Yerleştirici Trafonun Bağlantı Yöntemleri ve Parametreleri

Topraklama Dönüştürücü Bobin Yapılandırmaları

Topraklama dönüştürücüler, bobin bağlantısıyla ikiye ayrılır: ZNyn (zigzag) veya YNd. Nötr noktaları, bir yay söndürme bobini veya topraklama direncine bağlanabilir. Şu anda, yay söndürme bobini veya düşük değerli bir direnç ile bağlantılı zigzag (Z-tipi) topraklama dönüştürücüsü daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

1. Z-Tipi Topraklama Dönüştürücüsü
Z-tipi topraklama dönüştürücüler, yağlı ve kuru yalıtım versiyonları olmak üzere gelir. Bunlar arasında, reçine dökümü kuru yalıtımın bir türüdür. Yapısal olarak, standart üç faz çekirdek tipi güç dönüştürücüsüne benzerdir, ancak her faz bacağındaki bobin, üst ve alt olmak üzere eşit devirli iki bölüme ayrılır. Bir bölümünün ucu, başka bir fazın bobinin ucuna ters kutuplu seri ile bağlanır. 

İki bobin bölümü, karşıt kutuplara sahip olup, zigzag yapıda yeni bir faz oluşturur. Üst bobinlerin başlangıç uçları—U1, V1, W1—sırasıyla A, B ve C adlı üç faz AC besleme hatlarına bağlanır. Alt bobinlerin başlangıç uçları—U2, V2, W2—bir araya getirilerek nötr nokta oluşturulur ve bu nötr nokta, bir topraklama direncine veya yay söndürme bobinine bağlanır, gösterilen şekilde. Belirli bağlantı yöntemine bağlı olarak, Z-tipi topraklama dönüştürücüler, ZNvn1 ve ZNyn11 yapılandırmalarına ayrılır.

Z-tipi topraklama dönüştürücüler, genellikle nötr noktayla yıldız bağlantılı (yn) düşük gerilimli bir bobin ile donatılabilir, bu da onların istasyon hizmeti dönüştürücüsü olarak kullanılmasına olanak tanır.

2. Z-Tipi Topraklama Dönüştürücüsü
Z-tipi dönüştürücülerin zigzag bağlantısının avantajları:

1. Tek faz kısa devre sırasında, topraklama arızası akımı, üç faz bobinleri arasında yaklaşık eşit dağılır. Her çekirdek bacağındaki iki bobinin manyetik motive kuvvetleri (MMF) yön bakımından zıt olduğundan, anyarlamalı etki olmaz ve akım, nötr noktadan arızalı hatta özgürce akabilir.

2. Faz voltajında üçüncü harmonik bileşen yoktur çünkü, zigzag bağlantılı üç tek faz dönüştürücü grubunda, üçüncü harmonikler vektör olarak aynı büyüklük ve yöne sahiptir. Bobin düzeni nedeniyle, her fazdaki üçüncü harmonik elektromotif kuvvetler birbirini götürür, bu da faz voltajının neredeyse sinusoidal olmasını sağlar.

Z-tipi topraklama dönüştürücüsünde, aynı çekirdek bacağındaki iki yarı bobindeki sıfır dizisel akımlar zıt yönde akar; bu nedenle, sıfır dizisel reaktans çok düşüktür ve sıfır dizisel akımı boğmaz. Düşük sıfır dizisel impedansının arkasındaki prensip şudur: topraklama dönüştürücünün her üç çekirdek bacağında, farklı faz voltajlarına bağlanan eşit devirli iki bobin vardır. 

Dengeli pozitif veya negatif dizisel üç faz voltajı, topraklama dönüştürücünün hat uçlarına uygulandığında, her çekirdek bacağındaki MMF, farklı fazlara bağlı iki bobinden gelen MMF'lerin vektörel toplamıdır. Tek tek çekirdek bacaklarındaki sonuç MMF'ler, 120° kayma ile dengeli bir üç faz kümesi oluşturur. Tek faz MMF, tüm üç çekirdek bacağı üzerinden bir manyetik devre oluşturabilir, bu da düşük manyetik direnç, büyük manyetik akım, yüksek indüklenmiş EMF ve dolayısıyla çok yüksek manyetize edici impedansa neden olur.

 Ancak, sıfır dizisel voltaj, üç faz hat uçlarına uygulandığında, her çekirdek bacağındaki iki bobinden üretilen MMF'ler, büyüklük bakımından eşit fakat yön bakımından zıt olup, her bacağı için net MMF sıfırdır—yani, üç çekirdek bacağındaki sıfır dizisel MMF yoktur. Sıfır dizisel MMF, sadece tank ve çevresel ortam aracılığıyla tamamlanabilir, bu da çok yüksek manyetik direnç sunar; bu nedenle, sıfır dizisel MMF çok küçüktür, bu da çok düşük sıfır dizisel impedansa yol açar.

3.Topraklama Dönüştürücüsü Parametreleri
Yay söndürme bobini topraklama telafi yöntemi kullanan dağıtım ağlarının gereksinimlerini karşılamak ve ayrıca alt istasyon yüklerinin güç ve aydınlatma ihtiyaçlarını sağlamak için Z-bağlı dönüştürücüler seçilir ve topraklama dönüştürücüsünün ana parametreleri makul şekilde ayarlanmalıdır.

3.1 Nominal Kapasite
Topraklama dönüştürücüsünün birincil taraf kapasitesi, yay söndürme bobininin kapasitesiyle eşleşmelidir. Standart yay söndürme bobini kapasite sınıflandırmalarına dayanarak, topraklama dönüştürücüsü kapasitesinin, yay söndürme bobini kapasitesinin 1,05–1,15 katı olarak ayarlanması önerilir. Örneğin, 200 kVA yay söndürme bobini, 215 kVA topraklama dönüştürücüsü ile eşleştirilebilir.

3.2 Nötr Nokta Telafi Akımı
Tek faz arızası sırasında dönüştürücünün nötr noktasından geçen toplam akım

Yukarıdaki formülde:

U, dağıtım ağının hat gerilimidir (V);
Zx, yay söndürme bobinin impedansıdır (Ω);
Zd, topraklama dönüştürücüsünün birincil sıfır dizisel impedansıdır (Ω/faz);
Zs, sistem impedansıdır (Ω).

Nötr nokta telafi akımının süresi, yay söndürme bobinin sürekli çalışma süresiyle aynı olmalıdır, bu süre 2 saat olarak belirlenmiştir.

3.3 Sıfır Dizi Empedansı
Sıfır dizi empedansı, topraklama transformatörünün kritik bir parametresidir ve tek fazlı toprak arızası akımlarını sınırlamak ile aşırı gerilimleri bastırmak amacıyla röle koruma ayarlarını önemli ölçüde etkiler. İkincil sargısı olmayan zigzag (Z-tipi) topraklama transformatörleri ile yıldız/açık üçgen bağlantılı tiplerde yalnızca bir empedans bulunur—yani sıfır dizi empedansı—ve üreticilerin şebeke gereksinimlerini karşılamasına olanak tanır.

3.4 Kayıplar
Kayıplar, topraklama transformatörlerinin önemli bir performans parametresidir. İkincil sargılı topraklama transformatörleri için boşta kayıp, aynı güçteki iki sargılı transformatöre eşdeğer tutulabilir. Yük kayıpları açısından, ikincil taraf tam yük altında çalışırken primer taraf nispeten hafif bir yüke sahiptir; bu nedenle yük kaybı, aynı ikincil kapasiteye sahip iki sargılı transformatörünkünden daha düşüktür.

3.5 Sıcaklık Artışı
Ulusal standartlara göre topraklama transformatörlerinin sıcaklık artışı aşağıdaki şekilde düzenlenmiştir:

1. Anma sürekli akım altındaki sıcaklık artışı, genel güç transformatörleri veya kuru tip transformatörler için ulusal standartlarda belirtilen hükümlere uygun olmalıdır. Bu durum özellikle ikincil tarafının sıkça yüklendiği topraklama transformatörlerine uygulanır.

2. Kısa süreli yük akımı 10 saniyeyi aşmazsa (bu durum genellikle nötr noktasının dirençle bağlandığı durumlarda görülür), sıcaklık artışı, kısa devre koşullarında güç transformatörleri için ulusal standartlarda belirtilen sınırlara uygun olmalıdır.

3. Topraklama transformatörü bir ark söndürme bobini ile birlikte çalışıyorsa, sıcaklık artışı ark söndürme bobini için belirlenen sıcaklık artışı gereksinimlerine uymalıdır:

• Anma akımını sürekli taşıyan sargılar için sıcaklık artışı 80 K ile sınırlıdır. Bu durum özellikle yıldız/açık üçgen bağlı topraklama transformatörlerine uygulanır.

• Maksimum akım süresi 2 saat olan sargılar (anma akımı için belirtildiği gibi) için izin verilen sıcaklık artışı 100 K'dır. Bu durum çoğu topraklama transformatörünün çalışma moduna uyar.

• Maksimum akım süresi 30 dakika olan sargılar için izin verilen sıcaklık artışı 120 K'dır.

Bu hükümler, en şiddetli işletme koşullarında sargıların sıcak nokta sıcaklığının 140 °C ile 160 °C'yi aşmamasını sağlamak amacıyla oluşturulmuştur ve böylece güvenli izolasyon çalışması garanti edilerek izolasyon ömründeki ciddi azalmalardan kaçınılmış olur.