AKIM VE GERĠLĠM TRAFOLARI AKIM TRAFOLARI I. AKIM TRAFOLARININ ĠġLEVĠ VE ELEMANLARI ĠĢlevi : Primer devre akımını dönüģtürme oranı dahilinde küçülterek sekonder devre elemanlarına aktaran transformatördür. Aynı zamanda ölçü ve koruma cihazlarının yüksek gerilim sisteminden yalıtımını da sağlarlar. Elemanları: a) Primer sargı b) Sekonder sargı c) Manyetik nüve d) Ġzolatör (yağlı tipte) e) Gövde Primer sargılar kalın kesitli iletkenden az sarımlı, sekonder sargılar ise primere göre ince kesitli iletkenden ve çok sarımlı olarak imal edilirler. Ayrıca, dağıtım sistemlerimizde son zamanlarda oldukça yaygın olarak kullanılmaya baģlanan Metal Muhafazalı Modüler Hücrelerde ölçme ve koruma amaçlı özel bir yapıya sahip Toroidal Akım Algılayacıları da kullanılmaktadır. II. AKIM TRAFOLARININ DEVREYE BAĞLANTI ġeklġ Primer sargı Ģebekeye seri olarak bağlanır. Sekonder sargı uçlarına ise ölçü ve koruma cihazlarının akım bobinleri seri olarak bağlanır. Akım trafosunun primer sargısının P1 ucu akımın giriģi, P2 ucu çıkıģıdır. Sekonder sargının S1 ucu akımın çıkıģı, S2 ucu giriģ olarak devreye bağlanır. Her iki sargının P1 ve S1 uçları, polarite uçları olarak isimlendirilir. Sekonder sargının polarite olmayan S2 ucu güvenlik açısından mutlaka topraklanmalıdır. III. AKIM TRAFOLARININ SEKONDER UÇLARININ BOġTA KALMASI Akım transformatörünün sekonder devreleri, primerden akım geçerken açık kalırsa, sekonder akımının meydana getirdiği zıt elektromotor kuvvet ortadan kalkar. Primerden geçen akıma bağlı olarak mağnetik akı önemli ölçüde artar.
Bunun neticesinde: Transformatörün nüvesi ısınır. Sargılar ısınır ve bunun sonucunda sargı izolasyonu bozulur. Sekonder uçlarda fazla gerilim indüklenir ve çalıģan personelin hayatı tehlikeye girer. Yağlı tiplerde yağ ısınır. Bağlı bulunduğu faz geriliminde düģme görülür. Transformatör hasar görür. IV. AKIM TRAFOSUNUN SEKONDER SARGISININ TOPRAKLANMASI Akım trafosunda meydana gelen bir arıza nedeniyle primer devre gerilimi primer sargı ile sekonder sargı arasında bir hata akımı oluģturur. Bu akım topraklanan sekonder uçtan devresini tamamlar. Sekonder ucun topraklanmaması halinde söz konusu arızada primer devre gerilimi, sekondere bağlı olan ölçü ve koruma devrelerine uygulanmıģ olacaktır. Bu durum ise ölçü ve koruma cihazlarının izolasyonlarının bozularak hasarlanmasına ve çalıģan personel için hayati tehlike oluģturmasına neden olur. V. AKIM TRAFOSUNUN KULLANMA AMAÇLARI Akım trafoları iki amaç için kullanılır: 1. Ölçme Amaçlı: Direkt olarak ölçülmesi mümkün olmayan büyüklükteki akım değerlerini ölçülebilecek akım değerine düģürmek amacıyla kullanılırlar. Hata sınıfları 0,5 ve doyma katsayısı ise n10 olan akım trafoları seçilerek koruma amaçlı rölelerin akım bobinlerini çalıģtırırlar. VI. AKIM TRAFOLARI ETĠKET DEĞERLERĠ FĠRMA ADI : Akım trafosunu imal eden firmanın adı MARKASI : Akım trafosunun imalatçı firma tarafından belirlenmiģ ismi SERĠ NO : Ġmalatçı firmanın imalat seri numarası ĠMAL YILI : Ġmal edildiği tarih
KULLANMA GERĠLĠMĠ : Akım trafolarının çalıģabileceği nominal iģletme gerilimi PRĠMER AKIM (A) :Akım trafolarının bağlanabileceği nominal primer devre akımını ifade eder. (5-10-12,5-15-20-25-30-40-50-60-75-100) sayılarının 5 ve 10 katları akım değerinde imal edilirler. SEKONDER AKIM(A) : Akım trafosunun imalinde esas olarak alınan ve trafonun nominal çalıģma Ģartlarını belirten sekonder anma değeridir. 1 ve 5 A olarak imal edilirler. GÜCÜ (VA) : Akım trafosunu anma gücü, sekonder devreye bağlanacak ölçü ve koruma cihazlarının gücü ile ilgilidir.aģağıdaki listede çeģitli ölçü ve koruma aletlerine ait güçler belirtilmiģtir.akım trafolarının standart anma güçleri 2.5-5-10-15-30-60-100 VA dir. ÖLÇÜ ALETLERĠ GÜCÜ (VA) Ampermetre 1 VA AĢırı akım rölesi 2.5 VA Sayaç akım bobini (mekanik) 0.8 VA Sayaç akım bobini (digital) 0,5 VA Dijital ampermetre 0.4 VA 2.5 mm2 çiftli bakır kablo 3.6 VA 4 mm2 çiftli bakır kablo 2.2 VA HATA SINIFI : Akım trafolarının % 50-120 primer akımlarında ve %25-100 sekonder yüklerde yapabileceği en çok hatayı % de olarak ifade eder. HATA SINIFI %YÜK % ORAN HATASI 10 20 100 120 0,2 0,50 0,35 0,20 0,20 0,5 1,00 0,75 0,50 0,50 1 2,00 1,50 1,00 1,00 DOYMA KATSAYISI : Akım trafoları %120 yüklenmelerine karģın hataları kendi sınıfları içinde kabul edilir. Yani primerdeki akım değeri arttıkça sekonderdeki akım değeri de aynı oranda artar. Ancak, arıza sırasında trafonun primerinden büyük akımlar geçeceğinden, trafonun kullanıģ amacına göre sekonderden aynı orandaki akımın artıģı belli bir değerden sonra istenmeyebilir. Çünkü ölçü aletleri normal iģletme Ģartlarında çalıģtıklarından %120 den daha fazla akımla yüklenmeleri hem söz konusu olmaz, hem de büyük akımlar ölçü aletlerinde hasara yol açabilir. Bu nedenle arıza hallerinde sekonderde oluģacak akımın, sekonder anma akımının 5 katından büyük olması istenmez. Anma akımın 5 katından önce manyetik çekirdeği doymaya giden bir akım trafosu bunu gerçekleģtirir. Koruma devrelerinde kullanılan röleler için ise, arıza sırasında çalıģtıklarından arızalı kısmın seçiciliğini sağlamak amacı ile sekonder anma akımının en az 10
katına kadar dönüģtürme oranının bozulmaması istenir. Bu durum akım trafolarının etiketinde n10 Ģeklinde belirtilir. TERMĠK ANMA AKIMI (Ith): Bir akım trafosunun birim zaman içinde hasar görmeden dayanabileceği kısa devre akım değeridir. Bu değer, akım trafosunun imal edildiği standarda bağlı olarak nominal akımın 40 ile 100 katı arasında olabilir. DĠNAMĠK ANMA AKIMI (Idyn) : Primer Ģebekedeki bir kısa devre anında ilk periyotta geçecek darbe akımının yol açacağı mekanik kuvvetler açısından akım trafosunun dayanabileceği termik anma akımının 2,5 katıdır. FREKANS : Akım trafosunun imalinde esas olarak alınan frekans değeridir. Bu değer Türk standartlarında 50 Hz olarak belirtilmiģtir. VII. AKIM TRAFOSUNDA POLARĠTE ve TAYĠNĠ Akım trafolarında akımın primerden giriģ ucu ile sekonderden çıkıģ uçları polarite uçları olarak adlandırılır. Bu uçların bulunma iģlemine de polarite tayini denir. Akım trafosunun giriģ çıkıģ uçları bilinmeden, ölçü ve koruma cihazları bağlanamaz. Bu iģlem polarite uçları bilinmeyen bir akım trafosunun uçlarını bulmak veya firmanın iģaretlediği uçların doğruluk kontrolü için yapılır. + - BUTON P1 P2 S1 S2 + - Uçları iģaretli bir akım trafosunun polarite uç tayini Pilin (+) ucu yukarıdaki Ģekilde görüldüğü gibi P1 ucuna bağlanır. Pilin (-) ucu akım trafosunun P2 ucuna bağlanır. Mili ampermetrenin (+) iģaretli ucu akım trafosunun S1 ucuna bağlanır. Mili ampermetrenin (-) ucu akım trafosunun S2 ucuna bağlanır. Butona basılır ve birkaç saniye süreyle kapalı tutup kapama esnasında ampermetre ibresinin sapma yönü gözlenir. Mili ampermetre ibresi sağ yöne sapmıģsa, iģaretlenmiģ olan uçlar doğrudur.
Mili ampermetre ibresi sol yöne sapmıģsa, iģaretlenen uçlar yanlıģ demektir. Bu durumda sekonderdeki S1 ve S2 iģaretlerinin yerleri değiģtirilmek suretiyle düzeltme yapılır. Uçları belli olmayan bir akım trafosunun polarite uç tayini Primer uçlar rasgele iģaretlenir. Pilin (+) ucu akım trafosunun P1 olarak iģaretlediğimiz ucuna bağlanır. Pilin (-) ucu trafonun P2 ucuna bağlanır. Akım trafosunun sekonder uçları mili ampermetreye bağlanır. Butona basılır ve ibrenin sapması gözlenir. Ġbre sağ yöne saparsa, ölçü aletinin (+) ucuna bağlanan sekonder ucu S1. (-) olan diğer ucuna bağlı sekonder ucu S2 olarak iģaretlenir. VIII. AKIM TRAFOSUNUNDA DÖNÜġTÜRME ORANI VE TESTĠ Akım trafosu etiketinde yazılı olan primer devre akımının, sekonder devre akımına oranına, dönüģtürme oranı denir. DÖNÜġTÜRME ORANI = Bu değer bütün akım trafolarının etiketinde yazılıdır. Örnek : Etiketinde 400/5 A yazan akım trafosunda 400 rakamı primer akımını, 5 rakamı da sekonder akımını ifade eder. Buna göre bu akım trafosunun dönüģtürme oranı, = 80 olarak hesaplanır. DönüĢtürme oranı bilinmeyen veya doğruluğundan Ģüphe edilen bir akım transformatörünün dönüģtürme oranını ölçme yolu ile tespit etme iģlemine oran testi denir. Akım Trafolarında Oran Testi Yapılması: Akım trafolarında oran testi yapmak için primer akımının en az %10 unu verebilecek bir akım kaynağı, primer ve sekonder devre akımlarını ölçebilecek iki ampermetre ve bağlantı kabloları gereklidir. ÖRNEK : AĢağıdaki devre bağlantı Ģeması verilen akım trafosunun primerine akım tatbik edildiğinde, primerdeki A1 ampermetresi 40 A, sekonderdeki A2 ampermetresi 0,5 A gösterdiğinde dönüģtürme oranının, olduğu görülür. Bu akım trafosu, sekonderi 5 A. olan bir akım trafosu ise, akım trafosunun primer akımı (80 5)= 400 A., akım oranı 400/5 A.dir. Bu akım trafosu, sekonderi 1 A olan bir akım trafosu ise, akım trafosunun primer akımı (80 1)= 80 A., akım oranı ise 80/1 A dir.
AKIM TRAFOSU DÖNÜġTÜRME ORANI TEST ġemasi IX. AKIM TRAFOSUNDA OLUġABĠLECEK ARIZALAR Primer sargı arızaları (kısa devre, kopuk ve izolasyon bozulması). Sekonder sargı arızaları (kısa devre, kopuk ve izolasyon bozulması). Primer ve sekonder sargı aralarında kaçak ve hata akımları. Primer ve sekonder sargı ile nüve arasındaki kaçak ve hata akımları. Primer ve sekonder terminal bağlantı hataları ve kötü temas dirençleri. Gövde ve kaidede bozulma, deformasyon, çatlak ve kırıklar. GERĠLĠM TRAFOLARI X. GERĠLĠM TRAFOSUNUN ĠġLEVĠ VE ELEMANLARI Primer devre gerilimini dönüģtürme oranı dahilinde küçülterek sekonder devre elemanlarına aktaran ve primerle sekonder gerilimler arasındaki faz farkı yaklaģık sıfır derece olan transformatörlerdir. Aynı zamanda ölçü ve koruma cihazlarının yüksek gerilim sisteminden yalıtımını da sağlar. Elemanları : Primer Sekonder sargı Manyetik nüve Ġzolatör (yağlı tiplerde) Gövde Primer sargılar ince kesitli iletkenlerden çok sarımlı, sekonder sargılar ise primere göre daha kalın kesitli iletkenlerden az sarımlı olarak imal edilirler. XI. GERĠLĠM TRAFOLARININ DEVREYE BAĞLANTI ġeklġ Primer sargı Ģebekeye paralel olarak bağlanır. Sekonder sargı uçlarına ise ölçü ve koruma cihazlarının akım bobinleri yine paralel olarak bağlanır. Gerilim trafosunun primer sargısının P1 ucu giriģ, P2 ucu çıkıģtır. Sekonder sargının S1 ucu giriģ, S2 ucu çıkıģ olarak devreye bağlanır. Her iki sargının P1 ve S1 uçları polarite uçlar olarak isimlendirilir. Sekonder sargının polarite olmayan Ģekildeki b ucu güvenlik açısından mutlaka topraklanmalıdır. XII. GERĠLĠM TRAFOLARINDA SEKONDER SARGININ TORAKLAMA NEDENĠ
Gerilim trafosunda meydana gelen bir arıza nedeniyle primer sargısı ile sekonder sargı arasında oluģan bir hata akımında primer devre gerilimi topraklanan sekonder uçtan devresini tamamlar. Topraklanmaması halinde söz konusu arızada primer devre gerilimi, sekondere bağlı olan ölçü ve koruma devrelerine uygulanmıģ olacaktır. Bu durum ise ölçü ve koruma cihazlarının izolasyonlarının bozularak hasarlanmasına ve çalıģan personel için hayati tehlike oluģturmasına neden olur. XIII. GERĠLĠM TRAFOSUNUN KULLANMA AMAÇLARI Gerilim trafoları, dağıtım sistemlerinde ölçü ve koruma cihazlarının nominal çalıģma gerilimi ihtiyaçlarını karģılar. KÖK (Kesici Ölçü Kabinleri) gibi içerisinde alçak gerilim besleme gerilimleri bulunmayan binaların aydınlatma, redresör, kesici açma ve kapama bobinleri vb. beslemeleri de faz faz arası gerilim trafosu üzerinden sağlanır. XIV. GERĠLĠM TRAFOSUNUN ETĠKETĠNDE BULUNAN DEĞERLER FĠRMA ADI : Gerilim Trafosunu imal eden firmanın adı MARKASI : Gerilim Trafosunun Ġmalatçı firma tarafından belirlenmiģ Ġsmi SERĠ NO : Ġmalatçı firmanın imalat seri numarası ĠMAL YILI : Ġmal edildiği tarih DENEY GERĠLĠMĠ :Trafolarının elektriki zorlanmalara karģı hasara uğramadan dayanabileceği gerilim değerini belirtir PRĠMER GERĠLĠM (V) : Gerilim Trafolarının bağlanabileceği nominal primer devre gerilimini ifade eder. 3,3-6,3-10,5-15-30-34,5-36 KV değerlerinde imal edilirler. SEKONDER GERĠLĠMĠ (V) : Gerilim trafosunun imalinde esas olarak alınan ve trafonun nominal çalıģma Ģartlarını belirten sekonder anma değeridir. 100-110-220 V. GÜCÜ (VA) :Gerilim trafosunun anma gücü, sekonder devreye bağlanacak ölçü ve koruma cihazlarının gücü ile ilgilidir. Gerilim trafoları değiģik güçlerde imal edilmekte olup en çok kullanılan standart güçler 10-15-25-30-60-75-800 VA olarak sıralanabilir. HATA SINIFI : Gerilim trafolarının % 80-120 primer gerilimi ve %25-100 sekonder yüklerde yapabileceği en çok hatayı % de olarak ifade eder.0,1-0,5-1-3 FREKANS : Gerilim trafosunun çalıģabileceği iģletme frekansını belirtir.
XV. GERĠLĠM TRAFOLARINDA POLARĠTE VE TAYĠNĠ Gerilim trafosunun primerde giriģ ucu, sekonderde ise çıkıģ ucu polarite uçlar olarak adlandırılır; bu uçların bulunma iģlemine de polarite tayini denir. Gerilim trafosunun giriģ çıkıģ uçları bilinmeden ölçü ve koruma cihazları bağlanamaz. Bu iģlem polarite uçları bilinmeyen bir gerilim trafosunun uçlarını bulmak veya firmanın iģaretlediği uçların doğruluğunu tespit için yapılır. Uçları ĠĢaretli Bir Gerilim Trafosunun Polarite Uç Tayini: Pilin (+) ucu yukarıdaki Ģekilde görüldüğü gibi P1 ucuna bağlanır. Pilin (-) ucu gerilim trafosunun P2 ucuna bağlanır. Miliampermetrenin (+) iģaretli ucu gerilim trafosunun S1 ucuna bağlanır. Miliampermetrenin (-) ucu gerilim trafosunun S2 ucuna bağlanır. Butona basılır ve birkaç saniye süreyle kapalı tutup kapama esnasında ampermetre ibresinin sapma yönü gözlenir. Miliampermetre ibresi sağ yöne sapmıģsa iģaretlenmiģ olan uçlar doğrudur. Miliampermetre ibresi sol yöne sapmıģsa, iģaretlenen uçlar yanlıģ demektir. Bu durumda sekonderdeki S1 ve S2 iģaretlerinin yerleri değiģtirilmek suretiyle düzeltme yapılır. Uçları Belli Olmayan Bir Gerilim Trafosunun Polarite Uç Tayini: Primer uçlar rasgele iģaretlenir. Pilin (+) ucu gerilim trafosunun P1 olarak iģaretlediğimiz ucuna bağlanır. Pilin (-) ucu trafonun P2 ucuna bağlanır. Gerilim trafosunun sekonder uçları miliampermetreye bağlanır. Butona basılır ve ibrenin sapması gözlenir. Ġbre sağ yöne saparsa, ölçü aletinin (+) ucuna bağlanan sekonder ucu S1, (-) olan diğer ucuna bağlı sekonder ucu S2 olarak iģaretlenir. XVI. GERĠLĠM TRAFOSUNDA DÖNÜġTÜRME ORANI VE ORAN TESTĠ Gerilim trafosu etiketinde yazılı olan primer geriliminin sekonder gerilimine oranına dönüģtürme oranı denir. DÖNÜġTÜRME ORANI = Örnek : Etiketinde 34500/100 V. yazan gerilim trafosunda 34500 rakamı primer gerilimini, 100 rakamı da sekonder gerilimini ifade eder. Buna göre bu gerilim trafosunun dönüģtürme oranı: = 345 olarak hesaplanır. DönüĢtürme oranı bilinmeyen veya doğruluğundan Ģüphe edilen bir gerilim transformatörünün dönüģtürme oranını ölçme yolu ile tespit etme iģlemine oran testi denir.
Gerilim Trafolarında Oran Testi Yapılması: Gerilim trafolarında oran testi yapmak için bir gerilim kaynağı, primer ve sekonder devre gerilimlerini ölçebilecek iki adet voltmetre ve bağlantı kabloları gereklidir. Örnek : AĢağıdaki devre bağlantı Ģeması verilen gerilim trafosunun primerine gerilim tatbik edildiğinde primerdeki V1 voltmetresi 220 V., Sekonderdeki V2 voltmetresinde 3,5 V. gösterdiğinde dönüģtürme oranının ; olduğu görülür. Bu gerilim trafosu, sekonderi 100V. olan bir gerilim trafosu ise, primer gerilimi (63 100)= 6300 v. Gerilim oranı 6300/100 v dur. R Mp 220 V. P1 P2 XVII. GERĠLĠM TRAFOSUNDA OLUġABĠLECEK ARIZALAR Primer sargı arızaları: Kısa devre, kopuk ve izolasyon bozulması. Sekonder sargı arızaları: Kısa devre, kopuk ve izolasyon bozulması. Primer ve sekonder sargı aralarında kaçak ve hata akımları. Primer ve sekonder sargı ile nüve arasındaki kaçak ve hata akımları. Primer ve sekonder terminal bağlantı hataları ve kötü temas dirençleri. Gövde ve kaidede bozulma, deformasyon, çatlak ve kırıklar.