B)    ÖZEL DENEYLER

 

1.      KAPASİTE VE İZOLASYON KAYIP FAKTÖRÜ ÖLÇÜMÜ (DOBLE TESTİ)

 

Pratikte transformatör imalatında kullanılan yalıtım malzemelerinin hiç biri mutlak yalıtım sağlamamakta, trafolar anma geriliminde işletmede çalışırken yalıtım malzemelerinden çok küçük mertebelerde de olsa kaçak akımlar geçmekte ve bu akımlar çok küçük mertebelerde yalıtım kayıpları yaratmaktadırlar. Bu kayıplar aslında trafonun boşta ve yükte kayıplarının yanında hiçbir anlam ifade etmezler ancak bunların ölçülmesi ve P.F.% denen izolasyon kayıp faktörünün hesaplanarak bulunması bize trafonun yalıtım durumu hakkında yorum yapma fırsatı verecektir.

Ayrıca bu deneyin 6 aylık ya da 1 yıllık periyotlarla tekrarlanıp kaydedilmesi ile trafo yalıtım durumu sürekli kontrol altında tutulmuş olur.

 

 

         

Yalıtkanlık                             Eşdeğer Devre                                     Vektör Diagramı

 

 

Yukarıdaki şekilde görüldüğü gibi toplam akım I ile kapasitif akım I_C arasındaki açı “ d “ direkt olarak yalıtkanlıkla ilgili bir değerdir.

Kayıp açısı yalıtım malzemesinin kalınlığına, yüzeyine ve malzeme içerisindeki iyonizasyona, yabancı madde ve partiküllere, hava boşlukları v.b. etkenlere bağlıdır. Bu nedenle kayıp açısı ölçümleri yalıtım malzemelerinin yalıtkanlığını değerlendirebileceğimiz sonuçlar verir.

 

 

Şekildeki devrede aktif kayıp :

 

P = U.I.Cosj = U².C.w.tgnd

 

Olur.

 

tgnd ve Cosj büyüklüklerinin ölçülmesi için sırasıyla Schering Köprüsü ve Doble M2H ölçü cihazları geliştirilmiştir.

 

Ölçümler sargılar arasında ve sargılarla tank arasındaki eşdeğer kapasiteler üzerinde yapılır. Bu esnada transformatörün üst yağ sıcaklığı ölçülüp kaydedilir ve daha sonra ölçülen değerler referans sıcaklığa irca edilir.

 

Doble cihazı ile ölçülen P.F.% değeri Cosj ye tekabül etmektedir. Diğer bir deyişle :

 

Cosj = P / U.I   formülünde eşitliğin her iki tarafını 100 ile çarparsak;

 

100 * Cosj = 100 * P / U.I = P.F.%

 

olarak isimlendirilir.

 

Aşağıdaki şekilde iki ve üç sargılı transformatörlerin eşdeğer kapasiteleri gösterilmiştir.

 

 

İKİ SARGILI TRANSFORMATÖR                         ÜÇ SARGILI TRANSFORMATÖR

 

 

2.      YALITIM DİRENCİ ÖLÇÜMÜ (MEGGER TESTİ)

 

Bu deney transformatörün yalıtım durumu hakkında yorum yapmamızı sağlayan ve pratikte en yaygın olarak kullanılan deneydir. Yaygın olarak kullanılabilmesinin nedeni deneyde kullanılan ölçü aletlerinin diğer ölçü aletlerine kıyasla daha ucuz ve kullanımının çok kolay olmasıdır. Yalıtım direnci ölçen cihzlara MEGAOHMMETRE ya da kısaca MEGGER adı verilir. Dinamolu, bataryalı ve motorlu olmak üzere başlıca üç farklı türü vardır. Megger ölçü aletleri 500-1000-2500-5000-10000-15000 V. Gerilim kademeleri olan ve DC gerilim üreten cihazlardır. Uygulamada dinamolu ve bataryalı meggerlerle 1 dakika süreli ölçüm yapılır. Bu 1 dakikalık süre zarfında her 15 saniyede bir değer okunup kaydedilir. Ayrıca test anında trafo üst yağ sıcaklığı ve havadaki nem oranı ( ölçülebiliyorsa ) ölçülüp kaydedilir. Deney tamamlandıktan sonra ölçülen büyüklükler 20 ºC referans sıcaklığa irca edilir.Daha sonra ölçülen son değer (60. saniyedeki değer), 30.saniyede okunan değere bölünerek Polarizasyon Endeksi denen değer bulunur ve bu değere göre transformatörün yalıtım durumu hakkında yorum yapılır. Motorlu meggerlerle ise genellikle 10 dakikalık ölçüm yapılır ve her dakika ölçülen değerler kaydedilir. Polarizasyon Endeksi burada 10. dakikada ölçülen değerin 1. dakikada ölçülen değere oranlanmasıyla bulunur.

 

Deney yapılırken transformatörün yalıtım seviyesi üst gerilimi bilinmeli ve deney gerilimi ona göre seçilmelidir. Aksi taktirde trafo yalıtımına zarar verebiliriz. Ayrıca deneyde trafo buşingleri kuru ve temiz durumda olmalıdır. Aksi taktirde deney sağlıklı yapılamaz ve çıkan sonuçlar yanıltıcı olur.

 

Deneyde YG ve AG sargıları varsa nötr uçları da dahil olmak üzere bir bakır iletkenle kendi aralarında ayrı ayrı biri birine köprülenir. Ölçümler YG-AG, YG-TANK, AG-TANK, ve çekirdek topraklama ucu dışarıya çıkartılmışsa ÇEKİRDEK-TANK arasında yapılır. Bunun için megger cihazının (-) ve (+) polariteli uçları ayrı ayrı ölçüm yapacağımız uç çiftine bağlanır. Guard (ekran) ucu da boşta kalan uca bağlanır. Daha sonra ölçümler yukarıda belirtildiği gibi yapılır.

 

Üç sargılı trafolarda ise yukarıdaki ölçümlere ilaveten üçüncü sargının tanka ve diğer sargılara karşı yalıtımının da ölçülmesi gerekmektedir.

 

Yalıtım direnci ölçümü prensip test bağlantı şeması aşağıda verilmiştir.

 

 

 

 

      YALITIM DİRENCİ ÖLÇÜMÜ PRENSİP BAĞLANTI ŞEMASI

 

 

3.      TRANSFORMATÖR YAĞINDA DİELEKTRİK DELİNME DAYANIMI VE

      P.F.%ÖLÇÜMÜ

3.1. DİELEKTRİK DELİNME DAYANIMI ÖLÇÜMÜ

Bu deneyin amacı trafolarda kullanılan sıvı yalıtım malzemelerinin delinme dayanımlarının tespit edilmesidir.

Bunun için delinme dayanımı ölçü cihazları geliştirilmiştir. Bu cihazlar prensip olarak gerilimi sürekli olarak ve belirli bir hızla arttırılabilen, camdan yapılmış bir numune kabı içerisine yerleştirilmiş mantar ya da silindirik şekilde iki elektrottan oluşturulmuştur. Önce transformatörün numune alma vanalarından bu taşınabilir cam kap içerisine itinalı bir şekilde yağ numunesi alınır. Numune alınırken önce bir miktar yağ ( 500 gr. Kadar ) bir kap içerisine akıtılır böylece boru tesisatının ve vananın tortu, yabancı partikül, toz v.s. maddelerden arındırılması sağlanır. Ardından numune kabı içerisine 200 – 300 gr. Kadar yağ alınıp kapağı kapatılarak iyice çalkalanır ve bu yağ tamamen dökülür. Bu işlem en az 3 kez tekrarlanmalıdır. Kabın iyice temizlendiğinden emin olununca vana az açılarak ( akan yağın köpüklü akmasını önlemek için ) numune kap doldurulur.

 

Ağzı kapatılarak hemen test cihazına yerleştirilir. Cihazın koruyucu ön kapağı kapatıldıktan sonra

5-10 dakika numune yağ dinlendirilir. Bu sürenin sonunda yağ ölçüm standartlarından uygun olan seçilerek teste başlanır. ( Örneğin IEC-156 )

 

Günümüzdeki modern yağ test setleri artık otomatik çalışmakta ve hatta test standartları hafızalarına yerleştirilmektedir. Yalnızca ölçümde takip edilecek standart seçilip start butonuna basmak yeterli olmaktadır.

 

Ölçüm esnasında test cihazının elektrot açıklığı 2,5 mm. Olmalıdır. Deneye başlamadan önce bu açıklık 2,5 mm.lik çelik şablonlarla kontrol edilmelidir.

 

3.2. P.F.% ÖLÇÜMÜ

 

Trafo yağında P.F.% ölçümü DOBLE M2H cihazı ile yapılır. Bunun için doble cihazının yağ numunesi ölçüm kabı kullanılır.

 

Numune kabı içerisine yukarıda dielektrik delinme dayanımı ölçümünde anlatıldığı şekilde yağ numunesi alınır. Doble cihazı yağ ölçüm talimatlarına göre kabın enerji kulpuna 10 kV. Gerilim tatbik edilerek akım, gerilim ve güç ölçülür. Daha sonra P.F.% ölçümü kısmında anlatıldığı şekilde P.F.% hesaplanarak yağın yalıtım durumu hakkında yorum yapılır. Yeni bir transformatörde ve kaliteli bir yağda bu değer 0,1% den büyük olmamalıdır.

 

4.BOŞTA AKIM HARMONİKLERİ ÖLÇÜMÜ

 

Bu deney boşta kayıpların ölçümü sırasında yapılır. Transformatörlerde tek sayılı harmonikler önem taşımaktadır. Çift sayılı harmoniklere trafonun konstrüktif özelliklerinden ötürü rastlanmamaktadır.

 

Deneyde boşta çalışma durumundaki enerjili transformatörün ölçü devresi üzerindeki akım trafoları sekonder uçlarından heterodyne analizör cihazına bağlantı yapılarak, bu cihazın ölçüm talimatları uyarınca 3-5-7 ve 9. harmonikler ölçülüp kaydedilir. Harmonikler için garanti değerleri verilmişse bu değerlere uyup olmadığı kontrol edilir. Harmonik ölçümüne ilişkin prensip test bağlantı şeması aşağıda verilmiştir.

                        HARMONİK ÖLÇÜMÜ PRENSİP BAĞLANTI ŞEMASI

 

 

5. KISMİ DEŞARJ DENEYİ

 

Transformatörlerde sargı iletkenleri ve bağlantı iletkenlerinin diğer metal kısımlardan ( kazan, kapak, çekirdek saç paket v.s. ) yalıtılması için farklı tür ve özellikte yalıtım malzemeleri kullanılmaktadır. Bu malzemelerin yapısında bulunabilecek bazı yabancı partikül ve bozukluklar, transformatörler işletmeye alındığında gerilim altında kısmi boşalmalara neden olabilmektedir.

Belirli periyotlarla oluşan bu kısmi boşalmalar zamanla transformatörün yalıtımını bozmakta ve ileri safhalarda büyük arızalara neden olabilmektedir. Bu deneyin amacı imalat bitiminde transformatör içerisinde kısmi deşarj oluşturan bu tarz bozuklukların olup olmadığının araştırılmasıdır. Deney, prensip olarak elektriksel boşalmaların oluşması sırasında ortaya çıkan yüksek frekanslı elektromanyetik dalgaların yakalanması ve ölçülmesi yöntemine dayanır. Bunun için özel olarak geliştirilmiş yapısı bir radyo alıcısına benzeyen PD-meter (kısmi deşarj ölçüm cihazı) denen ölçü aletleri kullanılır. Bu aletler yapısında yüksek frekans tarama devreleri bulundurur. Bu devreler 0,6 MHz den 2,4 MHz’ e kadar tarama yapılabilen devrelerdir.

 

Deney prosedürü şöyle uygulanır :

 

Deneyde takip edilen gerilim uygulama ve bekleme süreleri grafiksel olarak aşağıda verilmiştir.

 

 

KISMİ DEŞARJ DENEYİ TEST PROSEDÜRÜ GRAFİĞİ

 

Kısmi deşarj deneyi prensip bağlantı şeması aşağıda verilmiştir.

 

KISMİ DEŞARJ DENEYİ PRENSİP BAĞLANTI ŞEMASI

 

6.SIFIR BİLEŞEN EMPEDANSI ÖLÇÜMÜ

 

Bu deney yalnızca sargılarından biri ya da her ikisi de yıldız veya zigzag bağlı transformatörlerde yapılabilir. Deneyde ölçüm yapılacak tarafta nötr ucu hariç faz uçları biribirine köprülenerek kısa devre edilir. Daha sonra kısa devre edilen faz uçları ile nötr arasından değeri nominal akım değerinin 0,1 katı bir akım geçirecek şekilde gerilim tatbik edilip bu gerilim ve devreden geçen akım ölçülüp kaydedilir. (Bu deney istenirse diğer sargı uçları kısa devre iken de tekrarlanabilir.) Daha sonra aşağıdaki formülden sıfır bileşen empedansı hesaplanır.

 

                                                           Z₀ = 3*U₀ / I₀    ( Ω / faz )

SIFIR BİLEŞEN EMPEDANSI ÖLÇÜMÜ PRENSİP BAĞLANTI ŞEMASI

 

 

7. YÜKTE KADEME DEĞİŞTİRİCİ FONKSİYONEL TESTLERİ

Güç transformatörleri, hatlardaki gerilim düşümlerine karşı çıkış gerilimlerinin sabit tutulabilmesi amacıyla yük altında kademe değiştiricili olarak ta imal edilebilirler. Bu şekilde imal edilmiş transformatörlerin YAKD sisteminin gerilim altında boşta ve yükte fonksiyonel olarak test edilmesi gerekir.

 

Test prosedürü şöyle uygulanır :

 

• Trafo enerjisiz durumdayken manuel olarak mekanik kolla üst ve alt kademeler arasındaki tüm kademelerde peş peşe kademe değiştirme işlemi yapılır.Bu esnada kademe değiştirici mekanizma ile bu mekanizmanın tahrik sistemi arasındaki uyum ve ayar kontrol edilir.

 

• Tahrik motoru besleme gerilimi faz sıraları kontrol edildikten sonra tahrik sistemine besleme gerilimi verilir. Burada faz sırası doğru olmazsa motora yol verilirken termik koruyucu devreyi açar ve motora giden enerjiyi keser. Besleme yapıldıktan sonra trafo henüz enerjisiz durumdayken kademe değiştirici, minimum kademeden maksimum kademeye doğru bir tur ( veya ters yönde ) daha sonra da maksimum kademeden minimum kademeye doğru bir tur çalıştırılıp normal çalışıp çalışmadığı gözlenir. Bu arada maksimum ve minimum kademelerdeki limit koruma anahtarlarının normal çalışıp çalışmadığı da kontrol edilir.

 

• Transformatör yüksüz durumda nominal geriliminde enerji altına alınıp YAKD, bir komple çevrim de bu durumdayken çalıştırılır.

 

• Daha sonra transformatör suni yükleme yöntemi ile yüklenip YAKD, son olarak bu durumda bir komple çevrim çalıştırılır.