Transformatör Arızaları ve Sebepleri |
1. Bölüm

Transformatörler, elektrik sisteminin en önemli elemanlarıdır. Çok yüksek güçlere ve boyutlara ulaşabilen transformatörlerin doğru işletilebilmeleri için arıza bakım ve onarım faaliyetlerine önem verilmesi gereklidir. Bu yazımızda transformatör arızaları ve sebepleri incelenecektir.

A- A+

24.05.2015 tarihli yazı 191813 kez okunmuştur.

Transformatör Trafo Arıza Bakım Transformatör Bakımı Elektrik Makinası

Bilindiği gibi, bir transformatör esas itibariyle aşağıdaki kısımlardan oluşur:

►Manyetik devre,
►Elektriksel devre
(Primer ve Sekonder sargılarla transformatörün çıkış uçları),
►Yalıtım ve soğutma maddeleri,

►Yardımcı dış soğutma devresi ve gerilim ayar tertibatı
(Bazı hallerde mevcuttur.)

Bir transformatörü teşkil eden bu kısımlardan her biri ayrı ayrı arıza kaynağı ve sebebi olabilmektedir. İstatistikler, modern transformatör arızalarının %70-80'inin elektrik devre (sargılar) arızaları olduğunu göstermektedir. Transformatör arızaları genellikle bakım noksanlığı ve işletme kontrollerinin yetersizlğinden ileri gelmektedir. Fakat bununla beraber transformatörler en az arıza yapan elektrik makineleridir.

Transformatör arızalarının kurulu transformatör adedine oranı oldukça düşüktür. Bu yazıda özellikle transformatörlerin muhtelif aksamında meydana gelen arızalar ayrı ayrı ele alınmış olmakla beraber, önce arızaların genel sebepleri üzerinde durulacaktır.

Transformatörün Aşırı Isınması

İşletme personelinin, bir transformatörün aşırı ısınmasına hükmetmesiyle bir doktorun hastasının yüksek ateşi var demesi aynı anlama gelmektedir. Nasıl ki sıhhatli bir insanın belirli bir vücut sıcaklığı varsa aynı şekilde sağlam bir transformatörün de dış ortam sıcaklığı, trafonun elektriki yükü ve soğutucu madde miktarına göre beliren normal bir sıcaklığı vardır. Bu sebepten, şayet termometre yardımıyla sıcaklık ölçülerek muhtemel bir transformatör arızasına hükmedilmek isteniyorsa bu normal sıcaklığın sıhhatli olarak bilinmesinde zaruret vardır.

Sağlam Bir Transformatörün Sıcaklığı Ne Kadar Olmalıdır?

Bir transformatörün sıcaklığı deyince, soğutucu madde sıcaklığı ile herhangi bir parçasının sıcaklığı arasındaki fark anlaşılır. Yağla soğutulan bir transformatörün yağının U.S.E. normlarına göre bildirilen ısınması sonucunda, yağın muhit sıcaklığı 50°C'yi geçemez. Trafonun imalâtçısı, bütün yüklerde normal soğutucu miktarına göre trafonun ısınmasını verir. İşletme personeli yük ve ısınmaları kaydederek, meydana getirdiği eğriyi imalâtçının eğrisi ile mukayese ederek trafosunun aşırı ısınmaya maruz kalıp kalmadığını kestirebilir.

Yağlı transformatörlerden farklı olarak kuru transformatörlerin emprenye edilmiş sargılarının direnç ölçme metodu ile ölçülmüş sıcaklığı U.S.E.'ye göre 35°C'yi geçemez. Büyük transformatörlerin sıcaklıkları sargılar arasına yerleştirilen tertiplerle ölçülür. Buna mukabil küçük transformatörlerde soğutma havasının sıcaklığının ölçülmesiyle yetinilir.

►İlginizi Çekebilir: Güç ve Dağıtım Transformatörleri Arasındaki Farklar

Bir transformatörde aşırı ısınma tespit edilirse, her şeyden önce transformatör dışındaki şartlar gözden geçirilmelidir. Havalı transformatörlerde hava debisinin azalmış olup olmadığı kontrol edilir. Bir kW'lık kayba tekabül eden hava miktarı 5 mVdak'dan daha az olmamalıdır. Bir anemometre yardımıyla hava debisi ölçülmelidir. Bütün su soğutmalı transformatörlerde 1 kW'lık kayba tekabül eden su debisi 1 litre/dak. mertebesindedir. Bu halde su 15°C ısınır. Tabiatıyla su miktarı azalmış ise trafo anormal ısınır. Akım veya gerilim eğrisinin kuvvetli bir de formasyonu da transformatörün aşırı ısınmasına sebep olabilir. (Özellikle üçüncü harmonik ısınmaya sebep olur.)

Daha yüksek dereceli harmonikler dahi anormal şartlarda bazı istenmeyen hallere sebebiyet verebilirler. Transformatör sargısı üçgen bağlı değilse üçüncü harmonik akısı trafo tankı üzerinden devresini tamamlar ve tank üzerinde bazı noktalarda gayri muntazam aşın ısınma meydana gelir. İzole nötrlü yıldız sargıda faz-nötr geriliminin ana dalgasının %60'ından daha fazlası genlikde üçüncü harmonik teşekkül edebilir.

Dış Devreden İleri Gelen Elektrik Arıza Sebepleri

Bir transformatörün, serviste karşılaşabileceği aşırı gerilimlere göre boyutlandırılması gerekir. Zira gerilimin yükselmesiyle mıknatıslanma akımı çok artabilir. Aynı şekilde kapama atomları da tehlikeli olabilir. Kapama işlemi, gerilimin tam sıfırdan geçtiği ana isabet ederse küçük transformatörlerin sigortaları eriyebilir. Mesela aydınlatma yükü gibi dengesiz yüklere maruz bir transformatörün bağlantısı uygun yapılmamışsa bir çok ilâve yükler hasıl olabilir.

Sekonder tarafta zigzag bağlantı yapılarak veya primer tarafta üçgen bağlantı yapılmasıyla veyahut bir tersiyer sargı ilavesiyle dengesizlikler önlenebilir. Aynı şekilde bağlantıların kopması, fena temaslar, bazı fazlardan değişik değerde gerilimler alınmasıyla da transformatörde dengesizlikler meydana gelir.

Bir transformatörün gerilim düşümü miktarı, trafonun boyutlandırılmasıyla tayin olunmuş olur. Gerilim düşümünün küçük tutulması, kısa devre geriliminin küçük olmasına sebebiyet verir. Kısa devre geriliminin küçük olması demek yüksek değerde kısa devre akımlarının geçmesine razı olmak demektir. Bu sebepten, bir orta değer bulunur. Küçük güçlü transformatörlerin kısa devre gerilimleri %4-5, büyük güçlü transformatörlerinki de %10-12'dir.

Çok küçük kısa devre gerilimli eski transformatörlerde kısa devre akımlarını sınırlamak için demir çekirdeksiz self bobinlerinden faydalanılır. Demirde doyma hadisesi olduğundan bu maksatla demir çekirdekli self bobinlerinin kullanılması uygun değildir.

►İlginizi Çekebilir: SF6 Gaz İzoleli Transformatörler

Transformatörlerin paralel çalışması halinde kısa devre gerilimleri, bağlantı tipi ve çevirme oranı mutlaka diğerinin aynı olmalıdır. Paralel çalıştırılmak istenilen iki transformatörün kısa devre gerilimleri (Uk) arasındaki fark, 1/3'ten az olursa sadece çevirme oranının değiştirilmesi ile belli bir cosφ değeri için tam yükte hatasız bir yük dağılımı sağlanabilir.

Kısa devre gerilimleri arasındaki fark büyük olursa, kısa devre gerilimi küçük olan transformatöre bir self bobini bağlayarak istenilen değere erişilebilir. Paralel çalışmayı sağlamak için kullanılacak self bobinleri demir çekirdekli olmalıdır. Bu tip bobinler demir çekirdeksizlerden çok daha iyi çalışmaktadırlar. Çevirme oranının tayini için trafo primer veya sekonderden beslenebilir.

Doğrudan doğruya veya bir gerilim trafosu yardımıyla bağlı iki voltmetre ile aynı anda gerilimler ölçülür ve sonra bunlar birbirine nisbet edilir. İki transformatör paralel bağlamadan önce primer sargıları karşılıklı olarak birbirine bağlanır. (R-Ri, S-Si, T-Ti ) ve sekonderde de sadece bir faz birbirine bağlanır, (v_v,). Sekonderdeki diğer iki faz arasında gerilimler ölçülür. Voltmetre sıfır gösterirse paralel bağlantı yapılabilir.

Transformatörlerin Koruma Tipleri

Transformatörlerde meydana gelen arızayı haber veren tertiplerin yanı sıra arızayı sınırlı tutarak çok genişlemesine mani olan tertipler de geliştirilmiştir. Transformatörün aşırı ısınması halinde bir termometre elektrik kontağını ikaz ederek arızayı haber verir. Sargılar arasına veya demir çekirdeğe termokupl sıkıştırılarak da sıcaklıklar ölçülür ve bir elektriki sinyal devresine kumanda olunur.

Transformatörler aşırı akımlara karşı bir aşırı akım rölesi yardımıyla korunurlar. Fakat bu röle ancak iç arızanın önemli olması halinde harekete geçer. Arıza akımı azami yük akımından büyük olmazsa bu röle çalışmaz. Arıza halinde çalışmak üzere konulacak röle diferansiyel röledir. Primer veya sekonder sargılardan birisinde arıza olması halinde bu röleden diferansiyel akım geçer ve transformatör devre dışı edilir. Bu röle bazı komplikasyonlara sebebiyet vermesi ve aynı zamanda oldukça pahalı olması sebebiyle ancak muayyen takattan sonra kullanılabilir.

Yağlı transformatörlerde kimyasal bir olay neticesinde çalışan Buchholz rölesi kullanılır. Yağın ısınması sonucu meydana gelen gaz kabarcıkları röleyi etkiler. Yağın gazlaşması çok şiddetli değilse alarm rölesi çalışır, şiddetli ise akım kesme rölesi çalışır ve transformatör devre dışı olur.

Transformatörler için akla gelecek en iyi koruma şekli, iyi bir imalat ve bilgili bir bakımdır. Bu şartlarla sahip olunan bir transformatörün uzun yıllar hiçbir arıza yapmadan çalışması tecrübelerle sabit olmuştur.

Kaynak:

►Elektrik Mühendisleri Odası

►The J. and P. Transformer Book.

►Avaries des machines electrlque, R.Spieser.

►A.E.G. Handbook.

►Modern Power Station Practice