Bilindiği gibi bir transformatör esas İtibariyle aşağıdaki kısımlardan teşekkül eder :
- Manyetik devre,
- Elektrikli devre (Primer ve Sekonder sargılarla transformatörün çıkış uçları),
- Yalıtım ve soğutma maddeleri,
- Yardımcı dış soğutma devresi ve gerilim ayar tertibatı (Bazı hallerde mevcuttur.),
Bir trafo ekipmanları parçalarından her biri ayrı ayrı arıza kaynağı ve sebebi ola bilmektedir. İstatistikler, modern transformatör arızalarının % 70 80 İnin elektrikli devre (sargılar) arızalan olduğunu göstermektedir. Transformatör arızalan genellikle bakım noksanlığı ve İşletme kontrollerinin kifayetsizliğinden İleri gelmektedir.
Fakat bununla beraber transformatörler en az arıza yapan elektrik makineleridir. Transformatör arızalarının kurulu transformatör adedine oranı pek düşüktür.
Bu yazımızda özellikle transformatörlerin muhtelif aksamında meydana gelen arızalar ayn ayn ele alınmış olmakla beraber önce arızaların genel sebepleri üzerinde durulmasında fayda mülâhaza olunmuştur.
Arızaların genel sebeplerinin yanında anormal ısınma, dış devreden ileri gelen elektrik arıza sebepleri İncelenmiş ve transformatör koruma tertibatlarına temas olunmuştur.
-
Özet Bölümü
TRANSFORMATÖRÜN AŞIRI ISINMASI:
İşletme personelinin bir transformatörün aşırı ısınmasına hükmetmesiylle bir doktorun hasta sının yüksek ateşi var demesi ayni anlama gelmektedir. Nasıl ki sıhhatli bir insanın belirli bir vücut sıcaklığı varsa ayni şekilde sağlam bir transformatörün de dış ortam sıcaklığı, trafonun elektrik yükü, ve soğutucu madde miktarına göre beliren normal bir sıcaklığı vardır.
Bu sebepten şayet termometre yardımıyla sıcaklık ölçülerek muhtemel bir transformatör arızasına hükmedilmek İsteniyorsa bu normal sıcaklığın sıhhatli olarak bilinmesinde zaruret vardır.
Sağlam bir transformatörün sıcaklığı ne kadar olmalıdır?
Bir transformatörün sıcaklığı deyince soğutucu madde sıcaklığı ile her’ hangi bir parçasının sıcaklığı arasındaki fark anlaşılır. Yağla soğutulan bir transformatörün yağının U.S.E. normlanna göre bildirilen ısınması Muhit sıcaklığı üzerine 50°C, ı 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 aşın ısınmaya maruz kalıp kalmadığım kestirebilir.
Yağlı transformatörlerden farklı olarak kuru transformatörlerin emprenye edilmiş sargılarının direnç ölçme metodu İle ölçülmüş sıcak
lığı gene U.S.E. ye göre 35°C, 1 geçemez. Büyük transformatörlerin sıcaklıkları sargılar arasına yerleştirilen tertiplerle ölçülür. Buna mukabil küçük transformatörlerde soğutma havasının sıcaklığının ölçülmesiyle yetinilir.
Sağlam bir transformatörün aşırı ısınması :
Bir trafoda aşırı ısınma müşahede olunursa her şeyden ,önce trafo dışındaki şartlar gözden geçirilmelidir. Havalı transformatörlerde hava
debisinin azalmış olup olmadığı kontrol edilir.
Bir KW. hk kayıba tekabül eden hava mlktan 5 mVdak’ dan daha az olmamalıdır. Bir anemo metre 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 İse trafo anormal ısınır. Akım veya gerilim eğrisinin kuvvetli bir de formasyonu da trasformatörün aşın ısınmasına sebep olabilir, özellikle üçüncü harmonik ısınma ya sebep olur Daha yüksek dereceli harmonikler dahi anormal şartlarda bazı istenmeyen hallere sebebiyet verebilirler.
Transformatör sargısı üç, gen bağlı değilse üçüncü harmonik akısı ti af o 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 genellikde üçüncü harmonik teşekkül edebilir.
Arızalı bir transformatörün aşırı ısınması : Bir transformatörde aşın ısınma müşahede edilir ve bunun yukarıda açıklanan dış sebepler den ileri gelmediğine kanaat getirilirse trafo derhal servisten çıkarılmalıdır. Böylece arızanın mümkün mertebe sınırlı tutulması sağlanmış olur.
DIŞ DEVREDEN İLERİ GELEN ELEKTRÎKİ ARIZA SEBEPLERİ :
Bir transformatörün serviste karşılaşabileceği aşın gerilimlere göre boyutlandırılması gerekir. Zira gerilimin yükselmesiyle mıknatıslanma
akımı çok artabilir.
Ayni şekilde kapama atomları da tehlikeli olabilir. Kapama işlemi gerilimin tam sıfırdan geçtiği ana isabet ederse küçük transformatörlerin sigortalan eriyebilir.
Mesela aydınlatma yükü gibi dengesiz yüklere, maruz bir transformatörün bağlantısı uygun yapılmamışsa bir çok ilâve yükler hasıl olabilir.
Sekonder tarafta Zigzak bağlantı yapılarak veya primer taraftda üçgen bağlantı yapılmasıyla veya bir tersiyer sargı ilavesiyle dengesizlikler önlenebilir.
Ayni 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 takatli transformatörlerin kısa devre gerilimleri % 4 ila 5, büyük takatli transformatörlerinki de % 10 ila 12 dir. Çok küçük kısa devre gerilimli eski transformatörlerde kısa devre akımlarını sınırlamak için demir çekirdeksiz şelf bobinlerinden faydalanılır.
Demirde doyma hadisesi olduğundan bu maksatla demir çekirdekli şelf bobinlerinin kullanılması uygun değildir. Transformatörlerin paralel çalışması halinde kısa devre gerilimleri, bağlantı tipi ve çevirme oranı mutlaka yek değerinin ayni olmalıdır.
Paralel çalıştırılmak istenilen iki transformatörün kısa devre gerilimleri (Uk) arasındaki fark Üçte birden az olursa sadece çevirme oranının değiştirilmesi ile, belli bir Coa^ değeri için tam yükte hatasız bir yük dağılımı sağlanabilir.
Kısa devre gerilimleri arasındaki fark büyük olursa, kısa devre gerilimi küçük olan transformatöre bir şelf bobini bağlayarak İstenilen değere erişilebilir.
Paralel çalışmayı sağlamak için kullanılacak şelf 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 ayni anda gerilimler ölçülür ve sonra bunlar birbirine nisbet edilir.
îki transformatör paralel bağlamadan önce primer sargıları karşılıklı olarak biribirine bağlanır. (RRj, SS,, TTi ) ve sekonderde de sadece bir faz birbirine bağlanır, (vv,). Sekonderdeki diğer iki faz arasında gerilimler ölçülür. Voltmetre sıfır gösterirse paralel bağlantı yapılabilir.
TRANSFORMATÖRLERİN KORUMA TİPLERİ:
Transformatörlerde husule 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 termokup sıkıştırılarak ta 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.
Arjza halinde çalışmak üzere konulacak röle diferansiyel röledir. Primer veya rekonder sargılardan birisinde arıza olması halinde bu röleden diferansiyel akım geçer ve transformatör devre dışı edilir.
Bu röle bazı komplikasyonlara sebebiyet vermesi ve ayni 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 hatıra gelecek en iyi koruma şekil iyi bir imalat ve bilgili bir bakımdır. Bu şartlarla sahip bir transformatörün
uzun yıllar hiçbir arıza yapmadan çalışması tecrübelerle sabit olmuştur.
B. TRANSFORMATÖRÜN MUHTELİF KISIMLARINDAKİ ARIZALAR :
- MANYETİK DEVRE ARIZALARI:
a) Aktif demir :
Demir çekirdeği meydana getiren saç lameller arasında elektriki bir temas olması halinde kapalı elektrik devreleri meydana gelir. Bu devrelerin direncinin küçük olması halinde yüksek değerde akımlar geçer. Bilahare ısı yayılmasının tesiri ile bu kısımların elektriksel direnci artar ve akımlar küçülerek ısınma durur.
Başka bir yerde yeni bir ağın ısınma meydana gelebilir. Böyle bir arıza halinde transformatörün gürültüsü artar ve tecrübeli elektrik operatörleri bunu derhal fark ederler.
Bundan başka Buchholz rölesi, diferansiyel röle ve hatta arızanın büyüklüğüne göre aşın akım rölesi çalışabilir. Lameller arasında kısa devre olup olmadığı 110 veya 220 voltla çalışan kontrol lambası ile tahkik olunabilir.
İyi imal edilmemiş transformatörlerde ilk servise alındığı tarihten itibaren demir çekirdek arızaları meydana gelebilir. Bir çok hallerde de soğumanın yetersizliği arıza sebebidir. Ayrıca yağlı transformatörlerde çamur birikintisi ve havalı transformatörlerde kir v.s., arıza kaynağıdır.
Transformatörlerin imalinde kurutma yarım yapılmışsa demir çekirdekte artık rutubet kalır. Bu rutubet zararlıdır. Nakil esnasında veya vibrasyon sonucunda saç lamelleri birbirine bağlıyan cıvatalar gevşer ve bunların etrafındaki yalıtkan tabakası bozulur.
Bu takdirde de Foucault akımları doğar. İki veya daha fazla sayıda cıvatanın yalıtkanlığı bozulursa bizzat cıvatalar arasında akım dolaşır ve bir manyetik devre meydana gelir.
Bazan bu sebepten çok yüksek sıcaklık tezahür edebilir ve bu sıcaklık sargı yalıtkanlığını da bozarak sargı arızalarına sebebiyet verebilir.
Transformatörler imalat ve montaj esnasında bu cins arızaları gayri mümkün kılacak tarzda imal ve monte edilmelidirler.
Çok uzun dalgalı kuvvetli bir aşın gerilim müsade edilmeyen bir doymaya sebep olabilir. Bu takdirde manyetik akının büyük bir kısmı sıkıştırma cıvatları üzerinden devresini tamamlamak ister.
Buralarda meydana gelen Foucault akımlan muhtemelen yalıtımın korbonlaşmasına sebep olur.
Hafif arızalar halinde, sıkıştırma vidalan yalıtımını yenilemek ve demir nüve üzerindeki karbonlaşma izlerini bir zımpara taşı yardımıyla temizlemek kafidir.
Saç paketler arasındaki temaslar küçük bir transformatör (2 ila 3 volt, 100 ila 200 amp.) yardımıyla yakılarak kaldırılabilir. Arıza büyükse demir çekirdeği çıkarmak, saçları,cıvataları ve arızalı yalıtkanı değiştirmek gerekir.
Transformatör gürültüleri manyetik alanın periyodik değişmelerinden ileri gelir ve gerilim altındaki her trafoda gürültü vardır. Bazen bu gürültü çok farklı olabilir.
Hatta transformatörün bulunduğu yerin akustiği de bu sesin şiddetini artırabilir. Bilhassa çok yüksek gerilimler bahis konusu olduğunda transformatör çok gürültülü ise, demir çekirdek trafo tankından çıkarılır ve saç lamelleri arasındaki boşluklar 1/10 mm. kalınlığında bir kalınlık ölçeği İle ölçülerek kontrol edilir.
Bu kontrolün neticesine göre saç paketlerin sıkıştırılması artırılır. Bilhassa çok yüksek gerilimli transformatörlerde servise alınmalarıyla birlikte gürültüden ayrı bir de «cızırtı» duyulur.
Bu cızırtı demir çekirdeğin bazı aksamının topraklanmamış olmasından ileri, gelmektedir. Bu kısımlar iç sargılardan kapasitif şarjlar almakta ve bu şarjlar da yalıtkanlığın çok zayıf olduğu yerlerde kısa aralıklarla boşalmaktadırlar.
Cızırtının durması izolasyonun delinmeslyle toprak teması sağlandığına delalet eder ki böyle istenmeyen bir halin ortaya çıkmaması için topraklanmanın iyi yapılması gerekir.
Bir transformatör boşta devreye bağlandığı takdirde yüksek mıknatıslama akımları doğar ve bu akımların sonucunda hasıl olan elektromanyetik kuvvetler sargı hareketlerine sebep olur ve cıvatalar etrafındaki yalıtkanlık bozulur.
Trafo enerji üretim kaynağına ne kadar yakın olursa ve bu işlem n^kadar çok tekerrür ederse neticeleri de o kadar ciddi olur.
b) Bağlama levhaları:
Bağlama levhaları kısa devrelerdeki akımlara tahammül edecek nitelikte yapılırlar. Büyük trafolarda sargılar dairesel kesitlidir ve eş eksenel
olarak yerleştirilirler.
Meydanagelen radyal kuvvetler bizzat bu sargıların bakır iletkenleri tarafından karşılanır. Primer ve sekonder sargıların kaymış olmaları hainde meydana gelen aksiyal boylarının eşit olması veya birbirine nazaran kuvvetler de bağlama levhaları tarafından karşılanırlar.
Şu halde bağlama levhalarının arızalan daha ziyade elektrik! sebeplerden ileri gelir. Bağlama levhalarının bazı kısımlannda kapasitif boşalmalar da hasara sebebiyet verebilir. Bunların zararlarını önlemek İçin bu kısımlar geçecek akımı sınırlamak için uygun büyüklükteki bir direnç üzerinden toprağa verilir.
ELEKTRİKİ DEVRE ARIZALARI :
a) Sargılar :
İletken veya bobin yalıtkanlığının bozulmasıyla sargılarda kısa devre hasıl olur. Transformatör bir Buchholz rölesi ilet teçhiz olunmuş ise anza genişlemeden alarm rölesi çalışır. Diferansiyel röle %0,5 civarında bir sarım kısa devresinde faaliyete geçer.
Normal aşın akım rölesi İse çok fazla sayıda sarımın kısa devre edilmesiyle çalışır. Bazen çıkan duman, gürültünün artması rölelerden daha evvel arızayı haber verir.
Bakırın erimesiyle kısa devre durur ve arıza günlerce devam eder. Bu cins bir arıza günlerce yavaş yavaş genişler ve neticede bütün bir bobini harap eder. Aşın yük neticesi meydana gelen aşın ısınma veya geç açılan bir kısa devre sargı arızasına sebep olabilir.
Bozuk bir yağ asit İhtiva edeceği cihetle sargı arızası meydana getirebilir.
Yağ veya sargıda rutubet bulunması da arızaya sebep olabilir. Montaj veya revizyon esnasında dikkatsizlik meydana getirebilir. Civardaki hatlardan gelen yüksek gerilimli elektromanyetik şoklar (yıldırımlar) da arıza kaynağıdır.
Bir hattın toprağa teması veya bir bağlama hatası sebebiyle meydana gelen aşın gerilimler normal olarak transformatöre bir zarar vermezler. Kısa devreler çok tekerrür ederse sargıların yalıtkanlığı bozulur. Arızalı transformatör sargıları imalâtçının spesifikasyonları dahilinde teşkilatı tamir atelyelerlnde tamir edilebilir.
Büyük transformatörlerin imalatçı tarafından tamir edilmesi daha uygundur. İyi bir bakım büyük ölçüde transformatör arızalarını azaltır. Aşın akım ve soğutma tertibatları iyi durumda olmalıdır.
Meselâ her yıl rutubet, renk asidite, % PP ve çamur teşekkülü bakımından transformatör kontrol edilmelidir. Ayrıca yağın delinme gerilimi tesbit olunmalıdır. 12,5 mm çapında ve 5 mm. aralıklı elektrotlar arasında yapılan tecrübede 46 KV. luk atlama gerilimi veren bir yağ İyidir.
Düşük evsaflı yağ yenilenmeli veya tasfiye olunmalıdır. Kuru transformatörlerde icabında giriş havası filtrelenmelidir. Konstrüktörler giriş sargılarının yalıtkanlığını çok mükemmel yaparak transformatörlerin aşırı gerilimlere karşı dayanmasını temin etmişlerdir.
b) Sargıların dış yalıtkanlığı :
Bir sargının dış yalıtkanlığı deyince sağı ile diğer bir sargı veya demir çekirdek arasındaki yalıtkanlık anlaşılır. Bu yalıtkanlığın bozulması toprak arızasına sebebiyet verir. Transformatör iyi yapılmışsa dış yalıtkanlık arızaları çok az olur.
Transformatörün gerilimleri yüksek değilse dış yalıtkanlık arızaları uzman elemanlar tarafından transformatörün yerinde giderilebilir Arıza rutubet, kötü kalite yağdan ileri geliyorsa sadece arızalı kısımlar değiştirilir.
Kurutma ameliyesi imalâtçının direktifleri dahilinde yapılmalıdır.
c) Elektrik! bağlantılar :
Sargıların muhtelif kısımları arasındaki bağlantılar ve çıkış uçları kastedilmektedir. Bağlantılar arasında veya gövdeye karşı kısa devreler husule gelebilir. Bağlantıların lehimleri eriyebilir veya temaslar gevşeyebilir. Rutubet,fena yağ, kirlenme veya yabancı cisimler arıza kaynağıdır.
Arıza yağ seviyesi çok düşmüşse çıkışlar arasında hava dahilinde atlamalar vuku bulabilir.
YALITIM VE SOĞUTMA MADDESİ
Serviste bulunan bir transformatörün yağının anı olarak boşaltılması çok tehlikelidir. Yağın boşaldığının zamanında farkına varılmazsa ve
sargı yağdan çıkmaya başlarsa genellikle bir sargı arızası meydana gelir. Koruma tertibatı harekete geçerek kesiciyi açtırır ve transformatör
devreden çıkmış olur.
Transformatör süratli olarak devreden çıkabilirse önemli bir hasara meydan vermeden kurtarılmış olur. Yağlı transformatörlerin tankları oksijen
kaynağı ile kaynatılmaktadır. Nakil esnasındaki mekanik etkilerden dolayı bazen kaynak dikişlerinde sızma müşahede edilir.
Bu kaynak arızalarını gidermek için transformatörün yağını tamamen boşaltmak gerekir. Elektrik kaynağı İle yağı boşaltmadan da tamirat yapmak mümkün olur.
Tam bir sızdırmazlık sağlamak için transformatör kapağı linolyum bir conta ile sıkıştırılır. Kapasitif şarjlara maruz kalarak işletme personeli için tehlike yaratabileceğinden yağ tankları mutlaka topraklanmalıdır.
Sargının hayatiyeti bakımından rutubet büyük bir tehlike arz ettiğinden transformatör yağı içerisinde rutubet bulunmamalıdır. Yağın fazla ısınmasıda çamur, asit ve su hasıl eder.
Bunlar da yağın bozulmasına sebep olurlar. Yağ tankı içersindeki dar yağ kanalları çok tehlikelidir. Bu dar kanallar tortu ile dolarak yağın dolaşımını ve dolayısiyle de soğumasını engellerler.
Ayni şekilde buharlaşma ve oksidasyon da tehlikelidir. Bir transformatörün yüksek ve alçak gerilim sargılan arasında kağıt, katı ve yağ olmak üzere (yağlı transformatörler) üç çeşit yalıtkanlık vardır.
Bunlar seri bağlı demektir. Yağ bozulduğu takdirde iletken hale gelir ve iki sargı arasındaki gerilim farkı kağıt ve katı arasında taksim olunur. Bunların kalınlıkları da bu değerdeki gerilim miktarına göre hesaplanmış olmadığından önce birisi ve sonra da diğeri delinir.
Delinmezden önce korona başlamış ve ısınma ile yalıtkanlar bozulmuştur. Bazı hallerde yüksek ve alçak gerilim sargıları arasındaki ve sargılarla demir çekirdek arasındaki elektrostatik kapasitanslar münasebeti, alçak gerilim sargılarında yüksek gerilimlerdoğmasına sebep olabilir.
IV. YARDIMCI DIŞ SOĞUTMA DEVRESİ VE GERİLİM AYAR TERTİBATI
Transformatör tankından intişar eden kayıpların muhite dağılabilmesi İçin bir yere monte edilen transformatörler arasında kâfi açıklık
bırakılmalıdır.
Bir transformatör diğerine veya duvara çok yakın konulursa cidarındaki hava hareket edemez ve sıcaklık yükselir. Bu suretle sargı yalıtkanlığı ve yağın durumu tehlikeye girer.
Kapalı çukurlar veya küçük tuğla yapı hücrelere transformatörleri sokmak doğru olmaz. Fırın transformatörlerinde, transformatör ve fırın arası ısıya karşı yalıtılmalıdır.
Yağlı transformatörlerin tankının üst kısmında biriken gazlar patlayıcı olabilir. Bağlantı v.s. yi kontrol etmek için trafoya hiçbir zaman açıkta yanan ‘bir alev yaklaştırılmamalıdır. Aksi takdirde transformatör harap olur ve personel için ölüm muhakkaktır.
Yardımcı soğutma devresinde meydana gelen bir arıza neticesi, soğutucu sıvı akışı kesilirse, suni olarak soğutulmakta olan transformatörün sıcaklığı yükselir.
Böyle bir arıza İle karşılaşılırsa, transformatörün yükü tabii soğuma ile sıcaklık yükselmeden kaldırabileceği metebeye indirilir.
Su soğutmalı transformatörlerde su içersindeki kireç veya diğer yabancı maddeler sebebiyle soğutma boruları tıkanır.
Bunlar periyodik olarak iyice yıkanmazsa su akımı azalır, transformatör müsaade edilen değerden ‘ daha
fazla ısınır.
Transformatörün yağ soğutucusunda elektrolitik korozyonun vuku bulduğu haller müşahede olunmuştur. Bunun da sebebi elektroşimik eg değerler tablosunda birbirinden çok uzakta bulunan madenlerin transformatörde yekdiğeri ile temas halinde bulundurulmalıdır.
Şüphesiz bunun çaresi, sadece elektrosun! tablosunda birbirine yakın olan madenleri temas ettirmektir. Sun’i soğutulan transformatörlerde yağa su karışabilir.
Bunun sebebi boruların korozyon sebebilyle sızdırır hale gelmesidir. Çaresi, demir borular yerine bakır borular kullanmaktır. Dış soğutucular kullanılması halinde yağın basıncının su basıncından daha yüksek tutulması ile yağa su karışması ihtimali önlenmiş olur.
Bu ameliye çalışması bir ayar valfi ile kontrol edilen bir pompa yardımı ile yapılır. Su ile soğutulan transformatörlerde yağa rutubet karışmasında ikinci bir ihtimal de, soğutucu borunun transformatör tankına girdiği yerde gazların soğuk boru cidarı üzerinde yoğuşarak su damlacıkları teşekkül etmesidir.
Bu damlacıklar yağ içerisine karışır ve transformatör tankını hava geçirmez hale getirmedikçe bu olay devam eder. Su borusunu, tanka girdiği yerden itibaren yağ seviyesinin altına kadar, yağın etkilemediği ve ısı geçirmeyen bir madde ile kaplayarak bu nev’iden arıza ihtimali minimum hadde indirilmiş olur.
Referanslar :
1 — The J. and P. Transformer Book. •
2 — Avaries des machines electrlque, R.
Spieser.
3 — A.E.G. Handbook.
4 — Modern Power Station Practice.
Yazan :
Hüseyin PEKİN
El. Y. Mühendisi
güncelleme:15/05/2019
Ek Bilgi:
Transformatör arızaları, elektrik ve mekanik nedenlere bağlı olarak gerçekleşir. Bu yazımızda transformatör arızalarının sebeplerine yer veriyoruz.
1. Manyetik Devre Arızaları: Aktif Demir Demir çekirdeği meydana getiren saç lameller arasında elektriki bir temas olması halinde kapalı elektrik devreleri meydana gelir.
Bu devrelerin direncinin küçük olması halinde yüksek değerde akımlar geçer. Bilahare ısı yayılmasının tesiri ile bu kısımların elektriksel direnci artar ve akımlar küçülerek ısınma durur.
Başka bir yerde yeni bir ısınma meydana gelebilir. Böyle bir arıza halinde transformatörün gürültüsü artar ve tecrübeli elektrik operatörleri bunu derhal fark ederler.
Bundan başka Buchholz rölesi, diferansiyel röle ve hatta arızanın büyüklüğüne göre aşırı akım rölesi çalışabilir.
Lameller arasında kısa devre olup olmadığı 110 veya 220 volt ile çalışan kontrol lambası ile tahkik olunabilir. İyi imal edilmemiştransformatörlerde ilk servise alındığı tarihten itibaren demir çekirdek arızaları meydana gelebilir.
Birçok hallerde de soğumanın yetersizliği arıza sebebidir. Ayrıca yağlı transformatörlerde çamur birikintisi ve havalı transformatörlerdekir v.s. arıza kaynağıdır.
Transformatörlerin imalinde kurutma yarım yapılmışsa demir çekirdekte artık rutubet kalır. Bu rutubet zararlıdır. Nakil esnasında veya vibrasyon sonucunda sac lamelleri birbirine bağlayan cıvatalar gevşer ve bunların etrafındaki yalıtkan tabakası bozulur.
Bu takdirde de Foucault akımları doğar. İki veya daha fazla sayıda cıvatanın yalıtkanlığı bozulursa bizzat cıvatalar arasında akım dolaşır ve bir manyetik devre meydana gelir.
Bazen bu sebepten çok yüksek sıcaklık tezahür edebilir ve bu sıcaklık sargı yalıtkanlığını da bozarak sargı arızalarına sebebiyet verebilir.
Transformatörler imalat ve montaj esnasında bu cins arızaları gayri mümkün kılacak tarzda imal ve monte edilmelidirler.
Çok uzun dalgalı kuvvetli bir aşırı gerilim müsaade edilmeyen bir doymaya sebep olabilir. Bu takdirde manyetik akının büyük bir kısmı sıkıştırma cıvataları üzerinden devresini tamamlamak ister.
Buralarda meydana gelen Foucault akımlarımuhtemelen yalıtımın karbonlaşmasına sebep olur. Hafif arızalar halinde, sıkıştırma vidaları yalıtımını yenilemek ve demir nüve üzerindeki karbonlaşma izlerini bir zımpara taşı yardımıyla temizlemek yeterlidir.
Sac paketler arasındaki temaslar küçük bir transformatör (2 ila 3V, 100 ila 200A) yardımıyla yakılarak kaldırılabilir. Arıza büyükse demir çekirdeği çıkarmak, saçları, cıvataları ve arızalı yalıtkanı değiştirmek gerekir.
Transformatör gürültüleri manyetik alanın periyodik değişmelerinden ileri gelir ve gerilim altındaki her trafoda gürültü vardır.
Bazen bu gürültü çok farklı olabilir. Hatta transformatörün bulunduğu yerin akustiği de bu sesin şiddetini artırabilir.
Bilhassa çok yüksek gerilimler bahis konusu olduğunda transformatör çok gürültülü ise, demir çekirdek trafo tankından çıkarılır ve saç lamelleri arasındaki boşluklar 1/10 mm. kalınlığında bir kalınlık ölçeği ile ölçülerek kontrol edilir.
Bu kontrolün neticesine göre saç paketlerin sıkıştırılması artırılır. Bilhassa çok yüksek gerilimli transformatörlerde servise alınmalarıyla birlikte gürültüden ayrı bir de “cızırtı” duyulur.
Bu cızırtı demir çekirdeğin bazı aksamının topraklanmamış olmasından ileri gelmektedir. Bu kısımlar iç sargılardan kapasitif şarjlar almakta ve bu şarjlar da yalıtkanlığın çok zayıf olduğu yerlerde kısa aralıklarla boşalmaktadırlar.
Cızırtının durması izolasyonun delinmesiyle toprak teması sağlandığına delalet eder ki böyle istenmeyen bir halin ortaya çıkmaması için topraklanmanın iyi yapılması gerekir.
Bir transformatör boşta devreye bağlandığı takdirde yüksek mıknatıslama akımları doğar ve bu akımların sonucunda hasıl olan elektromanyetik kuvvetler sargı hareketlerine sebep olur ve civatalar etrafındaki yalıtkanlık bozulur.
Trafo enerji üretim kaynağına ne kadar yakın olursa ve bu işlem kadar çok tekerrür ederse neticeleri de o kadar ciddi olur.
Bağlama levhaları
Bağlama levhaları kısa devrelerdeki akımlara tahammül edecek şekilde yapılırlar. Büyük trafolarda sargılar dairesel kesitlidir ve eş eksenel olarak yerleştirilirler.
Meydana gelen radyal kuvvetler bizzat bu sargıların bakır iletkenleri tarafından karşılanır. Primer ve sekonder sargıların kaymış olmaları hainde meydana gelen aksiyel boylarının eşit olması veya birbirine nazaran kuvvetler de bağlama levhaları tarafından karşılanırlar.
Şu halde bağlama levhalarının arızaları daha ziyade elektriki sebeplerden ileri gelir. Bağlama levhalarının bazı kısımlarında kapasitif boşalmalar da hasara sebebiyet verebilir.
Bunların zararlarını önlemek İçin bu kısımlar geçecek akımı sınırlamak için uygun büyüklükteki bir direnç üzerinden toprağa verilir.
Elektriki Devre Arızaları: Sargılar İletken veya bobin yalıtkanlığının bozulmasıyla sargılarda kısa devre hasıl olur.
Transformatör bir Buchholz rölesi ile teçhiz olunmuş ise arıza genişlemeden alarm rölesi çalışır. Diferansiyel röle %0,5 civarında bir sarım kısa devresinde faaliyete geçer.
Normal aşırı akım rölesi ise çok fazla sayıda sarımın kısa devre edilmesiyle çalışır.
Bazen çıkan duman, gürültünün artması rölelerden daha evvel arızayı haber verir.
Bakırın erimesiyle kısa devre durur ve arıza günlerce devam eder. Bu cins bir arıza günlerce yavaş yavaş genişler ve neticede bütün bir bobini harap eder.
Aşın yük neticesi meydana gelen aşırı ısınma veya geç açılan bir kısa devre sargı arızasına sebep olabilir. Bozuk bir yağ asit ihtiva edeceği bu cihetle sargı arızası meydana getirebilir. Yağ veya sargıda rutubet bulunması da arızaya sebep olabilir.
Montaj veya revizyon esnasında dikkatsizlik meydana getirebilir. Civardaki hatlardan gelen yüksek gerilimli elektromanyetik şoklar (yıldırımlar) da arıza kaynağıdır.
Bir hattın toprağa teması veya bir bağlama hatası sebebiyle meydana gelen aşın gerilimler normal olarak transformatöre bir zarar vermezler.
Kısa devreler çok tekerrür ederse sargıların yalıtkanlığı bozulabilir. Arızalı transformatör sargıları imalâtçının spesifikasyonları dahilinde teşkilatlı tamir atölyelerinde tamir edilebilir.
Büyük transformatörlerin imalatçıları tarafından tamir edilmesi daha uygundur. Kaliteli bir bakım, büyük ölçüde transformatör arızalarını azaltır.
Aşın akım ve soğutma tertibatları iyi durumda olmalıdır. Meselâ her yıl rutubet, renk, asidite ve çamur teşekkülü bakımından transformatör kontrol edilmelidir.
Ayrıca yağın delinme gerilimi tesbit olunmalıdır. 12,5 mm çapında ve 5 mm aralıklı elektrodlar arasında yapılan tecrübede 46 KV’luk atlama gerilimi veren bir yağ iyidir.
Düşük evsaflı yağ yenilenmeli veya tasfiye olunmalıdır. Kuru transformatörlerde icabında giriş havası filtrelenmelidir. Konstrüktörler giriş sargılarının yalıtkanlığını çok mükemmel yaparak transformatörlerin aşırı gerilimlere karşı dayanmasını temin etmişlerdir.
Sargıların Dış Yalıtkanlığı
Bir sargının dış yalıtkanlığı denildiğinde; sağı ile diğer sargı veya demir çekirdek arasındaki yalıtkanlık anlaşılır. Bu yalıtkanlığın bozulması toprak arızasına sebebiyet verir. Transformatör iyi yapılmışsa dış yalıtkanlık arızaları çok az olur.
Transformatörün gerilimleri yüksek değilse dış yalıtkanlık arızaları uzman elemanlar tarafından transformatörün yerinde giderilebilir.
Arıza rutubet, kötü kalite yağdan ileri geliyorsa sadece arızalı kısımlar değiştirilir. Kurutma ameliyesi imalâtçının direktifleri dahilinde yapılmalıdır.
Elektriki Bağlantılar
Sargıların muhtelif kısımları arasındaki bağlantılar ve çıkış uçları kastedilmektedir. Bağlantılar arasında veya gövdeye karşı kısa devreler meydana gelebilir. Bağlantıların lehimleri eriyebilir veya temaslar gevşeyebilir.
Rutubet, fena yağ, kirlenme veya yabancı cisimler arıza kaynağıdır. Arıza yağ seviyesi çok düşmüşse çıkışlar arasında hava dahilinde atlamalar vuku bulabilir.
Yalıtım ve Soğutma Maddesi:
Serviste bulunan bir transformatörün yağının ani olarak boşaltılması çok tehlikelidir. Yağın boşaldığının zamanında farkına varılmazsa ve sargı yağdan çıkmaya başlarsa genellikle bir sargı arızası meydana gelir.
Koruma tertibatı harekete geçerek kesiciyi açtırır ve transformatör devreden çıkmış olur. Transformatör süratli olarak devreden çıkabilirse önemli bir hasara meydan vermeden kurtarılmış olur.
Yağlı transformatörlerin tankları oksijen kaynağı ile kaynatılmaktadır. Nakil esnasındaki mekanik etkilerden dolayı bazen kaynak dikişlerinde sızma müşahede edilir.
Bu kaynak arızalarını gidermek için transformatörün yağını tamamen boşaltmak gerekir. Elektrik kaynağı ile yağı boşaltmadan da tamirat yapmak mümkün olur.
Tam bir sızdırmazlık sağlamak için transformatör kapağı linolyum bir conta ile sıkıştırılır. Kapasitif şarjlara maruz kalarak işletme personeli için tehlike yaratabileceğinden yağ tankları mutlaka topraklanmalıdır.
Sargının hayatiyeti bakımından rutubet büyük bir tehlike arz ettiğinden transformatör yağı içersinde rutubet bulunmamalıdır. Yağın fazla ısınması da çamur, asit ve su hasıl eder.
Bunlar da yağın bozulmasına sebep olurlar. Yağ tankı içersindeki dar yağ kanalları çok tehlikelidir. Bu dar kanallar tortu ile dolarak yağın dolaşımını ve dolayısiyle de soğumasını engellerler.
Aynı şekilde buharlaşma ve oksidasyon da tehlikelidir. Bir transformatörün yüksek ve alçak gerilim sargılan arasında kağıt, katı ve yağ olmak üzere (yağlı transformatörler) üç çeşit yalıtkanlık vardır.
Bunlar seri bağlı demektir. Yağ bozulduğu takdirde iletken hale gelir ve iki sargı arasındaki gerilim farkı kağıt ve katı arasında taksim olunur.
Bunların kalınlıkları da bu değerdeki gerilim miktarına göre hesaplanmış olmadığından önce birisi ve sonra da diğeri delinir.
Delinmezden önce korona başlamış ve ısınma ile yalıtkanlar bozulmuştur. Bazı hallerde yüksek ve alçak gerilim sargıları arasındaki ve sargılarla demir çekirdek arasındaki elektrostatik kapasitanslar münasebeti, alçak gerilim sargılarında yüksek gerilimler doğmasına sebep olabilir.
Yardımcı Dış Soğutma Devresi ve Gerilim Ayar Tertibatı
Transformatör tankından intişar eden kayıpların muhite dağılabilmesi için bir mahale monte edilen transformatörler arasında kâfi açıklık bırakılmalıdır.
Bir transformatör diğerine veya duvara çok yakın konulursa cidarındaki hava hareket edemez ve sıcaklık yükselir. Bu suretle sargı yalıtkanlığı ve yağın durumu tehlikeye girer.
Kapalı çukurlar veya küçük tuğla yapı hücrelere transformatörleri sokmak doğru olmaz. Fırın transformatörlerinde, transformatör ve fırının arası ısıya karşı yalıtılmalıdır.
Yağlı transformatörlerin tankının üst kısmında biriken gazlar patlayıcı olabilirler. Bağlantı v.s. yi kontrol etmek için trafoya hiçbir zaman açıkta yanan bir alev yaklaştırılmamalıdır.
Aksi takdirde transformatör harap olur ve personel için ölüm muhakkaktır.
Yardımcı soğutma devresinde meydana gelen bir arıza neticesi, soğutucu sıvı akışı kesilirse, suni olarak soğutulmakta olan transformatörün sıcaklığı yükselir.
Böyle bir arıza ile karşılaşılırsa, transformatörün yükü tabii soğuma ile sıcaklık yükselmeden kaldırabileceği mertebeye indirilir.
Su soğutmalı transformatörlerde su içersindeki kireç veya diğer yabancı maddeler sebebiyle soğutma boruları tıkanır. Bunlar periyodik olarak iyice yıkanmazsa su akımı azalır, transformatör müsaade edilen değerden daha fazla ısınır.
Suni soğutulan transformatörlerde yağa su karışabilir. Bunun sebebi boruların korozyon sebebiyle sızdırır hale gelmesidir.
Çaresi, demir borular yerine bakır borular kullanmaktır. Dış soğutucular kullanılması halinde yağın basıncının su basıncından daha yüksek tutulması ile yağa su karışması ihtimali önlenmiş olur.
Bu ameliye çalışması, bir ayar valfi ile kontrol edilen bir pompa yardımı ile yapılır. Su ile soğutulan transformatörlerde, yağa rutubet karışmasında şöyle bir ihtimal de vardır: Soğutucu borunun transformatör tankına girdiği yerde gazların soğuk boru cidarı üzerinde yoğuşarak su damlacıkları teşekkül etmesidir.
Bu damlacıklar yağ içersine karışır ve transformatör tankını hava geçirmez hale getirmedikçe bu olay devam eder. Bu su borusunu, tanka girdiği yerden itibaren yağ seviyesinin altına kadar, yağın etkilemediği ve ısı geçirmeyen bir madde ile kaplayarak bu nev’iden arıza ihtimali minimum hadde indirilmiş olur.
Kaynak: Elektrik Mühendisleri Odası
