OG Akım Trafosu Seçimi: Sınıf, Anma Gücü ve ALF Hesabı

Hücreye yeni bir dijital koruma rölesi monte edilirken sahada genelde aynı soru çıkar: sekonder 1 A mı olacak 5 A mı, anma gücü kaç VA seçilecek, ölçü sargısı ile koruma sargısı aynı gövdede nasıl bir arada çalışacak? Bu sorulara cevap vermeden önce akım trafosunun ne yaptığını ve TEDAŞ-MLZ/95-007.E şartnamesinin hangi değerleri zorunlu kıldığını netleştirmek gerekir.

Akım trafosu nedir, ne işe yarar?

Orta gerilim (OG) hatlarında yüzlerce amperlik akım doğrudan bir ampermetreye ya da koruma rölesine bağlanamaz; hem ölçü cihazı bu akıma dayanamaz hem de personel yüksek gerilimle doğrudan temas riski altında kalır. Akım trafosu, primer sargısından geçen yüksek akımı dönüşüm oranına göre sekonderde 1 A veya 5 A mertebesine indirir ve aynı zamanda ölçü/koruma devresini primer taraftaki yüksek gerilimden elektriksel olarak ayırır.

Dönüşüm oranı, primer anma akımının sekonder anma akımına bölümüdür: k = I1n / I2n. Örneğin 600/5 etiketli bir akım trafosunda k = 600 / 5 = 120 olur; fiderden 450 A çekildiğinde sekonderde I2 = 450 × 5 / 600 = 3,75 A okunur. TEDAŞ şartnamesine göre sürekli taşınabilecek akım (ısınma akımı) anma akımının 1,2 katıdır; bu örnekte 1,2 × 600 = 720 A olur.

Sekonder asla açık bırakılmaz

Akım trafosunun sekonder devresi, ölçü/röle yükü üzerinden pratikte kısa devreye yakın bir devre gibi çalışır. Primer enerjiliyken sekonder açık devre kalırsa nüve aşırı doyar ve sekonder uçlarında can ve cihaz güvenliğini tehdit eden yüksek gerilim indüklenir. TEDAŞ-MLZ/95-007.E şartnamesi bu yüzden sekonderlere bağlı akım klemenslerinin şöntlenebilir (kısa devre edilebilir) olmasını ister: fider rölesi test edilecekse ya da değiştirilecekse önce sekonder klemensler kısa devre edilir, sonra bağlantı açılır; işlem bitince klemensler eski haline getirilir. Bu sıra atlanırsa önce personel, sonra da trafonun kendisi risk altında kalır.

Ölçü sargısı mı koruma sargısı mı?

Aynı akım trafosu gövdesinde genellikle iki ayrı sargı bulunur ve ikisi farklı amaçla tasarlanır. Bu sınıflandırma TS EN 61869-2 (akım transformatörleri standardı) ile TEDAŞ OG hücre şartnamesi TEDAŞ-MLZ/95-007.E madde 2.2.8’e dayanır; kısmi boşalma deneyi ise TS EN 61869-1’e (ölçü transformatörleri genel kuralları) uygun yapılır.

Fs = 5 demek, primer akım anma akımının yaklaşık 5 katına ulaştığında ölçü sargısının bileşik hatasının %10’u aşacağı anlamına gelir; yani nüve bilerek erken doyurulur ve ölçü cihazı kısa devre akımından bu doyma sayesinde korunur. ‘5P20′ gösteriminde 5P, doğruluk sınır akımında (ALF akımında) bileşik hatanın en çok %5 olacağını, 20 ise doğruluk sınır faktörünü (ALF) — yani trafonun doğruluğunu koruyabildiği akımın anma akımının kaç katı olduğunu — gösterir. ’10P20’ etiketinde aynı akımdaki hata payı en çok %10’dur.

Anma gücü (VA) seçimi: bağlı yük nasıl hesaplanır?

Akım trafosunun anma gücü, bağlı yük kadar ya da ondan biraz fazla seçilir; şartname her iki sargı için de asgari 2,5 VA ister ama sahada gerçek yük çoğu zaman bunun üzerindedir. Bağlı yük, sekonder devredeki kabloların direnç kaybı ile röle/sayaç girişinin toplamıdır.

Örnek (varsayım): akım trafosu ile koruma rölesi arasında 4 mm² bakır kablo kullanılıyor, tek yön mesafe 15 m, gidiş-dönüş toplam 30 m. Bakırın özdirenci yaklaşık 1/56 Ω·mm²/m alınırsa kablo direnci R = 30 / (56 × 4) = 30 / 224 = 0,134 Ω olur. 5 A sekonderde kablo yükü S_kablo = I2² × R = 5² × 0,134 = 25 × 0,134 ≈ 3,35 VA’dır. Röle girişinin 1 VA çektiği varsayılırsa toplam bağlı yük Sb = 3,35 + 1 = 4,35 VA olur. Aynı kablo 1 A sekonderle kullanılsaydı S_kablo = 1² × 0,134 = 0,134 VA olurdu; yaklaşık 25 kat daha küçük bir kayıp. Akım trafosu ile röle/sayaç arası mesafe uzunsa 1 A sekonder tercih edilmesinin mühendislik sebebi budur. 4,35 VA’lık bir yük için standart kademelerden 5 VA teknik olarak yeterli görünür ama pay dardır; kablo uzayabilir ya da ileride ek cihaz bağlanabilir ihtimaline karşı 10 VA kademesi daha rahat çalışma payı bırakır.

Doyma ve ALF: 5P20 ne demek, etkin ALF nasıl bulunur?

Koruma sargısının etiketindeki ALF değeri, üreticinin kendi iç yükünde (Sin) ve belirttiği anma yükünde (Sn) ölçtüğü bir değerdir. Sahada bağlanan gerçek yük (Sb) bu anma yükünden farklıysa etkin ALF de değişir: ALF’ = ALF × (Sin + Sn) / (Sin + Sb).

Örnek (varsayım): koruma sargısı 5P20, anma yükü Sn = 10 VA, trafonun iç yükü Sin = 2 VA, bağlı gerçek yük Sb = 4,35 VA olsun. Etkin ALF şöyle bulunur:

ALF’ = 20 × (2 + 10) / (2 + 4,35) = 20 × 12 / 6,35 = 37,8

Yük 15 VA olsaydı:

ALF’ = 20 × (2 + 10) / (2 + 15) = 240 / 17 = 14,1

Bağlı yük artıp 15 VA’ya çıkarsa etkin ALF değeri etikette yazan 20’nin altına düşer; yani trafo iddia ettiğinden daha erken doyar ve bağlı koruma rölesi (bkz. koruma rölesi seçimi yazımız) arıza anında beklenenden düşük bir sekonder akım görebilir.

Gerekli ALF, sistemin o fiderde görebileceği en yüksek kısa devre akımının primer anma akımına oranından bulunur: ALF_gerekli = I_arıza / I1n. 600/5 oranlı bir akım trafosunun bağlı olduğu fiderde en yüksek arıza akımı 12 kA ise ALF_gerekli = 12000 / 600 = 20 olur. İlk hesaptaki 37,8 değeri (4,35 VA yükte) bu sınırı rahatlıkla karşılar; ikinci hesaptaki 14,1 değeri (15 VA yükte) ise 20’nin altında kaldığından yetersizdir — yük azaltılmalı ya da daha yüksek ALF’li bir trafo seçilmelidir. Saha pratiği olarak buna ofset bileşeni ve nüve remanansı için ayrıca bir güvenlik payı eklenir.

Termik ve dinamik dayanım: Ith nasıl seçilir?

Termik dayanım akımı (Ith), akım trafosunun 1 saniye boyunca hasar görmeden taşıyabileceği etkin kısa devre akımıdır ve nominal akımın sabit bir katı olarak seçilmez; seçim ölçütü, trafonun bağlı olduğu noktadaki gerçek kısa devre akımıdır. TEDAŞ-MLZ/95-007.E şartnamesi OG hücrelerde standart olarak 10 kA veya 16 kA (1 s, etken değer) kademelerini tanımlar; şartnamenin dipnotunda küçük anma akımlı trafolar için (In < 10 A) Ith = 1000 × In, orta aralıkta (10 ≤ In ≤ 20 A) Ith = 10 kA alınabileceği belirtilir. Dinamik (tepe) dayanım akımı ise Ith’nin 2,5 katıdır: I_dinamik = 2,5 × Ith.

Örnek: Ith = 16 kA seçilen bir trafoda I_dinamik = 2,5 × 16 = 40 kA olur. Sistemin o baradaki kısa devre akımı 12 kA ise (12 kA < 16 kA) seçilen trafo termik olarak yeterlidir. Aynı arızada ölçü sargısının ideal (doymasız) davranması halinde sekonderde görülecek akım I2 = I_arıza × I2n / I1n = 12000 × 5 / 600 = 100 A olurdu. Fs = 5 olan bir ölçü sargısı bu akımın çok altında bir noktada doymaya başladığından ölçü cihazına gerçekte bundan çok daha düşük bir akım yansır; doymadan sonraki gerçek değer üreticinin doyma eğrisine bağlıdır ve şartname bunu sayısal olarak sabitlemez.

Akım trafosu tipleri: mesnet, toroidal, LPCT

Mesnet tip akım trafosu, epoksi reçine dökümüyle üretilir ve OG hücre içine doğrudan mesnetli olarak monte edilir; hem ölçü hem koruma sargısı bir arada bulunabilir. Hücre tipi ile montaj biçimi birlikte düşünülür; hücre türleri için OG hücre çeşitleri ve sınıfları yazımıza bakın.

Toroidal (halka) tip akım trafosu, kablo ya da bara üzerinden geçecek şekilde monte edilir ve daha az yer kaplar. Alıcı onayıyla dökme epoksi reçine yalıtımlı, kuru tip olarak kullanılır; şartname iç çapın en az 80 mm olmasını ve fonksiyonel birimde kullanılacak XLPE kablonun en büyük kesitine uygun seçilmesini ister. Çift primer sargılı toroidal tiplerde dönüştürme oranı sekonderden ayarlanır; bu yüzden her oran için anma gücü ayrı belirtilir.

LPCT (düşük güçlü akım sensörü), toroidal tipe benzer bir yapıdadır ama sekonderinde klasik 1 A veya 5 A akım değil, mV mertebesinde bir gerilim çıkışı üretir. Bu çıkış, yalnızca uyumlu röleye özel bir bağlantı üzerinden taşınır; dolayısıyla LPCT seçimi bağımsız bir VA/sınıf kararı değil, üretici ve röle uyumuna bağlı bir karardır.

Saha pratiği: oran, polarite, topraklama

Oran seçiminde iki uç nokta önemlidir: primer anma akımı, fiderin beklenen maksimum sürekli yükünün biraz üzerinde seçilir; gereğinden büyük seçilen oranda düşük yük anlarında sekonder akım çok küçülür ve ölçüm/koruma hassasiyeti bozulur. Polarite (P1/S1 işaretleri) röle üreticisinin bağlantı şemasına göre bağlanır; ters bağlanırsa yönlü koruma fonksiyonları ters çalışır. Sekonder devrenin bir noktadan topraklanması standart uygulamadır. Bağlantı şeması ve doğruluk sınıfı ayrıntıları için ölçü trafosu bağlantı şeması ve doğruluk sınıfı yazımıza bakın.

Sekonder akım seçimi: 1 A mı 5 A mı?

Kablo mesafesi kısaysa 5 A sekonder pratik kalır; mesafe uzadıkça 1 A sekonder, kablo kaybını büyük ölçüde azalttığı için tercih edilir.

Kablo yükü akımın karesiyle değiştiği için, yukarıdaki 30 m’lik 4 mm² kabloda 5 A sekonderde 3,35 VA olan kablo yükü 1 A sekonderde 0,134 VA’ya düşer (3,35 / 0,134 ≈ 25 kat).

Sık yapılan hatalar ve karar özeti

Özetle: ölçü için Fs = 5 ile doğruluk sınıfı 1 ya da 0,5/0,5s, koruma için 5P veya 10P ile ALF = 10 ya da 20 seçilir; anma gücü gerçek bağlı yükün üzerinde tutulur, Ith sistemin kısa devre akımına göre (10 veya 16 kA) belirlenir ve dinamik dayanım bunun 2,5 katıdır. Kablo mesafesi, tip seçimini (mesnet/toroidal/LPCT) ve sekonder akımı (1 A/5 A) birlikte şekillendirir.

OG hücre projenizde akım trafosu sınıfı, anma gücü ve ALF hesabı netleşmediyse projenizi bizimle paylaşın; birlikte doğru seçimi yapalım.

📩 akım trafosu ihtiyaçlarınız için bize ulaşabilirsiniz.

📧 Teklif ve talepleriniz için: info@electricistanbul.com
🌐 WhatsApp: +90 537 398 12 15