TRANSFORMATORLAR

TRANSFORMATORLAR
Genel Elektriksel Özellikleri ve Gücünün Belirlenmesi
TURGUT ODABAŞI
1. Fiziksel Temeller
1.1. Giriş
Transformatorler gerilim ve akımın ölçülmesi veya sinyal ve gücün taşınması gibi özel
maksatlar için dizayn edilirler. Transformatorun dizayn ihtiyaçları; uygulamanın
gerekliliklerine göre belirlenir. Örneğin ölçü transformatorlarında primer devreden
sekonder devreye mümkün olduğu kadar tam transfer edilmesi , sinyal transformatorunda
sinyalin mümkün olduğu kadar minimum distorsiyonla transfer edilmesi ve güç
transformatorlarında ise belirlenen güç frekansında gerilim bir seviyeden diğer bir
seviyeye değiştirilerek güç transferinin minimum güç kaybında gerçekleştirilmesi istenir.
İnceleme konusu güç ve dağıtım transformatorlarının genel elektriksel özellikleri ve söz
konusu transformatorların taşıma ve dağıtım güçlerinin belirlenmesidir.
1.2. Sistem geriliminin seçimi
Enerji üretimi yapılan büyük istasyonlardan bu istasyonlara uzak mesafelerde bulunan
enerji tüketimi yapılan bölgelere enerji iletimi yapılmaktadır. Elektrik enerjisi
taşınmasındaki yüksek gerilim miktarı aşağıda verilen ifadeler yardımıyla belirlenebilir.
Enerji nakil hattında 3-fazdaki kayıp p(%)
pkW   3.R .I 2  A (1)
ULL (kW) sistemin faz arası gerilimi olmak üzere taşıma sistemi üzerinden nakladilen aktif
güç
PkW   3.U LL kV .I  A.Cos (2)
Denklem 2 akım için düzenlenirse
I
PkW 
3.U LL kV .Cos
. A (3)
ve 1 eşitliğinde yerine konursa
pkW   PkW .
R
U LL kV  .Cos 2
2
2
(4)
4 eşitliğindende görüleceği üzere iletim kayıpları sistem gerilimi arttıkca azalmaktakdır.
4 ifadesi gerilime göre düzenlenirse belirlenen hat kaybına göre gerilim değeri
belirlenebilir.
PkW  R 
U LL kV  
.
(5) elde edilir.
Cos
pkW 
Sistem gerilimi seçimi bir ekonomik denge problemidir. Yüksek sistem gerilimi taşıma
kayıplarını azaltır fakat diğer yandan hat , kablo, bağlantı elemanları ve transformator
maliyetleri artar.
1.3. Gerilim oranı ve Gerilim düşümü(veya yükselmesi)
Transformatorda gerilim oranı transformatorun sekonderi açıkken yani sekonder
terminallerine herhangi bir yük bağlanmadığı şartlarda ölçülen primer ve sekonder
sargılar arasındaki sarım oranıdır.
Transformator yüklendiğnde sekonder gerilim sadece sargılar arasındaki orana bağlı
olarak değişmeyip aşağida açıklanan faktörlere bağlı olarak değer alacaktır .Bu faktörler



Transformatorun skonder terminallerindeki U2 gerilimi ve ve I2 sekonder akımı
arasındaki  açısı
I2 sekonder yük akımının değeri
Transformatorun ZT kısa devre empedansı ve bu empedansın r ve , jx
bileşenleri dir
Şekil 1: Transformatorun eşdeğer diyagramı
Bu eşdeğer diyagramda
Z0 Transformatorun boşta kayıplarını gösteren empedans(Boşta transformator
empedansı
Z
transformatorun kısa devre empedansı
U20 Transformatorun boşta sekondere gerilimi
U2 Transformatorun sekonderine ZL yük empedansı bağlandığında sekonder
terminallerinde oluşan gerilim
ZL Transformatorun sekonderine bağlanan yük empedansı
Şekil 2: Transformatorun vektör diyagramı
Sekonderine yük bağlı olmadığı durumda transformatorun sekonder terminallerinden
okunan U20 boşta gerilim değeri ; transformatorun sekonderine ZL yükünün bağlanması
ile U20 gerilimi U2 değerine düşer. Şekil 2 deki vektör diyagramı dengeli 3-fazlı ve
simetrik yüklenmiş sisteme göre hazırlanmıştır.Miknatıslama akımı nominal akımın %1
değerine haiz olduğu için etkisi vektör diyagramı çiziminde ihmal edilmiştir.
Vektör diyagramından

2
U 2  I 2 .r.Cos  I 2 .x.Sin  U 20  U 20
 I 2 .r.Sin  I 2 .x.Cos

2
(6)
U 2 gerilim düşümü U 20 ile U 2 aritmetik bir farktır.
ur ve u x aktif ve reaktif kısa devre gerilimleridir.
I
S
n  2  2 transformatorun yüklenme oranı
I 2N S2N
I 2 N Transformatorun anma(nominal) akımı olmak üzere
U 2
 n.u r .Cos  u x .Sin   1  1  n 2 .(u r .Sin  u x .Cos ) 2 (7)
U 20
U 2
u 
 u  u r .Cos  u x .Sin  u  u r .Sin  u x .Cos yazarak % cinsinden 7
U 20
ifadesi
u  n.u  100  100 2  u (8) yazılarak ve 8 ifadesi Mc-Lauren serisine
açılarak
2
4
1 n.u  1 n.u 
u  n.u  .
 .
... (9) ifadesi elde edilir.
2 10 2
8 10 6
Söz konusu ifadede transformatorun kısa devre empedans değeri
u kr  %20 ise 9. ifadede 3. terim hesaba katılmaz
u kr  %4 ise 9. ifadede 2. ve 3. terim hesaba katılmaz
Herhangi bir S 2 (kVA) yükü ile yüklenen transformatorun sekonder gerilimi
u 

 (10) olacaktır.
U 2  U 20 .1 
 100 
7 ifadesinde ur çok küçük olduğundan yaklaşık olarak ur  0 ve u x  u kr alındığında
söz konusu ifade büyük bir yaklaşıklıkla
I2
S
.u kr .Sin  2 .u kr .Sin (11) yazılabilir. Bu ifade yardımıyla
I 2N
S2N
transformator da her hangi biryüklenmede veya yük darbesinde transformatorun
sekonder terminallerinde meydana gelecek gerilimin değeri belirlenebilir.
u%  n.u kr .Sin 
Transformatorun empedans gerilimi U kr ( kısa devre gerilimi ; transformatorun
sekonder terminalleri kısa devre edilmişken transformatorun sekonderinden I 2 N anma
akımı geçmesini sağlamak için transformatorun primerine uygulanan gerilimdir.
U kr  3.I 2 N .Z K (12)
Anma empedans gerilimi (eski deyimle nisbi kısa devre gerilimi) empedens geriliminin
transformatorun anma gerilimine oranının yüzdesi olarak ifade edilir.
ukr 
U kr
.100 (13)
U 20
Pkr
.100 (14)
STN
Pkr transformatorun anma gücünde yüklenme durumunda empedans kayıpları.
Aktif kısa devre gerilimi
Reaktif kısa devre gerilimi
u x  u kr2  u r2 (15)
ur 
Örnek
Transformator karakteristik değerleri
Anma gücü STN  2500kVA
Empedans kayıpları Pkr  24kW (İmalatcı kataloğundan alınır)
Empedans gerilimi u kr  %6
Cos  0,8Sin  0,6
Tam yükteki U 2 gerilimi bulunacaktır.
ur 
Pkr
24
.100 
.100  %0,96
STN
2500
u x  u kr2  u r2  6 2  0,96 2  %5,923
n 1
U 2
 n.u r .Cos  u x .Sin   1  1  n 2 .(u r .Sin   u x .Cos ) 2 
U 20
 10,0096.0,8  0,05923.0,6  1  1  12 0,0096.0,6  0,06.0,6  0,045
2
U 2  0,045.U 20
U 2  U 20  U 2  1  0,045.U 20  0,955.U 20
1.4 .Transformatorun çıkış gücü
S r kVA transformatorun anma(nominal )gücü
I r  A transformatorun anma(nominal )akımı
S 2 kVA verebileceği çıkış gücü
u 

. (16)
S 2  S r .1 
 100 
Transformatorun sekonderindeki güç faktörü Cos ise , çekilen aktif güç P2
u 

.Cos (17)
P2  S r .1 
 100 
ÖRNEK
Yukarıdaki örnekte karakteristikleri verilen transformatorda
u  u r .Cos  u x .Sin  0,96.0,8  5,923.0,6  4,312
u  u r .Sin  u x .Cos  0,96.0,8  5,923.0,8  4,162
 4,162  4,4
1 n.u 
u  n.u  .
 1.4,312 
2
2 10
200
2
2
Transformatorun verebileceği çıkış gücü
u 

4,4 
  25001 
S 2  S r .1 
  2390kVA
 100 
 100 
Transformatorun verebileceği aktif güç
u 

4,4 
.Cos  2500.1 
P2  S r .1 
.0,8  1912kW
100
100




1.5. Kısa devre empedansı
Transformator kullanıcıları transformatorun kısa devre empedansını bilmek
zorundadır. Kısa devre empedansının bilinmesiyle



Mevcut ünitelerle paralel işletme
Gerilim düşümünün sınırlandırılması
Kısa devre akımının sınırlandırılması ve kısa devre hatalarına karşı koruma
sistemi belirlenebilir.
Yüksek değerli kısa devre empedansına sahip transformatorlarda yüksek transformator
iç gerilim düşümleri ve kısa devre halinde düşük değerli kısa devre akımları meydana
gelir. Küçük değerli kısa devere empedansına sahip transformatorlarda bunun tersi
olur.
Kısa devre empedansının belirlenmesi için aşağıda verilen esaslar göz önünde
bulundurulmalıdır.


Darbeli yüklere haiz sistemlerde kullanılan transformatorlarda dinamik stablite
açısından transformatorların iç gerilim düşümlerinin küçük olması istenir.Bu
nedenle kısa devre empedansı küçük seçilir.
Darbesiz yüke haiz devrelerde kısa devre akımını düşük değerde tutmak için
transformatorların kısa devre empedansları yüksek seçilir.

Transformatorların paralel işletme durumlarında paralel bağlama akım
darbelerini azaltmak ve kısa devre akımlarını düşük tutmak için kısa devre
empedansı büyük olan transformatorlar kullanılır.
ZT kısa devre empedansı genellikle ukr (pu. Veya %) olarak ifade edilir.
I r .Z T
. pu  (18)
Ur
I .Z
u kr  r T .100% (19)
Ur
Bu ifadeler 1-fazlı transformatorlar için geçerlidir.
u kr 
3-fazlı transformatorlar için
I r .Z T
. pu  (20)
Ur
I .Z
u kr  3. r T .100% (21)
Ur
u kr  3
Ölçülen kısa devre gerilim değerine dayanarak Z ohm cinsinden aşağıda verilen
formülden hesaplanır.
ZT 
Z
u kr %.U r u kr % U r2

.
 (22) 1-fazlı transformator için
100.I r
100 S r
u kr % .U r

3.100.I r
u kr %  U r2
.
 (23) 3-fazlı sistemler için
100 S r
3-fazlı transformator için primer taraftan görünen kısa devre empedansı
u kr % U r21
(24)
.
100 S r
3-fazlı transformator için sekonder taraftan görünen kısa devre empedansı
Z1TR 
Z2 
u kr % U r22
(25)
.
100 S r
24 ve 25 ifadeleri birbiri ile orantılanırsa
Z 1  U r1

Z 2  U r 2
2
2

N 
   1  (26) ifadesi elde edilir.

 N2 
Z kısa devre empedansı R aktif ve jX reaktif bileşenlerden meydana gelir.
PL transformator anma yükü ile yüklendiğinde yük kayıpları olmak üzere
PL
(27)
, X  Z 2  R 2 (28)
2
Ir
Buna göre 1-fazlı transformator için
R.I r
ur 
. pu 
Ur
(29)
R
ur 
R.I r
.100% 
Ur
(30)
3-fazlı transformator için
R.I
u r  3. r . pu  (31)
Ur
R.I
u r  3. r .100% (32)
Ur
ur ile PL yük kayıpları ve Sr transformator anma gücü arasında basit bir ifade
bulunabilir.
R.I r
R.I r2
P

 L . pu  (33)
Ur
U r .I r S r
Aşağıda verilen ifadeler 1- fazlı ve 3- fazlı transformatorun her iki tipi için geçerli
ifadelerdir.
P
u r  L . pu  (34)
Sr
ur 
ur 
PL
.100.% (35)
Sr
u X  u z  u r (pu,%) (36)
1.5. Kısa devre akımı ve kısa devre dayanımı
Transformatorun verebileceği maksimum kısa devre akımı
Ir
.100 (37)
u kr
Transformatorun izin verilen kısa devre süresi t max  0,5.u kr (saniye) (38) amprik ifadesiyle
yaklaşık olarak belirlenebilir. İzin verilen kısa devre süresi transformatorun verebileceği
transformatorun sekonder terminallerinde meydana gelebilecek maksimum kısa devre
akımı esas alınarak imalatcı firma tarafından belirlenir ve transformator plakasında
görülebilir. Ancak transformatorda primer tarafta şebeke hat bağlantı empedanslarından
dolayı (37) ifadesiyle belirlenen büyüklükten daha düşük maksimum kısa devre akımı
meydana gelir.Bu nedenle transformatorun sekonder terminallerinde oluşabilecek
IK 
maksimum kısa devre akımını belirlemek için enerji alınan yerden bağlantı hatları dahil
besleme devresi ile beraber kısa devre akımını hesab etmek gerekir.
Kısa devre akımı asimetrik ve simetrik kısa devre akımının birleşimidir.Asimetrik kısa
devre akımının tepe değeri simetrik kısa devre akımının  2 katıdır.  2 faktörü ise
UX
oranına bağlıdır.Simetrik kısa devre akımı transformatoru termik olarak
Ur
zorlarken asimetrik kısa devre akımıda transformatoru mekanik olarak zorlar.
IEC 76-5 göre  2 faktörleri
DIN VDE 57 532 Part 5 e göre maksimum kısa devre süresi aşağıdaki değerleri
aşmayacaktır.
630kVA kadar...........2 saniye
630 kVA -1250 kVA kadar...........3 saniye
1250 kVA -3150 kVA kadar.........4 saniye
3150 kVA- 200 000 kVA ..............5 saniye
2. Transformatorun aşırı yüklenme kapasitesi
2.1.Doğal hava sirkülasyonu ile soğutulan yağlı transformatorun aşırı yüklenme
kapasitesinin DIN-VDE 0536 ya göre tayini.
Verilen temel yük ve soğutma sıcaklığında transformatorun aşırı yüklenme maksimum
süresinin belirlenmesi için 24 saat süresinde iki farklı yüklenme halinde abaklar aşağıda
verilmiştir.
Şekil 3:Transformatorun K1 ve K2 ve t değerlerini veren abak
Şekil 3 de
K1 Başlangıç yükünün transformator nominal gücüne oranı
K2 İzin verilen aşırı yükün transformatorun nominal yüküne oranı
t K2 aşırı yüklenme süresi (saat)
 a Soğutma sıcaklığı 0C
S1
S
K
 K 2  2  2 (38)
Sr
Sr
K1
S1 başlangıç yükü , S 2 maksimum izin verilen yük, S r transformatorun nominal gücü.
Normal şartlar altında K 2 ; 1,5 değerini aşmamalıdır.
Örnek 1:
1250 kVA gücünde ONAN soğutmalı transformatorun temel yüklenmesi 750 kVA dır.
200C başlangıç sıcaklığında 4 saat süre ile aşırı yüklenme değeri bulunacaktır.
K1 
750
 0,6 şekil 12a dan t=4 saat süre için K 2  1,29
1250
Aşırı yüklenme S 2  K 2 .S r  1,29.1250  1612kVA
K1 
Aşağıdaki tabloda yağ soğutmalı transformatorların izin verilen aşırı yüklenmeleri
DIN 42 500 göre verilmiştir.
Tablo 1
İzin verilen aşırı yüklenme süresi (dakika)
K2
Ortalama hava sıcaklığı
10 0C (24 saat ortalaması)
K1 =.....
1
0,9 0,8 0,7 0,5 0,25
t(dakika)
Ortalama hava sıcaklığı
20 0C (24 saat ortalaması)
K1 =.....
0,9 0,8 0,7 0,5 0,25
t(dakika)
Ortalama hava
sıcaklığı
30 0C (24 saat
ortalaması)
K1 =.....
0,8 0,7 0,5 0,25
t(dakika)
Ortalama hava
sıcaklığı
40 0C (24 saat
ortalaması)
K1 =.....
0,7 0,5 0,25
t(dakika)
492
246
149
98
68
50
29
18
249 320 383 419
152 199 246 276
101 135 172 198
71 96 126 146
51 70 95 114
39 53 72 89
25 32 44 56
15 18 26 34
147 225 263
98 156 187
69 112 139
51 84 105
38 64 81
30 49 64
19 29 40
13 18 24
Transformator DIN 42 500
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,8
2,0
Sürekli yüklenme
461 572 625 658
230 296 333 358
139 184 211 231
92 124 145 162
64
83 105 119
35
48 59 68
21
28 35 42
700
392
260
137
140
84
53
729
417
282
206
158
98
63
605
313
191
131
93
68
39
22
659
350
221
152
110
82
48
27
715
394
256
182
135
103
62
38
750
423
282
204
154
119
75
48
2.2. Kuru tip transformatorların izin verilen aşırı yüklenmeleri aşağıda verilen şekildev
görülen eğrilerden belirlenebilir.
a.) 50kVA-315kVA güçleri
b.) 400kVA-2500kVA güçleri
İzin verilen sıcaklık yükselmesi B sınıfı izolasyon için 80 K, F sınıfı izolasyon için 100K
Şekil 4: Dökme reçine transformatorların izin verilen aşırı yüklenmeleri.
3. Transformatorların Gücünün Belirlenmesi
Güç tayininde iki durum göz önüne alınır.
3.1. Darbesiz yük çekilmesi durumunda Transformatorun gücünün tayini.
Darbesiz yük ; ticarethaneler , şehir şebekeleri , fabrikalar , iş hanları gibi yerlerdeki
elektrik tesislerinde göz önüne alınır. Bu gibi yerlerde oluşabilecek yük darbeleri
transformatorun sekonder terminallerinde %5 den fazla gerilim düşümü meydana
getirmiyorsa darbesiz yük esasına göre transformator gücü belirlenir.
Bu sistemlerde transformator için güç ihtiyacı belirlenirken kullanım faktörü kU , eş
zamanlık faktörü k S ve sistemde etkili harmonik üreten cihazlar var ise harmoniklerin
şebekeyi yükleme durumu ve gelecekteki yük artışı göz önüne alınır.
kU kullanım faktörü : Normal işletme şartlarında tesise bağlanacak yükün tüketimi
nominal gücünden az olabilir .Zira herhangi bir makinayı tahrik edecek bir elektrik
motoru piyasada tahrik edilen makınanın gücüyle aynı olarak bulunmaz ve tahrik
edilen makinanın gücünün bir üst standard güçte motor kullanılırÖrneğin 40kVA
elektriksel güçte olan bir elektrik motoru şebekeden 30kVA güç çekebilir veya 15kVA
gücünde olan bir takım tezgahı enfazla 8kVA yüklenebilir.Böyle durumlarda şebekeye
bağlanan herbir tüketicinin çekebileceği gerçek yükün tahmininde kullanım
faktöründen faydalanılır. Kullanım faktörünün her bir tüketici için ayrı ayrı
uygulanmalıdır.Bu faktör endüstriyel tesislerde motorlar için 0,75-0,8 arası
uygulanabilinirken ,akkor telli lambalarda 1 olmaktadır. Güç prizlerine bağlanacak
cihazlar için cihazların yüklenme durumu ayrı ayrı ele alınmalıdır.
k S eşzamanlık faktörü : Ana dağıtım ve tali dağıtım panaoları gibi her bir yük grupları
için ayrı ayrı belirlenir. Bu faktörün tayini her bir devredeki tüketicilerin azami
devrede olmalarına bağlı olan tüketim şartlarının ve tesisin detaylı olarak bilinmesini
gerektirir. Bu sebeble genel uygulama için hassas değerler verilmesi mümkün
olmamakla birlikte rast gele tahmin edilmesi durumunda ; tesisin gerektiği gibi
çalışamıyacak derecede düşük değerlerde boyutlandırılmasına veya gereğinden fazla
yatırım masraflarına yol açacak şekilde aşırı boyutlandırılmasına sebeb olur.Eş
zamanlık faktörü tesisin dizayn safhasında en fazla yüklenebileceği durumu tesbit
edilerek uzman projeci tarafından belirlenmelidir
Harmonik Yüklenmesi
Transformatorlardan akan harmonik akımlardan dolayı sargılardaki kayıpları ve eddy
akımlarından dolayı transformator demir çekirdeğindeki demir kayıplarını arttırılar.
Buna ilave olarak gerilim harmonikleri histerizisten dolayı demir kayıplarına neden
olurlar. Akımın THD (toplam harmonik distorsiyon) un karesi olarak sargılardaki
kayıplar artar.
Transformatorda harmoniklerden dolayı İlave Yüklenmenin tahmin edilmesi.
Transformatorlara bağlı lineer yükler için harmonik bastırıcı filtre elemanları
kullanılmıyorsa transformatorlar sistemde ortaya çıkan harmonikler tarafından ilave
olarak yüklenirler ve harmonik yüklenmeler transformator hesabında göz önüne
alınmalıdır. Transformatorun ilave yüklenmelerini belirlemek için
 Şehir dağıtım şebekelerinde harmonik distorsiyon seviyesi nisbeten düşük
olduğundan %10-15 demir kayıplarında artış göz önüne alınır..
 Aşağıda verilen transformator için azalma faktörünü belirlemek için ilgili
eğriden faydalanılır (IEEE 519 Application Guide 1996)
Şekil 5:Transformatora bağlanan lineer yükün toplam yüke oranına göre
transformator azalma faktörü
UTE C15-112 standardı transformator için azalma faktörünü harmonik akımların
fonksiyonu olarak aşağıda verilen ifade ile belirlemiştir.
k
1
40
1  0,1. h1, 6 .Th2
 Th 
h2
I h  I 52  I 72  I112  I132  ...
I 1 Temel harmonik
Ih
(39)
I1
Örnek 2:
Aşağıda verilen yükleme durumunda Kompresör frekens konvertörü ile devreye
alınacaktır. Yükleme durumu ve kullanım faktörleriyle eş zamanlık faktörü aşağidaki
çizelgede belirtimiştir.
Transfomatordan çekilşecek yük 92 kVA olarak görülmektedir. Ancak lineer olmayan
yüklerden dolayı seçilecek transformator bu yüklerin üstünde harmonık akımlar
tarafından yüklenecektir
Lineer olmayan yükler 28x0,9+(3,6+1+2)0,9=31,14 kVA
Çekilen toplam güce oranı
31,14
.100  %34 şekilden transformator azalma faktörü
92
%30 olarak bulunur.
92
 131kVA
1  0,30
Seçilen standard transformator gücü 160 kVA olacaktır .
Transformatorun harmoniklerle birlikte çekeceği yük
Eğer harmonikler göz önüne alınmasaydı transformator standard gücü 100kVA olarak
131
 1,31 %31 kadar aşırı yüklenecektir.
belirlenecek ve transformator
100
Şekil 6: Örnekle ilgili yüklenme çizelgesi
Gelecekteki yük artışı:
Transformatorun gücü belirlenirken sistemin gelecekteki genişlemesi ve bu genişlemeye
bağlı yük olabileck artışlarının göz önüne alınması gerekir. Bunun için proje yapım
safhasında gerekli bilgilerin temin edilmesi ve buna göre toplam gücün belirlenmesi ve
ayrıca ana panoda gerekli güçte yedek çıkış fiderlerinin göz önünde bulundurulması
gerekir. Tesisin gelecekteki genişlemesi için herhangi bir bilgi yoksa transformatorun
gücü %25 kadar daha fazla alınmalı ve ana dağıtım panosunda bu yükü karşılayacak en
az bir adet yedek çıkış fideri bulundurulmalıdır.
Örnek 3:
Yukarıda bulunan toplam güç için gelecekte olabilecek yük artışı 92x(1,25)=115 kVA
31,14
.100  %21 eğriden transformator
Lineer olmayan yüklerin toplam güce oranı
151
azalma faktörü %23 olrak belirlenir.
151
Transformatorun harmoniklerle birlikte çekeceği yük
 196,10kVA
1  0,23
Seçilen standard transformator gücü 200 kVA olacaktır .
3.2. Darbeli yük çekilmesi durumunda Transformatorun gücünün tayini.
Büyük güçte elektrik motorlarına direkt yol verilmesinde şebekeden motor nominal
devir hızına erişinceye kadar nominal akımının 6-7 katı kadar şebekeden yol alma akımı
çeker . Bu gibi şebekelerde eğer güç besleme sisteminde bulunan enerji hatları ve
özellikte transformator çekilen yol alma akımı göz önüne alınmadan seçildiğinde yüksek
değerde gerilim çökmelerine ve bunun sonucu olarak sistemde aydınlatma devrelerinde
fliker olaylarına ve motor klemenslerine yeterli yol alma momenti sağlayamayacak
kadar aşırı düşük gerilim gelmesiyle motorların yol almamasına ve aşırı gerilim
düşümleri nedeniyle diğer elektrik cihazlarının devre dışı olmasına kısaca sistemin
dinamik stablitesinin bozulmasına neden olunur. Dinamik stablitenin bozulmaması için
darbeli yük durumlarında transformator ana dağıtım panosunun ana baralarında
gerilim düşümünün %10 dan fazla olmaması istenir.
Yukardaki kriterler göz önüne alındığında aşağıdaki kabullere göre darbeli yük
durumlarında transformator gücü tayin edilir.

Enerjinin temin edildiği 154 /35 kV indirici merkezdeki ana indirici
transformatorun yüklenme durumunun uygun olması ve darbeli yük çekimi
sırasında aşırı yüklenmeye neden olmaması gerekir. Bundan dolayı
projelendirme safhasında mutlaka enerji dağıtım idaresiyle yüklenme durumu
hakkında bilgilendirme yapılmalı ve bilgi alınmalı ve gerekli değişikliklere
gidilmelidir.Eğer gerekli mutabakat sağlanırsa Motorun yol alma sırasında
darbeyi azaltmak için yol vermeyi devreye gerekli güçte şönt kapasitor
bağlayarak sağlamalıdır.(Söz konusu sistem ETMD dergisi Ekim 2004 sayısında
Elektrik Motorlu Tahrik Sistemlerinin Boyutlandırılması yazısında
açıklanmıştır.) Her ne kadar indirici transformator sekonder gerilimi sabit
tutmak için yükte otomatik kademe değiştirici ile donatılmış isede aşırı yüklenme
durumunda sekonder gerilim artık sabit tutulamaz.


İndirici Merkezle Transformator arasında Uygun kesitte Enerji nakil hattı veya
kablo hattı çekilmelidir. Darbeli yük çekimi sırasında Enerji nakil hattı ile
transformatordaki toplam gerilim düşümü transformator sekonder
terminallerinde %10 değerini aşmamalıdır. Bu ise %10 gerilim düşümünün ne
kadarlık kısmının enerji nakil hattında ne kadarlık kısmının transformatorda
olacağı sorusunu ortaya çıkarır. Bu ise optimum maliyeti verecek ekonomik
denge problemidir. Darbeli yük çekme durumunda kullanılan orta gerilim
seviyesinde kullanılabilecek azami iletken kesitinde hat üzerindeki gerilim
düşümünün %10 değerinin üstüne çıkması ile sonuçlanan yük ve hat uzunluğu
durumlarında artık YG/OG indirici merkezin; tesisin yakınlarına yapılması
gereğini ortaya çıkarır.
I
S
Transformatorun gücü u%  n.u kr .Sin  2 .u kr .Sin  2 .u kr .Sin (11)
I 2N
S2N
İfadesinden hareketle bulunur. S 2   S transformatorun sekonderinden
çekilen toplam yük S 2 N  S T transformator için gereken güç olmak üzere S T için
düzenlenirse
 S .u .Sin (40) ifadesiyle elde edilir.
ST 
kr
u %
u kr transformatorun empedans gerilimi (nisbi kısa devre gerilimi) (%)
Örnek 4:
Şekil 7:
Şekilde 7 de görülen sistemde TR2 , sekonderindeki 31.5kV gerilimi sabit tutmak için
yükte kademe değiştiriciye haiz TR1 indirici transformatorla 3x3/0 PIGEON hatla
bağlantısı yapılmıştır. Şekildeki yükleme durumunda motora direkt yol verildiğinde 6,3
kV barada gerilim düşümünün %10 u aşmaması için gerekli transformator gücü
bulunacaktır.
Motora yol verildiğinde
Cos  0,35  Sin  0,937
Motorun yol alma da çektiği güç
S MS  S MS .Cos  S MS .Sin  11,24.0,35  11,24.0,937  3,94  j10,53MVA
SL2=850 kVA yükün Cos  0,95  Sin  0,312 olduğundan
S L2  S L2 .Cos  S L2 .Sin  0,85.0,95  0,85.0,312  0,81  j0,27MVA
SL1=3,2MVA yüke ait güç faktörü Cos  0,95  Sin  0,312 olduğundan
S L1  S L1.Cos  S L1.Sin  3,2.0,95  3,2.0,312  3,04  j.1MVA
Yol verme sırasında Enerji nakil hattından çekilen yük
S  S
S
MS
 S L1  S L 2  7,79  j.11,8MVA
 7,69 2  11,8 2  14,13MVA
11,8
 56,57 0
7,79
Güç faktörü ise Cos  Cos56,57  0,551  Sin  0,835
Toplam yükün faz kayma açısı   arctan
Enerji Nakil Hattındaki gerilim düşümü
U 
 S .10
3.
U LL
U  233Volt
3
.LENH .RENH 1 .Cos  X ENH 1 .Sin   3.
% olarak gerilim düşümü
u 
U
0,233
.100 
.100  %0,74 olacaktır.
U LL
31,5
14,13.10 3
.0,63.0,338.0,551  0,348.0,835
31,5
TR2 transformatoru sekonder baralarında en fazla %10 gerilim düşümüne izin
verildiğinden transformatorda izin verilen gerilim düşümü
u  %10  %0,74  %9,29 olmalıdır.
TR2 transformatorunun yol verme sırasındaki yükü
 S  (3,94  j10,53)  0,81  j0,27  4,75  10,80
S
 11,79MVA
S
.u kr .Sin ifadesi yardımıyla
u %
u kr  %8 alındığında gereken transformator gücü
Transformator gücü S T 
S
11,79
.8.0,835  8,47 MVA
u %
9,29
Standard güç olarak 10 MVA seçilir.
ST 
.u kr .Sin 
u kr  %6 alındığında gereken transformator gücü
ST 
S
u %
.u kr .Sin 
11,79
.6.0,835  6,35MVA
9,29
Standard güç olarak 6,3 MVA seçilir.
4. Tansformatorların Paralel Çalıştırılmaları Halinde Yük Dağılımı
Paralel çalışan transformatorlar aynı gerilim çevirme oranına sahip fakat farklı kısa
devre empedansına sahip ise transformatorlar arasındaki yük dağılımı aşağıdaki ifadeye
göre belirlenir.
u K min
(41)
u KI
PI transformatorunun üzerine aldığı yük
PNI transformatorunun nominal gücü
u KI transformatorunun kısa devre empedansı
u K min n adet paralel çalışan transformatorlarda en küçük kısa devre empedansı
PI  PNI .
Örnek 4: 3-adet transformator paralel çalışacaktır.
1. Transformator. Nominal gücü 800 kVA ,kısa devre empedansı %4,4
2. Transformator. Nominal gücü 500 kVA ,kısa devre empedansı %4,8
3. Transformator. Nominal gücü 315 kVA , kısa devre empedansı %4,0
u K min  %4,0
1. Transformatorun üzerine alabileceği maksimum yük
PN 1  P1 .
u K min
4
 800.
 728kVA
u K1
4,4
2. Transformatorun üzerine alabileceği maksimum yük
u K min
4
 500.
 417kVA
uK 2
4,8
3. Transformatorun üzerine alabileceği maksimum yük
PN 2  P2 .
u K min
4
 315.  315kVA
uK 3
4
3-adet transformator paralel işletmede azami olarak toplam
PN 3  P3 .
PTOP  PN1  PN 2  PN 3  728  417  315  1460kVA yüklenebilir.
KAYNAKLAR
Use and Maintenance of ELVIM Oil immersed
Distribution Transformers Groupe Schneider
Harmonic detection and Filtering Groupe Schneider
Transformers Siemens Power Engineering Guide
Electric Installation Handbook Volume1 Siemens
Electrical Engineering Handbook Siemens
Switchgear Manual ABB
Distribution Transformer Handbook ABB