Akademik Veri Yönetim Sistemi
Düzkaya H. (Yürütücü), Taplamacıoğlu M. C.
Diğer Özel Kurumlarca Desteklenen Proje, 2023 - 2024
Ülke ve dünya nüfusunun artışı, şehirleşme ve teknolojik cihazlardaki gelişim ve yenilikler ulusal ve uluslararası enerji talebini her geçen gün arttırmaktadır. Bu enerji talebine cevap verebilmek için enerjinin üretildiği ve tüketildiği noktalar arasında verimli bir Enerji şebekesinin, diğer bir değişle iletim dağıtım sisteminin, kurulması kaçınılmazdır Bu şebekelerde kullanılan iletim sistem ekipmanlarının tasarımı ve üretiminde verim, maliyet, boyut ve çevresel etki gibi bir çok parametre dikkate alınmakta ve bu parametrelere bağlı olarak rekabetçi ürünlerin piyasaya çıkması kaçınılmazdır.
Mevcut projede yıldırım, güç kaynaklarının devreye girip çıkması ve anahtarlama ekipmanlarının manevraları sonucu güç sistem ilerim şebekesinde indüklenen aşırı gerilimlerin güç sistem iletim-dağıtım şebekesinin en kritik ve pahalı ekipmanları olan trafolar ve şalt sahası ekipmanlarına yıkıcı zararlar vermemesi için 170 kV yüksek gerilim seviyesinde EGLA (Externally Gapped Line Arrester) tipinde parafudrun tasarlanması ve gerekli Ar-Ge adımlarının tamamlanması sonrası yerli kaynaklarla proje paydaşı Elita Mühendislik Enerji İnşaat Ltd. Şti. (bundan sonra Şirket olarak anılacaktır) ile birlikte prototipin üretilmesini amaçlamaktadır.
Yüksek ve orta gerilim iletim dağıtım şebekesinde yıldırım düşmesi, komutasyon ve yüksek güçlü yüklerin devreye girip çıkması gibi nedenlerle anlık aşırı gerilimler ortaya çıkabilmektedir. Bu gerilimlerin şebeke açısından kritik önemde olan trafo merkezi ekipmanları ve özellikle de güç trafolarına zarar vermeden sönümlendirilebilmesi için parafudrlar yaygınlıkla kullanılmaktadır. Küresel ölçekte iletim şebekesinde arızaların/hatalarının yaklaşık %40'ına neden olan yıldırımlar, iletim hatlarının ve direklerinin boyutları ve birçok kez radikal coğrafi yerlerden geçmesi nedeniyle, dağıtım direkleri veya indirme merkezleri yerine daha çok iletim hatlarında gözlemlenmektedir. Güç sistem iletim ve dağıtım şebekelerinin indüklenen aşırı gerilimlere karşı korunması için geleneksel olarak NGLA (Non-Gapped Line Arresters) tipi parafudrlar kullanılmaktadır. NGLA tipi parafudrlar korunması istenen ekipmanlara canlı hat üzerinden doğrudan bağlanmakta ve hattaki nominal gerilime sürekli maruz kalmaktadır. NGLA tipi parafudrlarda yaklaşık sonsuz empedansa sahip ZnO varistörler kullanılmakta ve aşırı gerilime maruz kalındığında bu varistörler iletken devre elemanlarına dönüşerek aşırı gerilimlerin sönümlendirilmesi sağlanmaktadır.
Proje kapsamında tasarımı ve prototip üretimi önerilen EGLA tip yüksek gerilim parafudrları [Giraudet, 2019], [Khodsuz, 2022] enerjinin taşındığı iletken hat ile doğrudan temas etmemekte ve korunması istenen ekipmanın bağlı olduğu hat ile parafudr arasında hava yalıtımlı bir ark aralığı bulunmaktadır. EGLA tipi parafudrların enerji nakil hattına doğrudan bağlı olmaması sonucu, NGLA tipi parafudrlara göre temelde iki avantajı ön plana çıkmaktadır. Enerji iletim hatlarına doğrudan bağlı NGLA tipi parafudrlarda varistörler teorik olarak sonsuz dirence sahip olduğundan akım akmadığı kabul edilse de, pratikte akan kaçak akımlar nedeniyle güç kayıpları ortaya çıkmaktadır. Bu kayıplarla birlikte NGLA tipi parafudrların enerji iletim hattındaki gerilimlere sürekli maruz kalması nedeniyle elektriksel ve mekanik yaşlanma nedeniyle kullanım ömürleri kısalmaktadır [Chisholm, 2013]. NGLA tipi prafudrların sahada kullanımı aşamasında karşılaşılan sorunlardan bir diğeri de aşırı gerilimlere maruz kaldığı koşullarda varistörleri çevreleyen gövdenin aşırı sıcaklık ve basınç nedeniyle patlaması sonucu insan sağlığını ve şalt ekipmanlarını tehdit etmesidir.
Bu proje kapsamında tasarımı ve geliştirilmesi önerilen EGLA tipi yüksek gerilim parafudru ile enerji iletim nakil hattı arasında hava yalıtımlı ark aralığı bulunduğundan; NGLA tipi parafudrların enerji kayıpları ve yaşlanma karakteristiklerinden kaynaklanan dezavantajlarını ortadan kaldırmaktadır. Yüksek gerilim şebekelerinde kullanılan EGLA tipi parafudrlar ulusal imkanlarla üretilemediğinden, proje sonucunda bu ürün gamı özelinde yerli bir alternatif tasarımının geliştirilmesi hedeflenmektedir. Proje çıktısı olarak geliştirilmesi planlanan EGLA tipi parafudrun temel yeniliklerinden birisi de; ulusal ve uluslararası rakiplerinin tercih ettiği çubuk tipi gövde tasarımı yerine, elyaf takviyeli plastik (fiber reinforced plastic) malzemeden delikli kompozit boru gövde tasarımının kullanılması olacaktır. Bu gövde tasarımı ile yıldırım ve/veya iletim hatlarındaki arızalar sonucunda ortaya çıkan aşırı akımların sönümlendirildiği varistör grubunun çevresinde meydana gelen mekanik zorlanmalara dayanımın arttırılması gerçekleştirilecektir.
EGLA tipi parafudrların ulusal enerji iletim ve dağıtım şebekesinde geleneksel olarak kullanılan NGLA tipi parafudrlara göre bu avantajları nedeniyle Türkiye elektrik iletim şebekesini işleten TEİAŞ, ark aralıklı EGLA tipi parafudrlara geçiş yönünde kurumsal karar almıştır. Bu karar çerçevesinde de 2021 yılı içinde "TEİAŞ-MYD/2021-052.0: 170 kV ve 420 kV Silikon Mahfazalı Metal Oksitli Hat Parafudru (EGLA) Teknik Şartnamesi"ni çıkarmıştır. Proje kapsamında tasarımı ve geliştirilmesi önerilen 170 kV gerilim seviyesinde yüksek gerilim parafudru, ortaya çıkan bu gereksinimi ulusal imkanlarla karşılama amacını taşımaktadır.
170 kV EGLA tipi parafudrların uluslararası güncel durumu incelendiğinde, sektöre Avrupa ve Uzak Doğu menşeili sınırlı sayıda firmaların hakim olduğu görülmektedir. Muhtemel uluslararası rakipler arasında Siemens, Toshiba ve Tridelta öne çıkmaktadır. Proje çıktısı ürünün arttırılmış mekanik dayanımı ve bu ürünlere göre nispeten uygun maliyetiyle gerçekleştirilmesi ile proje çıktısı bu tanınmış firmalarla rekabet edecek bir ürün olacaktır.
Proje çıktısı ürünün proje paydaşı firma bünyesinde tesis edilecek üretim bandında ilk üretim yılında 1000 adetten başlamak üzere beşinci yılda 12000 adet üretilmesi planlanmaktadır. Bu beş yıllık üretim tahminin gerçekleşmesi durumunda beş yıl içinde 16.8 milyon $’lık ürün satılması hedeflenmektedir. Bu üretim esnasında hammadde alımı, üretim ve işçilik maliyetlerinin 10,22 milyon $ olması öngörülmektedir. Bu satış ve maliyet kalemlerine göre tasarımı ve geliştirilmesi bu proje özelinde gerçekleştirilecek ürünün proje paydaşı firma özelinde beş yıl içinde 6,58 milyon $ gelirin elde edilerek ulusal ekonomiye katkı sağlanması beklenmektedir.