Trafo arızalarında acil durum seviyelerini anlama: Bakım ekipleri için arka plan bilgileri

Geçtiğimiz yüzyılda trafo arızası algılama teknikleri, 1920'lerin ilkel Buchholz rölesinden günümüzün gelişmiş çevrim içi çözünmüş gaz analizi (DGA) sistemlerine uzanan serüveni boyunca büyük bir dönüşüm geçirmiştir. Bu teknolojik ilerlemeler trafo sağlığı izleme kabiliyetimizi büyük ölçüde geliştirmiş olsa da bir zorluğu da beraberinde getirmiştir: bir alarm tetiklendiğinde gerçek acil durum seviyesinin anlaşılması.

Bakım ekipleri için bu zorluk, akademik bir detaydan çok daha fazlasıdır. Trafo arızalarının yanlış sınıflandırılması, hem işletme maliyetleri hem de güvenlik açısından ciddi riskler taşır. Küçük bir sorun yanlışlıkla kritik olarak sınıflandırılırsa gereksiz acil müdahaleler için boşa kaynak harcanır. Buna karşılık, ciddi bir arıza hafife alınırsa oluşabilecek yıkıcı sonuçlar trafo kaybına, dolaylı hasara ve personel için güvenlik risklerine yol açabilir.

Bu tür sınıflandırma hatalarının finansal etkisi çok büyüktür. Gereksiz acil müdahaleler kamu hizmeti kurumlarına vaka başına on binlerce dolara mal olabilirken yıkıcı bir trafo arızasının maliyeti milyonlarla ifade edilebilir.

Bakım sınıflandırmasının zorluğu

Trafo filolarından sorumlu bakım ekipleri, arızaları doğru şekilde sınıflandırmanın ne kadar zor olduğunu ortaya koyan birçok yaygın senaryoyla karşı karşıya kalmaktadır. Tipik olarak karşılaşılan bir durum, bir hidrojen izleme sisteminin arızanın ne kadar ciddi olduğuna dair herhangi bir belirti olmaksızın alarm vermesidir. Ek veriler olmadığında işini garantiye almak isteyen bakım ekipleri genellikle birçok alarmı ciddi olabilecek bir tehdit olarak ele alır.

Geleneksel arıza dedektörleri, yapıları gereği sahip oldukları kısıtlamalar nedeniyle bu zorluğu daha da artırır. Uygun maliyetli, yalnızca hidrojenin ölçüldüğü izleme sistemleri, ne türde ve ne kadar ciddi oldukları konusunda herhangi bir ayrım yapmadan pek çok çeşit arızayı tespit eder. Benzer şekilde, kompozit gaz dedektörleri de arıza tiplerini birbirinden ayırt etme konusunda sınırlı bir performansa sahiptir. Yüksek enerjili arklanma arızaları açısından kritik gösterge olan asetileni saptayabilen mevcut arıza dedektörü tarzı izleme sistemleri, CIGRE Teknik Bülteni 783'te önerilen 2 ppm'lik eşiğin üzerinde kalan yetersiz bir hassasiyet (>3 ppm) seviyesine sahiptir.

Bu kısıtlamalar "yanlış alarm yorgunluğuna" yol açar. CIGRE TB 783'te belirtildiği gibi "Kaçak gaz oluşumundan kaynaklanan bu tür yanlış alarmlar, gerçek arklanma alarmlarından çok daha sık gerçekleşecektir. Bu nedenle, bu tür yanlış alarmlar çok fazla tekrarlanırsa operatör bunları görmezden gelmeye başlayabilir." Sapmaların bu şekilde normalleşmesi, bakım ekiplerinin alarmlara duyarsız hale geldiği tehlikeli bir durum yaratır.

Asetilen oluşumuna yol açan yüksek enerjili arklanma arızaları genellikle çok hızlı gelişir ve hemen giderilmezse yıkıcı trafo arızalarına neden olabilir. CIGRE TB 783'te bu konuda uyarı yapılmaktadır: "Arklanma yalnızca son değerlerine ulaştığında, kısa bir süre içerisinde büyük asetilen ve hidrojen sıçramaları oluştuğunda fark edilebilir ve arklanmanın sargılarda olması halinde yıkıcı bir arızanın önüne geçmek için çok geç kalınabilir..." Bunun gerçek bir örneği, kritik bir veri merkezindeki bir InsuLogix G2'de asetilen seviyesinin 0 ppm'den yaklaşık 30 ppm'ye çıktığının kaydedilmesiyle ortaya çıkmıştır. Ne yazık ki söz konusu InsuLogix SCADA'ya bağlı değildi ve trafo yaklaşık altı ay sonra arızalanarak aslında önlenebilecek bir durumun gerçekleşmesine yol açtı.

Kaynakların yanlış sınıflandırılmasının etkisi

Trafo arızalarının yanlış sınıflandırılması, bir kaynak verimsizliği silsilesiyle sonuçlanır. Kritik olmayan sorunlar nedeniyle acil müdahale çalışmalarının tetiklenmesi halinde bakım ekipleri, planlanan faaliyetlere ayrılması gereken kaynakları gereksiz işlemlere harcama riskiyle karşıya kalır. Bu planlanmamış müdahaleler genellikle fazla mesai yapılmasını ve acil durum ekipmanlarının harekete geçirilmesini gerektirdiği ve olası üretim kesintilerine yol açtığı için bunların maliyetleri de yüksek olur.

Gerçekten kritik olan sorunlara geç müdahale edilmesinin yarattığı finansal risk daha da büyüktür. Büyük bir trafo arızasının ekipman değişimi, acil onarımlar ve enerji yeniden gönderim maliyetleri açısından faturası milyonlarla ifade edilecek düzeylere ulaşabilir. Endüstriyel operasyonlarda planlanmamış bir kesintiden kaynaklanan üretim kayıpları genellikle ekipman değişim maliyetlerini solda sıfır bırakır.

Yanlış sınıflandırma, finansal hususların ötesinde personel güvenliği açısından da ciddi riskler doğurur. Yüksek enerjili arklanma arızaları ciddi trafo arızalarına ve yangın, patlama veya yağ sızıntılarına neden olabilir. Arıza hafife alınırsa bakım ekipleri kendilerini yanlışlıkla tehlikeye atabilir.

Yağ örneği alma masrafları, yanlış sınıflandırmanın bir diğer gizli maliyetini teşkil eder. Net arıza göstergeleri olmayınca bakım ekipleri genellikle çareyi manuel yağ örneği alma ve laboratuvar analizi sıklığını artırmakta bulur. Acil durum modunda bir alarmın araştırılması kapsamında yağ örneği alma, nakletme, analiz ve raporlama işlemleri gerekebileceğinden yüzlerce, hatta binlerce dolar maliyet oluşabilir. Yüzlerce trafosu olan bir kamu hizmeti kurumu, daha hassas çevrim içi izleme ile önlenebilecek yağ örneği alma işlemlerine her yıl on binlerce dolar harcayabilir.

Delil niteliğinde bir örnek olay incelemesi olarak kısa bir süre önce çevrim içi DGA izleme programındaki birkaç düzine kompozit gaz monitörünü InsuLogix G2 sistemleriyle değiştirerek altyapısını modernize eden bir kamu hizmeti kurumu verilebilir. Eski kompozit gaz monitörleri genel gaz oluşum eğilimlerini tespit edebilmesine rağmen arıza tiplerini birbirinden ayırt edemiyor, bu da tüm alarmlar için standart bir müdahale protokolü izlenmesine yol açıyordu. Özel olarak asetileni yüksek bir kesinlikle tespit edebilen izleme sistemleri hayata geçirildikten sonra bakım verimliliği açısından önemli bir iyileşme gözlemlediklerini bildiriyorlar. Yalnızca asetilen odaklı alarmlar, acil durum seviyesinin net bir biçimde sınıflandırılmasına olanak sağladıkları için gerçek riske göre uyarlanmış müdahalelerin önünü açmıştır.

Acil durum sınıflandırmasına modern yaklaşımlar

Trafo arızalarını sınıflandırma konusundaki evrim, daha ileri seviye gaz izleme yaklaşımları geliştirmeye odaklanmıştır. En çok fark yaratan faktör olarak ise asetilen hassasiyeti öne çıkmıştır. Asetilenin yalnızca 500°C'nin üzerindeki sıcaklıklarda oluşması, arklanma dahil yüksek enerjili arızalara ilişkin kesin bir gösterge olmasını sağlar.

Asetilen tespiti için laboratuvar sınıfı hassasiyete (0,5 ppm hassasiyet) sahip modern izleme sistemleri, acil durumları sınıflandırma sürecini dönüşüme uğratmıştır. Bu hassaslık seviyesi sayesinde yüksek enerjili arızaların en erken aşamalarda, genellikle de daha az hassas olan sistemler tetiklenmeden haftalar önce, algılanması mümkündür.

Hidrojen ve asetilen yoğunlukları arasındaki ilişki, tanılama açısından değerli bilgiler sağlar. Asetilende artış olmaksızın hidrojen seviyelerinin yükselmesi, genellikle kısmi deşarj veya noktasal aşırı ısınma gibi nispeten düşük enerjili arızalara işaret eder. Ancak hidrojene asetilenin eşlik etmesi, hatta asetilen seviyelerinin hızla artması acil müdahale gerektiren yüksek enerjili bir arıza olduğunu gösterir.

CIGRE Teknik Bülteni 783'te özel olarak belirtildiği gibi "potansiyel olarak en tehlikeli trafo arızası olduğu söylenebilecek, sargılarda D1 veya D2 ark arızası oluştuğunda, tespit edilmesi beklenen tipik IEC/CIGRE asetilen değeri yaklaşık 2 ppm'dir." Kritik arklanma arızalarının erken tespiti için net bir eşik teşkil eden bu seviye, bu ve ideal olarak bunun altındaki asetilen yoğunluklarını tespit edebilen izleme sistemlerinin önemini vurgulamaktadır. Bu 2 ppm'lik asetilenle birlikte yalnızca 6 ppm hidrojen oluşacağının unutulmaması önemlidir. Fakat nispeten yüksek olan, tipik olarak 25 ppm veya üzerinde olan algılama alt sınırları nedeniyle, metal film ya da metal oksit sensörler veya elektrokimyasal hücreler kullanan M1 ve M2 tipi izleme çözümleriyle 6 ppm'lik hidrojen artışı güvenilir bir şekilde tespit edilemez.

Etkili müdahale prosedürlerini hayata geçirme

Etkili acil durum sınıflandırması, yalnızca uygun müdahale prosedürleriyle birleştirildiğinde değer kazanır. Başarılı bir uygulamanın anahtarı, gelişmiş izleme kabiliyetlerinin mevcut bakım programlarına entegre edilmesinde yatar. Bu entegrasyon, acil durum sınıflandırma düzeyleriyle kuruluş içinde zaten uygulanmakta olan belirli bakım iş akışlarının ilişkilendirilmesiyle başlar.

InsuLogix G2 kullanılırken trafo operatörü gaz seviyelerine dayalı olarak aşağıdaki katmanlı müdahale protokollerini göz önünde bulundurabileceğinden, bakım ekiplerinin gerçek riskle orantılı şekilde kaynak tahsis etmesi mümkün olur. Farklı trafoların sağlık koşullarının da farklı olabileceği bilindiğinden, uygulamaya dayalı bir yaklaşım örneği olarak aşağıdakiler verilebilir:

• Asetilen algılanmadığı halde hidrojenin alarm eşiğinin üstüne çıktığı algılanırsa 48 saat içinde yağ örneği almayı değerlendirin.
• Asetilenin saptanamayan bir seviyeden 0,5-2 ppm'ye çıktığı algılanırsa maksimum 24 saat içinde ek tanılama testleri gerçekleştirin.
• Saptanamayan bir seviyeden 2-5 ppm arasına çıkarsa mümkün olan en kısa sürede ek tanılama testleri gerçekleştirin. 
• Asetilen saptanamayan bir seviyeden 5 ppm'nin üzerine çıkarsa veya asetilen konsantrasyonundaki değişim hızında (RoC) ani bir artış gözlenirse potansiyel trafo arızası için acil durum prosedürlerini uygulayın

CIGRE, IEC ve IEEE tarafından sağlanan sektör kuralları; hataların yorumlanması ve önerilen işlemler hakkında ayrıntılı bilgiler sağlar ve bunlara uyulması gerekir. Yukarıda ana hatlarıyla açıklanan katmanlı müdahale protokolü, InsuLogix G2 asetilen, hidrojen ve nem monitörünün kullanımına özgüdür ve yalnızca bir örnek olarak verilmiştir.

İkna edici bir örnek olay incelemesi de kritik bir trafoda rutin laboratuvar testleri sonucunda 1,5 ppm asetilenin saptandığı büyük bir endüstriyel petrol rafinerisinden gelmiştir. Yeni bir trafonun teslimat süresi 2,5 yıldan fazla olduğundan, laboratuvar testleri arasındaki süre boyunca asetilen seviyelerini sürekli olarak takip etmek için InsuLogix G2 yüksek hassasiyetli asetilen izleme sistemini kullanmaya başladılar. Bu sayede müşteri, yeni trafo gelene kadar mevcut trafonun ömrünü uzatma imkanına sahip oldu.

Rafineri, önceden tanımlanmış eşiklerde tetiklenen bakım eylemleri ile özel olarak asetilen seviyelerine göre uyarlanmış bir müdahale protokolünü hayata geçirdi. Asetilen dalgalanmaları meydana geldiğinde laboratuvar analizi bunları teyit etmiş ve izleme sisteminin doğruluğunu onaylamıştır. Birden çok örnek olayda en dikkat çekici noktalardan biri de yüksek enerjili bir arızanın gelişmekte olduğunu gösteren asetilen seviyelerine rağmen hidrojen konsantrasyonunun sadece hidrojenin ölçüldüğü bir izleme sisteminde herhangi bir alarma yol açmayacak 40 ppm'lik seviyenin altında kalmasıdır.

Sonuç

Trafo arızası acil durumlarının net bir şekilde sınıflandırılması, birbiriyle bağlantılı üç avantaj sağlar: daha az gereksiz acil durum müdahalesi ve yıkıcı arızaların önlenmesi sayesinde maliyetin azalması; bakım ekiplerinin arızanın ciddiyetine ilişkin doğru bilgilere sahip olması sayesinde güvenlikte yaşanan iyileşmeler; ekiplerin iş yüklerini gerçek trafo koşullarına göre güvenle önceliklendirebilmesi sayesinde kaynak optimizasyonu.

Trafo arızalarını daha doğru sınıflandırmak isteyen kuruluşlar için aşağıdaki birkaç pratik adım, göz önünde bulundurulmayı hak ediyor. İlk adım olarak özellikle de mevcut çevrim içi izleme ekipmanınızı (varsa) asetilen tespit hassaslığı açısından değerlendirin. Trafoya takılı monitör yoksa mümkün olan en yüksek asetilen hassasiyetine sahip olan ve hidrojen ile asetileni ayrı edebilen bir çözüm tercih etmeyi göz önünde bulundurun. Ardından, eşiklerin ve bunlara karşılık gelen müdahale protokollerinin tanımlandığı net bir acil durum sınıflandırma çerçevesi geliştirin. Son olarak organizasyon genelinde tutarlı bir biçimde uygulanabilmesi için bu sınıflandırmaları mevcut bakım yönetimi sistemlerine entegre edin.

Net acil durum sınıflandırmasıyla birlikte hassas izleme uygulamasının hayata geçirilmesi sayesinde bakım ekipleri, trafo bakımını belirsizlik içeren tepkisel bir davranış olmaktan çıkarıp hem güvenilirliği hem de kaynakları optimize eden güvenli, proaktif bir disipline dönüştürebilir.