Akım Trafosu
Akım trafosu (AT), elektrik sistemlerinde yüksek akımları güvenli ve ölçülebilir seviyelere düşürerek ölçüm cihazları ve koruma röleleri için kullanılan bir ölçü transformatörüdür. Bu makalede, akım trafolarının çalışma prensipleri, seçim kriterleri ve teknik detayları ele alınacaktır.
1. Akım Trafosunun Çalışma Prensibi: Manyetik İndüksiyon
Akım trafoları, manyetik indüksiyon prensibi ile çalışır. Primer sargıdan geçen yüksek akım, demir nüvede manyetik bir alan oluşturur ve bu manyetik alan sekonder sargıda primer akımla orantılı düşük bir akım indükler. Böylece yüksek akımlar tehlikesiz bir şekilde ölçülebilir hale gelir.
2. Akım Trafosu Kullanım Nedenleri
Akım trafolarının temel kullanım amaçları şu şekildedir:
- Güvenlik: Yüksek gerilim ve akımlardan izole ederek personel ve cihazları korur.
- Ölçüm: Yüksek akımları, ölçüm cihazlarının algılayabileceği seviyeye düşürür.
- Koruma: Koruma rölelerine doğru akım bilgisi sağlayarak arıza akımlarının tespitini mümkün kılar.
3. Akım Trafosu Seçim Kriterleri
Akım trafosu seçerken dikkate alınması gereken başlıca teknik parametreler aşağıda detaylandırılmıştır.
3.1. Kullanım Amacı ve Doğruluk Sınıfı
- Ölçüm İçin AT: Yüksek hassasiyet gerektirir ve doğruluk sınıfı %0.1, %0.2, %0.5, %1 gibi değerlerle ifade edilir. Ölçüm AT’leri düşük akımlarda doyuma ulaşarak aşırı akımlardan ölçüm cihazlarını korur.
- Koruma İçin AT: Arıza anında yüksek akımları doğru bir şekilde aktarmalıdır. Doğruluk sınıfı 5P, 10P gibi değerlerle belirtilir. Burada “5” veya “10”, nominal akımın kaç katına kadar doğru ölçüm yapılabileceğini, “P” ise koruma sınıfını ifade eder.
3.2. Çevirme Oranı ve Primer Akımı
- Çevirme oranı: Primer akımın sekonder akıma oranıdır. Örneğin, 500/5A çevirme oranına sahip bir AT, primerde 500A akarken sekonderde 5A akım üretir.
- Primer akımı: AT’nin bağlanacağı devredeki nominal akım değerine göre belirlenmelidir.
- Sekonder akımı: Genellikle 1A veya 5A olarak standartlaştırılmıştır ve ölçüm cihazlarına uygun olmalıdır.
3.3. Anma Gücü ve İşletme Gerilimi
- Anma Gücü (VA): AT’nin sekonder devresine bağlanan cihazlar ve kabloların toplam yüküdür. Kablo uzunluğu, kesiti ve kullanılan iletkenin özdirenci anma gücünü etkileyen faktörlerdir.
Örnek Hesaplama:
- 15 metre uzunluğunda, 2.5 mm² kesitli bakır kablo ((\rho = 1.72 \times 10^{-8} \Omega .m)) ve 8VA gücünde bir röle için:
- Kablo direnci: $$ R_k = \frac{2 \times L \times \rho}{S} = \frac{2 \times 15 \times 1.72 \times 10^{-8}}{2.5} = 0.2064 \Omega $$
- Kablo gücü: $$ P_k = I^2 \times R_k = 5^2 \times 0.2064 = 5.16 VA $$
- Toplam Güç: $$ P_{toplam} = 8 + 5.16 = 13.16 VA $$
- Bu durumda, 15VA anma gücüne sahip bir AT seçmek uygundur.
- İşletme Gerilimi: AT’nin çalışabileceği maksimum gerilim seviyesidir. Uygun yalıtım seviyesi sağlanmazsa ark oluşumu ve izolasyon arızaları meydana gelebilir.
3.4. Bara Ölçüsü ve Trafo Tipi
- Bara Ölçüsü: AT’nin monte edileceği baranın fiziksel boyutları ile uyumlu olmalıdır.
- Trafo Tipi:
- Dahili Tip: İç mekanlarda kullanılır ve toz/nemden korunmuştur.
- Harici Tip: Dış mekanlarda, yüksek gerilim şalt sahalarında ve zorlu hava koşullarına dayanıklı olarak tasarlanmıştır.
4.1. Akım Transformatörü Testleri
Akım transformatörleri (AT), primer akımı ile sekonder akımı arasında belirli bir dönüşüm oranına sahip ölçü transformatörleridir. AT’lerin performansını ve güvenliğini sağlamak amacıyla aşağıdaki testler uygulanmaktadır:
4.1.1. Genel İncelemeler
- İşaretleme Kontrolü: Primer ve sekonder uçlarının işaretlemelerinin standartlara uygunluğu incelenir.
- İşaret Plakası Denetimi: Akım transformatörüne ait işaret plakası silinmeye karşı dayanıklılık açısından kontrol edilir.
4.1.2. Elektriksel Dayanım Testleri
- Primer Sargı Gerilime Dayanma Testi: Primer sargıya şebeke frekanslı alternatif gerilim uygulanarak yalıtımın delinme olmadan dayanımı test edilir.
- Sekonder Sargı Gerilime Dayanma Testi: Sekonder sargıya 2 kV gerilim uygulanarak izolasyon direnci ölçülür.
- Sarımlar Arası Aşırı Gerilim Testi: Sarımlar arasındaki izolasyonun dayanımı, belirlenen test geriliminde incelenir.
4.1.3. Kısa Süreli Akıma Dayanıklılık Testi
- Isıl Dayanım Testi: 0,5 – 5 saniye boyunca nominal kısa devre akımı uygulanarak ısıl anma akımına dayanımı test edilir.
- Dinamik Anma Akımı Testi: Sekonder sargı kısa devre durumundayken, primer sargıya dinamik anma akımı uygulanır ve mekanik dayanımı ölçülür.
4.1.4. Isınma (Sıcaklık Artışı) Testi
- Nominal çalışma koşullarında belirli bir süre çalıştırılan akım transformatörünün sıcaklık artışı gözlemlenir.
- Sıcaklık değişimi saatte 1°C’yi aşmadığında, termal dengeye ulaştığı kabul edilir.
4.1.5. Darbe Gerilimine Dayanma Testi
- 154 kV ve üzeri akım trafolarında zorunlu olan bu testte, yüksek darbe gerilimleri uygulanarak izolasyonun dayanımı kontrol edilir.
- Beş tekrarlı darbe gerilimi testi uygulanır; birden fazla delinme veya atlama görülmesi durumunda transformatör testi geçemez.
4.1.6. Ölçü Akım Transformatörlerinde Ek Testler
- Akım Hatası ve Faz Kayması Testi: Anma akımının %10, %20, %100 ve %120 seviyelerinde ölçüm yapılır.
- Emniyet Anma Akımı Testi: Sekonder akımın, primer akıma oranı Kn * 0.9 I_p formülüne uygun olmalıdır.
4.1.7. Koruma Akım Transformatörlerinde Ek Testler
- Bileşik Hata Testi: Doğruluk sınırı katsayısına göre hataların standart limitlerde olup olmadığı kontrol edilir.
- Faz Kayması Testi: Faz kaymasının, ±60 dakika veya ±1,8 santiradyan değerini aşmaması gerekir.
RASTGELE TEKNİK İÇERİK İÇİN TIKLAYIN!
İlginizi Çekebilecek Teknik Hesaplar
Kompanzasyon Hesabı
Aydınlatma Hesabı
Yüksek Gerilim İşletme Sorumluluğu Ücreti Hesabı
Sosyal medyada teknik bilgilere maruz kalmak için:
YouTube – Instagram
