Doğru orta gerilim (OG) hücre teknolojisini seçmek; trafo merkezi boyutlarını, bakım süreçlerini, çevre koşullarına dayanımı ve toplam tesis ömrü maliyetlerini doğrudan belirleyen kritik bir mühendislik kararıdır. Proje mühendisleri, EPC yüklenicileri ve satın alma uzmanları sıklıkla Hava Yalıtımlı Hücreler (AIS) ile Gaz İzoleli Hücreler (GIS) arasında bir tercih yapmak durumundadır. Her iki sistem de IEC 62271-200 güvenlik ve performans standartlarını karşılamakla birlikte, yapısal tasarımları, yer gereksinimleri ve işletme dinamikleri bakımından önemli farklılıklar gösterir.
Dielektrik Yalıtım ve Akım Kesme Teknolojisi
Doğru bir karşılaştırma için yalıtım ortamı ile ark söndürme (kesme) ortamını birbirinden ayırmak gerekir. Hava Yalıtımlı Hücrelerde (AIS), fazlar arası ve toprağa karşı ana yalıtım ortamı atmosferik havadır; akım kesme işlemi ise genellikle vakum tüpleri veya SF6 kesiciler vasıtasıyla gerçekleştirilir. Gaz İzoleli Hücrelerde (GIS / GIS RMU) ise ana baralar, ayırıcılar ve kesici kutupları yalıtkan gaz ile doldurulmuş sızdırmaz metalik tankların içerisine yerleştirilmiştir.
Tarihsel olarak SF6 gazı, atmosferik havaya göre yaklaşık 2,5 ila 3 kat daha yüksek dielektrik dayanım sağlaması nedeniyle GIS panolarında en yaygın kullanılan yalıtım ortamı olmuştur. Bununla birlikte modern GIS tasarımlarında, florlu sera gazı kullanımını ortadan kaldıran alternatif gazlar, teknik hava karışımları ve katı yalıtımlı vakum kesme teknolojileri giderek yaygınlaşmaktadır.
Fiziksel Alan ve İnşaat Gereksinimleri
Atmosferik havanın dielektrik dayanımı basınçlı gazlara göre daha düşük olduğundan, AIS hücrelerde IEC standartlarının öngördüğü faz aralıklarının sağlanması gerekir. Bu durum AIS pano dizilerinin daha geniş trafo odalarına ve daha yüksek tavanlara ihtiyaç duymasına yol açar.
GIS hücreler ise eşdeğer bir AIS panoya kıyasla %60 ila %75 oranında alan tasarrufu sağlar. Bu kompaktlık; şehir içi trafo merkezleri, rüzgâr/güneş santralleri, yer altı tesisleri ve konteyner tipi mobil trafo merkezleri gibi alanın kısıtlı ve arsa maliyetlerinin yüksek olduğu projelerde belirleyici bir avantaj sunar.
Çevre Koşulları ve İşletme Güvenilirliği
Ortam koşulları ekipmanın uzun vadeli performansı üzerinde büyük etkiye sahiptir. AIS panolarda pano gövdesi belirli bir koruma sağlasa da (genellikle IP3X/IP4X), ortam havası baralar ve izolatörler ile temas halindedir. Yüksek nem, tuzlu kıyı havası, endüstriyel toz veya yüksek rakım (havanın dielektrik dayanımını düşürür) gibi etkenler; hücrelerde periyodik temizlik ve yoğuşma önleyici ısıtıcılar gerektirir.
GIS sistemlerinde ise enerjili tüm ana iletkenler IP65–IP67 sınıfında paslanmaz çelik tanklar içine hapsedilmiştir. Tozdan, nemden, korozyondan ve rakım farklarından tamamen izole olan bu yapı, GIS panoları ağır sanayi tesisleri, limanlar ve agresif çevre koşulları için en güvenilir seçenek haline getirir.
Bakım, Servis Sürekliliği ve Operatör Güvenliği
Her iki pano tipi de IEC 62271-200 standardı uyarınca iç ark dayanımı (40 kA / 1 sn'ye kadar IAC AFLR) ve servis sürekliliği (LSC) sınıflarını karşılar. Ancak bakım yaklaşımları farklıdır:
- AIS BakımıÇekmeceli kesici arabaları pano dışına kolayca alınarak mekanik kontrolleri, yağlaması ve kontak testleri standart aletlerle yapılabilir. Baraların ve kablo başlıklarının periyodik termal kamera kontrolleri ve temizliği gereklidir.
- GIS BakımıAna gaz tankı ömür boyu sızdırmaz olarak üretildiğinden, birincil iletkenler 30 yıldan uzun süre bakım gerektirmez. Sadece harici mekanizmaların periyodik fonksiyon testleri yapılır; olası bir iç müdahale ise özel gaz tahliye ve dolum ekipmanı gerektirir.
İlk Yatırım (CAPEX) ve Toplam Sahip Olma Maliyeti (TCO)
12 kV ve 24 kV gerilim seviyelerinde AIS hücrelerin ilk satın alma maliyeti (CAPEX) genellikle GIS hücrelere göre daha ekonomiktir. Ancak toplam proje maliyeti; bina inşaatı, arsa bedeli, montaj süresi ve olası kesinti maliyetleri ile birlikte değerlendirilmelidir. Büyük bir elektrik odası inşa etmenin pahalı olduğu projelerde, GIS'in kompakt yapısı ilk yatırım farkını amorti edebilir.
Çevre Düzenlemeleri: AB F-Gaz ve Uluslararası Pazarlar
Florlu sera gazlarına ilişkin yasal düzenlemeler OG şebekelerinde yeni standartlar oluşturmaktadır. Avrupa Birliği'nin F-gaz Yönetmeliği (2024/573 sayılı AB Yönetmeliği) kapsamında, 24 kV'a kadar olan yeni OG hücrelerde SF6 gazı kullanımı 2026'dan itibaren, 145 kV'a kadar ise 2030'dan itibaren kademeli olarak sınırlandırılmaktadır.
Buna karşılık Afrika, Orta Asya ve Orta Doğu pazarlarında güvenilirliği kanıtlanmış SF6 izoleli GIS ve RMU sistemleri yaygın olarak kullanılmaya devam etmekte, SF6 içermeyen çevreci çözümler de kademeli olarak değerlendirilmektedir. Şartname hazırlayan mühendislerin proje sahasındaki yerel çevre yönetmeliklerini dikkate alması önem taşır.
Gerilim Seviyesine Göre Seçim (12 kV, 24 kV, 36 kV)
- 12 kV ŞebekelerAIS hücreler sanayi tesisleri, motor kontrol merkezleri ve dağıtım merkezlerinde yaygın ve son derece ekonomiktir. GIS daha çok dar bodrum katları ve kompakt köşklerde tercih edilir.
- 24 kV ŞebekelerAIS ve GIS başa baş rekabet eder. Şehir içi dağıtım şebekelerinde (RMU) ve yenilenebilir enerji santrallerinde GIS belirgin şekilde öne çıkar.
- 36 kV / 40,5 kV ŞebekelerGerekli hava yalıtım mesafeleri nedeniyle AIS panolar oldukça büyür ve ağırlaşır. Bu gerilim seviyesinde GIS, sağladığı devasa alan tasarrufu ile teknik ve ekonomik olarak son derece avantajlı hale gelir.
Teknik Karşılaştırma Tablosu: AIS ve GIS
| Seçim Kriteri | Hava Yalıtımlı Hücre (AIS) | Gaz İzoleli Hücre (GIS) |
|---|---|---|
| Yalıtım Ortamı | Atmosferik hava (SF6 içermez) | Sızdırmaz SF6 gazı, sentetik hava veya eko-gaz |
| Kesme Teknolojisi | Vakum veya SF6 kesici | Sızdırmaz tank içinde vakum veya SF6 kesici |
| Fiziksel Alan | Standart boyutlar; daha geniş hava mesafeleri gerekir | Kompakt boyutlar (%60 ila %75 alan tasarrufu) |
| İnşaat / Bina İhtiyacı | Daha geniş trafo odası ve tavan yüksekliği gerekir | Kompakt bina ve daha düşük temel maliyeti |
| Çevreye Duyarlılık | Temiz ve kuru iç ortam gerektirir | Neme, toza, tuza ve rakım düşümüne karşı tam korumalı |
| Bakım İhtiyacı | Çekmeceli kesici ile kolay erişim; periyodik temizlik | Ana tank ömür boyu bakım gerektirmez; harici kontroller |
| Servis Sürekliliği | LSC2B (metal clad çekmeceli) veya LSC2A | Bölme yapısına göre LSC2A veya LSC2B |
| İlgili Standartlar | IEC 62271-200, IEC 62271-1, IEC 62271-100 | IEC 62271-200, IEC 62271-1, IEC 62271-102 |
| Sonradan Genişletme | Sahada kolay bara ilavesi ile genişletilebilir | Uyumlu geçmeli bara konnektörleri veya fabrika uyumu gerekir |
| Yasal Düzenlemeler | Florlu gaz kısıtlaması bulunmaz | Avrupa'da F-gaz kısıtlamalarına tabi; uluslararası pazarda yaygın |
Mühendisler İçin Seçim Kontrol Listesi
Şartname Öncesi Kontrol Edilmesi Gereken Parametreler
Projeniz için OG hücre seçimi yapmadan önce aşağıdaki teknik verileri netleştirin:
- Anma gerilimi (12 kV, 24 kV, 36 kV, 40,5 kV) ve şebeke yalıtım seviyeleri (yıldırım darbe ve şebeke frekanslı dayanım gerilimi).
- Anma akımı (630 A – 4000 A) ve kısa devre dayanım akımı/süresi (ör. 25 kA / 1 sn, 31,5 kA / 3 sn, 40 kA / 1 sn).
- Mevcut trafo odası taban alanı, kapı geçiş genişlikleri ve tavan yüksekliği.
- Çevre koşulları: deniz seviyesinden yükseklik (rakım), ortam sıcaklığı, nem, toz ve korozyon riski.
- Gerekli servis sürekliliği sınıfı (LSC2A / LSC2B) ve iç ark sınıfı (IAC AFLR).
- Projenin kurulacağı ülkedeki florlu gaz yönetmelikleri ve çevre mevzuatı.
Orta gerilim dağıtım projeniz için en doğru hücre çözümünü mü arıyorsunuz? Imperium orta gerilim hücrelerini inceleyebilir veya tek hat şemanızı paylaşarak teknik danışmanlık ekibimizden size özel bir mühendislik teklifi almak için iletişime geçebilirsiniz.
Teknik Referanslar
- IEC 62271-200: High-voltage switchgear and controlgear – Part 200: AC metal-enclosed switchgear and controlgear for rated voltages above 1 kV and up to and including 52 kV. IEC Standart Portalı
- Schneider Electric Orta Gerilim Mühendislik Rehberleri. Schneider Electric Bilgi Merkezi
- Florlu Sera Gazlarına İlişkin (AB) 2024/573 Sayılı Avrupa Parlamentosu ve Konseyi Yönetmeliği (F-Gaz Çerçevesi).
