TRANSFORMATÖR

       TRANSFORMATÖR

          

      

 GENEL

Elektrik enerjisi, sadece üretildiği yerde veya çevresinde kullanılmaz. Çok uzaklarda bulunan yerleşim bölgelerine, sanayi kuruluşlarına ve iş merkezlerine de iletilerek kullanılması sağlanır. Bunu başarabilmek için, uygun alt yapı donanımı ve yatırımına gereksinim vardır.

Elektriğin uzak bölgelere iletilmesi sırasında, gerek duyulan elemanların başında trafolar gelmektedir. Elektrik enerjisinin iletim, dağıtım ve tüketim aşamalarında başarıyla görev yaparlar. Özellikle iletimdeki rolleri oldukça önemlidir.

Trafo, elektromagnetik endüksiyon yoluyla elektrik enerjisini; aynı frekansta, fakat farklı gerilim ve akımda bir veya birkaç devreye dönüştüren ve hareket eden parçası olmayan statik bir makinedir. Kısaca trafolar, elektrik enerjisinin gerilim ve akım değerlerini, ihtiyaca uygun olarak değiştirebilen cihazlardır.

Elektrik enerjisi üreten santraller şunlardır;

1-   Hidroelektrik,

2-   Termik,

3-   Nükleer,

4-   Diğer (Güneş, jeotermal, rüzgar, dalga, kimyasal vb.).

Santrallerde üretilen elektriğin kullanım bölgelerine taşınması sırasında, iletim hatlarında ısı şeklinde güç kaybı ve gerilim düşümü olur. Bunu önlemek veya en az düzeye indirmek için; gücü sabit tutarak gerilimi yükseltmek gerekir. Güç sabit kaldığından, gerilim yükselince akım değeri düşer. Böylece hatlarda kullanılan iletkenlerin kesitleri küçülür. Sonuçta; gerilimi yükseltmek, hem güç kaybını azaltır hem de ekonomik açıdan kazanç sağlar.

Santrallerde 400 - 35 000 V arasında üretilen alternatif gerilim, trafolar sayesinde daha büyük değerlere yükseltilerek, enerji iletim hatlarıyla dağıtım merkezlerine taşınır. Dağıtım merkezine ulaşan yüksek gerilim, yine trafolar sayesinde kullanım değerine düşürülür.

TRAFONUN YAPISI

Kullanıldıkları yerler neresi olursa olsun, bütün trafolar prensip olarak aynı temel düşünceye dayanır. Genel olarak, toprağa karşı izole edilmiş iki sargı (bobin) ile sargıları taşıyan demir çekirdekten (nüve) oluşur. Uyarılan sargıya primer ve diğerine sekonder denir.

Aşağıda en basit haliyle bir trafo şeması görülmektedir.

Çekirdek (nüve) : İnce silisli saçların üst üste dizilmesiyle meydana gelen ve kapalı bir magnetik devre oluşturan metalik bir yapıdır.

Sargı (bobin) : Elektrik ve elektronik devrelerde yaygın olarak kullanılan devre elemanlarından biridir. Sargı, sarımlardan (sipirler) meydana gelir. En basit şekilde, yalıtılmış iletkenlerin bir çekirdek üzerine sarılmasıyla elde edilirler. Bir iletkenin üzerinden geçen akımı, manyetik alan çizgilerine çevirerek yapısal olarak enerji dönüşümü sağlar. Elektrik enerjisini manyetik alan olarak depolar.

Sargıların birincisine primer ve ikincisine sekonder adı verilir. Devrelerde bulunan akım yollarının hepsi genel olarak birer bobin görevi yapmaktadır. Ototrafoların dışında kalan diğer trafolarda, bu iki sargı birbirinden tamamen yalıtılmış durumdadır.

Trafonun yükseltici veya alçaltıcı olarak kullanılmasına göre, primerin gerilimi sekonderden daha küçük veya büyük olabilir. Gerilimin uygulandığı bobine primer ve elektrik enerjisinin değişik gerilimde alındığı bobine ise sekonder denir.

Primere uygulanan gerilim, sekonderden alınan gerilimden daha büyükse, bunlar düşürücü trafolardır. Eğer sekonderden alınan gerilim, primere uygulanandan daha büyükse, bunlara yükseltici trafolar denir. Primer ve sekonder gerilimleri birbirine eşit olan ve yalıtım amacıyla kullanılan çok özel trafolar da vardır.

Trafonun, primerine uygulanan gerilimi yükseltip düşürmesi, tamamen primer ve sekonderin sarım (sipir) sayısıyla orantılıdır.

Trafonun primerine uygulanan gerilim;  V1,

Primerin sarım sayısı;      N1,

Sekonderin sarım sayısı;  N2,

Sekonderin gerilimi;          V2   ise;

Primer ve sekonderdeki sarım sayılarıyla, primer ve sekonderdeki gerilimler arasındaki ilişki aşağıdaki denklemlerle gösterilir.

                         N1 / N2  =  V1 / V2                    

              veya

                         N1  x V2  =   N2  x V1

Birkaç vatlık en küçük zayıf akım trafolarından, çok büyük güçte ve enerji iletiminde kullanılan güç trafolarına kadar çok çeşitli kapasitelerde olabilirler. Gerilim bakımından da uygulama alanları çok geniştir. Trafolar, endüstride bir veya üç fazlı olarak kullanılır. Fakat bazı özel durumlarda faz sayısı daha farklı olabilir.

Trafoların diğer elektrik makinelerine göre en büyük üstünlükleri, verimlerinin yüksek oluşudur. Büyük trafolarda, yapı malzemesini ekonomik şekilde kullanarak, % 99.5 kadar verim sağlanmak mümkün olabilir. Elde edilen verimin bu kadar büyük olmasının nedeni, trafodaki sürtünme kayıplarının olmayışıdır.

Trafonun maliyetini düşürmek ve iletken alanları gereksiz şekilde büyütmemek amacıyla, alt gerilim sargısı çoğunlukla iç kısma ve demir çekirdeğe çok yakın olarak yerleştirilir. Üst gerilim sargısı ise dış kısımda bulunur. Primer ve sekonder sargıların birbirleri ile elektriksel hiç bir bağlantısı yoktur. Ancak özel olarak yapılan ototrafolarda, her iki sargı, elektriksel olarak birbirleriyle bağlantılıdır.

Trafolar, farklı görevler üstlenen bir çok parçanın bir araya gelmesiyle oluşan cihazlardır. Sıvı yalıtımlı bir trafoda genel olarak şu parça veya bölümler bulunur; 

1-   Trafo kazanı

2-   Çekirdek  (nüve).

3-   Sargılar  (Bobinler)..

4-   Radyatörler

5-   Genleşme tankı ve hava kurutma sistemi  (silikajeller).

6-   Gaz yastıklı trafolarda gaz tüpleri

7-   Kademe değiştirici, şalter

8-   Buşingler ve ana terminaller

9-   Topraklama bağlantıları ve güvenlik röleleri

10-   Yağ seviye ve sıcaklık göstergeleri (termometreler)....

11-   Katı yalıtkanlar  (Kağıt, tahta, takoz, ekran koruyucu vb.).

12-   Diğer parçalar (Borular, vanalar, contalar, cıvatalar, somunlar, kirişler, kablolar, bağlantı parçaları, tekerlekler... vb.)

DAĞITIM TRAFOSUNDA AKTİF KISIM

GÜÇ TRAFOSUNDA AKTİF KISIM

BİR DAĞITIM TRAFOSUNUN DIŞTAN GÖRÜNÜŞÜ

BİR GÜÇ TRAFOSUNUN DIŞTAN GÖRÜNÜŞÜ  (500 kV)

çalışma prensiBi

Bir trafonun primer sargılarına doğru gerilim uygulandığında, demir nüve üzerinde bir manyetik alan oluşur. Ancak bu manyetik alan, sabit bir alandır. Bu alanın yönü ve şiddeti değişmediğinden sekonder sargılarda e.m.k. endüklenmesi söz konusu olamaz. Çünkü endüksiyon kurallarına göre; değeri değişen manyetik alanlar tarafından etkilenen sargılarda, endüksiyon gerilimleri oluşabilir.

Doğru akımın verilişi ve kesilişi sırasında, sekonderde endüksiyon gerilimi görülebilir. Ancak manyetik alanın değişimi sürekli olmadığı için, trafolar doğru akımda kullanılmazlar.

Eğer primer sargıya alternatif gerilim uygulanırsa, sargıdan geçen akım, nüvede yön ve şiddetini sürekli değiştiren magnetik alan meydana getirir. Bu alan devreyi sekonder bobinin bulunduğu bacak üzerinden tamamlar. Değişik magnetik alan içinde bulunan sargıların üzerinde bir gerilim indüklenir. Aynı şekilde, primer bobinin meydana getirdiği, yönü ve şiddeti devamlı değişen, magnetik alan etkisindeki sekonder bobin üzerinde de bir e.m.k. indüklenir. Bu şekilde, bobinler arasında elektriksel bağlantı olmadan, sekonder bobinde elektromagnetik indüksiyon yoluyla bir gerilim indüklenir.   

Gücü sabit olan böyle bir sistemde; gerilimi ve akımı ters orantılı olarak değiştirmek mümkündür. Yani gerilimi yükseltip akımı aynı oranda düşürerek, iletim hatlarındaki iletken alanların küçülmesi sağlanabilir.

Bir sistemde :  Gerilim ;  V    

                 Akım    ;  I   ise, üç fazı bulunan bu sistemin gücü ;   

                                                              __

                                         P  =  V  x  I √ 3   olur.

Bir trafoda;

primer ve sekonder bobinlerin gerilimleri ;   V₁  ve  V₂  olursa,

birbirlerine göre yönleri ters olan akımlar   ;   I₁    ve  I₂   olur.

Bir oto-trafo da ise; primer bobindeki gerilim, sekonderdeki gerilimden V₁ kadar yani kendisi kadar fazladır. Seri bağlı sekonder bobinin gerilimi de, V₂ - V₁ kadar düşer. Bundan dolayı ortak primer bobinin akımı; I₁ ve I₂ arasında değişir.

Böyle bir trafonun bobini küçülür ve dolayısıyla trafonun büyüklüğü de azalacağından, hacimsel bir avantaj sağlanır. Diğer taraftan, ototrafoların dezavantajları da vardır. Örneğin; bobinler bağımsız değildir, kısa devre gerilimi düşüktür ve ayarlama düzeninin birleşik olması gibi bazı nedenlerden dolayı kullanım alanları sınırlıdır.

Trafonun Boşta Çalışması

Primer devresine alternatif bir gerilim uygulanan bir trafonun, ikinci devresine herhangi bir yük bağlanmazsa, yani ikinci devrenin uçları açık bırakılırsa, bu çalışma şekline; trafoların boşta çalışması denir.

Trafonun Yükte Çalışması

İkinci devre uçlarına omik bir yük bağlıdır. Trafonun primeri alternatif bir gerilimle bağlandığında geçen akım, bir Æ akısı oluşturur. Æ akısı, primer sargılara uygulanan gerilime yakın ve ters yönde bir E₁ e.m.k. indükler. Sekondere bağlanan yük nedeni ile de bu sargılardan bir I₂ akımı dolaşmaya başlar. I₂ akımı sekonder sargılarında kendisini oluşturan Æ akısına ters yönde bir Æ₂ akısı oluşturarak Æ ‘nin zayıflamasına ve primerde indüklenen  E₁ e.m.k. ‘ne de etkileyerek küçülmesine neden olur.

Trafonun Eşdeğer Devreleri

Boşta çalışan bir trafoda, yalnız primer sargılarında bir gerilim düşümü söz konusudur. Sekonderde bir yük bulunmadığı ve akım geçmediği için gerilim düşümü olamaz. Boşta çalışan bir trafonun eşdeğer devresi; sekondere  bir yük bağlandığında, bu sargılardan geçen akım oluşturduğu kaçak akı reaktansı ile sargıların omik direncinin neden oldukları gerilim düşümleri görülür.

Regülasyon

Bir trafonun primer gerilimi anma değerinde sabit tutulup, sekonderden anma yük akımı çekilirse, sekonder geriliminin boştaki değerine göre değiştiği görülür. Sekonderin boş ve tam yüklü durumdaki gerilimleri arasındaki farka trafonun gerilim değişmesi veya gerilim regülasyonu denir. Bu farkın, tam yüklü durumdaki sekonder gerilimine oranına gerilim regülasyon yüzdesi adı verilir.

TRAFODA YALITIM SİSTEMLERİ

Trafolar yalıtım sistemlerine göre iki gruba ayrılır.

A - Sıvı yalıtkanlı trafolar (Mineral yağ veya sentetik sıvı dolu)

1)   Atmosfere açık

2)   Atmosfere kapalı  (Tamamen kapalı ve gaz yastıklı)

B - Kuru tip trafolar

1)   Vernikli

2)   Dökme reçineli

                         

A - Sıvı yalıtımlı trafolar

Bu trafolarda, yalıtım sıvısı ile dolu olan bir kazanın içine, aktif bölüm yerleşmiştir. Genel olarak mineral yağ ve sentetik yalıtım sıvıları kullanılır. Bugün üretimi ve kullanımı artık yasaklanmış olan halojenli sıvılarla dolu bulunan ve hala çalışmakta olan trafolar da vardır. Bunlar için önlemler alınıp bazı çözüm yolları üretilmektedir.

1-   Mineral yalıtım yağları: Petrol kökenli sıvı maddelerdir. Diğer yalıtım maddelerine göre daha ucuz olması ve yapı malzemesiyle iyi uyum sağlaması nedeniyle, günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak parlama noktaları düşük olduğundan, çok sıcak iklimlerde ve yüksek sıcaklıkta çalışan bazı özel trafolarda kullanımı sakınca yaratabilir.

2-   Sentetik yalıtım sıvıları: Yalıtım yağlarına alternatif olarak üretilen, sentetik yapılı sıvı maddelerdir. Yanma noktalarının yüksek olması nedeniyle, çok sıcak iklim koşullarında ve yüksek sıcaklıkta çalışan özel trafolarda kullanılması daha güven sağlar.

3-   Halojenli yalıtım sıvıları: Parlama noktaları yoktur veya çok yüksektir ve çok iyi yalıtım özellikleri gösterir. Ancak insan ve çevre sağlığı yönünden tehlikeli olması nedeniyle kullanımını sakıncalıdır. Örneğin; PCB’lerin (poliklorbifenil, askarel, klofen gibi adlarla da bilinir.) kanserojen olması nedeniyle, bir çok ülkede kullanımı yasaklanmıştır. Diğer halojenli sıvılar için de, ya kısıtlama getirilmiş, yada kullanımı çok özel önlemler gerektirir.

S I V I   Y A L I T I M L I   T R A F O L A R

B - Kuru tip trafolar

Bu trafolarda sıvı yalıtkanın yerine, reçine veya vernik gibi katı izolasyon maddeleri kullanılır. Soğutmayı, trafo çevresindeki hava sağlar. İki değişik türü vardır.

1-   Dökme reçineli trafolar: Bobinleri, sıcakta sertleşen epoksi reçine ile kaplanmıştır. İstenirse bu reçine, fiber klasla güçlendirilerek sıcaklığa ve yanmaya karşı daha dirençli duruma getirilir. 

2-   Vernikli trafolar: Bu trafolarda, bobinler emprenye edildikten sonra vernikle polimerize edilir. Emprenye işleminde kullanılan izolasyon maddesi ve vernikler; ısıya ve yanmaya karşı dayanıklı olmalı, zehirli duman veya buhar çıkarmamalıdır. 

TRAFOLARI SINIFLAMA

Trafolarda değişik özellikler göz önüne alınarak, çeşitli sınıflamalar yapılabilir. Burada belirleyici olacak en önemli kriterler; trafonun yapısı, büyüklüğü, kullanım amacı ve üslendiği görevler olmaktadır. Kullanım amacına göre yapılan sınıflamada, güç ve dağıtım  trafolarını kesin olarak birbirinden ayırabilmek kolay değildir. Örneğin, IEC-60422 Standardında, gücü; 2 MVA ‘den küçük olanlar dağıtım trafosu, büyük olanlar güç trafosu olarak değerlendirilir. Ancak bazı standartlarda bu sınır 1 MVA, bazılarında ise 3 MVA olarak alınmıştır. Bu durumda trafonun kullanıldığı yer önem kazanır.

Trafoları yapılarına, görevlerine ve diğer özelliklerine göre çeşitli gruplara ayırmak mümkündür. 

1 - Manyetik nüvenin yapılış şekline göre

Çekirdek tip

Mantel tip

Dağılmış tip,

2 - Çalışma prensibine göre

Sabit gerilimli 

Sabit akımlı

3 - Sargı tipine göre

Silindirik sargılı

Dilimli sargılı   Dikdörtgen

4 - Sargı durumuna göre

Yalıtılmış sargılı

Oto trafolar

5 - Soğutma türüne göre

Hava soğutmalı

Yağ soğutmalı

Sentetik sıvı soğutmalı

Su soğutmalı

6 - Soğutma sistemine göre

Kuru trafolar

Sıvı yalıtımlı trafolar

7 - Faz sayısına göre

Primer ve sekonderi aynı sayıda faza sahip olanlar,

Primer ve sekonderi farklı sayıda faza sahip olanlar.

8 - Bulunduğu yere göre

Kapalı mekan trafoları

Açık alan trafoları

9 - Kullanım amacına göre

Güç trafosu

Dağıtım trafosu

Ölçü trafosu

Çeşitli aygıt ve makinelerde kullanılan trafolar

11 - Düşürülen ve yükseltilen gerilim değerlerine göre

Alçak gerilim trafosu           (AG)    0-1 kV

Orta gerilim trafosu             (OG)   1,3,5,6,10,15,20,25,30,35  kV

Yüksek gerilim trafosu        (YG)    45,60,110 kV

Çok yüksek gerilim trafosu  (ÇYG) 150,220,380,400 kV

TRAFOLARIN kullanım alanları

Trafolar kullanım yerine ve üslendiği görevlere uygun olarak, çeşitli tipte ve büyüklükte olabilir. Kullanım alanlarına göre sınıflama yapmak gerekirse, genel olarak dört ana gruba ayrılır.

  

1-   Üretim ve iletim sistemlerinde kullanılan trafolar

-         Yükseltici trafolar  (Üretim santralinde)

-         Düşürücü trafolar (Şalt sahasında)

-         İletim trafoları ve oto-trafolar

-         Düzenleyici trafolar

-         Şönt reaktörler

-         Nötr nokta reaktörleri 

2-   Dağıtım trafoları

Orta ve düşük gerilim trafoları, gücü ; £ 3150 kVA

           -  Orta gerilim trafoların nominal izolasyon sınıfı ; £  36 kV

           -  Alçak gerilim trafoların nominal izolasyon sınıfı; 237/137 V,

              410/237 V ve sisteme göre değişen diğer trafolar.

3-   Direklere monte edilen dağıtım trafoları

Orta ve düşük gerilim trafoları, gücü; 50, 100 ve 160 kVA

           -  Orta gerilim trafoların nominal izolasyon sınıfı ; £  36 kV

           -  Alçak gerilim trafoların nominal izolasyon sınıfı; 237/137 V,

              410/237 V ve sisteme göre değişen diğer trafolar.

4-   Özel sanayi (endüstri) trafoları

-         Elektrikli fırın trafoları

-         Motor trafoları

-         Fırın trafosu

-         Doğrultucu trafoları (Klor ve alüminyum elektrolizi, çelik yapımı vb.)

-         Kaynak trafoları

-         Dönüştürücü trafolar

-         Elektrikli su ısıtıcı trafosu

-         Çekme işlerinde kullanılan trafolar  (trenler, gemiler...)

TRAFOLARIN İŞLETME ÖMRÜ

Bir güç trafosunun işletme ömrü 20-30 yıl, jeneratör trafosunun 18-20 yıl olarak tasarlanır. Eğer trafoların koruyucu bakımı düzenli şekilde yapılırsa, işletme ömürleri 40 yılın üzerine çıkar. Aynı şekilde yarı yükte çalışan veya fazla yükte uzun süre çalışmayan dağıtım ve iletim trafolarının ömürlerini, 60 yıla kadar uzatmak mümkün olabilir. Bu amaçla; yıllık programlar hazırlanarak trafoların genel durumu incelenir, iletkenlerin bakım-onarımı yapılır, yağı temizlenir veya gerekirse değiştirilir.

Bir trafonun kalan işletme ömrünün, yaklaşık olarak bilinmesi çok önemlidir. Bakım ve onarım sırasında uygulanacak işlemlere yön verir. Trafonun yenisiyle değiştirilmesi veya geniş kapsamlı onarım yapılması, trafonun kalan işletme ömrüne bağlıdır. Örneğin, birkaç yıl ömrü kalmış bir trafonun, aktif kısmı çıkarılarak detaylı şekilde onarım yapılması veya yağ değişimi gereksiz görülebilir. Böyle bir trafonun yerine, yenisinin alınması daha güvenli ve daha ekonomik olacaktır. (Not; Furanik Bileşikler bölümünde, trafoların kalan tahmini işletme ömürleri hakkında yorum tablosu verilmiştir.)

Bir trafonun işletme ömrünü belirleyen başlıca etkenler şunlardır; 

1-  Tasarım şekli,

2-  Üretim kalitesi,

3-  Montaj kalitesi,

4-  Kullanılan yapı malzemesinin kalitesi,

5-  Yağ, kağıt ve tahta gibi yalıtkanların kalitesi,

6-  İşletme koşulları,

7-  İşletme boyunca yapılan kontrol ve bakımlar,

8-  Yıldırım, sel, fırtına ve deprem gibi doğal afetler.

Trafonun yapısal olarak kalitesini belirleyen etkenlerin başında; tasarımı, kullanılan malzeme ve işçilik gelir. İşletme sırasında kurallara uygun olarak çalıştırılması, trafonun ömrünü belirleyen diğer önemli bir etkendir. Eğer trafonun yapısı uygun değilse, aşırı yükte çalıştırmak sakınca yaratır. Örneğin, kağıt kısımdaki su oranı % 0.3 (3000 ppm) olduğunda, normal işletme sıcaklığının üzerindeki her 6.5 °C ‘lik artışlar, trafonun ömrünü yarıya indirir. Kağıdın nem oranı % 5 (50 000 ppm) ‘e çıkarsa, trafonun yaşlanma süreci 50 kat artar. Bu süreçte, kağıdın kalitesinin de önemli payı bulunmaktadır.

İşletme sırasında; yalıtım yağı, kağıt yalıtkan ve presbort gibi destek maddesinin yapıları, çeşitli nedenlerle bozularak elektriksel izolasyon zayıflar. Yalıtım maddelerinin ömrü üç faktöre bağlıdır;

1-  İşletme sıcaklığı

2-  Oksijen miktarı

3-  Su miktarı

 İşletmedeki bir trafonun ömrünü, büyük oranda sargılardaki kağıt yalıtkan, karton, tahta ve presbort gibi ara ve destek parçalarının durumu belirler. İşletmedeki bir trafonun kullanım süresi, kağıt kısmın bozulmasıyla eş zamanlıdır. Diğer taraftan kağıdın ömrü ise; işletme koşulları ve yağın kalitesiyle çok yakından ilgilidir. Kısaca özetlemek gerekirse; işletmedeki bir trafonun ömrü kağıt yapıya, kağıdın ömrü ise, işletme koşullarına ve yalıtım yağına bağlıdır. Bundan dolayı başlangıçta; kaliteli bir yağın seçilmesi, aslında trafonun ömrünü uzatan önemli bir faktördür.

Trafolar genellikle açık alanlarda çalıştığı için; yağmur, kar, sel, yıldırım, rüzgar ve deprem gibi doğal olaylardan çok etkilenir. Bu nedenle sağlam bir yerleşim bölgesi seçilmeli ve zemin sağlam inşa edilmelidir. Doğal afetler ve diğer etkenlerin neden olacağı zararların en düşük düzeyde kalması için, gerekli olan tüm koruma önlemleri alınmalıdır. Ayrıca dağıtım merkezinin ve trafonun, özel koruma sistemleriyle desteklenmesi gerekir.

Kullanım kılavuzunda ve standartlarda belirtilen kurallara uygun olarak trafoları işletmek, en doğru ve en akılcı yol olacaktır. Aynı zamanda koruyucu bakımı ve testleri düzenli şekilde yapılmalıdır. Test ve bakım programları hazırlanarak; trafonun ve yağın durumu rutin şekilde izlenmelidir. Trafodaki koruma sistemleri, ana tank, iletken kısımlar ve diğer aksesuarlar sürekli olarak kontrol edilmelidir. Bu sayede, trafo arızaları önceden belirlenerek fazla hasar oluşmadan, gözlem altına alınıp bakım-onarım işlemleri zamanında yapılabilir.

Bir güç trafosunun maliyeti göz önüne alındığında, koruyucu bakımın ne kadar önem taşıdığı ortaya çıkmaktadır. Bu nedenle koruyucu bakımın, trafonun kullanım süresini uzattığı aşikardır. Kısaca söylemek gerekirse; trafoya ikinci bir ömür daha kazandırır.

KORUMA  SİSTEMLERİ

Elektrik enerjisinin üretimi, iletimi ve dağıtımı sırasında, en önemli konulardan biri de sistemin korunmasıdır. Korumanın amacı; enerji üretim sisteminin, iletim hatlarının ve enerjiyi kullanan cihazların güvenli biçimde çalışmasını sağlamaktır. Önceden belirlenmiş koşulların herhangi bir nedenle dışına çıkan, yani arızalanan parçayı sistemin bütününden ayırarak izole eder. Koruma sistemleri, arızalanan bölümü devre dışı bırakarak daha fazla zarar görmesini önler ve arızanın daha geniş bir alana yayılmasını engeller. Kısaca korumanın genel amacı; kesicilerle birlikte, güç sisteminin her türlü arızadan hızla uzaklaşmasını sağlamaktır.

Koruma röleleri yapısal özelliklerine göre; sadece bir görev yapabilir veya daha çok koruma görevleri üstlenebilir. Örneğin bir yerleşim bölgesinin enerji dağıtım istasyonunda bulunan, düşük ve aşırı gerilim röleleri yalnız o bölgeyi korur. Enerji dağıtım istasyonu ana girişine monte edilen aşırı akım-kısa devre röleleri ise, hem bölgeyi hem de şebeke girişini aynı zamanda korur. Bir enerji sisteminin bölümleri koruma altına alınırken, beş temel ilke gözetilir.

-      Güvenilirlik : Her tür arızaya karşı, güvenli ve etkin biçimde gerekli  olan tüm önlemleri alabilmek.

-      Hız : En kısa sürede, en düşük hasarlarda kalmak.

-      Seçicilik : Sistemdeki sürekliği korumak için, yalnız arızalı bölümün ayrılmasını sağlamak.

-      Basitlik : En az donanımla, en güvenli korumayı yapmak.

-      Ekonomi : En düşük maliyetle, en iyi korumayı sağlamak.

Rölelerin kullanılma amacı; güç sistemini koruma bölgelerine ayırmak ve arıza sırasında en az sayıdaki parçanın, ana sistemle olan ilişkisini keserek en uygun korumayı sağlamaktır. Koruma sistemleri, şu ana bölümlerde görev yaparlar;

-      Barajlar

-      Jeneratörler

-      Enerji nakil hatları

-      Trafo ve fiderler

Trafodaki koruma sistemlerinin üç ana görevi vardır.

1-   Dıştan gelen etkilere karşı trafoyu korumak.

     (kısa devreler, aşırı gerilim ve aşırı yükler)

2-   Trafo arızaları sırasında, trafoya bağlı olarak çalışan    parçaları ve çevreyi korumak.

3-   Trafonun çalışma sürecini, arızaları, gelişen tehlikeleri, varsa tehlikenin sınırlarını izlemek.

Bir trafoda bulunan yalıtım sistemleri; sürekli ve periyodik olmak üzere iki şekilde denetlenir. Tüm trafo ile birlikte, sıvı ve katı yalıtım maddeleri gerilim altında olduğundan, elektriksel kontrolleri sürekli olarak yapılmaktadır. Güç trafoları ayrıca yardımcı sistemlerle de korunur. Bunların bir kısmı trafonun üzerine monte edilir ve bir kısmı da kontrol panosuna bağlanarak kumanda odasından izlenebili

TRAFO  ve  SİSTEMDEKİ KORUMA DÜZENEKLERİ

T R A F O D A	S İ S T E M D E
Aşırı Akım Koruma -  Giriş aşırı akım koruma -  Çıkış aşırı akım koruma	Aşırı Gerilime Karşı Koruma -  Koruma teli -  Ark boynuzu -  Parafudr
Toprak Koruma -  Doğrudan topraklı devrede -  Direnç üzerinden topraklı devrede
Termik Koruma - Yağ sıcaklığı ile koruma - Sargı sıcaklığı ile koruma	Mesafe Koruma -  Çalışma elemanı -  Yön bulma elemanı -  Ölçme elemanı
Gaz Röleleriyle Koruma -  Bukolz (buchholz) rölesi -  Basınç rölesi
Yağ Seviye Alarmı	Fider Koruma -  Aşırı akım koruma -  Toprak koruma    * Topraklı devrede    * İzole devrede)
Diferansiyel Koruma
Toprak Korumalar
Tank Koruma
Sargı Koruma
Yangın Koruma
Hava Kurutucular
TRAFO İÇİ ARIZADA ÇALIŞAN KORUMALAR	TRAFO DIŞI ARIZADA ÇALIŞAN KORUMALAR
Tank Koruma	Dış koruma sisteminin iki ana amacı vardır; 1-    Arızalı kısmı servis dışına çıkararak, sistemin çalışan kısmını bu arızadan korumak. 2-    Trafo içinde meydana gelecek  arızalara engel olmak
Termik Koruma
Diferansiyel Koruma
Gaz Rölesiyle Koruma -  Bukolz rölesi -  Basınç rölesi

Bazı koruma sistemleri, birden fazla görev yapabilecek şekilde tasarlanıp üretilmiştir. Aşağıda, bazı koruma sistemleri ve trafoda bulunan aksesuarlarla ilgili özet bilgiler verilmiştir.

1) - Basınç Emniyet Vanası

Trafo tankında oluşan basınç artışlarına karşı duyarlıdır. Basınç yükseldiğinde, birkaç salise gibi çok kısa sürede açılarak, basıncı düşürüp tankın zarar görmesini önler. Genellikle trafonun kapağına yerleştirilir ve üzeri bir koruyucu ile örtülmüştür.

2) - Bukolz (Buchholz) Rölesi

Trafoda termik ve elektriksel arızalar meydana gelirse, yağ ve katı izolasyon maddelerinin kimyasal yapıları bozularak bazı gazlar oluşur. Bu gazlar, bukolz rölesinde birikmeye başlar. Eğer bukolzda biriken gazların basıncı belli bir sınırın üzerine çıkarsa, ikaz sinyali verir. Gazların basıncı tehlike sınırını aştığında ise, röle açma sinyali vererek trafonun devreden çıkmasını sağlarelektrik devresi otomatik olarak kesilerek trafo servis dışına alınır. Böylece olası tehlikelerden korunmuş olur.

3) - Koruma Bloğu

Bukolz rölesindeki tüm işlevlere sahiptir. Buna ilaveten bazı fonksiyonlar da eklenmiştir. Örneğin; tank içinde meydana gelen aşırı basıncı, yağ ve diğer malzemedeki aşırı sıcaklığı, yağ seviyesini ve yağın hangi sıcaklıkta olduğunu gösterir.   

4) - Kademe Değiştirici Koruma Rölesi

Kademe değiştirici arızalandığı zaman, bu röle sayesinde hem kademe değiştiricinin hem de trafonun zarar görmesi önlenir. Tehlikeli bir durum varsa, trafonun elektrik devresi kesilir.

5) - Çek-valf  ( Otomatik Geri Döndürmez Valf )

Borularda, bağlantı yerlerinde veya bir terminalde yağ kaçakları varsa, bu valf genleşme tankındaki yağ kayıplarını engeller. Bu düzenek, büyük boyutlu genleşme tanklarında kullanılır.

6) - Parafudr

Faz iletkenleri ve topraklama arasında bulunur. Aşırı voltaj ve atmosferik gerilimlere karşı devreyi açıp kapayarak trafoyu korur.

7) - Silikajel sistemi  ( Nem tutucu, Hava kurutucu )

Bu sistemin iki işlevi vardır. Birincisi; atmosferdeki havayla temas ettiğinde havanın içinde bulunan nemi emer, böylece yağın nem almasını önlemiş olur. İkincisi; yükteki küçük değişimler sırasında, kuru malzeme ile havanın temas etmesini önlemek için trafoya hava girişini durdurur.?   

8) - Azot Tüpü

Trafonun taşınması ve depolanması sırasında, yalıtım yağı genellikle boşaltılır. Böyle durumlarda, havayla birlikte nemin girmesini önlemek için trafoya azot gazı basılmalıdır. Trafonun içindeki basınç, atmosfer basıncından yüksek olduğu sürece, havanın girmesi mümkün olamaz. Eğer ortam sıcaklığı yükselirse, trafodaki gaz basıncı artacaktır. Basınç belli bir sınıra ulaştığında da trafoya zarar gelmemesi için “güvenlik vanası” kendiliğinden açılarak azot gazının bir kısmı dışarı bırakılır. Sıcaklık tekrar düşüp basınç azaldığında ise azot tüpünden yeniden gaz gelmeye başlar. 

9) - Termal İmaj

Bu cihaz, trafodaki sargıların sıcaklığını göstermektedir. Sargılardaki en yüksek sıcaklığı ölçebilen kombine bir sistemdir.  

10) - Yağ Seviye Göstergesi

İki farklı tipte olabilir;  

- Güç trafolarında, genleşme tankındaki yağ seviyesini gösterir. Genleşme tankının üst kısmına monte edilmiştir ve bir şamandıra ile dış kısımda şamandıraya bağlı olan bir seviye göstergesi vardır.

- Küçük trafolarda, genleşme tankına bağlanan cam bir boru ile yağ seviyesi gözlenebilir. Dolum sıcaklığındaki yağ seviyesi, işaret konarak  cam boruda gösterilmelidir.

11) - Akım Trafosu

Akım trafosu, orta ve yüksek gerilim terminallerinde, ölçme veya koruma için kullanılır. İki tipi vardır; yağın içine yerleştirilen dahili tip ve trafonun kapağına monte edilmiş harici tip şeklindedir. Akım trafosu, tank-topraklama koruması olarak kullanılabilir. Bundan dolayı bir maksimum akım rölesidir ve bir sargıdaki topraklama arızasını gösterir. 

12) - Genleşme Tank Diyagframı

Genleşme tankının üst kısmına yerleştirilen bu diyagfram sayesinde, yağ ile havanın teması kesilir. Böylece yağın nem alması ve kirlenmesi önlenmiş olur. Bu diyafgram yağ ve havadan etkilenmeyen ve elastik yapıya sahip lastik veya kauçuktan yapılmıştır. Sıcaklığa bağlı olarak yağın hacmi değiştiğinde, yağ ile birlikte hareket ederek yükselip alçalabilmektedir.  

13) - Yağ Sıcaklık Göstergesi  ( Termometre )

Trafodaki yağ dolu bölümlerin sıcaklık derecesini gösterir. Yağın içine batırılan bir probu vardır. Bu prob, çok ince bir boruya bağlıdır ve borunun diğer ucu gösterge kutusuna uzanır. Gösterge kutusu trafonun kapağına monte edilir. Termometredeki gösterge ibresi, bir maksimum alanı gösterir veya bir alarm rölesine bağlıdır.     

14) - Yağ Sirkülasyon Göstergesi

Yağın sirkülasyonu, bir pompa ile sağlanan trafolarda kullanılır. İbresi durma ve çalışma konumunu gösterir.

15) - Su Sirkülasyon Göstergesi

Su soğutmalı trafo ve donanımda kullanılır. Suyun normal akış sirkülasyonunu gösteren bir düzenektir.

16) - Tank-Toprak Koruma

Nötr sistemlere topraklama yapıldığında, trafo tankından toprak yönüne doğru, yüksek akım sirkülasyonları bir topraklama arızasına neden olabilir. Tank ve topraklama arasına bir akım trafosu yerleştirilip bir akım rölesi ile kontrolü sağlanır. Bir arıza meydana geldiği zaman, bu röle sayesinde devre açılır. İzole edilmiş raylar kullanarak, trafoyu topraktan izole etmek de mümkündür.  Bütün trafolarda topraklama terminali vardır. Tank-topraklama korumasının devre bağlantısı, ya direk ya da bir akım trafosundan geçerek sağlanır. Dalga önleyicilerde ve ark boynuzlarında da topraklama terminalleri bulunmaktadır.

17) - Diğer Parça ve Aksesuarlar

Yağ örneği almak için musluklar, yağ doldurma ve boşaltma vanaları, borular ve çeşitli bağlantı elemanları, termometre cebi, kablolar, koruma kutuları veya dolaplar, tahta, karton, kağıt, fiberklas gibi yalıtım ve destek malzemesi, kelepçe, saplama, cıvata, somun, rondele ve conta  gibi çeşitli yapı parçaları… vb.

A K S E S U A R L A R			T   R   A   F   O   L   A   R
			KURU	DAĞITIM £ 2 MVA	GÜÇ 2-10 MVA	GÜÇ > 10 MVA
Koruma - Kontrol - Göstergeler
1	Basınç emniyet vanası		-	seçmeli	seçmeli	standart
2	Koruma rölesi (Buchholz)		-	seçmeli	seçmeli	standart
3	Koruma bloğu		-	seçmeli	seçmeli	-
4	Kademe değiştirici rölesi		-	-	Yük Alt.Kad.D.	Yük Alt.Kad.D.
5	Çek-valf		-	-	seçmeli	seçmeli
6	Nem tutma sistemi		-	seçmeli	seçmeli	standart
7	Genleşme tank diyagramı		-	-	seçmeli	seçmeli
8	Azot gazı tüpü		-	-	seçmeli	seçmeli
9	Akım trafosu		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
10	Ark boynuzu		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
11	Parafudr		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
12	Termal imaj		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
13	Termometre		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
14	Termostat		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
15	Termostatik prob		seçmeli	-	-	-
16	Yağ seviye göstergesi		-	seçmeli	standart	standart
17	Yağ sirkülasyon göstergesi		-	-	-	seçmeli
18	Su sirkülasyon göstergesi		-	-	-	seçmeli
19	Tank topraklaması		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
20	Topraklama terminalleri		standart	standart	standart	standart
21	Trafo bilgi etiketi		standart	standart	standart	standart
22	Yardımcı pano		-	-	seçmeli	seçmeli
23	Manometre		-	seçmeli	seçmeli	seçmeli
24	Termometre cebi		-	seçmeli	standart	standart
25	Terminal kapağı		seçmeli	seçmeli	seçmeli	seçmeli
26	Valf		-	-	standart	standart
27	Piriz		-	-	standart	standart
Soğutma Sistemi
28	Dalga duvarlı tank		-	standart	standart	-
29	Radyatör		-	standart	standart	standart
30	Hava soğutma sistemi		-	-	-	standart
31	Su soğutma sistemi		-	-	-	standart
32	Pompa		-	-	-	standart
33	Fan		-	-	-	standart
Diğer Aksesuarlar
34	Tekerlekler		seçmeli	seçmeli	seçmeli	seçmeli
35	Kaldırma halkaları		standart	standart	standart	standart
36	Çekme halkaları		standart	standart	standart	standart
37	Takozlar, kızaklar		seçmeli	seçmeli	seçmeli	seçmeli
Tanımlar
standart		Trafoda olması gerekli olan “standart” aksesuarlardır.
seçmeli		Trafoda bulunması gerekli olmayıp “isteğe bağlı” aksesuarlardır.
Yük Alt. Kad. D.		Yük altında kademe değiştirici
-		Aksesuar yok

TRAFOLARLA  İLGİLİ  KISALTMALAR

TERİMLER	A Ç I K L A M A L A R
ONAN	Yağ dolaşımı doğal, hava soğutma doğal.
ONAF	Yağ dolaşımı doğal, hava soğutma cebri (zorlamalı).
OFAF	Yağ dolaşımı ve hava soğutma cebri.
ODAF	Yağ dolaşımı cebri ve güdümlü, hava soğutma cebri.
OFWF	Yağ ve su dolaşımı cebri.
1. Harf		2. Harf	3. Harf	4. Harf
Sargıları soğutan sıvı maddesiyle ilgili			Dış soğutma sistemiyle ilgili
Soğutucu madde		Dolaşım türü	Soğutucu madde	Dolaşım türü
ONAN / ONAF	Yüksek yüklerde, istenildiğinde servise alınabilen fanları bulunan trafolardır ve yağ dolaşımı termosifon etkisiyle olur.
ONAN / OFAF	Soğutma sistemi pompa ve fanlarla donatılan aynı zamanda doğal soğutmalıda çalışabilen trafolardır.
KNAN	Yalıtım sıvısı (parlama noktası >300 °C olan) dolaşımı doğal, hava soğutması doğal olan trafolar.
ODWF	Yağ dolaşımı cebri ve güdümlü, su dolaşımı cebri.
O	Yağ veya parlama noktası  £ 300 °C olan yalıtım sıvısı
K	Parlama noktası  > 300 °C olan yalıtım sıvısı
L	Ölçülemeyen yalıtım sıvısı
A	Hava (air)
W	Su     (water)
G	Gaz   (gas)
N	Doğal soğutmalı                             (naturally convection)
F	Cebri dolaşım; fanlar, pompalar   (forced circulation; fans, pumps)
D	Cebri ve güdümlü dolaşım            (forced circulation)
OD	Cebri ve güdümlü (yöneltilmiş) yağ dolaşımı
AN	Kuru tip trafolarda doğal hava soğutmalı
AF	Kuru tip trafolarda cebri hava soğutmalı
HV	Yüksek gerilim (High voltage)
MV	Orta gerilim      (Medium voltage)
LV	Alçak gerilim    (Low voltage)
EHV	Aşırı yüksek gerilim (Extra high voltage)
DC	Doğru akım       (Direct current)
AC	Alternatif akım  (Alternative current)
OLTC	Yük altında kademe değiştirici  (On load tap changer)
INSTRUMENT  TRAFOLAR
CT	Akım trafoları     (Current transformers)
VT	Gerilim trafoları  (Voltage transformers)
CTCV	Kombine trafolar; Akım+Gerilim  (Combined transformers)
CIVT	İndükleyici gerilim trafoları  (Cascade inductive voltage transformers)
CVT	Kapasitör gerilim tarafoları  (Capacitor voltage transformers)
MVT	Magnetik gerilim trafoları     (Magnetic voltage transformers)