Güç Trafosu Temelleri

1. 2. Sarım şekline göre sınıflandırma

2. (1) Çift sargılı transformatör: yükseltici transformatör, alçaltıcı transformatör, fabrika transformatörü vb. için kullanılır.

3. (2) Üç sargılı transformatör: alçaltıcı transformatör, bağlantı transformatörü vb. için kullanılır.

4. (3) Kendinden bağlantılı transformatör: düşürücü transformatör, irtibat transformatörü vb. için kullanılır.

5. (4) Bölünmüş transformatör: Fabrika transformatörleri ve çalıştırma transformatörleri için kullanılan eksenel bölünmüş ve radyal bölünmüş olmak üzere iki türü vardır.

7. 3. Yapıya göre sınıflandırma

8. (1) Tek fazlı transformatör: 330~1000kV transformatörler için kullanılır.

9. (2) Üç fazlı transformatör: 10~500 kV transformatör için kullanılır.

10. (3) Kombine transformatör: Transformatör birkaç parçaya ayrılır ve transformatör, şantiyeye ulaştıktan sonra birleştirilir; bu transformatör, trafiğin elverişsiz olduğu alanlarda kullanılır.

12. 4. Soğutma yöntemine göre sınıflandırma

13. (1) Yağlı transformatör: 10~1000kV transformatörler için kullanılır.

14. (2) Kuru tip transformatör: 10~110 kV transformatörler için kullanılır.

15. (3) SF6 transformatörü: şu anda 110 kV transformatörler için kullanılmaktadır.

17. 5. Güç transformatörünün modeli

19. (1) Modeldeki harflerin anlamı

21. D—Tek fazlı F—Yağ daldırmalı hava soğutma

22. O—kendiliğinden P—zorlamalı yağ dolaşımı

23. S—Üç fazlı veya üç bobinli J—Yağda daldırılmış kendinden soğutmalı

24. Z—Yük altında voltaj regülatörü L—Alüminyum bobin

26. * Bakır bobinler ve çift bobinler için sembol eklenmesine gerek yoktur.

28. (2) Örnek

30. SFPSL—120000/110: 110kV, 120MVA üç fazlı üç bobinli cebri yağ sirkülasyonlu hava soğutmalı alüminyum bobinli transformatör

32. OSFPSZ—240000/330: 330 kV, 240 MVA üç fazlı üç bobinli yük altında gerilim regülasyonlu zorlamalı yağ sirkülasyonlu hava soğutmalı kendinden bağlantılı transformatör

İkincisi, güç transformatörünün bobini.

Güç transformatöründeki en önemli ve karmaşık parça bobindir. Bakır (veya alüminyum) telden yapılmıştır ve özel yalıtım parçalarından oluşmaktadır.

1. Sarmal bobin

Sarmal bobinin ana özelliği, paralel tel sayısının fazla olması, tel demetinin spiral şeklinde sarılması ve bir tel demetinin bir turdan oluşan bir bobin olmasıdır. Sarmal bobin, iyi mekanik stabiliteye, iyi ısı dağılımına ve iyi işçiliğe sahiptir ve transformatörlerin düşük voltajlı ve yüksek akımlı bobinlerinde yaygın olarak kullanılır.

Sarmal bobin, akımın büyüklüğüne göre tek sarmal, çift sarmal ve dörtlü sarmal olmak üzere üç farklı yapıda sarılabilir.

2. Sürekli bobin

Eksenel doğrultu boyunca dağılmış ve birbirine kaynaklanmasına gerek olmayan çeşitli tel parçalarından oluşan bobine sürekli bobin denir.

Sürekli bobinin uç destek yüzeyi geniştir, eksenel kuvvet büyüktür, kısa devre direnci güçlüdür ve her hat segmenti büyük bir ısı dağıtım kapasitesine sahiptir. Bu tür bobinler, voltaj seviyesi veya kapasite aralığından bağımsız olarak geniş bir uygulama alanına sahiptir.

3. Dolaşmış bobin

Birbirine dolanmış bobin, birkaç birbirine dolanmış çizgi parçasından (parçacık) oluşur. Tüm çizgi parçaları birbirine dolanmış bobinlere tam dolanmış bobin denir ve 220 kV ve üzeri gerilimlere sahip transformatörlerde yaygın olarak kullanılır. Bir kısmı birbirine dolanmış çizgi parçasından (parçacık) ve bir kısmı sürekli çizgi parçasından oluşan bobine ise birbirine dolanmış sürekli bobin denir ve 66 kV ve üzeri gerilimlere sahip transformatörlerde kullanılır.

Bobinin bitişik sargıları arasına bitişik olmayan sargılar yerleştirildiği için, kademeli olarak birbirine dolanmış çizgi parçaları oluşturulur ve böylece bobinin boyuna kapasitansı artırılır ve bobinin eksenel yüksekliği boyunca darbe geriliminin dağılım özellikleri iyileştirilir, bu nedenle çeşitli yüksek gerilim bobinlerinde yaygın olarak kullanılır.

4. İçten korumalı bobin

İç kalkan sürekli bobini, hat segmentleri arasındaki seri kapasitansı artırarak darbe gerilimi dağılımını iyileştirmek için kullanılır. Yapısal özelliği, ilave kapasitör sargılarının doğrudan sürekli hat segmentinin içine sarılmasıdır. Kapasitör sargılarının uçları yalıtımla sarılır ve daha sonra hat segmentine asılır. Kapasitör sargıları akım taşımaz ve yalnızca darbe gerilimi altında çalışır.

İçten korumalı sürekli bobinler, yapısal olarak iki bölümlü jumper, dört bölümlü jumper, sekiz bölümlü jumper ve segmentli bağlantı şeklinde mevcuttur.

Üçüncüsü, güç transformatörünün demir çekirdeği.

Güç transformatörünün önemli bir bileşeni de demir çekirdektir. Bu çekirdek, yüksek geçirgenliğe sahip silikon çelik levhaların üst üste istiflenmesi ve ardından çelik klipslerle sıkıştırılması veya cam şeritlerle bağlanmasıyla oluşturulur.

1. Silikon çelik levha

Güç transformatörlerinde kullanılan silikon çelik levhalar, 0,3~0,5 mm kalınlığında soğuk gadolinyum silikon çelik levhalardır. Şu anda bu tür soğuk gadolinyum silikon çelik levhaları yalnızca Wuhan Demir ve Çelik Fabrikası ve Şanghay Baosteel üretebilmektedir. Ancak büyük transformatörler için silikon çelik levhalar Japonya'dan ithal edilmek zorundadır.

2. Demir çekirdeğin yapısı

(1) Çeşitli tek fazlı transformatörlerde kullanılan tek fazlı iki kolonlu demir çekirdek.

(2) Yüksek gerilimli büyük kapasiteli tek fazlı transformatörler için kullanılan tek fazlı bölüm kolon tarafı boyunduruk çekirdeği.

(3) Tek fazlı iki kolonlu yan boyunduruk çekirdeği, yüksek gerilim ve ultra yüksek gerilim büyük kapasiteli tek fazlı transformatörler için kullanılır.

(4) Üç fazlı üç kolon, çeşitli üç fazlı transformatörlerde kullanılan demir çekirdektir.

(5) Büyük kapasiteli üç fazlı transformatörler için beş sütunlu demir çekirdek.

Dördüncüsü, yağlı transformatörün yağ tankı.

1. Varil tipi yağ tankı, esas olarak çeşitli küçük ve ekstra büyük yağlı transformatörlerde kullanılır.

2. Çan biçimli yağ tankı, 110~500kV yağlı tip transformatörlerde yaygın olarak kullanılır.

3. Tamamen sızdırmaz yağ tankı neredeyse kaynaklanarak kullanılamaz hale gelecek. Son yıllarda sadece 110 kV ve üzeri yağlı transformatörlerde kullanılıyordu.

5. Yağlı tip transformatörün yağ genleşme tankı

Transformatörün yağ genleşme tankının iki işlevi vardır: Birincisi, yağ tankındaki transformatör yağının termal genleşme ve büzülmesi için alan sağlamak; ikincisi ise transformatör yağını dış atmosferden izole ederek eskimesini önlemektir.

1. Kapsül tipi yağ koruyucu, transformatör yağını dış atmosferden ayırmak için kauçuk kapsüller kullanır ve transformatör yağının termal genleşme ve büzülmesi için alan sağlar.

2. Diyaframlı yağ koruyucu, transformatör yağını dış atmosferden ayırmak için kauçuk bir diyafram kullanır ve transformatör yağının genleşip büzülmesi için alan sağlar.

3. Oluklu yağ genleşme tankı, transformatör yağını dış atmosferden ayırmak ve transformatör yağına termal genleşme ve büzülme için alan sağlamak amacıyla metal oluklu levhalardan oluşan bir metal genleştirici kullanır. Oluklu yağ genleşme tankı iki tipe ayrılır: içten yağlı tip ve dıştan yağlı tip. İçten yağlı tip daha iyi performans gösterir ancak daha büyük hacme sahiptir.

6. Yağlı transformatörün soğutma yöntemi

1. Soğutma yöntemlerini temsil eden semboller

İlk harf: O—mineral yağ, K—sentetik yalıtım sıvısı, L—yalıtım gazı.

İkinci harf: N - doğal konveksiyon sirkülasyonu, F - zorlamalı yağ sirkülasyonu, D - zorlamalı yönlendirme sirkülasyonu.

Üçüncü harf: A - hava, W - su.

Dördüncü harf: N - doğal konveksiyon, F - zorlamalı sirkülasyon (vantilatör, pompa).

2. Örnekler

ONAN—Ücretsiz Soğutma

ONAF - hava soğutma

OFAF—Zorlamalı Yağ Sirkülasyonlu Hava Soğutma

ODAF—Zorlamalı Yağ Sirkülasyonu Yönlendirmeli Soğutma

Yedi, transformatör burcu

1. 40 kV ve altı gerilimler için saf porselen izolasyon burcu

Bu tip muhafazaların kılavuz çubuklu ve kablo tipi olmak üzere iki yapısı vardır. Kılavuz çubuklu tip, transformatörlerin alçak gerilim burçlarında kullanılır; kablo geçişli tip ise 10~20kV yüksek gerilim çıkış hatlarında kullanılır.

2. 40kV ve altı yüksek akım burcu

Bu tip burçların iki yapı çeşidi vardır: kılavuz çubuk tipi ve kapasitif tip. Kılavuz çubuk tipi saf seramik burç, orta kapasiteli jeneratör transformatörlerinin alçak gerilim sargısı çıkışında kullanılır; kapasitif burç ise büyük jeneratör transformatörlerinin alçak gerilim sargısı çıkışında kullanılır.

3. 66kV ve üzeri yağlı kağıt kapasitif burç

Bu kılıfın iç yalıtımı, yalıtım kağıdı ve alüminyum folyonun dönüşümlü olarak sarılmasıyla oluşturulmuş bir kondansatör çekirdeğidir. Kondansatör çekirdeği ve porselen kılıf, yalıtım yağı ile doldurulmuştur. Kılıf ile sargı arasındaki bağlantı, kılavuz çubuk tipi ve kablo tipi olmak üzere iki tür yapıya sahiptir. Yağlı kağıt kondansatör çekirdeği, iletken tüp üzerine 0,08~0,12 mm kalınlığında kablo kağıdı ve 0,01 mm kalınlığında alüminyum folyo ile dönüşümlü olarak sarılmıştır.

4. 66 kV ve üzeri bant-kağıt kapasitif burçlar

Bu kılıfın iç yalıtımı, yapışkan kağıt ve alüminyum folyonun dönüşümlü olarak sarılmasıyla oluşturulan bir kondansatör çekirdeğidir. Kondansatör çekirdeği ve porselen kılıf yalıtım yağı ile doldurulmuştur ve kılıfın alt kısmında porselen kılıfa gerek yoktur. Bununla birlikte, bu tür kılıfın tanδ değeri büyüktür ve yapışkan kağıt kolayca çatlayarak kısmi deşarj oluşturabilir, bu nedenle üretimi şu anda durdurulmuştur.

5. Reçine döküm kondansatör burcu

Bu kılıfın ana yalıtımı, yalıtım kağıdı ve alüminyum folyonun dönüşümlü olarak sarılmasıyla oluşturulan bir kondansatör çekirdeğidir ve dış yüzeyine epoksi reçine dökülerek katı bir yalıtım kılıfı haline getirilir. Bu tür bir burç, petrol-gaz burcu olarak kullanılabilir; üst kısmı GIS boru hattına yerleştirilir ve arasına SF6 gazı doldurulur; alt kısmı ise transformatör yağına daldırılır.

8. Güç transformatörünün gerilim düzenleme yöntemi

1. Gerilim düzenleme yöntemi

Transformatörler için iki tür gerilim düzenleme yöntemi vardır: uyarmasız gerilim düzenlemesi ve yük altında gerilim düzenlemesi. Uyarmasız gerilim düzenlemesi, diğer adıyla yüksüz gerilim düzenlemesi, transformatör durdurulduğunda ve yüksüzken gerilimi düzenlemektir; uyarmasız gerilim düzenleme cihazına yüksüz kademe değiştirici denir; yük altında gerilim düzenleme cihazına ise yük altında kademe değiştirici denir.

2. Yük altında voltaj düzenleme konumu

Transformatörlerde yük altında gerilim regülasyonunun üç türü vardır: nötr nokta gerilim regülasyonu, orta gerilim hat ucu gerilim regülasyonu ve yüksek gerilim bobin hat ucu gerilim regülasyonu. Bunlar arasında nötr nokta gerilim regülasyonunun yapısı ve süreci nispeten basittir ve birçok uygulama alanı vardır.

3. Yük altında gerilim düzenleme anahtarı

Basınç düzenleme şalteri aynı zamanda bir kademe değiştiricidir. Şu anda, yerli üretim yük altında kademe değiştiricilerin kalitesi yeterince iyi değil ve yük altında kademe değiştiricilerin çoğu ithalata bağımlı olup, bunların büyük bir kısmı Alman MR ve İsveçli ABB'den ithal edilmektedir.

Dokuz, transformatör yağı

1. Trafo yağının bileşimi

Trafo yağı, farklı molekül ağırlıklarına sahip birçok hidrokarbon molekülünün karışımı olan mineral yağdır; bunlar esas olarak alkanlar, naftenler gibi hidrokarbon bileşikleri ve az miktarda aromatik hidrokarbonlardır.

2. Trafo yağının işlevi ve kalitesi

Yağlı transformatörlerin yalıtım yağı olarak kullanılan transformatör yağı, sadece yalıtım işlevine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda ısı dağıtma işlevine de sahiptir.

Transformatör yağı, donma noktasına göre 25 numaralı yağ ve 45 numaralı yağ olmak üzere ikiye ayrılır. 25 numaralı yağın donma noktası -25°C; 45 numaralı yağın donma noktası ise -45°C'dir.

25 numaralı transformatör yağı parafin bazlı bir yağdır ve 45 numaralı transformatör yağı naftenik bir yağdır. Geçmişte 45 numaralı transformatör yağı yurt dışından ithal edilmek zorundaydı, şimdi ise Sincan Karamay Rafinerisi de bunu üretebiliyor.

10. Güç transformatörünün üretim süreci

Güç transformatörü iki kısımdan oluşur: gövde ve aksesuarlar. Gövde, bobin, yalıtım parçaları, demir çekirdek, kademe değiştirici, transformatör yağı ve yağ tankından oluşur. Transformatörün aksesuarları arasında yağ koruyucu, soğutucu, burç, gaz rölesi, basınç tahliye vanası ve termometre bulunur. Bunlardan soğutucular, yalıtım yağı, burçlar, kademe değiştiriciler, gaz röleleri, basınç tahliye vanaları ve termometreler dışarıdan satın alınır. Aşağıda, birkaç ana bileşenin üretim süreçleri kısaca tanıtılmaktadır.

1. Bobin sarımı: sarım iskeletinin montajı - bobin sarımı - tel kaynağı - izolasyon paketi - bobin şekillendirme - bobin testi.

2. Demir çekirdek montajı: silikon çelik levhanın kesilmesi - çapak alma - demir çekirdeğin istiflenmesi - çekme plakasının ve koruyucu tabakanın takılması - demir çekirdeğin bağlanması - demir çekirdek testi - demir çekirdek klipslerinin takılması.

3. Yalıtım parçalarının işlenmesi: yalıtım parçalarının kesilmesi - çapak alma - köşelerin pahlanması - nem geçirmezlik işlemi.

4. Yakıt ve petrol depolama tanklarının işlenmesi: çelik levha kesimi - yakıt ve petrol depolama tanklarının kaynaklanması - pas giderme - kumlama - astar boyama - boyama - mekanik dayanıklılık testi.

5. Genel montaj: demir çekirdeğin takılması - yakıt deposu boru hattının takılması - bobinin yerleştirilmesi - demir yatağın istiflenmesi - kademe değiştiricinin takılması - kaynak telinin kaynaklanması - kaynak teli izolasyonunun sarılması - yarı mamul testi - gövde kurutma - gövde son işlem - yakıt deposu montajı - aksesuar montajı - yağ doldurma - sızdırmazlık testi - sıcak yağ sirkülasyonu - statik yerleştirme.

11. Güç transformatörünün fabrika testi

Güç transformatörlerinin fabrika testleri üç tipe ayrılır: rutin (fabrika) testi, tip testi ve özel test. Rutin test, her transformatörün fabrikadan çıkışında mutlaka yapılması gereken bir testtir ve genellikle fabrika testi olarak adlandırılır; tip testi, bir ürün tipindeki 1-2 transformatörden örnek alınarak yapılan bir testtir; özel test ise kullanıcı tarafından önerilir ve üreticiyle mutabık kalınan test maddeleridir.

1. Yüksek gerilim izolasyon testi için temel gereksinimler ve düzenlemeler

Transformatör sargıları, en yüksek çalışma gerilimi Um ve buna karşılık gelen izolasyon seviyesine göre test edilir. Aşağıdaki tabloda, ulusal standart GB1094.3-2003 "Güç Transformatörü Bölüm III: İzolasyon Seviyesi, İzolasyon Testi ve Dış İzolasyon Hava Boşluğu"nda belirtilen izolasyon test maddeleri yer almaktadır.

2. Rutin (fabrika) test maddeleri

(1) Sargı DC direnci ölçümü: tüm bağlantı terminallerinde ölçüm.

(2) Oran ölçümü: tüm musluk konumlarında ölçüm yapın.

(3) Kablolama grubu tespiti: nominal musluk konumunda test edin.

(4) Yalıtım direnci, emilim oranı ve polarizasyon indeksinin ölçümü: Sadece 220kV ve üzeri transformatörler polarizasyon indeksini ölçebilir.

(5) Sargı tanδ ve kapasitans testi: 35kV ve üzeri transformatörler tanδ açısından test edilmelidir.

(6) Burç tanδ ve kapasitans testi: 66kV ve üzeri kapasitif burçlar tanδ ve kapasitans açısından test edilmelidir.

(7) Transformatör yağı testi: yağ analizi, dielektrik dayanımı, tanδ, kromatografik analiz ve diğer maddeler, 750kV ve üzeri transformatörlerde ayrıca yağdaki partikül boyutu da test edilmelidir. Ayrıca, test süreci boyunca yağ kimyasal analizi ve yağ kromatografik analizi tekrarlandı.

(8) Yüksüz kayıp ve yüksüz akım ölçümü: Testi nominal gerilim kablolaması altında gerçekleştirin.

(9) Yük kaybı ve kısa devre empedansının ölçümü: nominal gerilim altında kablolama testi.

(10) Kısmi deşarj testi: Deşarj miktarı bir değerlendirme olarak değil, yalnızca yüksek voltaj testinin yapılıp yapılamayacağına dair bir referans olarak kullanılır.

(11) Yıldırım tam dalga darbe testi: 220kV ve üzeri, 120MVA ve üzeri transformatörler.

(12) Operasyonel etki testi: 330 kV ve üzeri transformatörler.

(13) Kısmi deşarj ölçümü ile endüktif dayanım gerilimi testi: 110 kV ve üzeri transformatörler.

(14) Alçak gerilim sargısı ve nötr noktasının harici yapı frekans dayanım gerilimi testi.

(15) Kısmi deşarj testi: Bu test, fabrika test değeri için bir değerlendirme testidir.

(16) Yağ akışının elektrik ölçümü: 330 kV ve üzeri yağ pompalarına sahip transformatörler.

(17) Döner yağ pompasının kısmi deşarj testi: 330 kV ve üzeri yağ pompalı transformatörler.

2. Tip testi öğeleri

(1) Sıcaklık artışı testi.

(2) Yıldırımın kırpma dalgası test edilmiştir.

(3) Nötr noktada yıldırım tam dalga darbe testi.

(4) Radyo parazit testi

3. Özel test maddeleri

(1) Ses seviyesi ölçümü.

(2) Üç fazlı transformatörlerin sıfır dizi empedansının ölçümü.

(3) Yüksüz akımın harmonik ölçümü.

(4) Fan motoru ve yağ pompası motoru tarafından emilen gücün ölçülmesi.

(5) Geçici gerilim transfer karakteristiklerinin ölçülmesi.

(6) Kısa devre dayanım testine dayanma.