TRAFOLAR

Alternatif akım üretimi yapan elektrik tesisleri genellikle yerleşim yerlerinden uzak yerlere kurulur. Üretilen enerjiyi ekonomik ve az kayıpla iletmek için trafolar kullanırız. Trafolar hareketli parçası olmayan elektrik makineleridir. Ortak bir nüve üzerine sarılmış (Şekil 1) elektriksel olarak yalıtılmış iki bobinden oluşurlar. İki ya da daha fazla devre arasındaki elektrik enerjisini elektromanyetik indüksiyonla sağlarlar. Trafoların amacı frekans değerini sabit tutarak, gerilim ve akım değerlerini yükseltme, düşürme ya da elektrik enerjisini aktarımını ve dağıtımını yapmak için kullanılır. Yüksek akımla iletimde güç kayıpları çok fazla olduğundan bunun önüne geçmek için gerilimi yükseltip, akımı düşürürüz. Voltaj ne kadar artarsa akım kayıpları da o kadar az olur. Trafolar yardımıyla gerilimi yükselterek olası kayıpları en aza indirip elektrik enerjisini uzak yerlere taşırız.

Şekil 1. Trafo Yapısı

En basit şekilde iki nüve ve bir bobinden oluşan trafolar, nüvedeki bobinlerden birine gerilim uygulandığında nüve üzerinde manyetik akı oluşur. Manyetik akının yönü ve şiddeti sürekli olarak değişir. Elektrik enerjisi bir iletkenden diğerine manyetik akı ile aktarılır. Manyetik akı çıkış bobini üzerinde bir gerilim indüklenir. İndüklenen gerilim, sarım sayısı ile doğru orantılıdır. Tesislerin artan güç ihtiyaçları karşısında trafoların yetersiz kaldığı durumlarda trafoya paralel olarak ek trafolar bağlanabilir. Gerilim arttırılmak istendiğinde ise trafolar devreye seri bağlanır. Trafolar paralel bağlanmasının avantajları, yüksek çalışma verimliliği ve yüksek sistem güvenliği sağlamasıdır. Örneğin herhangi bir trafoda arıza meydana geldiğinde kalan trafolar enerjiyi karşılar. Empedans düşük olduğundan kısa devreleri akımları artar.

1. Dönüştürme Oranları

Trafoların sarım sayısına bağlı olarak akım ve gerilim dönüştürme oranları (Şekil 2) vardır. Buradan hareketle sarım sayısı gerilim ile doğru, akım ile ters orantılıdır.

Şekil 2. Trafo Dönüştürme Oranları

2. Güç Trafoları

Alçaltıcı ve yükseltici olmak üzere çeşitleri vardır. Otomatik gerilim kademeli olanları yük altında seviye değiştirebilmektedir. Manuel (el ile) olan kademe değiştiren modelleri mevcuttur. Yüksek gerilim hatlarında kullanılırlar (200KV den yüksek).

3. Dağıtım Trafoları

Orta ve alçak gerilim hatlarında kullanılır. Genleşme depolu, hermetik ve kuru tip (epoksi reçineli) çeşitleri vardır. Tüketici ihtiyacına göre (11kV-6,6kV-3,3kV-440V-220V) çeşitli değerlerde üretilirler.

1. 1. Hermetik Tip Trafo

Hermetik, Fransız kökenli bir kelime olup hava geçirmez, yalıtımlı anlamlarında kullanılmaktadır. Bu tip trafolar üretilirken tank (Şekil 3) içinde hava kalmayacak şekilde özel olarak ayarlanmaktadır. Hermetik basınç ayarı yapılarak dış ortamla bağı kesilecek şekilde üretilmektedir. Portatif olması sebebiyle genleşme kazanlı trafolara göre daha dar mekanlarda kullanılabilir. Üstten ya da yandan bağlantılı olarak özelleştirilebilir şekilde üretilebilir. Ayrıca tank içindeki yağ hava ile temas etmediğinden trafo yağı bozulmaz. Neredeyse bakım gerektirmeyen bir trafodur. Belirli periyotlarda alçak gerilim (LV) ve yüksek gerilim (HV) burçlarının (Şekil 3) temizlenmesi yeterlidir. Bu sebepten periyodik bakım maliyetleri en az seviyededir.

Şekil 3. Hermetik Tip Trafonun Bölümleri

Güç ve dağıtım trafolarında kıvılcım, corona ve soğutma amaçlı yağlar kullanılır. Hermetik olarak bulunabilen bu güç ve dağıtım trafoları içerisine konulan yağ cinsi farklılık gösterebilir;

• Silikon
• Mineral
• Bitkisel
• Ester

 bunlara örnek olarak verilebilir. Ayrıca ülkemizin ilk trafo yağı (FR3) 2019 yılında üretilmiş olup soyadan yapılmıştır.

Hermetik trafolar ONAN (Oil Natural Air Natural) şekilde üretilirler. Bu soğutma tipi yaygın olarak kullanılır. Temelde konveksiyonel sıcak yağ akışına bağlı soğutma sağlayan bu soğutma tipi 30 MVA’ ya kadar olan trafolar için tercih edilir. Çekirdek ısınırken bir yandan yağ sıcaklığı da artar. Isınan yağ trafonun üst kısmına çıkar ve soğuk yağ ile yer değiştirir. Üste çıkan yağ radyasyon ile yayılır ve soğur. Trafo her yüklendiğinde ise bu sirkülasyon devam eder. Böylece yağ yer değiştirmesine bağlı soğutma işlemi yapılmış olur.

Hermetik trafo gücü 630 KVA üzerinde ise hermetik koruma rölesi kullanılması gerekmektedir. Hermetik koruma rölesi (Şekil 4) aşırı basınç durumunda trafoyu kapatır. Sıcaklığın artıp azalmasına göre ise bildirim verir gerekirse açma işlemi yapar. Ayrıca yağ seviyesi düşerse trafonun zarar görmemesi için trafoyu kapatır. 

Şekil 4. Hermetik Koruma Rölesi

Hermetik trafolarda basınç hızlı bir şekilde yükseldiği için trafoyu koruma amaçlı olarak basınç giderme valfi (Şekil 5) kullanılır. Trafo tankının dayanabileceği bir basınç değeri vardır. İçerideki basınç bu değere ulaştığında basınç giderme valfi devreye girer. Valf açılarak bir miktar yağ boşaltılır ve basınç dengelenir.

Şekil 5. Basınç Giderme Valfi (Üstten görünüm)

Her trafoda olduğu gibi tasarım ve denetim aşamasında hermetik trafolarında bağlı olduğu şartname ve kurallar vardır. TEDAŞ 2018 yılında hermetik tip trafo şartnamesini güncellemiş ve son adıyla TEDAŞ-MLZ/99-032.E olacak şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Bu şartnameye göre primer sargısı en yüksek gerilimi 36 Kv olmalıdır. Bu değer aynı zamanda dağıtım şebekelerindeki en yüksek gerilim seviyesidir. Dağıtım şebekesinden giriş tarafına 36kv alan bir hermetik trafonun faz-faz gerilimi 400V, faz nötr gerilimi 230V olur ve bu değerler ülkemizde sabittir.

1. 2. Genleşme Depolu Trafo

Genleşme depolu transformatörler çekirdek ve bobin yapısıyla hermetik transformatörlerle aynıdır. Genleşme depolu transformatörler atmosfere açık olduğu için termik etkiler nedeniyle değişen yağ basıncı, transformatörün deposunda bulunan slicagel (hava kurutucu) sayesinde havanın nemi alınarak hava alışverişi sağlanır.

1. 3. Kuru Tip Trafo

Kuru tip trafolar soğutmalı trafolar arasında yer almaktadır. Manyetik devresi ve sargıları yalıtkan sıvıda korunmayan trafolara kuru tip trafo denmektedir. Kuru tip trafolar kurudur ve asla yağ içermemektedir. Dış etkenlere karşı yalıtılmış ve cam elyaf destekli epoksi reçine ile sargıları örtülmüştür. Kuru tip trafolar atmosfer altında veya gaz içerisinde çalışırlar. Sargıları ve manyetik devreleri sıvılara daldırılmamıştır. Yağlı tip trafolar için yapılan bakımların aynısı yağ bölümü haricinde kuru tip trafolarda da yapılmaktadır.

Şekil 6. Kuru Tip Trafo (Astor Marka)

4. Güç ve Dağıtım Trafosu Farkları

Dağıtım trafoları sürekli tam yükte çalışmadığı için demir ve bakır kayıplarına bağlı verim düşüklüğü yaşarlar. Öte yandan güç trafoları neredeyse %100 çalışırlar. Dağıtım trafoları ise ortalama %50-70 verimle çalışır. Dağıtım trafoları daha küçük boyutlarda üretilirken güç trafoları daha büyük boyutlardadır.

5. Kullanım Alanları

Trafolar elektrik enerjisinin olduğu her ortamda kullanılır. Trafoların çeşitli kullanım alanları vardır. Bunlardan bazıları şu şekildedir;

• Elektrik Santralleri
• Şantiyeler
• Fabrikalar
• Sanayi
• Dağıtım Merkezleri
• Trafo Merkezleri