyarısının ortaya çıkmaması için çevrim oranı değeri güncellenmektedir. OLTC konumu sayısal olarak bar grafik cinsinden gösterilmekte, gerilim artışı ise nominal gerilim değeri üzerinden % olarak gösterilmektedir.

Şekil 4.24. Yüklenme durumu göstergeleri