Bu, basit gibi görünen ancak bir transformatörün ömrü boyunca nasıl dayanacağı konusuna odaklanan sorulardan biridir. Şimşekli bir fırtınanın ardından beni arayan müşterilerim oldu; sokağın aşağısındaki transformatör hayatta kalırken trafolarının arızalanması nedeniyle hayal kırıklığına uğradılar. Fark genellikle tek bir şeye indirgenir: aşırı gerilime dayanma kapasitesi.
Bunun gerçekte ne anlama geldiğinden ve birimler arasında neden değişiklik gösterdiğinden bahsedelim.
Dalgalanma Dayanımı Yeteneğinin Anlaşılması
Aşırı gerilime dayanıklılık kapasitesi, kuru tip bir transformatörün, normal çalışma seviyesinin birçok katına ulaşabilen geçici voltaj geçişlerini, kısa süreli aşırı gerilimleri idare etme yeteneğini ifade eder. Bunlar tetikleyicilerin yaptığı yavaş aşırı yükler değil. Mikrosaniye cinsinden ölçülen olaylardan bahsediyoruz: kilometrelerce uzaktaki hattaki voltaj artışlarına neden olan yıldırım çarpmaları, besleyiciden aşağıya ilerleyen dalgalar gönderen kapasitör bankası anahtarlaması veya sistemdeki voltaj darbelerini yansıtan şebeke kesici işlemleri.
Bir dalgalanma bir transformatöre çarptığında, sarımlar arasında, fazlar arasında ve sarımlardan toprağa kadar olan yalıtım sistemini zorlar. Yalıtım ya tutar ya da tutmaz. Başarısız olursa, dönüşler arasında kısa devreler, fazdan faza arızalar veya sargıdan toprağa arıza meydana gelir. Bunlardan herhangi biri, transformatörün devreden çıktığı ve çoğu zaman onarılması değil değiştirilmesi gerektiği anlamına gelir.
Dalgalanma Dayanımı Yeteneği Aslında Neyi Ölçer?
Pratik anlamda, bir transformatörün aşırı gerilime dayanıklılığı, Temel Darbe Seviyesi (BIL) ile ölçülür. Bu, standart testler sırasında yalıtım sisteminin hayatta kalması gereken 10 kV, 30 kV veya 95 kV gibi bir tepe voltaj değeridir. Test dalga biçimi 1,2/50 mikrosaniyelik bir darbedir: 1,2 mikrosaniyede zirveye çıkar ve 50 mikrosaniyede bu değerin yarısına düşer. Bu şekil, bir transformatörün yıldırım veya anahtarlama olaylarından gördüğü geçici gerilim türüne yakındır.
600 V sınıfı bir ünite için 10 kV BIL veya 15 kV sınıfı bir ünite için 95 kV BIL ile belirtilen kuru tip bir transformatör gördüğünüzde, bu, izolasyon hatası olmadan dayanacak şekilde tasarlanmış olan dalgalanmadır. Bu, transformatörün aşırı gerilimden "geçtiği" ve çalışmaya devam ettiği anlamına gelmez; yalıtım sisteminin bu olaya bozulmadan dayanabileceği anlamına gelir.
Bu Gerçek Uygulamalarda Neden Önemlidir?
Karışıklığı en sık burada görüyorum. Birisi, bir transformatörün 480 V olarak derecelendirilmesi nedeniyle, 1000 V'a kadar anlık bir yükselişi kaldırabileceğini varsayıyor. Ve bu bir kez olabilir. Ancak alçak gerilim sistemlerinde yıldırım kaynaklı dalgalanmalar 6 kV veya daha yüksek değerlere ulaşabilir. Yeterli BIL olmadan bu olay izolasyonu delip geçer.
Ticari binalarda arızalı bir transformatör, asansörlerin durması, HVAC'ın kapanması ve kiracıların üzülmesi anlamına gelir. Endüstriyel tesislerde bu, üretim hatlarının kararması, hammaddelerin hurdaya dönüşmesi ve bakım ekiplerinin fazla mesai yapması anlamına geliyor. Transformatörün maliyeti, neden olduğu kesinti süresiyle karşılaştırıldığında küçüktür.
Dalgalanma Dayanımı Yeteneğini Gerçekte Ne Belirler?
Yalıtım Malzemeleri ve İnşaat
Yalıtım sistemi ilk savunma hattıdır. Bizim gibi dökme reçineli transformatörlerdeSC serisi kuru tip transformatör-sargılar kontrollü koşullar altında epoksi ile vakumla dökülmüştür. Bu, kısmi boşalmanın başlayabileceği boşlukları ortadan kaldırır. Epoksinin kendisi yüksek dielektrik dayanıma sahiptir ancak iletkenlere nasıl bağlandığı ve sargıların uçlarında iç alan derecelendirmesinin nasıl yönetildiği de bir o kadar önemlidir.
Nomex veya benzeri malzemelerin kullanıldığı havalandırmalı kuru tipler için katman yalıtımı ve kaçak mesafeleri, transformatörün dalgalanmaları ne kadar iyi karşıladığını belirler. Malzemelerin kendisi iyi, ancak geometri (dalgalanmanın yüzeyler boyunca ne kadar uzağa gitmesi gerektiği, alanın köşelerde nasıl yoğunlaştığı) da bir o kadar önemli.
Sargı Tasarımı ve Gerilim Derecelendirmesi
Dışarıdan göremediğiniz kısım burası. Bir dalgalanma bir sargıya girdiğinde eşit şekilde dağılmaz. İlk voltaj düşüşü ilk birkaç dönüşte yoğunlaşır. Eğer dönüşten dönüşe izolasyon bu strese göre tasarlanmadıysa, ilk dönüşler başarısız olur.
İyi tasarımlar, voltajı daha eşit bir şekilde derecelendirmek için aralıklı sargılar veya korumalı başlangıç dönüşleri gibi teknikleri kullanır. Bu bir mühendislik detay çalışmasıdır, ancak dalgalanmalara dayanıklı transformatörleri hayatta kalmayanlardan ayırır.
Üretim KalitesiEn iyi tasarım, yürütme zayıfsa başarısız olur. Dökümdeki boşluklar, tutarsız emprenye veya montaj sırasında yalıtımın hasar görmesi, dalgalanmaların bir yol bulacağı zayıf noktalar oluşturur. Bu nedenle, yalnızca tasarım numunelerini değil, her üniteyi kısmi deşarj açısından test ediyoruz. Arızaları saha arızası haline gelmeden yakalar.
Dalgalanma Dayanımı Nasıl Test Edilir?
Dürtü testi, el tipi ölçüm cihazıyla yapacağınız bir şey değildir. Kondansatörleri şarj eden ve bunları transformatör sargıları aracılığıyla hassas zamanlama ve dalga şekliyle boşaltan bir darbe jeneratörü gerektirir.
Test sırasında, tam BIL düzeyinde pozitif ve negatif polaritede bir dizi darbe uygularken, dalga biçiminde arızayı gösteren herhangi bir değişikliği izliyoruz. Karşılaştırma için azaltılmış voltaj darbeleri de yapıyoruz. Transformatör, kaydedilen dalga biçimlerinin tam voltaj uygulamasından önce ve sonra eşleşmesi durumunda başarılı olur. Herhangi bir sapma dahili arıza anlamına gelir.
Ayrıca darbe testinden önce ve sonra kısmi deşarjı da ölçüyoruz. Dalgalanma, anında bozulmaya neden olmayan mikroskobik hasara neden olduysa, kısmi deşarj seviyeleri yükselecektir. Bu birim reddedilir.
Harici Koruma ve Dahili Yetenek
Bir şeyi açıklığa kavuşturmam gerekiyor: harici parafudrlar ve dahili aşırı gerilime dayanma kapasitesi birbirinin yerine geçemez, tamamlayıcıdır.
Parafudrlar trafo terminallerine ulaşan voltajı sınırlar. Ancak onların da sınırları vardır; yalnızca belirli bir hızla kenetlenebilirler ve her zaman bir miktar enerji içeri girer. Geriye kalanları transformatörün kendi yalıtımı halletmelidir. Yeterli dahili BIL olmadan tamamen harici korumaya güvenmek, birçok kez kaybettiğini gördüğüm bir kumardır.
Kritik uygulamalar için, maruziyete uygun BIL seviyesine göre tasarım yapıyoruz ve ek koruma olarak tutucuları öneriyoruz. İkisi de önemli.
Neyi Farklı Yapıyoruz
Yaklaşımımız transformatörün nerede bulunacağını anlamakla başlar. Özel besleyiciye ve iyi korumaya sahip bir veri merkezine giden bir ünite, kilometrelerce havai hatla uzak bir sanayi sahasını besleyen üniteden farklı bir maruziyete sahiptir.
Standartlardaki BIL seviyelerini karşılayacak veya aşacak yalıtım sistemleri tasarlıyoruz ancak bununla kalmıyoruz. Her üretim ünitesini kısmi deşarj açısından test ediyoruz. Tip testlerinde ve numune üretim birimlerinde darbe performansını doğruluyoruz. Bir transformatörün ilk yıldırım mevsimine dayanıp dayanamayacağını belirleyen sonlandırma tasarımı, kaçak mesafeleri, saha derecelendirmesi gibi ayrıntılara bakıyoruz.
Sonuç olarak
Aşırı gerilime dayanıklılık özelliği lüks bir özellik değildir. Şebekeye bağlı herhangi bir transformatör için temel bir gerekliliktir. Soru, transformatörünüzün buna ihtiyacı olup olmadığı değil, satın aldığınız transformatörün gerçekten buna sahip olup olmadığı veya sadece sahip olduğunu iddia edip etmediğidir.
Kuru tip transformatörleri belirlerken BIL derecesini sorunuz. Kısmi deşarj testi hakkında bilgi alın. Sargıların, dalgalanmalar sırasındaki voltaj değişimlerini karşılayacak şekilde nasıl tasarlandığını sorun. Cevaplar, riski anlayan tedarikçileri, ilk başarısızlık çağrınızı bekleyenlerden ayırır.
Başvurunuz hakkında konuşmak ve hangi düzeyde korumanın mantıklı olduğu hakkında konuşmak isterseniz, yardımcı olmaktan memnuniyet duyarım. Ürünlerimiz gibiSC Serisi Kuru Tip Trafo, çeşitli zorlu elektrik ortamlarında güvenilir güç kaynağı sağlamak üzere tasarlanmıştır. Pek çok site gördük ve nelerin işe yaradığını öğrendik.
Referanslar
- IEEE Std C57.12.01, Kuru Tip Dağıtım ve Güç Transformatörleri için Standart Genel Gereksinimler.
- IEC 60076-11, *Güç transformatörleri – Bölüm 11: Kuru tip transformatörler.
- IEEE Std C62.22, Alternatif Akım Sistemleri için Metal Oksit Parafudrların Uygulama Kılavuzu.
