1 AKIM VE GERİLİM ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİNİN DÜNYADA

AKIM VE GERİLİM ÖLÇÜ TRANSFORMATÖRLERİNİN DÜNYADA VE
TÜRKİYE’DE TEKNOLOJİK VE EKONOMİK YERİ
Gülfidan ELİŞ
Elektrik-Elektronik Y. Mühendisi
EMEK Elektrik Endüstrisi A.Ş
AR-GE / Mühendislik Müdürü
Balıkhisar Mah. Köyiçi Kümeevleri No:574
06750 Akyurt Ankara-Türkiye
ÖZET
Son 20 yılda gelişen malzeme teknolojileri cihaz üretimlerinin imalat teknolojilerini
de ciddi boyutlarda etkilemiş ve geliştirmiştir. Bu değişim, uluslararası standartları
devamlı
etkilemekte
ve
değiştirmektedir.
Ölçü
transformatörlerinin
IEC
standartlarındaki son 10 yıllık değişimi incelendiğinde gelişimin ne kadar ciddi
boyutta olduğu daha iyi anlaşılmaktadır.
Son yıllarda elektrik enerjisi üretim, iletim ve dağıtım yatırım ve hizmetlerinin
özelleşmesi, enerji alım ve satımlarının gerçek zamanlı olması zorunluluğunu
getirmiştir. Konu toplumu ekonomik yönden, verimlilik yönününden etkilediği için
Elektrik Düzenleme Kurullarının kontrolü altına alınmıştır.
Akıllı elektrik şebekelerinin yaratılması akıllı teçhizat üretimini zorunlu kılmıştır. AB
ülkelerinin oluşturduğu sivil toplum kuruluşları ve ABD bu konuda çalışmalarını
yoğunlaştırmıştır. Türkiye’de enerji sektörünün kamuda ve özel sektörde yapısal
değişikliği devam etmektedir.
Yukarıda
anlatılan
itici
ve
yönlenlendirici
cihazların
en
önemlisi
ÖLÇÜ
TRANSFORMATÖRLERİ’dir. Ölçü transformatörleri enerji satan ve alan için
terazi görevini yapmaktadır.
Ülkemizde bu konu, ODTÜ-ETİBANK teknik işbirliği ile 1964 yılında ilk kez
çalışılmaya başlamıştır. Üniversite-Endüstri işbirliği ile 1969 yılında özel sektöre
1
taşınan teknolojik çalışmalar dünya pazarında teknik ve ekonomik ortamda söz
sahibidir.
Yapılan işin teknolojik önemi ve ardı ardına yürütülen ve planlanan ARGE
çalışmaları çok ciddi çıktılar yaratmış ve yaratmaktadır. İyi ve akıllı tüketici
imalatçının en yakın yönlendiricisidir. Bu nedenle tüketicinin akıllı tasarım yapması
için üretici ile birlikte çalışması gerekmektedir.
Standartlar, üretilen teçhizatın sahip olması gereken en düşük değerleri tarif eder.
Ürünler bu standartlara göre testlerden geçmek zorunda olsa da, teçhizatın gerçek
sınandığı yer sürekli çalıştığı şebekenin kendisidir. Standartların öngördüğünden
daha ağır şartlara maruz kalan ürünler hasarlanabilmektedir. Bu durumlar imalatçı ve
işletici ile paylaşılmalı ve gelecek için önlemler alınmalıdır. Ürün seçiminde ve sistem
tasarımında gösterilecek hassasiyet ve koruma cihazlarının doğru yerde ve şekilde
kullanımı, oluşacak hasarları minimum seviyede tutacaktır. Bu nedenle üreticinin ve
tüketicinin yakın işbirliği büyük önem arzetmektedir. En akılcı cihaz tasarımı ve
imalatı, kullanıcı ve imalatçıların eşgüdümlü davranmaları sonunda elde edilir.
Enerji sektörüne yapılacak her türlü yatırım, gelişen teknolojilere ayak uydurabilmek,
dünya piyasasında söz sahibi olabilmek ve kesintisiz, kaliteli enerjiye en uygun fiyatla
ulaşabilmek için son derece önemlidir.
GİRİŞ
Akım ve Gerilim Ölçü Transformatörleri:
Akım ve gerilim ölçü transformatörleri;
 Yüksek akım ve yüksek gerilimi ölçü ve koruma cihazları için ölçülebilir düşük
seviyelere dönüştüren,
 Ölçü ve koruma devrelerini primer yüksek gerilimlere karşı izole eden,
 Ölçü ve koruma cihazlarının standartlaştırılmasını sağlayan
cihazlardır. Bu cihazların teknik karakteristikleri müşteri tarafından belirlenir ve her bir
parametrenin dikkatle seçilmesi tavsiye edilir. Gereğinden fazla olarak seçilen teknik
karakteristikler, hem pahalı bir ürüne yol açmaktadır hem de transformatörün işletme
performansını olumsuz yönde etkilemektedir.
Akım veya gerilim transformatörlerinin seçiminde aşağıdaki parametrelerin ilgili
standartlar doğrultusunda gerçek ihtiyaca göre belirlenmesi gerekir. Ortak olan
parametreler:
2
 En yüksek sistem gerilimi, V
 Frekans, Hz
 Sekonder sayısı
 Her bir sekonder için anma yükü, VA
 Her bir sekonder için doğruluk sınıfı
 Standart
 Çevre koşulları ( harici/dahili, kirli hava)
Akım transfomatörleri için ayrıca
 Akım oranı
 Kısa devre akımı, kA
Gerilim transfomatörleri için ayrıca
 Gerilim oranı
 Gerilim faktörü
belirlenmelidir.
Akım Transformatörleri yapısal olarak üç ana grupta incelenebilir (Şekil 1a, 1b,1c):
Aktif kısım olarak adlandırılan primer ve sekonder devrelerin konumu farklılıklar
göstermektedir.
Şekil 1a: Kazan tipi A.T.
Şekil 1b: Kafa tipi A.T
[kaynak EMEK]
3
Şekil 1c: Bushing tipi A.T
Her bir tipin diğerine göre avantaj ve dezavantajları vardır. Örneğin ağırlık merkezinin
yukarıda olması sebebiyle Kafa tipi Akım transformatörleri özellikle deprem
bölgelerinde diğerlerine göre daha dikkatle seçilmelidir.
Gerilim transformatörleri ise Endüktif ve Kapasitif olmak üzere iki grupta incelenebilir.
Endüktif gerilim transformatörleri, 145 kV a kadar daha ekonomiktir. 145 kV'dan
yüksek gerilimli sistemlerde kapasitif gerilim transformatörlerinin kullanılması daha
uygundur. Ancak, yüksek gerilim iletim hatları üzerinden haberleşme de yapılacaksa,
145 kV'dan küçük sistem gerilimlerinde de kapasitif gerilim transformatörleri kullanılır.
Ayrıca, kapasitif gerilim transformatörleri, özel bir düzenek kullanılarak, sekonderde
meydana gelebilecek bir kısa devre durumunda hasara uğramadan uzun süre
çalışabilirler.
C1
Reaktör
TR
Ferro-rezonans
Filtresi
C2
C
L
R
Şekil 2: Kapasitif Gerilim Transformatörü [kaynak EMEK]
Gerilim transformatörleri, harici uygulamalarda genellikle faz-toprak arasına bağlanır.
Testler [1,2,3,4]:
Standartlar, üretilen teçhizatın sahip olması gereken en düşük değerleri tarif eder.
Ürünler bu standartlara göre testlerden geçmek zorundadır.
IEC ve TS standartlarında testler, tip ve rutin olmak üzere iki kısımda toplanmıştır.
Tip testler aynı özelliklere sahip ürünlerden sadece birine uygulanması yeterli olan
testlerdir. Rutin testler ise her bir transformatöre tek tek uygulanması gereken
testlerdir.
Tip testler:
 Sıcaklık artış testi
 Primer sargılarda Yıldırım Darbe Dayanım testi
4
 Harici tip akım transformatörlerinde yaş testi
 Kısa süreli akım testi
 Radyo girişim gerilimi ölçümü
 Doğruluk sınıfı testi
 Koruma sınıfı testi
Rutin testler:
 Bağlantı ucu işaretlemelerinin doğrulanması
 Primer sargılarda şebeke frekanslı dayanım deneyleri ve kısmî boşalma
ölçümü
 Primer sargının bölümleri ile sekonder sargılar arasındaki ve sekonder
sargılardaki şebeke frekanslı dayanım testi
 Sarımlar arası aşırı gerilim deneyi
 Doğruluk sınıfı
 Sızdırmazlık testi
Tüm ölçü transformatörleri bu testlerden geçmek şartı ile işletmeye alınmalıdır. Ancak
ürünlerin gerçek sınandığı yer, sürekli çalıştığı şebekenin kendisidir. Standartların
öngördüğünden
daha
ağır
şartlara
maruz
kalan
ürünler
zaman
zaman
hasarlanabilmektedir.
Arızalar:
Yüksek gerilim hatlarında fazların teması sonucunda meydana gelen kısa devre ile,
aşırı gerilim yükselmesi meydana gelebilir. Cihazların yalıtımları, bu gerilimlere
dayanabilecek düzeyde imal edilmelidir. Ancak atmosferik olaylardan meydana gelen
aşırı gerilimler de vardır. Bu durumda da cihazlar, uygun topraklama sistemleri ve
parafudur gibi aygıtlar ile yüksek gerilime karşı korunmalıdır.
Topraklama iletkenlerinin kesiti, kısa devre yük akımları ve aşırı atmosferik
gerilimlerin meydana getirdiği çok yüksek değerdeki akımları, kısa sürede ve
ekonomik olarak en kısa yoldan toprağa ulaştıracak şekilde seçilmelidir.
Cihazlarda meydana gelen arıza sebepleri aşağıdaki şekilde sınıflandırılır;
●
Tasarımdan kaynaklanan arızalar
●
Malzemeden kaynaklanan arızalar
●
İmalattan (makine ve işçilik) kaynaklanan arızalar
●
Nakliye ve montajdan kaynaklanan arızalar
●
İşletme koşullarından kaynaklanan arızalar
5
İlk üç sırada yer alan sebepler üretici firmanın kontrolünde olup, sevkiyat öncesi
yapılan
gerek tip
gerekse rutin
testler ile kaynağında
yakalanıp ortadan
kaldırılmalıdır.
İşletmede meydana gelen arızalar incelendiğinde genel olarak iki başlık altında
değerlendirilebilir:
 Akıma bağlı olarak meydana gelen arızalar.
 Gerilime bağlı olarak meydana gelen arızalar.
Arızalı bir transformatörde yapılan incelemeler, arızanın aşırı akımdan mı, aşırı
gerilimden mi kaynaklandığı konusunda fikir verecektir. Arıza, patlama ve yangın ile
sonuçlandıysa, patlama sonrasında, gerek yangın sebebiyle, gerekse artçıl olaylar
sebebiyle elde kalan parçalar hata sebebini ortadan kaldırabilir ya da hatanın
kaynağı konusunda araştırmacıyı yanıltabilir. Bu nedenle tüm bulgular tek tek
incelenmeli, sebepleriyle sonuçları ayrıntılı bir şekilde irdelenmelidir.
Aşırı akımdan kaynaklanan arızalarda primer ve sekonder sargılarda yanma ve
kavrulma meydana gelirken, aşırı gerilimden meydana gelen arızalarda primer ve
sekonder sargılar temiz kalmakta, yüksek gerilim ile alçak gerilim noktası arasında
yüzeysel veya içeriden delinmeler meydana gelmekte ve ark izleri görülebilmektedir.
Aşağıda, işletme şartlarında oluşabilecek bazı temel arıza nedenlerine ve önemli
olaylara örnekler verilmiştir:
1)Ferrorezonans:
Ferroresonans; karmaşık, doğrusal olmayan (nonlineer) ve ne zaman meydana
geleceği tahmin edilemeyen, sistemde aşırı akım ve gerilimlere, şebeke frekansından
farklı frekanslara sebep olan bir olaydır. Devrede doğrusal olmayan bir endüktans,
başka bir deyişle ferromanyetik endüktans olduğu zaman meydana gelir. Genelde
demir
çekirdekli
endüktanslar
ferromanyetik
endüktans
olarak
adlandırılır.
Transformatör yapısı ferromanyetik endüktans için mükemmel bir örnektir.
Ferrorezonansın meydana gelmesi için sistemde en az aşağıdakilerin bulunması
gerekir [5]:
1) Doğrusal
olmayan
bir
endüktans (güç transformatörleri
veya gerilim
transformatörleri)
2) Kapasite (seri kapasitörler, şönt kapasitörler, uzun hatlar, kesicilerin
kapasitörleri, yeraltı kabloları)
3) Akım veya gerilim kaynağı
6
4) Yüklü olmayan veya az yüklü elemanlar (yüksüz ölçü transformatörleri veya
güç transformatörleri veya düşük kısa devre gücü olan güç kaynakları
(jeneratörler))
5) Gerilimi sabit olmayan en az bir nokta (izole nötr bağlantısı, tek faz sigorta
atması, tek faz anahtarlama)
Bu özelliklerden herhangi biri mevcut değilse ferrorezonansın meydana gelme
olasılığı çok düşüktür.
Çalışmalar ve tecrübeler bazı sistem konfigurasyonlarının diğerlerine oranla
ferrorezonans olayının meydana gelmesine daha eğilimli olduğunu ortaya çıkarmıştır.
Bu konfigürasyonlardan bazıları aşağıdaki gibidir:
1) Kesicilerin kapasitörü üzerinden enerjilenen gerilim transformatörleri,
2) İzoleli nötr sistemlere bağlanan gerilim transformatörleri
3) Tek faz veya iki fazdan enerjilenen güç transformatörleri,
4) Az yüklenmiş güç transformatörleri,
5) Tek faz anahtarlama (sigorta atması vs.)
Sistem tasarımı yapanların, bu konfigürasyonlar hakkında bilgi sahibi olmaları
gerekir. Uygun topraklama sistemleri, parafudur kullanımı, cihazların yalıtım seviyesi
dikkatle üzerinde durulması gereken noktalardır.
Ferrorezonans aşağıdaki sonuçların meydana gelmesine sebep olur:
1) Aşırı gerilimler ( faz-faz veya faz- nötr arası),
2) Aşırı akımlar,
3) Akım ve gerilimde bozulmalar,
4) Nötr noktasında kayma,
5) Transformatörde ısınma (özellikle yüksüz olduğu durumda),
6) Aşırı ve sürekli şekilde transformatörden gürültü gelmesi, termik veya
izolasyondaki bozulma neticesinde elektrik cihazların hasarlanma,
7) Koruma cihazlarının yanlış çalışmasıdır.
2) Geçici Rejimler:
Geçici rejimlerde meydana gelen olaylar çok kısa süreli olduğu için standart akım
transformatörlerinin ölçü ve koruma sargılarıyla algılanamazlar. Bu durumda akım
transformatörlerinde TPX, TPY, TPZ adı verilen özel hava aralıklı çekirdekler
kullanılmalıdır. Primer ve sekonder zaman sabitleri, kesicilerin açma kapama süreleri
göz önüne alınarak tasarlanan hava aralıklı çekirdekler, 5P20 gibi koruma sınıfını
sağlayan çekirdeklere oranla çok daha büyük hacimlerdedir. EMEK, bu tip hava
7
aralıklı çekirdeklerin kullanılabilmesi için 525kV’a kadar, kendi geliştirdiği tek parça
tank tipi akım transformatörünü Türkiye’de ilk defa yerli üretimle dünya pazarına 2011
yılında sunmuştur.
3) Yıldırım Darbeleri ve Ark Boynuzları:
Transformatörlerin porselen veya polimer izolatörleri, izolasyon seviyesine bağlı
olarak boyutlandırılmaktadır. Bu sayede gerek en yüksek sistem geriliminde, gerekse
bu gerilime karşılık olarak standartlar tarafından belirlenmiş izolasyon testlerinde
yüksek gerilim ucu ile toprak arasında herhangi bir yüzeysel atlamaya sebep
olmaması sağlanmaktadır. İzolasyon testleri, 1 dakikalık şebeke frekanslı test ve
darbe
testi
olarak
tanımlanmaktadır.
Örnek
olarak,
154
kV
bir
akım
transformatörünün izolasyon seviyesi TSE ve IEC standartlarında 170 / 325 / 750kV
olarak tanımlanmıştır. Buradaki 325kV, 1 dakikalık şebeke frekanslı test gerilimidir,
750kV ise darbe test gerilimidir.
Geçmiş yıllarda ark boynuzu olarak ifade edilen iki adet çubuk, transformatörlerin
yüksek gerilim noktası ile alçak gerilim noktası arasına bağlanmakta idi. Ark
boynuzları, transformatöre gelebilecek yıldırım darbelerinden porselen izolatörü
korumak, atlamanın bu iki çubuk arasında olmasını sağlamak amacıyla kullanılmakta
idi. İki çubuk arasındaki mesafe ise en yüksek sistem gerilimine göre belirlenmekte
idi.
Zaman zaman işletmelerde bu ark çubuklarının konumlarının değiştiği ve ayarlarının
bozulduğu gözlendi. Her iki ucun birbirine karşı bakması gerekirken uçların farklı
yönlere baktığı tespit edildi. Fabrika ortamında yapılan testlerde bu durumdaki ark
boynuzlarının sivri uç teşkil ettiği için koronaya yola açabildiği gözlendi. Ark
boynuzları çıkarıldığı zaman korona da ortadan kayboluyor idi. Zira ark boynuzu ile
birlikte transformatörün minimum atlama mesafesi düşürülmekte, başka bir deyişle,
yüksek gerilim noktası aşağıya, alçak gerilim noktası da yukarıya taşınmaktadır. Yani
izolatörün atlama mesafesini büyük ölçüde düşürmektedir. Buradaki bir başka
sakınca ise, ark boynuzu üzerinden atlama olduğu zaman ürünün de bundan zarar
görme ihtimalidir.
Ark boynuzları birer plaka aracılığı ile izolatöre monte edilmekte idi. İşletmede
hasarlanan bazı transformatörlerde bu plakaların bağlandığı civatalarda da ark
sonucu erimeler ve deformasyonlarla karşılaşıldı. Yüksek gerilim cihazlardaki tüm
sivri noktalar elektrik alanının daha yoğun olmasına sebep olacağı için daha kolay
atlamalara yol açacaktır.
8
Bütün bu gözlemler değerlendirildiğinde ve yurt dışına teslimatı yapılan binlerce
üründe ark boynuzu talep edilmediği göz önünde bulundurulduğunda
EMEK
tarafından
teknik
ark
boynuzlarının
kaldırılması
önerilmiştir.
TEİAŞ
tip
şartnamelerinde de bu hususun kaldırılmasını takiben artık ark boynuzları
kullanılmamaktadır. Neticede transformatörü yıldırım darbelerinden korumak için
parafudur kullanmak en elverişli yöntemdir.
4) Aşırı Gerilimler:
Aşırı gerilimler atmosferik olaylardan meydana gelebilir. Bu gerilimler iki nedenden
kaynaklanır. Bunlardan birincisi faz veya toprak hattına yıldırım düşmesiyle meydana
gelir. İkinci neden ise yıldırım bulutundaki elektrik yükünün etkisiyle hatta elektrik
yükü dalgası oluşarak yüksek gerilim meydana gelmesidir. Cihazların bu gerilimlere
karşı uygun topraklama sistemleri ile ve koruma aygıtları (parafudurlar) kullanılarak
korunması gerekir.
Yüksek gerilim hatlarında bilindiği gibi kısa devreler, fazların teması gibi nedenlerden
dolayı da aşırı gerilim meydana gelebilir. Bu gerilimler şebekenin karakteristik
özelliğinden dolayı orta veya yüksek frekanslı, az veya çok sönümlü ve çoğunlukla
kısa sürelidir. Genellikle jeneratör yükünün kalkması, boşta çalışan hattın sonunda
gerilim yükselmesi, kapasitif devrenin açılması, toprak teması veya kısa devre
arızaları, iki fazlı kısa devreler gibi çeşitli şebeke olaylarından kaynaklanır.
Yıldırım, darbe ve diğer yürüyen dalgalar sebebiyle meydana gelebilecek aşırı
gerilimlerin
süreleri
çok
düşük
olduğu
için
kayıt
cihazları
bu
gerilimleri
farkedemeyebilir.
5) Harmoniklerin akım transformatörüne etkisi:
Bir işletmede harmonik oluşmasının başlıca nedeni, elektrik ve magnetik devrelerinde
bulunan lineer olmayan elemanlardır. Manyetik devrelerin doyması, elektrik arkları ve
güç elektroniği devrelerinde sinüsoidal gerilimin anahtarlanması non-lineer olaylardır.
Demir çekirdekli aygıtlar doyma bölgesinde çalışıyorlarsa harmonik akımları üretirler.
Ark fırınları ve kaynak makinaları da harmonik üreten kaynaklardandır. Redresör ve
tristörler, sinüsoidal akım dalgasını kıyarken harmonikler oluştururlar. Ayrıca yüksek
gerilim hatlarındaki korona olayları ve kısa devre arızalarında meydana gelen arklar
da harmonik oluşturabilirler.
9
Yukarıda anlatılan nedenlerle oluşan harmonik frekanslı akımların sistemde
dolaşması, harmonik frekanslı gerilimlerin meydana gelmesine neden olur. Böylece
gerilimin dalga biçimi de sinüsoidal olmaktan çıkar.
Normal çalışma koşulları altında bir akım transformatörünün P1 ve P2 terminalleri
arasındaki gerilim düşümleri 1-2 voltu geçmemektedir.
Primerde çok turlu olan transformatörlerin endüktansı, diğer transformatörlere oranla
daha yüksek olacağı için P1 ve P2 arasındaki gerilim düşümleri de harmonik
akımların büyüklüğüne bağlı olarak daha yüksek olabilmektedir.
EMEK akım transformatörlerinin P2 tarafında bu tür aşırı gerilimlere karşı
transformatörü korumak amacı ile bir düzenek yerleştirmektedir. 3 kV u aşan
gerilimler oluştuğu zaman bu düzenek ile kafa arasında bir atlama oluşmakta ve
transformatörü korumaktadır.
Bu tür arızalarda P2 terminalinden kafaya olan atlamalar sonucu kafanın delindiği ve
buradan yağ kaçağı meydana geldiği gözlemlenmiştir (Resim 1).
Resim 1: İşletmeden alınan bir akım transformatörünün P2 terminali [kaynak EMEK]
Sistemde harmoniklerin olmaması tabii ki mümkün değildir. Bu sebepledir ki üretici
firmalar transformatörü P1-P2 arasında oluşabilecek aşırı gerilimlerden korumak için
ilave bir düzenek sağlamaktadırlar.
6) Akım Transformatöründe sekonder devrenin açık bırakılması:
Akım transformatörlerinin kullanılmayan sekonderlerinin kesinikle açık devre
bırakılmaması gerekir. Sekonder devrenin açık kalması durumunda sargılar arasında
meydana gelecek aşırı gerilim, her bir transformatörde çekirdeğin büyüklüğüne ve
üzerindeki tur sayısına bağlı olarak değişkenlik gösterir. İlgili standartlar gereği tüm
sekonderler 1 dakika boyunca 3 kV rms gerilime dayanacak şekilde üretilmektedir.
10
Bu gerilimin üzerinde bir endüklenme oluştuğu takdirde sekonder devre üzerinde
yanma ve kavrulma izleri görülecektir.
7) Gerilim Transformatöründe sekonder kısa devre:
Gerilim transformatörlerinin kullanılmayan sekonderlerinin kesinlikle kısa devre
edilmemesi gerekir. Bu durumda oluşacak aşırı akımlara sekonder ve primer
devrelerin uzun süre termik olarak dayanması mümkün değildir. Sargılarda yanma ve
kopma meydana gelebilir.
8) Gerçek VA (volt-amper) ihtiyacı nasıl belirlenir?
Yaygın olan inanış, ölçü transformatörlerinin gücü ne kadar fazla ise performansı da
o kadar iyi olacağı yönündedir. Ancak gerçek durum, ihtiyaç ne kadar ise gücün de o
kadar olması gerektiğidir.
Gerçek güç (VA) ihtiyacını hesaplayabilmek için
•
Akım (Gerilim) transformatörü ile kontrol odası arasındaki kablonun uzunluğu
ve kesiti,
•
Ölçü
cihazının
(Ampermetre/Voltmetre)
veya
kullanılacak
rölenin
VA
tüketiminin
bilinmesi yeterlidir.
Örnek:
•
Sekonder akım,Is: 5 A
•
Transformatör ile kontrol paneli arasındaki uzaklık, d: 100 metre
•
Transformatör ile kontrol paneli arasındaki kablo, a: 10 mm2
•
Röle : 10 VA
Kablo tarafından tüketilen güç, Bc:
Bc=
Is2 x 2 x d / (a x 57) = 52 x 2 x 100 / (10 x 57) = 8.77 VA
Toplam güç = 8.77 + 10 = 18.77 VA
Yedek %25 = 4.7 VA (Gelecekteki yük artışı için)
Transformatörün gücü = 8.77 + 10 + 4.7
=23.47 ≈ 25 VA
•
Bir transformatörde doyma katsayısı ve güç çarpımı sabittir. Gerçek güç,
anma gücünün ne kadar altındaysa doyma katsayısı o kadar artar.
•
Örnek 1) 0.5Fs5 30VA bir sekondere 10VA yük bağlanırsa doyma katsayısı
15’e çıkar.
Bu durumda, kısa devre anında ölçü cihazına anma akımın 15 katı kadar fazla
akım gelecek ve cihazın hasarlanmasına yol açacaktır.
11
•
Örnek 2) 5P20 30VA bir sekondere 10VA yük bağlanırsa doyma katsayısı 60’a
çıkar.
Bu durumda, transformatör anma akımının 60 katına kadar ölçüm yapabileceği için
gereksiz yere büyük ve pahalı bir ürün seçilmiş olur.
9)Kısa süreli akım ( Ith, kA)
•
Genellikle
Ith:25kA/1 sn. rms
Idyn: 2.5 x Ith şeklinde tanımlanır.
•
100xIn şeklindeki tanımlamalar çok oranlı transformatörler göz önüne
alındığında tercih edilmezler.
Ith, Kısa Devre Akımı transformatörün 1 saniye boyunca sargılarında ve
izolasyonunda herhangi bir bozulma olmadan taşıyabileceği en yüksek akım
değeridir.
•
Idyn, dinamik akım ise transformatörün kısa devre akımı sırasında oluşacak
mekanik kuvvetlere dayanma kapasitesidir.
•
Kısa devre akımının belirlenmesi sırasında iletim hattının karakteristikleri
dikkatle çalışılmalıdır. Gereksiz yere fazla seçilen Ith, transformatörün
boyutlarının büyümesine ve pahalı olmasına yol açar.
•
Kısa devre akımının 3 sn. süreli oluşu da transformatörün fiyatını arttıran
etkenlerden birisidir.
•
Akım transformatörlerinin tasarımı sırasında kısa süreli akıma dayanımı
sağlanacak şekilde primer ve sekonder iletkenlerin boyutlandırılması gerekir.
Özellikle anma akımının 100 katından daha büyük olan kısa süreli akım
değerleri için bu durum daha da önemlidir.
SONUÇ:
Yukarıdaki bölümlerde anlatılan akım ve gerilim ölçü transformatörlerine ilişkin
özellikler göz önüne alınırsa, transformatör parametrelerinin kullanlanılacağı yerdeki
koşullara uygun olarak seçilmesinin büyük önem taşıdığı anlaşılmaktadır.
Akım ve gerilim transformatörleri güçlerinin, bu transformatörlere bağlanacak ölçü ve
koruma cihazlarının çekecekleri güçlere uygun ve gerçekçi olarak belirlenmesi
gerekir. Gereksiz yere büyük güçler seçmek hem transformatörün doğruluğunun
azalmasına ve hem de boyutların büyümesine, dolayısıyla fiyatın artmasına neden
olacaktır.
12
Kısa süreli termik anma akımının, akım transformatörünün kullanılacağı noktadaki
maksimum sistem kısa devre akımına göre seçilmesi gerekir. Bu akım gereğinden
küçük seçilirse, transformatör kısa devre akımını taşıyamaz ve tahrip olur. Gereksiz
yere büyük seçilmesi durumunda ise, transformatörün boyutları büyüyecek ve fiyatı
artacaktır.
EMEK, önümüzdeki yıllarda gelişen teknolojiye ayak uydurabilmek amacıyla yüksek
gerilimli akım ve gerilim transformatörlerini tek bir gövde içinde birleşik olarak
üretmeye başlamak üzere proje başlatmıştır. Bu proje sayesinde:
 İki adet izolatör yerine tek bir izolatör ile hem akım hem de gerilim
transformatörü bir arada üretilmiş olacaktır.
 Maliyet ve satış fiyatında ciddi bir indirim yaratılacaktır.
 Sahadaki montaj zamanı yarı yarıya azalacaktır.
 Sahadaki montaj malzemeleri yarı yarıya azalacaktır.
 Sahada tek bir mesnet üzerine montaj yapılacağı için minimum alan
kullanılmış olacaktır.
EMEK, ARGE Merkezi, ayrıca, 525 kV’A kadar yeni nesil ve akıllı akım ve gerilim
transformatmörleri üretmek, yeni nesil silikon kompozit izolatörler üretmek üzere
TÜBİTAK ile birlikte çalışmalarını yoğun bir şekilde yürütmektedir.
KAYNAKLAR:
1. IEC-60044-1, Current Transformers
2. IEC-60044-2, Voltage Transformers
3. TS EN 60044-1, Akım Transformatörleri
4.TS EN 60044-2 Gerilim Transformatörleri
5.Cahier Technique no:190 Ferroresonance by Ph. Ferracci- Schneider.
13