Güç transformatörü 17 Soru-Cevap! Neler bildiğinizi görün...

01

Transformatörün çekirdeği neden topraklanmalıdır?

Bir güç transformatörünün normal çalışmasında, demir çekirdeğin güvenli bir şekilde topraklanması gerekir. Topraklama yoksa, demir çekirdeğin toprağa olan askı gerilimi, demir çekirdeğin aralıklı olarak arızalanmasına ve toprağa deşarj olmasına neden olur; demir çekirdek topraklandıktan sonra ise demir çekirdeğin askı potansiyelinin oluşma olasılığı ortadan kalkar. Bununla birlikte, çekirdek ikiden fazla noktadan topraklandığında, çekirdekler arasındaki dengesiz potansiyel, topraklama noktaları arasında bir dolaşım oluşturarak çekirdeğin çok noktalı topraklama ısınma arızasına neden olur.

Transformatörün demir çekirdeğindeki topraklama arızası, demir çekirdeğin yerel olarak aşırı ısınmasına neden olur. Ciddi durumlarda, demir çekirdeğin yerel sıcaklık artışı artar, hafif gaz etkisi ve hatta ağır gaz etkisi nedeniyle devre kesme kazası meydana gelir. Demir yongaları arasındaki kısa devre arızası, kısmen yanmış demir çekirdekten kaynaklanır, bu da demir kaybını artırır ve transformatörün performansını ve normal çalışmasını ciddi şekilde etkiler, bu nedenle onarım için demir çekirdek silikon çelik levhasının değiştirilmesi gerekir. Bu nedenle transformatörlerde çok noktalı topraklama değil, yalnızca tek noktalı topraklama kullanılır.

02

Transformatörler neden çekirdek olarak silikon çelik levhalar kullanır?

Genellikle transformatör çekirdeği silikon çelik levhadan yapılır. Silikon çelik, silikon içeriği %0,8 ila %4,8 arasında değişen bir tür silikon çeliğidir. Transformatör çekirdeği silikon çelikten yapılır çünkü silikon çelik kendisi güçlü manyetik iletkenliğe sahip manyetik bir malzemedir. Enerjilendirilmiş bobinde, büyük manyetik indüksiyon yoğunluğu üretebilir, böylece transformatörün hacmi küçültülebilir.

Bildiğimiz gibi, transformatör her zaman alternatif akım (AC) durumunda çalışır ve güç kaybı sadece bobinin direncinden değil, aynı zamanda alternatif akım tarafından mıknatıslanan demir çekirdekten de kaynaklanır. Demir çekirdekteki güç kaybına genellikle "demir kaybı" denir. Demir kaybı iki nedenden kaynaklanır: biri "histerezis kaybı", diğeri ise "girdap akımı kaybı".

Histerezis kaybı, demir çekirdeğin manyetizasyon sürecindeki histerezis olgusundan kaynaklanan demir kaybıdır. Bu kaybın boyutu, malzemenin histerezis döngüsüyle çevrili alanla orantılıdır. Silikon çeliğinin histerezis döngüsü dardır ve transformatör olarak kullanılan demir çekirdeğin histerezis kaybı küçüktür, bu da ısınma derecesini büyük ölçüde azaltabilir.

Silikon çeliği yukarıda belirtilen avantajlara sahip olduğuna göre, neden silikon çeliğinin tamamını çekirdek olarak kullanıp, aynı zamanda levhalar haline de getirmeyelim?

Bunun nedeni, pul çekirdeğin, girdap akımı kaybı adı verilen başka bir demir kaybı türünü azaltmasıdır. Transformatör çalışması sırasında, bobinde alternatif akım bulunur ve bu da elbette alternatif olan manyetik akı üretir. Bu değişen akı, demir çekirdekte indüklenmiş bir akım oluşturur. Demir çekirdekte oluşan indüklenmiş akım, manyetik akının yönüne dik düzlemde dolaşır, bu nedenle girdap akımı olarak adlandırılır. Girdap akımı kayıpları ayrıca çekirdeği ısıtır. Girdap akımı kaybını azaltmak için, transformatörün demir çekirdeği, birbirlerinden yalıtılmış silikon çelik levhalarla kaplanır, böylece girdap akımı uzun ve dar bir devrede küçük bir bölümden geçer ve girdap akımı yolundaki direnci artırır. Aynı zamanda, silikon çelikteki silikon, malzemenin özdirencini artırır ve girdap akımını azaltmada da rol oynar.

Transformatörde kullanılan demir çekirdek için genellikle 0,35 mm kalınlığında soğuk haddelenmiş silikon çelik levha kullanılır. Gerekli demir çekirdeğin boyutuna göre, uzun levhalar halinde kesilir ve daha sonra "güneş" veya "ağız" şeklinde üst üste bindirilir. Prensip olarak, girdap akımını azaltmak için silikon çelik levha ne kadar ince olursa, birleştirme şeridi o kadar dar olur ve etki o kadar iyi olur. Bu, yalnızca girdap akımı kaybını ve sıcaklık artışını azaltmakla kalmaz, aynı zamanda silikon çelik levha malzemesinden de tasarruf sağlar. Ancak gerçekte silikon çelik levhadan demir çekirdek yapılırken, yukarıda belirtilen avantajların yanı sıra, çekirdek yapımı için önemli ölçüde insan gücü artışı ve çekirdeğin etkili kesit alanında azalma gerekecektir. Bu nedenle, silikon çelik levha ile transformatör çekirdeği yapılırken, özel durumdan yola çıkılmalı, avantajlar ve dezavantajlar tartılmalı ve en uygun boyut seçilmelidir.

03

Gaz korumasının kapsamı nedir?

1) Transformatörün içinde çok fazlı kısa devre.

2) Sargılar arasında kısa devre, sargı ile demir çekirdek veya gövde arasında kısa devre.

3) Demir çekirdeğin arızalanması.

4) Yüzeyin altında petrol veya petrol sızıntısı.

5) Musluk şalterinin teması zayıf veya tel kaynağı sağlam değil.

04

Ana transformatör diferansiyel koruması ve gaz koruması arasındaki farklar nelerdir?

1. Ana transformatör diferansiyel koruması, dolaşım akımı prensibine göre tasarlanmış ve üretilmiştir; gaz koruması ise transformatörün iç arızası durumunda oluşan veya ayrışan gazın özelliklerine göre tasarlanmış ve üretilmiştir.

2. Diferansiyel koruma, transformatörün ana koruma yöntemidir ve gaz koruması ise transformatörün iç arızalarına karşı ana koruma yöntemidir.

3, farklı koruma kapsamlarına göre:

Diferansiyel koruma:

1) Ana transformatörün iletken hattında ve transformatör bobininde çok fazlı kısa devre meydana gelmiştir.

2) Ciddi tek fazlı sargılar arası kısa devre.

3) Yüksek akım topraklama sisteminde koruma bobini ve bağlantı telinde topraklama arızası.

B Gaz koruması:

1) Transformatörün dahili çok fazlı kısa devresi.

2) Sargılar arası kısa devre, sargılar arası ve çekirdek arası veya dış ve kısa devre.

3) Demir çekirdeğin arızalanması (ısıtma ve yanma kaybı).

4) Yüzeyin altında petrol veya petrol sızıntısı.

5) Musluk şalterinin zayıf teması veya telin kötü kaynaklanması.

05

Ana transformatör soğutucusundaki arızayla nasıl başa çıkılır?

1. Soğutucunun I ve II bölümlerinin çalışma güç kaynağı kesildiğinde, "#1, #2 güç arızası" sinyali gönderilecektir. Ana transformatör soğutucusu duracak ve devre kesici devreye girecektir.

2. Çalışma sırasında I ve II bölümlerindeki anahtarlamalı güç kaynağında arıza meydana gelmesi durumunda, "soğutucu tamamen durur" uyarısı yanar ve ardından ana transformatörün soğutucusu tamamen durur ve devre kesme devresi devreye girer. Koruma sistemi derhal sevk merkezine bildirilerek devre dışı bırakılmalı ve manuel anahtarlama işlemi hızla gerçekleştirilmelidir.

3. Soğutucu devrelerinden herhangi biri arızalandığında, arızalı soğutucu devresini izole edin.

06

Paralel çalışma koşullarını sağlamayan transformatörlerin paralel çalıştırılmasının sonuçları nelerdir?

Değişken oran aynı olmadığında ve paralel çalışma söz konusu olduğunda, transformatörün çıkışını etkileyen bir sirkülasyon meydana gelir; eğer empedans yüzdesi tutarlı değilse ve paralel çalışma söz konusuysa, transformatörün kapasite oranına göre yük dağıtılamaz ve bu da transformatörün çıkışını etkiler. Kablolama grupları aynı olmadığında ve paralel çalıştırıldığında, transformatörde kısa devre meydana gelir.

07

Transformatörden gelen anormal sese ne sebep oluyor?

1) aşırı yüklenme;

2) Zayıf iç temas, deşarj kaynaklı tutuşma;

3) Bazı parçalar gevşek;

4) Sistemde topraklama veya kısa devre var;

5) Büyük motorların çalıştırılması nispeten büyük yük değişikliklerine neden olur.

08

Transformatörün yük altındaki gerilim regülatörünün kademe anahtarının ayarlanmasına ne zaman izin verilmez?

1) Transformatörün aşırı yüklenme durumunda çalışması (özel durumlar hariç)

2) Yük altında basınç düzenleme cihazının hafif gaz koruması sık sık sinyal verdiğinde.

3) Yük altında basınç düzenleme cihazının yağ göstergesinde yağ bulunmadığında.

4) Ayar basıncı sayısı belirtilen sayıyı aştığında.

5) Basınç düzenleme cihazında anormal durum meydana gelmesi.

09

Transformatörün bilgi plakasında hangi değerler yazıyor?

Transformatör nominal değeri, üreticinin transformatörün normal kullanımı için belirlediği düzenlemedir. Belirtilen nominal değerde çalışan transformatör, uzun süreli güvenilir çalışma ve iyi performans sağlayabilir. Nominal değerleri şunları içerir:

1. Nominal kapasite: Transformatörün nominal durumdaki çıkış kapasitesinin garanti edilen değeri, volt-amper (VA), kilovolt-amper (kVA) veya megavolt-amper (MVA) biriminde ifade edilir. Transformatörün yüksek çalışma verimliliğine sahip olması nedeniyle, genellikle orijinal ve ikincil sargıların nominal kapasite tasarım değerleri eşittir.

2. Nominal Gerilim: Yüksüz durumda transformatörün terminal geriliminin garantili değerini ifade eder ve volt (V) ve kilovolt (kV) cinsinden gösterilir. Aksi belirtilmedikçe, nominal gerilim, bağlantı hattı gerilimidir.

3. Nominal akım: Nominal kapasite ve nominal gerilimden hesaplanan ve amper (A) cinsinden ifade edilen hat akımını ifade eder.

4. Yüksüz akım: Transformatörün yüksüz çalışma uyarma akımının nominal akım yüzdesi.

5. Kısa devre kaybı: Sargının bir tarafında kısa devre meydana geldiğinde, diğer taraftaki sargı gerilimi her iki taraftaki sargının nominal akıma ulaşmasına neden olur; bu durum watt (W) veya kilovat (kW) cinsinden ifade edilir.

6. Yüksüz kayıp: Transformatörün yüksüz çalışma durumundaki aktif güç kaybını ifade eder ve watt (W) veya kilovat (kW) cinsinden gösterilir.

7. Kısa devre gerilimi: Empedans gerilimi olarak da bilinir, sargının bir tarafında kısa devre olduğunda, diğer taraftaki sargının nominal akıma uygulanan gerilime ve nominal gerilim yüzdesine ulaşmasını ifade eder.

8. Bağlantı grubu: Birincil ve ikincil sargıların bağlantı şeklini ve saat ile gösterilen hat gerilimleri arasındaki faz farkını belirtir.

10

Akım kaynaklı dönüştürücülerin neden büyük transformatör kapasitesine ihtiyacı vardır?

Transformatörler genellikle nominal güç yerine nominal kapasite için tasarlanır, çünkü akımları yalnızca nominal kapasiteyle ilişkilidir. Gerilim kaynaklı dönüştürücülerde, giriş güç faktörü 1'e yakın olduğundan nominal kapasite ve nominal güç neredeyse eşittir. Akım kaynaklı dönüştürücülerde durum böyle değildir; giriş tarafındaki transformatörün güç faktörü en fazla asenkron motorun yük güç faktörüne eşittir, bu nedenle aynı yükteki motor için nominal kapasitesi gerilim kaynaklı dönüştürücü transformatöründen daha büyüktür.

11

Bir transformatörün kapasitesi neyle ilgilidir?

Demir çekirdeğin seçimi voltajla, tel seçimi ise akımla ilgilidir; yani telin kalınlığı doğrudan ısı değeriyle ilişkilidir. Başka bir deyişle, transformatörün kapasitesi yalnızca ısı değeriyle ilgilidir. Tasarlanan bir transformatör için, eğer ortamda ısı dağılımı iyi değilse, 1000 kVA ise, ısı dağılım kapasitesi artırılırsa 1250 kVA'da çalışması mümkün olabilir.

Ayrıca, transformatörün nominal kapasitesi, izin verilen sıcaklık artışıyla da ilişkilidir; örneğin, 1000 kVA'lık bir transformatör için izin verilen sıcaklık artışı 100 K ise, özel durumlarda 120 K'ye kadar çalışmasına izin veriliyorsa, kapasitesi 1000 kVA'dan fazladır. Ayrıca, transformatörün ısı dağıtım koşulları iyileştirilirse, nominal kapasitesinin artırılabileceği de görülebilir. Tersine, aynı kapasitedeki dönüştürücü için transformatör kabininin hacmi azaltılabilir.

12

Transformatör verimliliği nasıl artırılır?

1) Düşük kayıplı, yüksek verimli ve enerji tasarruflu transformatör seçmeye çalışın.

2) Yüke göre, makul kapasiteli bir transformatör seçin.

3) Transformatörün ortalama yük faktörü %70'ten büyük olmalıdır.

4) Ortalama yük katsayısının genellikle %30'dan düşük olduğu durumlarda, küçük kapasiteli transformatör uygun şekilde değiştirilmelidir.

5) Yük güç faktörünü iyileştirerek transformatörün aktif güç iletme yeteneğini artırın.

6) Yükün makul bir şekilde yapılandırılması, mümkün olduğunca transformatör çalışma sayısını azaltmak.

13

Yüksek enerji tüketimine sahip dağıtım transformatörlerinin teknik dönüşümünü neden hızlandırmalıyız?

Yüksek enerji tüketimli dağıtım transformatörleri esas olarak SJ, SJL, SL7, S7 ve diğer seri transformatörleri ifade eder; bunların demir kaybı ve bakır kaybı, günümüzde yaygın olarak kullanılan S9 serisi transformatörlere göre çok daha yüksektir; örneğin S7 ile S9 karşılaştırıldığında, demir kaybı %11, bakır kaybı ise %28 daha fazladır.

Yeni transformatörler, örneğin S10, S11 transformatörleri, S9'a göre daha az enerji tüketir ve amorf alaşımlı transformatörlerdeki demir kaybı S7'ye göre sadece %20 daha azdır. Transformatörlerin kullanım ömrü genellikle birkaç on yıldır. Yüksek enerjili transformatörlerin yüksek verimli enerji tasarruflu transformatörlerle değiştirilmesi, yalnızca enerji dönüşüm verimliliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda kullanım ömrü boyunca elektrik tasarrufu da sağlar.

14

Girdap akımı nedir? Girdap oluşumunun zararlı etkileri nelerdir?

Bir telden alternatif akım geçtiğinde, telin etrafında alternatif bir manyetik alan oluşur. Alternatif manyetik alan içindeki tüm iletken, içinde indüklenmiş akım üretir; çünkü bu indüklenmiş akım, tıpkı su girdabı gibi, tüm iletken içinde kapalı bir döngü oluşturur ve bu nedenle girdap olarak adlandırılır. Girdap akımı sadece güç kaybına ve elektrikli ekipmanların verimliliğinin azalmasına neden olmakla kalmaz, aynı zamanda elektrikli cihazların (örneğin transformatör çekirdeği) ısınmasına yol açarak ekipmanın normal çalışmasını ciddi şekilde etkiler.

15

Transformatör geçici durum koruma sistemleri neden düşük voltajlı kısa devre akımından kaçınmalıdır?

Röle koruma hareketinin seçiciliğini esas olarak göz önünde bulundurarak, yüksek taraf hızlı kesme koruması esastır. Transformatör arızalarının ciddi dış koruması, transformatörün alçak gerilim tarafının maksimum kısa devre akımını ayarlarken kaçınılmadığı takdirde ortaya çıkar. Çünkü alçak gerilim tarafı, ihracat aralığından çok uzak olmayan bir mesafede kısa devre akımı değerine sahip olduğundan, temelde eşittir. Bu durum, yüksek taraf hızlı kesme korumasının alçak basınca doğru genişlemesine neden olur ve böylece seçiciliği kaybedersiniz. Seçiciliği kaybettikten sonra koruma daha güvenilir olur, ancak bazı sakıncalara da yol açar. Örneğin, günümüzde birçok endüstriyel tesiste 10 kV transformatör odası (10 kV bara + çıkış devre kesici) bulunurken, her atölyede alçak gerilim transformatör odası (halka şebeke kabini + transformatör) bulunur. Devre kesici, transformatörün alçak gerilim tarafındaki maksimum kısa devre akımından kaçınmazsa, alçak gerilim ana şalteri (halka şebeke kabini yük şalteri sigortası) ve yüksek gerilim devre kesicisi devreye girer ve bu da işletmede sakıncalara yol açar.

16

İki paralel transformatör neden aynı anda topraklanamaz?

Yüksek akım sistemlerinde, röle koruma hassasiyeti koordinasyonunun gerekliliklerini karşılamak için ana transformatörün bir kısmı topraklanır, diğer kısmı ise topraklanmaz.

Bir istasyondaki iki ana transformatörün nötr noktaları aynı anda topraklanmadığından, sıfır dizi akımı ve sıfır dizi gerilimi korumasının koordinasyonu esas olarak dikkate alınır.

Paralel çalışan birden fazla transformatörün bulunduğu bir trafo merkezinde, transformatörlerin nötr noktalarının bir kısmı topraklanırken diğer kısmı topraklanmaz. Bu şekilde, toprak kaçağı akımının seviyesi makul bir aralıkta sınırlandırılabilir ve tüm şebeke sıfır dizi akımının büyüklüğü ve adımı çalışma modu değişikliğinden etkilenmez, böylece sistemin sıfır dizi akımı koruma hassasiyeti artırılabilir.

17

Yeni takılan veya elden geçirilen transformatörün devreye alınmadan önce darbe kapatma testinden geçmesi neden gereklidir?

Şebekede yüksüz çalışan transformatörlerin devreden çıkarılması, işletme aşırı gerilimine neden olur. Düşük akımlı topraklama sistemlerinde, sözde aşırı gerilimin genliği, nominal faz geriliminin 3 ila 4 katı olabilir; büyük topraklama sistemlerinde ise işletme aşırı gerilimi, nominal faz geriliminin 3 katına kadar çıkabilir. Bu nedenle, transformatörün izolasyonunun nominal gerilime ve işletme aşırı gerilimine dayanıp dayanamayacağını test etmek için, transformatör çalıştırılmadan önce birkaç darbe kapatma testi yapılmalıdır. Ayrıca, yüksüz transformatörün girişi, nominal akımın 6 ila 8 katına ulaşabilen bir ani akım üretecektir. Uyarıcı ani akım çok fazla elektrik enerjisi üreteceğinden, darbe kapatma testi yapılmalı veya transformatörün mekanik dayanımı ve röle korumasının yanlış çalıştırılması durumunda etkili önlemler alınmalıdır.

Kaynak: Windows on Power