elektrik port üyelik servisleri elektrik port üyelik servisleri

Trafoların Paralel Bağlanması|
Elektrikport Akademi

Artan güç ihtiyaçları karşısında mevcut transformatörün yetersiz hale gelmesi sık karşılaşır bir durumdur. Bu durumda en iyi çözüm, ek bir transformatör bağlamaktır. Peki bu transformatörler birbirine bağlanırken nelere dikkat etmeli?



A- A+
20.02.2013 tarihli yazı 34088 kez okunmuştur.
Güç ihtiyacının arttığı durumlarda, mevcut bir trafo yerine iki yada daha fazla trafo baraya paralel bağlanır. Böylece daha fazla güç kapasitesi elde edilmiş olur. Paralel bağlanarak işletmeye alınan trafoların bakım masrafları azalmış olduğundan daha ekonomiktir. Paralel trafoların güvenilirliği tek bir trafoya göre daha fazladır.

Şekil 1: İşletmeye Alınmış Trafo
 

Trafoların Paralel Bağlanması ve Çalışması için Gerekli Koşullar

1) Aynı Gerilim Oranı: 

Farklı dönüşüm oranına sahip iki trafo paralel bağlandığında, primer voltajları aynı olur, sekonder voltajları farklı olur. Eşit gerilim göstermezler ve tam yük almak mümkün olmayabilir. Trafonun empedansı küçük olduğu için, küçük bir gerilim farkında fazladan I2R kaybına neden olacaktır. Aynı gerilim oranına sahip trafolar seçilerek kullanılır.
 

Şekil 2: Aynı gerilim oranına sahip trafolar, sirkülasyon akımları =IC= (EA-EB)/ZA+ZB
 

2) Aynı Oranda Empedansa Sahiplik:


İki trafo paralel bağlı ise paylaşılan akım kVA (görünür güç) değerine orantılı şekilde olmalıdır. Çekilen akım, empedans ile ters orantılıdır. Bu iki ifadeden, paralel çalışan trafoların empedansı kVA (görünür güç) ile ters orantılı olduğu çıkarılır. Değişik güçteki trafoların paralel bağlı çalışması için gerekli olabilir. İstenilen durum trafolarda her değerin birbirine eşit olma durumudur. Farklı aşağıdaki gibi durumlar ortaya çıkar;

a) Aynı empedans, farklı kVA: Tesislerde kullanılan farklı güç değerine sahip trafolar empedansları eşit olsa bile birbirlerine paralel bağlanmazlar.
b) Farklı empedans, aynı kVA: Tesislerde aynı kVA değerine sahip trafolar kullanılarak güç kapasitesi artırılır. Farklı empedanslarda, ters orantı olur. Yüksek akım düşük empedanslı trafo üzerinden akar.
 

3) Aynı Polarite:


Paralel bağlı trafolarda sirkülasyon akımlarını önlemek için aynı polarite sağlanmalıdır. Yanlış kutuplara bağlanırsa, primer sargıda indüklenen Emk, sekonder sargıdan devreyi tamamlayarak kısa devre oluşumuna neden olacaktır.



Şekil 3: Görselde Trafoların Doğru ve Yanlış Bağlantı Şekli Görülmektedir
 

4) Aynı Faz Sırası:


İki paralel trafo için faz sırasının aynı olması veya maksimum pozitif gerilim noktalarının ulaşım sırasının aynı olması gerekmektedir. Aksi takdirde kısa devreye yol açar. Bu durum çok fazlı trafolar için geçerlidir.
 

5) Aynı kVA Değerine Sahip Olması:


Trafoların aynı güç değerine sahip olmaları, eşit yük dağılımına sahip olurlar. Tüm trafolarda reaktansın direnç oranına eşit olması gerekir.


Trafoların Paralel Çalışmasının Avantajları


► Yüksek Çalışma Verimliliği: Genellikle trafolar tam yükte yüksek verimlilikte çalışır. Trafolar paralel bağlanarak, artan yük talebini yerine getirmek için trafolar arası geçiş yapılabilir. Bu şekilde yüksek verimlilik elde edilir.
► Sistem Kullanılabilirliğini Üst Düzeye Çıkarma: Paralel bağlı trafoların, bakım ve arıza gibi durumlarda devreden çıkan trafo, paralel bağlandıkları için herhangi bir güç kaybına olmadan çalışmaya devam edeceklerdir.
► Yüksek Sistem Güvenilirliği: paralel bağlı trafolardan biri arıza nedeniyle devreden çıkarılınca diğer trafolar yükleri paylaşarak sistemin güvenli çalışmasına devam edilmesini sağlar.
► Yüksek Esneklik Kapasitesi: Gelecek yıllarda güç talebi artacağı düşünülürse, tek başına bir trafodan ziyade paralel bağlanış trafolar daha esnek bir çözüm olacaktır. Hem maliyet açışından hem de sistemi dengelemek açışından daha iyi sonuçlar alınabilir.
 

Trafoların Paralel Çalışmasının Dezavantajları


► Bir trafodan diğer trafoya sirküle eden akımları riskli olması.
► Paralel bağlı trafoların empedansı önemli ölçüde düşüktür. Empedansın düşük olması kısa devre akımlarını artırır.
► Kısa devre akımının artması sonucu kullanılacak kesicilerin kapasitesinin artmasına neden olur.
► Paralel bağlı 3 faz sistemlerin kontrolü zordur.


Transformatörlerin Paralel Bağlanması Nasıl Yapılır


Paralel bağlama, birden fazla transformatörün aynı baraya bağlanması işlemidir. Tüketicinin artan güç ihtiyaçları karşısında mevcut trafonun yetersiz hale gelmesi, ek trafo veya trafoların aynı baraya bağlanması ile çözülür. Günümüzde en çok kullanılan ve kritik olan bağlama şekli primerleri ve sekonderleri ortak olan bağlama şeklidir. 
 


İki veya daha fazla transformatörü parelel bağlarken, gücü gerçek anlamda karşılayabilmek ve trafolara zarar vermemek için bazı önemli kurallar vardır.

► Aynı baraya bağlanacak olan transformatörlerin bobin gerilimleri eşit olmalıdır. Buna parelel olarak çevirme oranları da eşit olmalıdır.
► Bobin bağlantı grupları ve grup açıları birbirine eşit olmalıdır.
► Tr
ansformatörlerin görünür güçleri birbirine eşit olmalıdır. Bu mümkün değilse en fazla %30'luk bir farka izin verilmelidir.
► 
Transformatörlerin bağıl kısa devre empedansları birbirine eşit olmalıdır. Mümkün değilse en fazla %10'luk bir farka izin verilmelidir.
► 
Transformatörlerin bağıl boşta çalışma akımları ve bunların faz açıları biribirine eşit olmalıdır.
► Eğer birbirine bağlanacak olan transformatörler tek fazlı ise bobinlerin sarım yönleri ve giren ve çıkan akımların yönleri birbirine eşit olmalıdır.

 
 
Şekil 4: Paralel bağlı transformatörler

 
 

Peki bu koşulları sağlayan transformatörlerde
yükü doğru ve güvenli bir şekilde nasıl paylaştıracağız?


Yükü paylaştırırken dikkat etmemiz gereken temel nokta transformatörlerin bağıl kısa devre gerilimleridir.
 
S1= birinci trafonun gücü
S2= ikinci trafonun gücü
Sn=  n. trafonun gücü
Stop= trafoların toplam gücü
Syük= toplam yükümüz
u1=birinci trafonun bağıl kısa devre gerilimi
u2= İkinci trafonun bağıl kısa devre gerilimi
un = n.  trafonun bağıl kısa devre gerilimi


Bu durumda uyeni  aşağıdaki şekilde hesaplanır;

 

Her bir transformatörümüzün paralel bağlandıktan sonra çekeceği güce bakalım.

Bir numaralı transformatörümüz için;

 
İki nolu transformatörümüz için;
 


 
n nolu transformatör için;
 




 
► Örneklerle konuyu pekiştirelim:

► 350 kVA gücünde, bağıl kısa devre gerilimi %4 olan bir trafo ve 300 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi % 4.4 olan trafo birbirine paralel bağlanmıştır. Bu iki trafo 650 kVA bir yükü güvenli bir şekilde besleyebilir mi? Besleyebilirse yükü nasıl paylaşırlar?

Bir transformatörün çektiği toplam yük;



 
Buradan paralel bağlama sonucu oluşacak, yeni bağıl kısa devre gerilimimizi bulalım.
 


Buradan yeni bağıl kısa devre gerilimimiz %4.175 çıktı. Artık her bir trafomuza düşecek olan gücü bulabiliriz.
 
İşlemleri yaparsak sonucu 365.32 kVA buluruz.  Birinci trafomuz max. yüklenebileceği rakam 350 kVA idi. Dolayısıyla birinci trafomuz bu yükü besleyemez.

 


İkinci trafomuza bakalım;
İşlemler sonuç 284.6 kVA bulunur.  Bu durumda ikinci trafomuz  bu yükü besleyebilir.
 

Sonuç olarak 300 kVa ve 350 kVA’lık iki trafo 650 kVA’lık bir yükü görünürde besleyebilmektedir. Ancak bağıl kısa devre gerilimlerinin farklı olması bağıl kısa devre gerilimi düşük olanın daha fazla yüklenmesi ve işlevsiz hale gelmesine yol açmıştır.


120 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4 olan bir trafo, 200 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4.2 olan bir trafo ve 175 kVA gücünde bağıl kısa devre gerilimi %4.6 olan 34.5/400 kVA gerilimine sahip olan 3 trafo paralel bağlanmak istenmektedir. Bu üç trafo en fazla kaç kVA’lık bir yükü güvenli bir şekilde besleyebilirler?

Bir yükü bu üç trafoyla güvenli bir şekilde besleyebilmek için üçünün de yükü beslerken nominal güçlerini aşmaması gerekir. Bir yüklenme anında en fazla etkilenecek olan trafo, bağıl kısa devre gerilimi en düşük olan trafo olacaktır.

Yüklenme oranları m ile gösterirsek;

 

Buradan da görebileceğimiz gibi bağıl kısa devre gerilimi en küçük olanı referans almalıyız. Yani bağıl kısa devre gerilimimiz her bir trafo için  %4 olmalıdır. Şimdi de bu bağıl kısa devre geriliminde her bir trafonun ne kadar yük çekebileceğine bakalım. 

Birinci trafomuz için;
 

120 kVA bulunur.


İkinci trafomuz için;

 

190 kVA bulunur.


Üçüncü trafomuz için;


 

Buradan 152 kVA bulunur.
 
Güvenli bir biçimde toplam çekebileceğimiz maksimum yük de S1+S2+S3=462 kVA olur. Oysa trafoların toplam gücü 495 kVA idi. Buradan bir kez daha bağıl kısa devre akımının etkisini gördük.
 





Aktif etkinlik bulunmamaktadır.
ANKET
Endüstri 4.0 için En Hazır Sektör Hangisidir

Sonuçlar