Trafodaki ana ısı üretim kaynağı bakır kaybıdır (I²R). Histerizis ve girdap akımları trafoda ısınmaya sebep olsa da bakır kaybı bu kayıplara göre çok yüksektir. Trafoda oluşan ısı doğru şekilde dağıtılmazsa, trafonun sıcaklığı sürekli olarak artacak, dolayısıyla da trafonun kağıt ve sıvı izolasyon ortamında hasara neden olacaktır. Elektrik güç transformatörlerinde, transformatör ısısının yayılma hızını arttırmak için harici soğutma sistemi kullanılır. Bu sistemlerde oluşabilecek arızalar tüm trafo sistemini etkiler ve sargıların yanmasına sebep olabilir. Transformatörler için farklı soğutma yöntemleri bulunmaktadır. Trafonun farklı boyutu, dizaynı ve kullanıldığı yer gibi değişen şartlara göre soğutma yöntemleri değişmektedir. Kuru tip trafolarda doğal havalı ve hava zorlamalı olmak üzere 2 tip soğutma yöntemi bulunmaktadır. Bunun yanında, yağlı trafolarda soğutma sistemi sayısı kuru tipe göre daha fazladır ve sistemler daha karmaşıktır.
 

Soğutma Sistemi Sembolleri
 

O	Oil	Yağ
A	Air	Hava
W	Water	Su
N	Natural	Doğal
F	Forced	Zorlamalı

Doğal Hava ile Soğutma: Bu transformatör soğutma yöntemi genellikle küçük transformatörlerde kullanılır. Bu yöntemde trafo, etrafını saran doğal hava akımı ile soğumaya bırakılır.


Hava Zorlamalı (Fanlı) Soğutma: Bu yöntemde hava, fanlar veya üfleyiciler yardımı ile çekirdeğe ve sargılara iletilir. Havalandırma kanallarında toz parçacıklarının birikmesini önlemek için hava beslemesi filtrelenmelidir. 

Oil Natural Air Natural (ONAN)

ONAN, yağ dolaşımı ve hava teması doğal olarak gerçekleşen soğutma tipi anlamında gelmektedir. Sıcak yağın doğal konvansiyonel dolaşımı ile soğutma gerçekleştirilir. Transformatörün ürettiği ısı ile yağın ısısı ve doğal olarak kinetik enerjisi artar. Yükselen yağ molekülleri kazan içerisinde yukarı doğru hareket ederek dalga duvarların veya radyatörlerin içerisinden geçer. Isılarını doğal iletim ve yayılım ile atmosfere ileterek soğurlar. Bu yöntem en yaygın ve kolay trafo soğutma yöntemidir. Bu sistemde, yağın soğutulmasını hızlandırmak için transformatör tankının yüzeyinin arttırılması gerekir.

►İlginizi Çekebilir: Elektrik ve Güç Trafoları

ONAN Soğutma Özellikleri:

► Doğal soğutma işlemi nedeniyle düşük bakım maliyeti gerektirirler.

► Soğutucu servis maliyeti düşüktür ve soğutucu (motor) kaybı yoktur.

► Daha büyük transformatörler, ayrı radyatör soğutması gerektirebilir ve diğer soğutucu tipleriyle karşılaştırıldığında daha geniş bir alan kaplayacaktır.

ONAN Soğutma Avantajları:

► Pompa veya fan bulunmamaktadır. Dolayısıyla düşük gürültülü çalışır.

► Uzun ömürlü trafolardır ve düşük bakım gerektirirler.

► Ek soğutma kapasitesi gerektiğinde pompa veya fan eklenerek trafo gücü arttırılabilir.

ONAN Soğutmanın Dezavantajları:

► Diğer uygulamalara göre daha fazla alan tüketir.

► Transformatör için fazla bağlantı noktasını gerektirir.

Oil Natural Air Forced (ONAF)

Bu yöntem genellikle güç trafolarında kullanılan bir soğutma tekniğidir. OFAF, yağ dolaşımının konvansiyonel olarak hava temasının ise fan aracılığı ile sağlandığı trafolardır. Transformatör bobininin ürettiği ısı ile yağın ısısı ve kinetik enerjisi artmaktadır. Isınan yağ molekülleri kazan içerisinde yukarı doğru hareket ederek burada bulunan soğuk yağ molekülleri ile yer değiştirir. Daha sonra yağ molekülleri trafonun mekanik yapısına göre dalga duvarlar veya radyatörlerin içerisinden geçer. Bu soğutma ünitelerine dışarıdan pervaneler aracılığı ile sağlanan hava akımı sayesinde, yağ molekülleri ısılarını daha çabuk bir şekilde atmosfere ileterek soğurlar. Bu sistemde yağın soğumasını hızlandıran etken yağın atmosfer ile temas yüzeyinin arttırılması ve ısınan bu yüzeylere dışarıdan fanlar ile hava akımının sağlanmasıdır. Bu sebeple dalga duvarlar veya radyatörler trafo kazanına monte edilerek kazanın yüzey alanı arttırılır. Bu yöntemde, fanlar radyatörün altına veya yanına monte edilir ve sıcaklık belirli bir değerin üzerine çıktığında açılır.

►İlginizi Çekebilir: Transformatör Bakımı Nasıl Yapılır?

ONAF Soğutma Özellikleri: 

► Kurulum yeri açısından makul seviyede yer kaplar.

► Fan motorlarının periyodik bakımı gereklidir.

► Yalnızca fanlar çalışırken soğutucuların güç kaybı söz konusudur, bunun yanında soğutucu kontrolü karmaşık olabilir.

ONAF Soğutmanın Avantajları:

► Pompaya gerek yoktur.

► Uzun ömürlü sistemlerdir.

► Kullanılan veya kapatılan fanlara bağlı olarak ısı transferi çift dereceli olabilir.

ONAF Soğutmanın Dezavantajları:

► Fanlar, transformatör ömrü boyunca bakım ve değiştirme gerektirir.

► ONAN uygulamalarına göre gürültü seviyesi yüksektir.

Oil Forced Air Forced (OFAF)

OFAF soğutma yönteminde ısınan yağın sirkülasyonu, konvansiyonel sisteme ek olarak kazan içerisindeki yağ pompası ile yapılır. Yağın daha hızlı soğutulması için ONAF sistemde olduğu gibi transformatör dışında hava fanları bulunur. Bu sistemde yağın dolaşımı için pompa sistemi yağın soğutulması için ise fanlar kullanılır. OFAF soğutma tipindeki trafo kazanlarında yağ pompası ile sirkülasyon hızlandırılır. Bu sistemin temel avantajı kompakt bir sistem olması ve aynı soğutma kapasitesi için ONAF sisteme göre daha az yer kaplamasıdır.

►İlginizi Çekebilir: Trafolarda Kademe Değiştirme İşlemi Nasıl Yapılır?

OFAF Soğutma Özellikleri:

► Kurulum yeri açısından az yer kaplar.

► Fan ve pompa motorlarının periyodik bakımı gerekir.

► Yardımcı güç tüketimi, trafonun yüklenmesine bağlıdır ve çok modlu soğutma yaygındır.

► Çok kademeli soğutma sistemi olarak ayarlanabilir. Örneğin, düşük sıcaklıklarda ONAN sistemi olarak kullanılabilir.

Radyatörlü OFAF Soğutmanın Avantajları:

► Sistem esnek kullanıma olanak tanır.

► Önleyici bakım uygulamaları ile uzun ömürlü sistemlerdir.

► Soğutma yüzeylerinin bakımı ve temizliği daha kolaydır.

► Sistemin enerji tüketimi diğer zorlamalı yağ sirkülasyonu ile soğutma yapan yöntemlere göre daha azdır.

 

Radyatörlü OFAF Soğutmanın Dezvantajları:

► Pompa ve fan sisteminden dolayı yardımcı güç gereklidir.

► Fanlar ve pompalar için izleme ve bakım gerekir.

► Herhangi bir hava zorlamalı uygulamada olduğu gibi, potansiyel arızalar söz konusudur.

Isı eşanjörlü(heat exchanger) OFAF soğutmada radyatörler yerine ısı eşanjörleri kullanılır. Bu sistemde OFAF sistemine göre trafo kazanı ile daha az bağlantı bulunur.

 

Isı Eşanjörlü OFAF Soğutmanın Avantajları:

► Yüksek soğutma kapasitesi vardır.

► ONAN ve ONAF sistemdeki radyatör uygulamalarından daha az yer kaplarlar.

Isı Eşanjörlü OFAF Soğutmanın Dezvantajları: 

► Daha fazla enerji ve daha yüksek gürültü üretir.

► Fanlar ve pompalar, transformatör ömrü boyunca bakım ve değiştirme gerektirir.

► Herhangi bir hava zorlamalı uygulamada olduğu gibi, potansiyel arızalar söz konusudur.

Oil Forced Water Forced (OFWF)

Isı kapasitesi yüksek olan bir malzeme daha yavaş ısınır ve soğur. Suyun öz ısı kapasitesi havadan daha fazla olduğu için aynı hava koşulları altında suyun sıcaklığı, havanın sıcaklığının çok daha altındadır. Bu nedenle su, havadan daha iyi bir ısı eşanjörü olarak kullanılabilir. OFWF tip soğutma yönteminde, sıcak yağ, bir yağ pompası vasıtasıyla ısı eşanjörüne gönderilir. Isı eşanjörünün içerisindeki borularda dolaşan sıcak yağ, su ile ısı değişimi yaparak soğur. Bu sistemde yağın soğuması daha hızlı bir şekilde gerçekleşir. Bu soğutma türü genellikle çok büyük transformatörlerde kullanılır.

►İlginizi Çekebilir: Trafolardaki Nem Nasıl Giderilir?

OFWF Soğutma Özellikleri:

► Fan ve pompa motorlarının periyodik bakımı gerekir.

► Yardımcı güç tüketimi, trafonun yüklenmesine bağlıdır ve çok modlu soğutma yaygındır.

OFWF Soğutmanın Avantajları: 

► Tüm uygulamalar içinde en yüksek soğutma potansiyeline sahip uygulamadır.

► OFWF sistemi en az yer kaplayan sistemdir.

► Bu soğutma yöntemi uzun yıllardır kullanılmaktadır yani olgun teknolojiye sahip bir sistemdir.

► Bakım personeli genellikle teknolojiye aşinadır.

► Trafo soğutması esnasında, çok az gürültü oluşur veya ekstradan bir gürültü oluşmaz.

OFWF Soğutmanın Dezavantajları:

► Arıza durumunda su ile yağın karışımı ve kirlenmesi durumu söz konusudur.

► Borular kirlenir ve temizleme gerektirir.

► Çoğu uygulamada su kaynağı gereklidir.

► Su sistemi kapalı devre sistem değilse bakteri tehlikesi bulunmaktadır.

Oil Directed Air Forced (ODAF)

ODAF soğutma sistemi OFAF soğutma sistemine oldukça benzemektedir. Bu sistemde zorla sirkülasyonu sağlanan yağ, daha önceden belirlenmiş bir güzergah doğrultusunda direk nüve ve bobine erişecek şekilde yönlendirilir. Böylece, radyatörde soğuyan yağın, direk olarak nüve ve bobine teması sağlanır. Bu sistem sayesinde soğuk yağ, direk olarak transformatörün en çok ısınan noktalarına temas eder ve soğutma işlemi çok hızlı bir şekilde gerçekleşmiş olur. ODAF soğutma sistemi daha çok yüksek güç değerine sahip güç trafolarında kullanılır.

►İlginizi Çekebilir: Transformatör Yağı Nedir? Nasıl Olmalıdır?

ODAF Soğutmanın Özellikleri:

► Özellikle tek modlu kompakt soğutucular kullanılıyorsa, diğer modellerden daha az yer kaplarlar.

► Fan ve pompa motorlarının periyodik bakımı gerekir.

► Tek modlu kompakt ısı eşanjörleri için yardımcı güç, yük ne olursa olsun genellikle sabittir. Bu tip soğutucular pratikte doğal soğutma kapasitesine sahip değildir. Bu nedenle, transformatöre enerji verilmiş ancak yüksüz olsa bile yardımcı bir besleme gerektirir.

Oil Directed Water Forced (ODWF)

ODWF soğutma sistemi ODAF soğutma sistemine oldukça benzemektedir. ODAF soğutma sisteminde soğutma işlemi hava ile yapılırken ODWF'de soğutma işlemi su ile yapılmaktadır. Bu sistemde zorla sirkülasyonu sağlanan yağ, daha önceden belirlenmiş bir güzergah doğrultusunda direk nüve ve bobine erişecek şekilde yönlendirilir Böylece, ısı eşanjöründe su ile soğutulan yağın, direk olarak nüve ve bobine teması sağlanır. ODWF soğutma sistemi yüksek güç trafolarında kullanılan bir soğutma yöntemidir. Karakteristik özellikleri ODAF tipteki soğutma ile aynıdır.



Kaynak:

► AREVA - Power Transformer Expertise

► Electrical-Engineering-Portal