OG Hücre Nedir? Çeşitleri ve Seçim Kriterleri

Orta gerilim hücre (OG hücre); Türkiye mevzuatında etkin değeri 1.000 V'un üstünden 36 kV'a kadar (36 kV dahil) tanımlanan orta gerilim şebekelerinde (Kalite Yönetmeliği md.3) enerjiyi anahtarlama, koruma ve ölçme işlevlerini güvenli biçimde bir araya getiren metal mahfazalı şalt panosudur. Kısacası OG hücre, trafo merkezlerinin ve dağıtım noktalarının kalbidir; gelen orta gerilim enerjisini kontrollü şekilde alır, gerektiğinde keser ve transformatörlere ya da diğer fiderlere güvenle dağıtır.

Bir OG hücrenin içinde kesici veya yük ayırıcı, ayırıcı-topraklayıcı, akım ve gerilim transformatörleri, koruma röleleri, baralar ve kablo bağlantı bölmesi yer alır. Bu bileşenler kişileri ve ekipmanı kısa devre ile iç ark arızalarından koruyacak şekilde bölmelendirilmiş bir mahfaza içine yerleştirilir.

Bu fonksiyonların referans ürün standardı, 1 kV üstü ile 52 kV dahil arası AC metal mahfazalı şaltı kapsayan IEC 62271-200'dür (ve eşdeğeri TS EN 62271-200). TEDAŞ'ın kabul usul ve esasları da kabulde kullanılan malzemenin TEDAŞ teknik şartname ve tip projelerine, bunların bulunmadığı durumda TSE, EN, IEC gibi standartlara uygun olmasını ister (TEDAŞ Kabul Usul ve Esasları); kabulde hücre ve röle kontrolleri bu belgelere göre yapılır. Doğru tasarlanmış bir OG hücre seçimi; tek bir cihazın değil, sistem güvenliğinin, servis sürekliliğinin ve uzun vadeli işletme maliyetinin belirleyicisidir.

OG hücre üç temel işlevi tek bir gövdede toplar: anahtarlama (enerjiyi açma-kapama), koruma (kısa devre ve aşırı yük durumunda devreyi kesme) ve ölçme/izleme (akım, gerilim ve enerji değerlerini okuma). Bu işlevlerin hangi ölçüde bir hücrede bulunacağı, hücrenin tipini ve şebekedeki görevini belirler.

İç yapıda kritik bileşenler kompartımanlara ayrılır: bara bölmesi, kesici/ayırıcı bölmesi, kablo bağlantı bölmesi ve alçak gerilim koruma-kumanda bölmesi. Bu bölmelendirme sayesinde bir bölmede oluşan arıza diğerlerine sıçramadan kontrol altına alınır; bakım sırasında ise yalnızca ilgili bölme enerjisiz bırakılarak çalışma sürdürülebilir.

Koruma tarafında ise akım transformatörlerinden alınan veriyi değerlendiren koruma röleleri devreye girer. Aşırı akım, kısa devre, toprak kaçağı gibi arızalarda röle, kesiciye açma komutu vererek milisaniyeler içinde devreyi izole eder. Röle koordinasyonunun doğru ayarlanması, arızanın yalnızca arızalı fiderde kesilmesini ve şebekenin geri kalanının enerjili kalmasını sağlar.

Şebekedeki göreve göre en yaygın OG hücre tipleri şunlardır: yük ayırıcılı giriş-çıkış hücresi (enerji geliş ve gidişini ayırıcıyla yöneten temel hücre), kesicili giriş-çıkış hücresi (koruma röleli kesici ile donatılmış, arızada otomatik açma yapan hücre) ve sigortalı trafo koruma hücresi (transformatörü yük ayırıcı + HRC sigorta kombinasyonuyla koruyan ekonomik çözüm).

Bunlara ek olarak ölçü hücreleri bulunur: akım ve gerilim ölçü hücresi (enerji sayacı ve faturalama için ölçü trafolarını barındırır) ile yalnızca gerilim ölçü hücresi. Bara sistemlerini birbirine bağlayan kuplaj (bağlama) hücreleri ise iki ayrı barayı birleştirerek besleme esnekliği ve yedeklilik sağlar.

Doğru tip seçimi, transformatör gücüne ve koruma ihtiyacına bağlıdır. Örneğin küçük güçlü dağıtım trafolarında sigortalı trafo koruma hücresi yeterli ve ekonomikken; daha büyük güçlerde veya hassas röle koordinasyonu gereken tesislerde kesicili koruma hücresi tercih edilir. Bu seçim, ölçü ve giriş-çıkış hücreleriyle birlikte bir hücre dizisi (sıralı pano sistemi) olarak tasarlanır.

OG hücreler yalıtım ortamına göre iki ana gruba ayrılır. Hava yalıtımlı hücrelerde (AIS) iletkenler arası yalıtım atmosferik hava ile sağlanır; bakımı görece kolay, ilk yatırım maliyeti düşüktür ancak daha geniş yer kaplar. Gaz yalıtımlı hücrelerde (GIS) ise yalıtım, sızdırmaz bir mahfaza içine kapatılmış yalıtkan gaz ile sağlanır.

Gaz yalıtımlı hücreler çok daha kompakttır ve dış ortam koşullarından (nem, toz, kirlilik, tuzlu hava) neredeyse hiç etkilenmez. Bu nedenle yer kısıtının yüksek olduğu kompakt trafo binalarında, kıyı bölgelerinde veya ağır kirlilik sınıfındaki sanayi sahalarında öne çıkarlar. Buna karşılık ilk yatırım maliyetleri daha yüksektir.

Hava ile yalıtımda gerilim arttıkça iletkenler arasında ve iletkenle toprak arasında gereken açıklık (dielektrik mesafe) büyür; 36 kV'luk hava yalıtımlı hücrelerin 24 kV'luk hücrelerden belirgin biçimde daha geniş olmasının nedeni budur. Gaz yalıtımı bu mesafeyi kısalttığı için aynı gerilimde çok daha küçük hacim sağlar. Minimum açıklık değerleri için ilgili standart ve hücre üreticisinin tip testli verileri esas alınır.

OG hücrelerin güvenlik ve performans düzeyi, uluslararası IEC 62271-200 standardındaki sınıflarla tanımlanır. Servis sürekliliği kaybı sınıfı (LSC) bir bölme bakım için açıldığında hücrenin ne kadarının enerjili kalabileceğini belirtir: LSC2 sınıfı hücreler, kablo bölmesinde çalışılırken baranın enerjili kalmasına izin vererek kesintiyi en aza indirir.

İç ark sınıflandırması (IAC), hücre içinde bir ark arızası oluştuğunda personelin ve çevrenin korunma düzeyini gösterir. AFLR gibi tanımlar; arkın ön (Front), yan (Lateral) ve arka (Rear) yüzeylerden hangilerine karşı, hangi kısa devre akımı ve süresinde test edildiğini ifade eder. Bu, can güvenliği açısından doğrudan belirleyici bir kriterdir.

Ayrıca kompartıman bölmelendirme malzemesine göre metalik (PM) veya yalıtkan (PI) ayrımı yapılır. Bu sınıfların proje gereksinimine uygun seçilmesi, hücrenin yalnızca normal işletmede değil arıza ve bakım koşullarında da güvenli kalmasını garanti eder. Şartnamelerde bu sınıfların açıkça belirtilmesi, satın alma ve devreye alma süreçlerinde uyuşmazlıkları önler.

Doğru OG hücre seçimi birkaç teknik parametrenin birlikte değerlendirilmesini gerektirir. Önce anma gerilimi (örneğin 24 kV veya 36 kV) ve anma akımı (bara ve fider akım kapasitesi) belirlenir. Ardından sistemin kısa devre dayanımı tespit edilir; hücrenin kısa süreli dayanma akımı (kA/sn) bu değerin üzerinde olmalıdır. Bu üç değer yanlış belirlenirse hücre ya yetersiz kalır ya da gereksiz büyür.

Sonraki adımda fonksiyon tipi (giriş-çıkış, trafo koruma, ölçü, kuplaj), yalıtım türü (hava/gaz) ve güvenlik sınıfları (LSC, IAC, PM/PI) projeye göre seçilir. Kurulum yeri de kritiktir: kullanılabilir alan, kirlilik sınıfı, nem ve rakım gibi çevresel koşullar hücre tipini doğrudan etkiler. Kıyı veya tozlu sanayi sahalarında gaz yalıtımlı çözümler avantaj sağlar.

Son olarak koruma ve otomasyon ihtiyacı netleştirilir: koruma rölesinin tipi, haberleşme protokolü ve uzaktan izleme (SCADA) entegrasyonu, orta gerilim projelendirme aşamasında hücre tasarımına dahil edilmelidir. Tüm bu kriterlerin TEDAŞ şartnameleri ve IEC standartlarıyla uyumlu biçimde bir arada değerlendirilmesi, hatalı seçimden kaynaklanan yeniden imalat ve gecikmeleri ortadan kaldırır.

Miratek Elektrik, 1–35 kV aralığındaki orta gerilim sistemlerinde proje, hücre tedariki, montaj ve devreye alma süreçlerini uçtan uca yürütür; bugüne kadar 48 OG hücre montajını tamamlamıştır. Trafo merkezi kurulumlarında OG hücre seçimi; transformatör gücü, kısa devre verileri ve sahanın çevresel koşulları temelinde mühendislik hesaplarıyla belirlenir, böylece sahaya en uygun ve standartlara tam uyumlu çözüm tasarlanır.

Hücre montajının ötesinde koruma röle koordinasyonu, topraklama, kablo bağlantıları ve OG kablo testleri ile gerekli durumlarda SCADA tabanlı uzaktan izleme de aynı ekip tarafından entegre edilir. ISO 9001, ISO 14001 ve ISO 45001 yönetim sistemleri kapsamında yürütülen bu çalışmalar, devreye almada standartlara tam uyumu ve kesintisiz enerji hedefini önceler.

Trafo merkezi ve OG hücre ihtiyaçlarınız için projenizi değerlendirmek üzere Miratek mühendislik ekibiyle iletişime geçebilirsiniz: +90 541 359 72 58 · miratek@miratekelektrik.com.