Üç fazlı transformatörleri paralel bağlamak sonucunda ne olur?

Üç Fazlı Dönüştürücülerin Paralel İşletiminin Sonuçları

İki veya daha fazla üç fazlı dönüştürücünün paralel işletimi, sistem kapasitesini, güvenilirliğini ve esnekliğini artırmak için güç sistemlerinde yaygın bir yapılandırmadır. Ancak, dönüştürücülerin güvenli, istikrarlı ve etkili bir şekilde paralel olarak çalışabilmesi için belirli koşulların karşılanması gerekir. Aşağıda, üç fazlı dönüştürücülerin paralel işletim sonuçları ve ilgili dikkat edilmesi gereken noktalar bulunmaktadır.

1. Paralel İşletim Koşulları

Üç fazlı dönüştürücülerin güvenli bir şekilde paralel olarak çalışabilmesi için aşağıdaki koşulların karşılanması gerekir:

• Eşit Nominal Gerilimler: Dönüştürücülerin yüksek gerilimli ve düşük gerilimli taraflarındaki nominal gerilimler aynı olmalıdır. Eğer gerilimler eşleşmezse, dengesiz akımlara veya aşırı yüklenmeye neden olabilir.

• Aynı Bobin Oranı: Dönüştürücülerin bobin oranı (yüksek gerilimli taraf ile düşük gerilimli taraf arasındaki oran) aynı olmalıdır. Eğer oranlar farklıysa, ikincil gerilimler tutarsız olur, dolaşım akımı oluşur, kayıplar artar ve verim düşer.

• Aynı Bağlantı Grupları: Üç fazlı dönüştürücülerin bağlantı tipleri (Y/Δ, Δ/Y vb.) aynı olmalıdır. Farklı bağlantı grupları, faz farklarına neden olur, bu da dolaşım akımlarına veya eşit olmayan güç dağılımına yol açar.

• Benzer Kısa Devre İmpedansı: Paralel çalışan dönüştürücülerin kısa devre impedansı mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Eğer kısa devre impedansında önemli bir fark varsa, yük dağılımı dengesiz olur, bu da bir dönüştürücünün aşırı yüklenmesine ve diğerinin az yüklenmesine neden olabilir.

• Aynı Frekansta Çalışma: Dönüştürücüler aynı frekansa sahip olmalıdır. Bu genellikle onları aynı güç ağına bağlayarak sağlanır.

2. Paralel İşletimin Sonuçları

a. Artan Kapasite

Toplam Kapasite: Birden fazla dönüştürücü paralel olarak çalıştığında, toplam sistem kapasitesi bireysel dönüştürücü kapasitelerinin toplamıdır. Örneğin, iki 500 kVA dönüşütürücünün paralel çalışması 1000 kVA toplam kapasite sağlar. Bu, sistemin daha büyük yük taleplerini karşılamasını sağlar.

b. Yük Dağılımı

İdeal Yük Dağılımı: Tüm paralel çalışan dönüştürücüler yukarıdaki koşulları (özellikle benzer kısa devre impedansına sahip olması) sağladığında, yük dönüştürücüler arasında eşit olarak dağıtılır. Her dönüştürücü yük akımının eşit bir kısmını taşıyarak, sistemin istikrarlı çalışmasını sağlar.

İdeal Olmayan Yük Dağılımı: Eğer dönüştürücülerin kısa devre impedansları farklıysa, yük dağılımı dengesiz olacaktır. Düşük kısa devre impedansa sahip dönüştürücüler daha fazla yük taşıyacak, yüksek impedansa sahip olanlar ise daha az yük taşıyacaktır. Bu dengesiz dağılım, bazı dönüştürücülerin aşırı yüklenmesine neden olabilir, bu da sistem güvenilirliğini ve ömrünü etkiler.

c. Dolaşım Akımları

Dolaşım Akımlarının Oluşumu: Eğer paralel çalışan dönüştürücüler yukarıdaki koşulları (farklı bobin oranları, bağlantı grupları veya kısa devre impedansı gibi) sağlamıyorsa, dönüştürücüler arasında dolaşım akımları oluşabilir. Dolaşım akımı, dış yükler olmaksızın dönüştürücüler arasında akan akımı ifade eder. Dolaşım akımları sistem kayıplarını artırır ve dönüştürücülerin ısınmasına, ömrünün azalmasına neden olabilir.

Dolaşım Akımlarının Etkisi: Dolaşım akımlarının varlığı, dönüştürücülerin etkin çıkış kapasitesini azaltır çünkü bir kısmının akımı iç dolaşım için kullanılır, yükü beslemek yerine. Ayrıca, dolaşım akımları dönüştürücülerin ısınmasına neden olur, bu da arızaya uğrama riskini artırır.

d. Güvenilirliğin Artışı

Yedeklilik: Dönüştürücülerin paralel işletimi yedeklilik sağlar. Eğer bir dönüştürücü arızalanırsa veya bakım gerektirse, diğerleri güç sağlamaya devam edebilir, böylece sistem sürekli olarak çalışır. Bu, genel güç sisteminin güvenilirliğini ve kullanılabilirliğini artırır.

e. Maliyet Verimliliği

Esnek Genişleme: Paralel olarak çalıştırarak, sistemin kapasitesi mevcut dönüştürücülerin değiştirilmeden artırılabilir. Bu, güç sistemlerinin kademeli genişlemesi için maliyet etkin bir çözümdür.

Yedek Kapasite: Paralel çalışan dönüştürücüler yedek kapasite sağlayabilir. Normal şartlarda tüm dönüştürücüler yükü paylaşır, ancak bir dönüştürücü arızalandığında, diğerleri geçici olarak ek yükü karşılayabilir, böylece sistem kesintisiz kalır.

3. Paralel İşletim İçin Dikkat Edilecek Noktalar

a. Koruma Cihazları

Diferansiyel Koruma: Paralel işletim sırasında dolaşım akımları veya diğer anormal durumları önlemek için genellikle diferansiyel koruma cihazları monte edilir. Diferansiyel koruma, dönüştürücüler arasındaki akım farklarını algılar ve hatalı bir dönüştürücüyü hızlı bir şekilde izole ederek sistemi korur.

b. İzleme ve Kontrol

• Yük İzleme: Paralel çalışan dönüştürücülerde her bir dönüştürücü üzerindeki yükü sürekli izleyen ekipmanlar bulunmalıdır, böylece eşit yük dağılımı sağlanır. Eşitsiz yüklenme tespit edildiğinde, hızlı bir şekilde düzeltmeler yapılmalıdır.

• Sıcaklık İzleme: Paralel işlem sonucunda bazı dönüştürücüler aşırı yüklenerek ısınabilir, bu yüzden dönüştürücülerin sıcaklıklarının izlenmesi, aşırı ısınmanın ve hasarın önlenmesi önemlidir.

c. Bakım ve Gözden Geçirme

• Düzenli Kontroller: Paralel çalışan dönüştürücüler düzenli olarak denetlenmelidir ve bakıma tabi tutulmalıdır, böylece en iyi performans sağlanır. Özellikle kısa devre impedansı, bağlantı grupları ve diğer parametrelerin paralel işlem için tutarlı kaldığından emin olunmalıdır.

• Hata İzolasyonu: Eğer bir dönüştürücü arızalanırsa, hemen sistemden izole edilmelidir, böylece diğer dönüştürücülerin işleminden etkilenmemesi sağlanır.

4. Özeti

Üç fazlı dönüştürücülerin paralel işletimi, sistem kapasitesini, güvenilirliğini ve esnekliğini önemli ölçüde artırabilir, ancak eşit nominal gerilimler, bobin oranları, bağlantı grupları ve kısa devre impedansı gibi sıkı koşulların karşılanması gerekir. Eğer bu koşullar sağlanırsa, yük dönüştürücüler arasında eşit olarak dağıtılır ve sistem istikrarlı çalışır. Ancak, bu koşullar sağlanmazsa, dolaşım akımları ve eşit olmayan yük dağılımı gibi sorunlar ortaya çıkabilir, bu da sistemin verimliliğini ve güvenliğini etkileyebilir.

Paralel işletim ayrıca yedeklilik sağlar, böylece bir dönüştürücü arızalandığında bile sistem çalışmaya devam edebilir ve sistemin kademeli genişlemesi için maliyet etkin bir çözüm sunar.