Yağ Dielektrik Dayanım Testi

Sahada yapılan testlerden biriside transformatör tankının içerisindeki yağdan numune alınarak, dielektrik dayanım diğer bir adıyla delinme gerilimi testleridir. Yağ deyince akla izolasyon sağlayan sıvılar gelmektedir. Dünyada kullanılan izolasyon

yağları başlıca; mineral yağlar, yüksek moleküler ağırlıklı hidrokarbon akışkanlar, silikon akışkanlar, sentetik ester akışkanlar ve doğal ester akışkanlardır.

Transformatörlerde genellikle mineral yağlar kullanılmakta olup parafin ve nafta bazlı olmak üzere iki çeşidi vardır. Naft bazlı yağlar parafin bazlı olanlara göre daha çabuk oksidasyona uğrar. Bu oksidasyon sonucu oluşan ürünler, (çamurlaşma gibi) daha çabuk çözünür ve transformatörün dibine çökmez. Bu durumda transformatörün içerisinde sirküle olan yağ ile birlikte dolaşır ki bu da istenmeyen bir durum oluşturur. Dolayısıyla parafin bazlı yağlar daha çok tercih edilmektedir. Transformatörlerde kullanılan yağ çeşitlerinin bir gün içerisindeki yüzde çözünürlük durumları Şekil 2.30’da gösterilmiştir.

Şekil 2.30: Yağların gün içindeki çözünürlük grafiği (Boss Online)

Transformatör içerisinde bulunan yağ, zamanla izolasyon özelliğini yitirir. Transformatörün maruz kaldığı arızalar veya kademe şalterinin hareketleri sonucu oluşan arklardan kaynaklı bozucu etkiler yağın izolasyon özelliğini yıpratır. Bu durumu takip edebilmek için sahada veya laboratuvarlarda yağın dielektrik dayanım testi yapılır. Ayrıca bununla birlikte gaz ve kimyasal analiz testleride yapılmaktadır. Şekil 2.31’de yağların kirlilik durumuna ait bir görsel verilmiştir. Görüldüğü gibi izolasyonu iyi olan bir yağ ilk başta açık sarı renkte olup zamanla oluşan karbonlar vb. durumlardan dolayı koyu bir renge dönüşüp kötü bir hale gelmektedir.

Şekil 2.31: Yağların giderek kirlenmiş hali (açık renkten koyu renge doğru)

Dielektrik dayanım testi yapılış itibari ile hem çok basit hem de çok dikkat isteyen bir testtir. Transformatör tankından test kabına yağ numunesi alındığı esnada içerisine yabancı bir cisim, su, toz, nem vb. girmemesine dikkat edilmelidir.

Şekil 2.32: Dielektrik dayanım cihazı yağ test kabı

Test kabına alınan yağ numunesi ölçüm cihazının içerisine yerleştirilir. Yağ en az bir saat dinlendirilmelidir. Şekil 2.32’de görüldüğü gibi bir kap içerisine iki elektrot belirli bir mesafede yerleştirilerek içerisine yağ doldurulur ve elektrotların uçlarına doğru akım uygulanarak bir atlama oluşana kadar gerilim yükseltilir. Atlama oluşunca akım hemen kesilir. Bu gerilimin atlama anındaki değeri testin sonucu olup standardın verdiği değerlerle karşılaştırılır. Bu değerler, değişik normlarda veya yağın üreticisinin kataloğunda bulunabilir. Bu normlarda ayrıca elektrotların büyüklükleri, şekli, uygulanacak gerilim, uygulama sayısı, yağın test sırasına karıştırılıp karıştırılmayacağı ve aralarındaki mesafe belirtilmiştir. Ölçülen değerler kayıt altına alınarak yağın yaşlanması takip edilir. Delinme gerilimi belirlenen limit değerin altına düşünce, temizleme işlemi veya işletme şartlarına göre yeni yağ ile değiştirilir. Şekil 2.33’te bir izolasyon yağına ait delinme geriliminin zamanla değişimi gösterilmiştir.

Şekil 2.33: İzolasyon yağının zamanla delinme geriliminin düşmesi (Megger 2006)

Standartlarda testlerin nasıl yapılacağı açıkça belirtilmiş olup yeni yağ dolu transformatörlerde delinme gerilimlerine ait sınır değerler Tablo 2.12’de verilmiştir.

Tablo 2.12: Yeni yağ dolu transformatörlerde, izolasyon yağının sınır değerleri (Sezer 2014)

ÖZELLİKLER Yüksek Gerilimli Donanımlar İçin (kV)

<72.5 72,5-170 >170

Görünüş Temiz olacak, tortu ve asıltı maddeler bulunmayacak

Renk ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0

Delinme Gerilimi (kV) >55 >60 >60

Su Miktarı (ppm) <20 <10 <10

Asitlik (mg KOH/g) ≤0.03 ≤0.03 ≤0.03

%PF 90 ºC ≤1.5 ≤1.5 ≤1.0

Dielektrik kayıp faktörü

(90 ºC ve 40 Hz ile 60 Hz) ≤0.015 ≤0.015 ≤0.015

Direnç (90 ºC’ de GΩm) ≥60 ≥60 ≥60

Oksidasyon Kararlılığı IEC 60296’ ya uygun olmalıdır.

İç Yüzey Gerilimi (dyn/cm) ≥35 ≥35 ≥35

Toplam PCB* Toplam PCB<2 veya hiç bulunmamalıdır.

Partikül Büyüklük ve miktar belirlenir.

* PCB: Poliklorlu Bifenil: PCB’li yağlar daha önceleri transformatörlerde izolasyon yağı olarak kullanılmakta iken çevreye ve kişiye olan zararları nedeniyle ilgili bakanlık tarafından kullanımı yasaklanmıştır. Yeni izolasyon yağlarında olması istenmez veya eser miktarda bulunmalıdır.

3.

YAĞDA

ÇÖZÜNMÜŞ

GAZ

ANALİZİ

VE

DEĞERLENDİRME YÖNTEMLERİ

Yağda Çözünmüş Gaz Analizi

Transformatör günümüz koşullarına göre ekonomik sayılmayan fiyatlarda üretilebilmektedir. Bu durum karşısında test, koruma vb. gibi uygulamalar önem kazanmaktadır.

Transformatörlerde kullanılan mineral yağlar üzerinde gaz analizi ve kimyasal analiz testleri kimya yönünden incelemeyi esas alır. 100 MVA’lık bir transformatörde yaklaşık 22 ton yağ olduğu düşünülürse ve yağın litresinin ortalama 6 dolar olduğu kabul edilirse, ortaya çıkan tutar 132 bin dolar olur ki bu bile transformatörün ekonomik boyutunu ortaya koyar.

Gaz analizleri, arızaların tespiti ve transformatörlerin rutin kontrolleri ile ileride oluşabilecek arıza ve hasarların erken teşhisi için oldukça önemlidir. Yeni ve onarılmış transformatörleri kontrol etmek, işletmedeki kullanım hatalarını belirlemek ve erken uyarı bilgileri almak amacıyla yapılır.

Yağda çözünmüş gaz analizi (Dissolved Gas Analysis-DGA) testi resmi veya ticari laboratuvarlarda ASTM yöntemine göre gaz kromotograf cihazı ile yapılmaktadır. Şekil 3.1’de (a) gaz kromotograf cihazı ve (b) tüp yardımı ile gazların cihaza verildiği düzenek görülmektedir.

(a) (b)

DGA testleri ile transformatörlerde; Kısmi deşarj, elektriksel deşarj, kontakların kömürleşmesi, selülozik bozunma, yerel aşırı ısınmalar, kademe tankından ana tanka olan sızmalar, malzemelerin katalitik reaksiyonları, yeni oluşmaya başlayan arızalar ve 150 o_C altında seyreden uzun soluklu sıcaklıklar

belirlenebilir (Atanasova 2012). Transformatör kapalı bir sistem olduğundan dolayı, çeşitli nedenlerle oluşan gazlar yağın içerisinde çözünmüş halde ya da serbest halde bulunurlar. Transformatörden alınan yağ numunesi tüm bu gazları içerisinde barındırmakta ve çeşitli test yöntemleri ile içerisindeki gazlar tespit edilerek farklı değerlendirme yöntemleri ile transformatör hakkında sağlıklı kararlar verilmektedir.