Etiket: trafo

YAĞLI TİP TRANSFORMATÖRLER

Transformatörler özel uygulamalar haricinde genelde yağlı tip trafolar ve kuru tip trafolar olmak üzere iki tip olarak üretilir. En çok kullanılan trafo tipi yağlı tip trafolardır. Çünkü hem maliyeti daha düşük hem de açık ortamda ağır şartlar altında uzun yıllar boyunca çalışabilmektedir. Yağlı tip trafoların çalışma prensibi, “Transformatörler | 1. Bölüm” yazımızdaki prensip ile aynıdır. Burada önemli olan nokta, izolasyonun ve soğutmanın nasıl yapıldığıdır.

Yağlı Tip Trafoların Çeşitleri

Yağlı tip trafolar hermetik ve genleşme depolu olmak üzere iki çeşittir. Hermetik trafolar vakum altında sargılar bir yağ içerisinde dış ortama, atmosfere kapatılmıştır. Isınan yağın genleşmesi, elastik ve dalgalı olan trafo kazanındaki dalga duvarlarıyla kontrol altına alınmaktadır. Genleşme depolu trafolarda ise sargılar yine yağ içerisindedir ancak kazan bir genleşme haznesi ile atmosfere açıktır. Burada ısınan yağ, kazanın yukarısındaki genleşme deposuna doğru genişler ve soğuyunca geri döner. Yağın dış atmosfere açık olmasının belli dezavantajları vardır. Eğer yağ içerisine herhangi bir nedenle sıvı, toz veya nem girerse yağın izolasyonu bozulabilir ve sargılar arası kısa devre arızasına neden olabilir. Bunun için genleşme deposunun atmosfer girişine silikajel denilen bir madde konur. Silikajel, trafoya giren havanın nemini alır. Transformatör yağı ile hava temas eder, basınç dengesi sağlanır. Silikajelin rengine bakılarak belirli zamanlarda değiştirilmesi gerekmektedir.

Aynı zamanda nüve tipine göre de yağı tip trafolar çekirdek tipi, mantel tip, dağıtılmış tip olarak üçe ayrılır. Kullanılan trafoların neredeyse tamamına yakın çekirdek tipi olarak üretilmektedir.

Yağlı Tip Transformatörlerinin Yapısı

Yağlı tip transformatörlerin genel yapısında alüminyum veya bakır sargılar, silisli saclardan yapılmış çekirdek bir nüve, trafo yağı, kademe değiştirici, kazan, kablo buşingleri, hermetik kontrol rölesi, basınç emniyet valfi, tekerlekler, kontaklı yağ sıcaklığı termometresi bulunur. Eğer trafo genleşme depolu ise ekstra olarak genleşme deposu, bucholz rölesi ile silikajel bulunur.

Transformatör sargıları uygulamaya göre elektrolitik bakır ya da alüminyum iletkenlerden oluşur. Sargılar alçak gerilim ve yüksek gerilim sargıları olmak üzere ikiye ayrılır. Alçak gerilim bobinindeki sargılar folyo (levha) ya da kağıt izoleli dikdörtgen kesitli, yüksek gerilim bobinindeki sargılar ise emaye veya kağıt izoleli yuvarlak ya da dikdörtgen kesitli iletkenlerden oluşur. Türkiye’de TEDAŞ şartnamelerine ve Avrupa Eco Design EU/548 şartnamelerine göre dağıtım transformatörlerinde alüminyum sargı kullanılmaktadır. Maliyeti bakıra göre daha düşüktür. Güç transformatölerinde gücün değeri büyüdükçe, özellikle 10 MVA’dan sonra bakır sargı kullanmak gerekir. Çünkü büyük güçlerde eğer alüminyum sargı kullanılırsa, kazan olması gerekenden daha çok büyüyeceğinden maliyet bakır kullanmaya nazaran daha çok artmaktadır. O yüzden belli bir güce kadar alüminyum sargı, belirli bir güçten sonra ise bakır sargı kullanmak transformatörlerde optimum maliyeti sağlamaktadır. Transformatör nüvesi soğuk haddelenmiş elektronları yönlendirilmiş manyetik geçirgenliği yüksek silisli saclardan oluşmaktadır.

Hermetik trafolarda elektronik bir röle kullanılır. Trafodaki gaz tahliyesini, yağ sıcaklık değerini ve kazandaki iç basıncın değerini göstermektedir. Genellikle 400 kVA’dan daha büyük transformatörlerde kullanılır. Rölenin üzerinde gaz tahliyesi, kazan basıncı ve yağ sıcaklığı için her birine ait ikişer kontak bulunur. Operatörün set edeceği limit değerlerine göre alarm ve açma uyarıların kontak sinyallerini verir. Bu sinyal bağlı olduğu orta gerilim hücresindeki röleye gider ve kesiciye açma komutunu vermesini sağlayarak transformatörün enerjisini kestirir. Bucholz rölesi ise genleşme depolu trafolarda bulunur. Kazan ile yağ genleşme deposunun arasında, borularla bağlanmıştır. Buchholz rölesi transformatörlerde gaz ve yağ hareketlerini gözlemlemek için kullanılan bir analog röledir. Transformatörlerdeki küçük gaz birikmelerine sebep olan arızalarda, ani yağ dalgalanması ve yağ kaçaklarında uyarı vererek aynı hermetik elektronik rölelerde olduğu gibi trafonun bağlı olduğu orta gerilim hücresindeki röleye gider ve kesiciye açma komutunu vermesini sağlayarak transformatörün enerjisini kestirir. Trafo kazanı ise radyatörlü ve dalga duvarlı olmak üzere iki çeşittir. Kazan taban, alt ve üst kısımları yumuşak çelikten imal edilir. Kazan ön ve yan yüzeylerini oluşturan dalga duvarlar trafo soğuma yüzeyini oluştururlar.

Trafo Yağının Özellikleri

Yağlı tip transformatörlerdeki en önemli komponentlerden biri trafo yağıdır. Özel bir yağ tipi olan trafo yağı, elektriksel olarak güçlü yalıtıma sahip, yüksek sıcaklıklarda kararlı bir rafine mineral yağdır. Sadece transformatörlerde değil, eskiden yağlı tip kesicilerde, yüksek gerilim kondansatörlerde vb. gibi yüksek gerilim ekipmanlarında yalıtım gerektiren uygulamalarda da kullanılırdı. Sadece yalıtım özelliği yoktur, aynı zamanda trafo sargılarının ısısını üzerine alarak genleşir ve ısı transferini sağlar. Böylece trafo sargılarının ısısını almış olur.

Yağın delinme dayanımı ve ısı iletkenliği yüksek olmalıdır. İçerisine hava, nem, sıvı, toz vb. maddeler girmemelidir. Bu tip etkenler trafo yağının izolasyonunu bozar. Çünkü hem yüksek gerilim hem de alçak gerilim sargıları bu yağın içerisinde bulunmaktadır. Yağın izolasyonu bozulursa, trafo sargılarında kısa devre arızası meydana gelebilir. Bu yüzden trafo yağından belirli periyotlarla numune alınarak yağ kontrolü yapılması gerekmektedir.

Yağlı Tip Trafolar Neden Isınır ve Soğutma Nasıl Yapılır?

Transformatörlerde iki tip kayıp vardır. Biri bakır kayıpları (yükte kayıplar), diğeri ise boşta çalışma yani çekirdek kayıplarıdır (fuko ve histerisiz kayıpları). Trafoların ise ana ısı kaynağı bakır kaybıdır. Histerizis ve girdap akımları trafoda ısınmaya yol açsa da, bakır kaybı bu kayıplara göre oldukça yüksektir. Transformatör kazanının içindeki ısı eşit şekilde dağıtılmazsa, trafonun sıcaklığı sürekli olarak artar ve bu, trafonun içerisindeki kağıt ve yağ gibi yalıtım malzemelerine zarar verir. Özellikle güç trafolarında gerilim yükseldikçe sargılar daha fazla ısınır. Bu yüzden zorlamalı soğutma (radyatörlü) uygulanır. Eğer ortam şartlarında bir problem veya soğutmada bir eksiklik varsa, transformatörün sargılarının yanmasına, kısa devre arızasına vb. durumlara yol açabilir.

Ülkemizde genelde transformatörler maksimum ortam sıcaklığının 40 derece ve rakımın 1000 metreden az olduğu düşünülerek üretilir. Irak, Katar gibi ülkelerde transformatörler ortam sıcaklığı 55 derece olacak şekilde üretilir. Transformatörler üretilirken ortam sıcaklığının ve sargı sıcaklık değerinin toplamının 105 derecenin üzerine çıkılması istenmez. Yoksa transformatör YG ve AG sargıları arasındaki yalıtkan maddelerin ve transformatör yağının izolasyonu bozulabilir. Bu yüzden ülkemizde kullanılan transformatörlerin 40 derece ortam sıcaklığına göre çalışması istendiğinde sargı sıcaklığı maksimum 65 dereceye kadar ısınabilir. Sargı sıcaklığı bu değerin üzerine çıkması durumunda transformatör zarar görebilir. Yağlı tip trafolar, TEDAŞ şartnamesine göre ilgili dağıtım şirketine devredilecek projelerde en fazla 1600 kVA değerine kadar beton köşklere (trafo merkezi) yerleştirilir. Çünkü beton köşk üreticilerinin havalandırma ve soğutma testleri 1600 kVA gücüne göre yapılmıştır.

Aşağıda verilen kodlar, transformatörlerde yağın dolaşımı ve soğutma yöntemini belirtmektedir. Örneğin en çok kullanılan soğutma tiplerinden biri ONAN (Oil Natural Air Natural) soğutmalı trafolardır. Bu soğutmada, yağ dolaşımı ve hava ile teması (ısıyı vereceği yapı) tabii olarak, kendiliğinden yapıldığını belirtmektedir. Yani trafoda ısınan sargıların ısısını yağ alıyor ve bunu tabii yolla ortam havasıyla ısıyı dışarı atıyor anlamındadır. İkinci bir örnek verecek olursak, ONAF soğutmalı bir trafoda ise yine soğutma sıvımız yağ, ancak yağın soğutmasını zorlamalı, yani fanlarla ve radyatörle kazan üzerine hava üfleyerek ısıyı dışarı atması sağlanmaktadır. ONAN genelde dağıtım trafolarında kullanılırken, ONAF ise genelde güç trafolarının soğutma tipidir.

Yağlı Tip Transformatörlerin Kullanımı ve Bakımı

Mineral yağın yüksek dielektrik dayanıklılığı ve soğutma yetenekleri, bu transformatörlerin uzun ömürlü ve güvenilir olmasını sağlar. Hem hareketli bir aksamının olmaması hem de aşırı akım ve aşırı ısınma gibi durumlar için koruma sistemleriyle donatılabildiğinden arıza yapması zor bir elektrik makinesidir. Düşük bakım gereksinimine sahiptirler. Periyodik yağ analizleri ve izolasyon testleri ile son durumları kontrol edilebilir. Yaklaşık %99 mertebelerinde yüksek verimliliğe sahiptirler. Türkiye’de yağlı tip dağıtım trafoları ile alakalı “TEDAŞ MLZ/99.032E Hermetik Tip OG/AG Dağıtım Güç Transformatörleri Teknik Şartnamesi” kullanılmaktadır. Türkiye’deki uygulamalarda 2500 kVA gücüne kadar kullanılacak transformatörler bu şartnameye uygun olarak üretilerek kullanılması gerekmektedir.