TRANSFORMATÖRLER

TRANSFORMATÖRLER
Alternatif akımda; güç sabit kalmak şartı ile elektrik enerjisinin gerilim ve akımı değerlerini ihtiyaca göre
değiştirmeye yarayan aygıtlardır.
Amaçları bakımından yapılış tarzları itibarı ile;
Güç (Dağıtım) Trafoları
Ölçü (Akım ve Gerilim) Trafoları
Özel maksatlı Trafolar
Transformatörün primer sargılarına bir alternatif akım uygulandığında bobinler içerisinde bulunan
demir nüvede bir manyetik akı dolaşmaya başlar bu akı demir nüvenin bacağında bulunan sekonder
sargıyı keserek manyetik indüksiyon yoluyla bir gerilim indüklenir.
Primer ve sekonder sargılar arasında elektriki bir bağ yoktur. Üç fazlı transformatörlerin çalışma
prensibi bir fazlı transformatörler gibidir. Üç fazın sargıları arasında 120? faz farkı vardır.
Transformatörlerde gerilimler sipir sargıları doğru orantılıdır, akımlar ise ters orantılıdır. Bu oran aynı
zamanda transformatörlerde boşta dönüştürme oranıdır.
Dağıtım Transformatörlerinin Elemanları;
Demir Nüve; Manyetik akı oluşmasını sağlar.
Primer Sargılar; ince ve çok sipirli olup, transformatörün OG giriş kısmıdır.
Sekonder Sargılar; Kalın ve az sipirli olup, transformatörün AG çıkış kısmıdır.
İzolasyon Yağı; Sarımlar sargılar arası ve gövde tank arası izolasyonu ve soğutmayı sağlar.
Ana tank; Sargıların, nüvenin ve yağın bulunduğu kısımdır.
Rezerve Tankı; Genleşme ve yedek yağ tankıdır.
Yağ Seviye Göstergesi; Rezerve yağ servisini görmek içindir.
Radyatör; Transformatör yağının soğutmasını sağlar.
Tekerlekler; Transformatörü taşımaya yarar.
OG – AG buşingi; OG ve AG fazlarının bağlantı terminallerdir.
Ark boynuzu ; Enerji nakil hatlarında bir gerilim yükselmesinde transformatörü koruyan elemanlardır.
Termometre; Transformatörün ısı derecesini gösterir.
Gerilim Kademe Komütatörü; OG gerilim seviyesini ayarlamaya yarar.
Taşıma Kancaları; Transformatörü montaj ve demontaj işleminde kaldırmaya yarar.
TRANSFORMATÖRLERİN BAĞLANTI ŞEKİLLERİ
Üçgen Baglantı
Özellikleri
Her faza alt sargıların birer ucu birbiri ile birleştirilmiş olup diğer uçlarına diğer uçlarına fazlar tatbik
edilir. Birleşme noktasına yıldız noktası veya nötr denir.
YILDIZ BAĞLANTI
ÖZELLİKLERİ
Her faza ait sargıların birer ucu birbiri ile birleştirilmiş olup diğer uçlara fazlar tatbik edilir. Birleşme
noktasına yıldız noktası veya nötr noktası denir.
TRAFOLARDA KADEME DEĞİŞTİRME
Trafoların besleme gerilim değeri (Primer gerilimi) değiştirildiğinde sekonder çıkış geriliminin sabit
tutulması gerekir. Çünkü müşterilere nominal sekonder gerilimi sağlamak işletmeciliğin esasıdır. Bu
nedenle dağıtım trafolarında değişik primer gerilimi karşısında nominal sekonder çıkış gerilimi
sağlamak amacıyla kademe değiştirme mekanizmaları ilave edilmiştir. Primer sargılar üzerine
yerleştirilmiş bu gerilim ayar sistemi trafo yüksüz iken kullanılır. Genellikle üç kademeli olarak imal
edilirler. Prensip, trafonun dönüştürme oranı primer sargılar üzerinden sargı dilimleri çıkarmak ve ilave
etmek suretiyle değiştirmektir.
Örnek; (OG - AG)
1.Kademe Ş 33.000 Volt
2.Kademe Ş 31.500 Volt - 400 Volt
3.Kademe Ş 28.500 Volt
N1=3000 Sarım olsun
N2=40 Sarım olsun
1.DURUM : Trafonun ana şalter çıkışı 420 V okunduğunda trafo hangi kademeye alınması gerekir.
Buna göre trafo 2. kademeye alınacaktır.
2.DURUM: Trafonun ana şalter çıkışında 380 V okunduğunda trafo hangi kademeye alınması gerekir.
- Buna göre Trafo 3. kademeye alınacaktır.
3.DURUM: Trafonun ana şalter çıkışında 440 V okunduğunda trafo hangi kademeye alınması gerekir.
- Buna göre Trafo 1. kademeye alınacaktır.
NOT: Kaide olarak trafo dağıtım panosunda gerilim düşük ise, trafo kademesi gerilimi düşük olan
kademeye gerilim yüksek ise, trafo kademesi gerilimi yüksek olan kademeye alınacaktır.
TRAFOLARDA İŞLETME TOPRAKLAMASI
Trafoların yıldız noktasının topraklanmasına işletme topraklanması denir. Trafoların işletme
topraklamasının yapılması çok önemlidir. İşletme topraklanmasında topraklanma direnci 5 ohm‘u
geçmemelidir. Bu nedenle rutubetli ve kırmızı topraklı olan yerler seçilir. Kayalıklı, kil ve kum topraklar
tercih edilmez. Köy elektrifikasyon döneminde işletme topraklaması ilk direğe yapılırdı. Büyük şehir içi
trafolarda ise AG panosundan rutubetli ve toprağı iyi olan bir yere 80 cm derinliğinde, 20 m.
Uzunluğunda kanal açılır. Kanalın sonuna en az 150 cm derinliğinde 100 cm boyunda bir çukur açılır.
Açılan kanala 50 mm2 kesitinde NYY kablo veya muadili bir kesitle şerit döşenerek genellikle 100 x 50
cm ebadında 3 mm kalınlığında galvanizli bir demir levhaya ½" kalınlığında en az iki civata ile sıkıca
tutturulur, ayrıca bağlantı yerleri lehimlenir. Daha sonra topraklama elektrodu uzunlamasına ve dikey
olarak çukura konur. Çukur toprakla oldurulur ve toprak iyice sıkıştırılır. Böylece topraklama levhası
toprağa gömülmüş olur.
Dengeli yüklerde fazlardan geçen akımların vektörel toplamı sıfır olduğundan sıfır hattından geçen
akımda sıfır olacaktır. 3 fazlı bir akımda fazlar arasında 120? lik bir faz farkı bulunmaktadır. Ia ile Ic
akımının vektöryel toplamı tek fazın akımına eşit olur. Buna göre; Ia + Ib + Ic = 0 olur. Dengesiz yüklerde
fazlardan geçen akımların vektörel toplamı sıfır olamayacağından sıfır hattından belli bir akım
geçecektir. Örneğin iki fazdan 100’er Amperlik üçüncü faz olan 120 Amperlik bir yük çekildiğinde
fazlardan geçen akımların vektörel toplamı; 100A+100A+120A =20A olacağından sıfır hattından 20A ‘lik
bir akım çekecektir. Sıfır hattından geçen bu akım sıfır hattının da o nispette bir gerilim düşümüne
neden olacaktır. Bunun için uzun hatlarda yer yer topraklama yapmak suretiyle sıfır hattı takviye
edilerek gerilim düşümü önlemeye çalışılır.
TRAFOLARDA KORUMA TOPRAKLAMASI
Uygun işletme şartları içerisinde gerilim altında bulunmayan, ancak arıza oluştuğunda gerilim altına
girebilmesi düşünülen tesisatın madeni kısımlarının bir iletken yolu ile toprağa bağlanması olarak
tanımlanır ve 20 ohm altında olması gerekir.
OG BUŞİNGİ ve ARK BOYNUZU
Dağıtım trafosu primer tarafındaki OG buşingi üzerinde ayrıca ark boynuzu bulur. Bu ark boynuzlarının
ara mesafelerinin norma uygun olup olmaması kontrol edilmeli, uygun değilse ayar edilmelidir. Aksi
halde trafonun arızalanması ve yanmasına neden olur.
İşletme Gerilimi Ark Boynunu Atlama aralığı
6,3 kV
6 cm
10 kV
8 ,6 cm
15 kV
11,5 cm
30 kV
22 cm
TERMİK KORUMA
Trafolarda izolasyon değerinin azalmasına sebep olan etkenlerden biride sıcaklıktır. İzolasyon yağı için
90C, sargı için 95C olarak kabul edilmektedir.
Buna göre, 95C değerini aşan bir sıcaklıkta trafoların çalıştırılmaması gerekir. Bu amaçla kullanılan
koruma tertibine TERMİK KORUMA denir.
Yağ sıcaklığının 70C değerine ulaşması halinde alarm yarımcı rölesi çalışır. Bu durumda; önce zil çalar,
daha sonra kumanda panosu üzerinde “TERMİK ALARM” ışıklı sinyali çıkar. Sıcaklığın 85C değere
ulaşması halinde açma yardımcı rölesi çalışır. Trafo servis dışı olur.
Bu durumda, sıcaklık artış nedeni araştırılmalı, soğutma yapılmalı, normal işletme koşullarında trafo
ısınmayacağına göre, trafonun yükü kontrol edilmedir.
DAĞITIM TRAFOLARINDA TTR ve İZOLASYON TESLERİ
TTR Testinin amacı:TTR testi transformatörün sargılar arasındaki oran doğruluğunu tespit etmek için
yapılır.
İzolasyon testinin amacı: Sargılar arası, sargılar ile tank arası kısa devre arızalarını tespit etmek için
yapılır.
OG ile AG sargılar arasında izolasyon testi: Primer ve sekonder sargıları kendi aralarında ayrı ayrı kısa
devre edilir. Megerin (+) ucu Primer sargılarına,(-) ucu sekonder sargılarına, Megerin toprak ucu da
gövdeye tutturulur ve 5000 V’luk kademesinde test yapılır.
Primer – Gövde İzolasyon testi: Megerin (+)ucu Primer sargısına, (-) ucu gövdeye Megerin toprak ucu
da sekonder sargılarına tutturulur ve 2500 V’luk kademelerinde test yapılır.
AG sargıları ile gövde arsında izolasyon testi: Megerin (+) ucu sekonder sargılarına, (-) ucu gövdeye,
toprak ucu da primer sargılarına tutturulur ve 1000 V’luk kademesinde test edilir.
NOT: AG sekonder sargılarına 2500 – 5000 V kademesinde test yapılamaz, aksi taktirde AG sargıları
yanabilir.
OHMMETRE İLE DE DC DİRENÇ TESTİ YAPILABİLİR
OG ve AG sargilari arasinda kisa devre olup olmadigi ohm metre ile ölçülerek kontrol edilir.
OG ile gövde arasinda kaçak olup olmadigi ohm metre ile ölçülerek kontrol edilir.
AG ile gövde arasinda kaçak olup olmadigi ohm metre ile ölçülerek kontrol edilerek.
Primer ve sekonder sargilarinda bir kopuklugun olup olmadigi ohm metre ile ölçülerek kontrol edilir.
AKIM TRANSFORMATÖRLERİ
Akım transformatörü; normal kullanma şartlarında primer akımı belli bir oran dahilinde düşüren ve
primer akım ile sekonder akım arasındaki faz farkı sıfır derece olan bir ölçü transformatörüdür.
Rölelerin ve ölçü aletlerinin yüksek gerilim sisteminden yalıtımını da sağlar. Devreye seri olarak
bağlanan sargılarına primer; röle ve ölçü aletlerini besleyen sargılarına sekonder denir.
Primer devre akımının, sekonder devre akımına bölünmesi akım trafosunun dönüştürme oranını belirtir.
Örnek:
Etiketinde 100/5 A yazan akım transformatöründe 100 rakamı primer akımını, 5 rakamı sekonder akımı
ifade eder.
Buna göre transformatörün dönüştürme oranı
Toprak Rölesi Ayar Kademeleri
AKIM TR. ÇARPAN 0,9
1,5
2
2,5
3
3,5
--
6
7
amper
10/5
2
1,8
3
4
5
15/5
3
2,7
4,5
6
7,5
9 10,5
--
20/5
4
3,6
6
8
10
12
14
--
30/5
6
5,4
9
12
16
20
24
--
40/5
8
7,2
12
16
20
25
30
--
50/5
10
9
15
20
25
30
35
--
75/5
15
100/5
20
13,5 22,5 30 37,5 45 52,5
18
30
40
50
60
--
70
--
Çizelge 1
Akım Trafosu Çarpanı Olarak Aşırı Akım Rölesi Hat Akımları
AKIM TR. ÇARPAN 2
10/5
2
4
3
4
5
6
7
--
6
8
10
12
14 amper
15/5
3
6
9 12 15
18
21
--
20/5
4
8 12 16 20
24
38
--
30/5
6
12 18 24 30
36
42
--
40/5
8
16 24 32 40
48
56
--
50/5
10
20 30 40 50
60
70
--
75/5
15
30 45 60 75
90
105
--
100/5
20
40 20 80 100 120 140
--
Çizelge 2
ÖRNEK:
Bir ENH üzerinde 800 KVA kurulu gücünde trafolar vardır. Hattın en büyük güç kullanma katsayısı
(diversite) % 62,5 olarak belirlenmiştir. Kullanılacak akım trafolarını 34,5 kV ve 15 kV için belirleyiniz.
Çözüm:
Sürekli çekilen en büyük güç;
N=%62,5x800 =500kVA
34,5 kV gerilime göre hat akımı ;
I1=500/34,5x1,73=8,37Amp.
15 kV gerilime göre hat akımı ;
I2 =500/15x1,73=19,2 Amper
KÖK 34,5 kV için hat akımı 8,37 Amper hesaplandığı için çizelge 1’de en büyük değer 10 Amperdir. 10
Amperin akım trafosu karşılığı 20/5 ve aşırı akım rölesi ayar kademesi karşılığı ise bundan sonraki
kademeler akım trafosunun anma akımının üstünde çalışmasına neden olur. Ayrıca akım trafoları
devreye seri bağlı oldukları için hattın kısa devre akımları etkisindedir ve termik, dinamik kuvvetler akım
trafosunu bozabilir.
Bu bakımdan duyarlı bir aşırı akım ayar olanağı yanında akım trafolarının kısa devre akımlarına da
dayanması gerekir. Çizelge 2’de 15/5 akım trafosu aşırı akım rölesine hem daha geniş bir ayar olanağı
sağlar hem de hat kısa devresinde termik ve dinamik tesislere dayanabilir. 15/5 Akım trafosu
seçildiğinde rölenin kademesi 9 Amper hat akımını karşılayabilmektedir ve toprak rölesine de (Çizelge
1) 2,7 Amperden 10,5 amper toprak kaçak akım değerine kadar ayar olanağı vermektedir.
KÖK 15 kV’ luk ise: Yukarıdaki örnekte verilen ENH ve KÖK 15 kV luk ise her hat akımı 19,2 amper
olarak hesaplanmıştı, çizelge 2’de en yakın büyük değer 20/5 akım trafosunun 5 ayar kademesi için 20
görünüyorsa da en uygun akım trafosu seçimi 40/5’tir ve ayar kademesi 3 olacaktır. Toprak rölesi de
(Çizelge 1) 7,2 – 28 amper arası hata akım ayar olanağı verilmektedir.
Aşırı akım ve toprak rölelerinin duyarlığı görüldüğü gibi akım trafosu seçimine bağlıdır. Ancak akım
trafosu seçilirken hattın kısa devre akımları ve termik – dinamik etkilerden az zarar görecek bir seçim
yapmalıdır.
Not: Akım trafosunda oluşan bir arıza durumunda; sekonder bağlantılarının gevşek kalmamasına dikkat
ediniz, tehlikeli gerilimlerin oluşması için kısa devre ederek topraklayınız
GERİLİM TRANSFORMATÖRLERİ
Gerilim Transformatörü; yüksek gerilimi belli bir oran dahilinde düşüren ve primerle sekonder
gerilimleri arasındaki faz farkı yaklaşık sıfır derece olan bir transformatördür. Röle ve ölçü aletlerinin
düşük gerilimle çalışmasını sağlar.
Gerilim ölçü transformatörünün sekonder tarafı (v küçük) daima topraklamalıdır. Topraklama tehlikeli
temas gerilimine karşı can ve mal emniyetinin sağlaması bakımından zorunludur. Primer ve sekonder
tarafa (kısa devreye karşı koruma ) sigorta konulur. Toprak hattına kesinlikle sigorta konulmaz.
Gerilim transformatörünün etiketinde yazili olan nominal primer gerilimin, nominal sekonder gerilimine
oranidir.
ÖRNEK :Etiketinde 34,5/0,1 kV yazan bir gerilim transformatörünün dönüştürme oranı
Primer anma gerilimi genellikle 3,3 – 6,3 – 10,5 – 15,8 –31,5 – 34,5 – 154 – 380 kV’tur.
Sekonder anma gerilimi standartlarda 100 – 110 – 115 – 120 Volt veya bu gerilimlerin kök3 bölümüdür.
Sistemimizde genellikle kullanilan gerilim 100 Volttur
Faz Toprak gerilim transformatörü (Bir buşingli)
( Genelde154 ve 380kV sistemlerde kullanılır.)
Faz - Faz gerilim transformatörü (iki buşingli)
(35kV ta kadar imal edilir.)
Orta gerilim sisteminde KÖK binalarında kullanılan 220 Volt sargısı olan geri gerilim transformatörleri
vardır.
Bu sargı KÖK binasının aydınlatması, kesici kurma motorunun beslenmesi veya redresörü beslemede
kullanılır.
Not: Gerilim trafosunda oluşan bir arıza durumunda; sekonder bağlantılarının gevşek kalmamasına
dikkat ediniz, tehlikeli gerilimlerin oluşması için açık devre ediniz.