Giriş ve Genel Bakış

0.66kV alçak gerilim akım transformatörleri, modern elektrik dağıtım sistemlerinin vazgeçilmez bileşenleri arasında yer almaktadır. Bu özel amaçlı ekipmanlar, birincil devreden geçen yüksek akımları güvenli ve ölçülebilir ikincil değerlere (tipik olarak 1A veya 5A) düşürerek, ölçü aletleri, enerji sayaçları ve koruma röleleri için uygun sinyal seviyeleri sağlar.

Alçak gerilim şebekelerinde akım transformatörlerinin kullanımı, hem teknik hem de ekonomik açıdan önemli avantajlar sunar. Doğrudan yüksek akımların ölçümü pahalı ve hantal ekipmanlar gerektirirken, akım transformatörleri sayesinde standart ölçü aletleri kullanılarak hassas ölçümler gerçekleştirilebilir. Ayrıca, ikincil devrenin birincil yüksek gerilimden galvanik olarak izole edilmesi, ölçüm ve kontrol personelinin güvenliğini sağlar.

Temel Çalışma Prensibi

Akım transformatörleri, elektromanyetik indüksiyon prensibiyle çalışır. Birincil sargıdan geçen akım, manyetik nüve içinde bir manyetik akı oluşturur ve bu akı, ikincil sargıda orantılı bir akım indükler. Birincil ve ikincil akımlar arasındaki oran, sargıların sarım sayıları oranı ile belirlenir. Örneğin, 1000/5A oranlı bir transformatörde, birincil sargıdan 1000A geçtiğinde ikincil sargıdan 5A akar.

İdeal bir akım transformatöründe, birincil ve ikincil akımlar arasındaki faz farkı sıfırdır ve dönüşüm oranı sabittir. Ancak pratikte, manyetik nüvenin doyum karakteristikleri, sargı dirençleri ve kaçak akımlar nedeniyle küçük hatalar oluşur. Bu hatalar, transformatörün doğruluk sınıfı ile tanımlanır ve uygulama gereksinimlerine göre uygun sınıf seçilir.

Detaylı Teknik Özellikler

Alçak gerilim akım transformatörlerinin teknik özellikleri, ekipmanın performansını, uyumluluğunu ve uygulama alanlarını belirleyen kritik parametreleri içerir. Bu özelliklerin iyi anlaşılması, doğru ekipman seçimi ve güvenilir sistem tasarımı için esastır.

Elektriksel Parametreler ve Anma Değerleri

Anma gerilimi, transformatörün sürekli olarak çalışabileceği maksimum sistem gerilimini belirtir. 0.66kV (660V) anma gerilimi, 400V, 415V, 480V ve 600V sistemlerini kapsayarak, endüstriyel ve ticari alçak gerilim şebekelerinin büyük çoğunluğuna uygunluk sağlar. Test gerilimi tipik olarak 3kV AC/1 dakikadır, bu da transformatörün geçici aşırı gerilimlere karşı dayanımını garanti eder.

Anma birincil akımı, transformatörün tasarlandığı nominal çalışma akımını ifade eder. Standart değerler arasında 50A, 75A, 100A, 150A, 200A, 250A, 300A, 400A, 500A, 600A, 800A, 1000A, 1200A, 1500A ve 2000A bulunur. Bu geniş aralık, küçük ticari tesislerden büyük endüstriyel fabrikalara kadar çeşitli uygulama gereksinimlerini karşılar.

İkincil anma akımı, uluslararası standartlara göre 1A veya 5A olarak belirlenmiştir. 5A ikincil akım, geleneksel olarak daha yaygın olup, kısa mesafeli bağlantılarda tercih edilir. 1A ikincil akım ise, uzun ikincil kablo mesafelerinde daha düşük kablo kayıpları sağladığı için büyük tesislerde ve santrallerde tercih edilir.

Doğruluk Sınıfları ve Uygulama Alanları

Doğruluk sınıfı, transformatörün belirtilen yük ve akım aralığında ne kadar hassas ölçüm yaptığını tanımlar. Ölçüm uygulamaları için sınıf 0.5 ve 1.0 yaygın olarak kullanılır. Sınıf 0.5, %0.5’ten daha düşük hata oranı garantisi vererek, enerji sayacı uygulamaları ve hassas ölçüm gerektiren durumlarda tercih edilir. Sınıf 1.0 ise, genel gösterge ölçümleri ve daha az kritik uygulamalar için uygundur.

Koruma uygulamaları için 5P ve 10P sınıfları tanımlanmıştır. Bu sınıflar, normal çalışma koşullarında makul doğruluk sağlarken, kısa devre gibi aşırı akım koşullarında doymayarak koruma rölelerinin güvenilir çalışmasını sağlar. Örneğin, 5P10 sınıfı bir transformatör, anma akımının 10 katı akımda bile %5’ten daha düşük hata ile çalışacağını garanti eder.

Özel ölçüm uygulamaları için 0.2S ve 0.5S sınıfları mevcuttur. Bu sınıflar, düşük akımlarda (anma akımının %1’i kadar) bile yüksek doğruluk sağlayarak, geniş dinamik aralıklı ölçüm gerektiren durumlarda avantaj sağlar.

Anma Yükü ve Yük Karakteristikleri

Anma yükü (burden), transformatörün belirtilen doğruluk sınıfında çalışabileceği maksimum ikincil yükü ifade eder ve Volt-Amper (VA) cinsinden ifade edilir. Standart değerler 2.5VA, 5VA, 10VA, 15VA ve 30VA’dır. Yük hesaplaması yapılırken, bağlanacak tüm cihazların (sayaçlar, ölçü aletleri, röleler) ve bağlantı kablolarının tüketimi dikkate alınmalıdır.

Kablo kayıpları, özellikle uzun ikincil devrelerde önemli bir faktördür. 5A ikincil akımda, kablo direnci nedeniyle oluşan gerilim düşümü ve güç kaybı, 1A sistemine göre 25 kat daha fazladır. Bu nedenle, 100 metreden uzun ikincil kablo mesafelerinde 1A ikincil akım tercih edilmelidir.

Mekanik ve Yapısal Özellikler

Transformatörlerin yapı tipi, uygulama ve montaj gereksinimlerine göre değişir. Bölünmüş nüve (split-core) tipi transformatörler, mevcut tesislere sonradan montaj için idealdir. Bu tip transformatörler, iletkenin kesilmesini gerektirmeden, iki parçalı nüvenin iletken etrafına sıkıştırılmasıyla monte edilir. Montaj kolaylığı sağlarken, solid-core tiplere göre biraz daha yüksek maliyet ve biraz daha düşük doğruluk dezavantajları vardır.

Solid-core (tam nüve) tipi transformatörler, yeni tesislerde ve iletkenin montaj sırasında transformatörden geçirilebildiği durumlarda tercih edilir. Daha kompakt yapı, daha düşük maliyet ve genellikle daha yüksek doğruluk sağlar. Ancak, montaj için iletkenin kesilmesi ve transformatörün geçirilmesi gerekir.

Ray montajı (DIN ray) tipi transformatörler, alçak gerilim dağıtım panolarında standart ray sistemlerine kolayca monte edilebilir. Bu özellik, pano içi düzenlemeyi kolaylaştırır ve profesyonel görünüm sağlar.

İzolasyon Malzemeleri ve Koruma Sınıfı

İzolasyon malzemesi, transformatörün elektriksel güvenliği ve çevresel dayanımı açısından kritiktir. Termoplastik malzemeler, ekonomik olup, standart iç mekan uygulamaları için uygundur. Epoksi reçine döküm transformatörler ise, daha yüksek mekanik dayanım, daha iyi nem direnci ve daha uzun ömür sunar. Ayrıca, epoksi reçine, kendi kendini söndürme özelliğine sahip olup, yangın güvenliği açısından avantaj sağlar.

Koruma sınıfı (IP kodu), transformatörün katı cisimler ve sıvılara karşı korunma düzeyini belirtir. Pano içi montaj için IP20 sınıfı yeterlidir ve bu sınıf, parmakların tehlikeli bölgelere girmesini engeller. Dış mekan veya tozlu ortamlar için IP54 veya IP65 sınıfı transformatörler tercih edilmelidir. Bu sınıflar, toz girişine ve su sıçramalarına karşı koruma sağlar.

Uygulama Alanları ve Kullanım Senaryoları

Alçak gerilim akım transformatörleri, elektrik enerjisinin üretimi, dağıtımı ve tüketimi zincirinin birçok noktasında kritik rol oynar. Her uygulama alanı, kendine özgü gereksinimler ve zorluklar sunar.

Elektrik Dağıtım Şebekeleri

10/0.4kV dağıtım transformatörlerinin alçak gerilim çıkışlarında, akım transformatörleri ana giriş devrelerine monte edilerek, trafo çıkış akımının ölçümü ve izlenmesi sağlanır. Bu ölçümler, trafo yük durumunun belirlenmesi, enerji kayıplarının hesaplanması ve şebeke dengesinin izlenmesi için gereklidir.

Alçak gerilim dağıtım panolarında, her çıkış devresine monte edilen akım transformatörleri, beslenen yüklerin enerji tüketiminin ölçülmesini sağlar. Büyük binalarda ve tesislerde, her katın veya bölümün ayrı ayrı ölçümü, enerji yönetimi ve maliyet dağılımı için önemlidir.

Kompakt trafo istasyonlarında, sınırlı alan içinde yüksek yoğunluklu ekipman yerleşimi gerekir. Kompakt boyutlu akım transformatörleri, bu tür uygulamalar için özel olarak tasarlanmıştır ve alan kısıtlamalarına çözüm sunar.

Endüstriyel Tesisler ve Fabrikalar

Üretim fabrikalarında, enerji maliyetleri toplam üretim maliyetinin önemli bir bileşenidir. Akım transformatörleri ile donatılmış enerji izleme sistemleri, her makinenin, üretim hattının veya bölümün enerji tüketimini gerçek zamanlı olarak izler. Bu veriler, enerji verimliliği projeleri, yük optimizasyonu ve maliyet kontrolü için temel oluşturur.

İşleme tesisleri, tekstil fabrikaları, gıda işleme tesisleri ve benzeri endüstrilerde, çok sayıda elektrik motoru kullanılır. Bu motorların akım izlemesi, hem enerji yönetimi hem de koruma açısından önemlidir. Anormal akım değerleri, mekanik sorunlar, aşırı yük veya faz dengesizlikleri gibi problemlerin erken tespitine olanak tanır.

Depolama ve lojistik merkezlerinde, aydınlatma, iklimlendirme ve malzeme taşıma sistemlerinin enerji tüketimi önemli maliyet kalemleridir. Akım transformatörleri ile yapılan ölçümler, enerji kullanım paternlerinin anlaşılmasına ve optimizasyon fırsatlarının belirlenmesine yardımcı olur.

Ticari Binalar ve Hizmet Sektörü

Alışveriş merkezleri ve büyük mağazalarda, onlarca hatta yüzlerce kiracıya enerji sağlanır. Her kiracının ayrı enerji ölçümü, adil faturalandırma ve tüketim takibi için gereklidir. Akım transformatörleri, ana dağıtım panosunda her kiracı çıkışına monte edilerek, bu gereksinimi karşılar.

Ofis binaları ve iş merkezlerinde, HVAC sistemleri, asansörler, aydınlatma ve ofis ekipmanlarının enerji tüketimi izlenir. Akıllı bina yönetim sistemleri ile entegre edilen akım transformatörleri, gerçek zamanlı enerji verileri sağlayarak, otomasyon ve optimizasyon algoritmalarının beslenmesini sağlar.

Oteller ve tatil köylerinde, konuk odalarının, restoranların, spa ve eğlence tesislerinin ayrı ayrı enerji ölçümü, maliyet kontrolü ve sürdürülebilirlik raporlaması için önemlidir. Misafir memnuniyetini etkilemeden enerji verimliliği sağlamak, bu tür tesisler için rekabet avantajı oluşturur.

Hastaneler ve eğitim kurumları gibi kritik tesislerde, enerji sürekliliği ve güvenliği hayati önem taşır. Akım transformatörleri ile yapılan sürekli izleme, anormalliklerin erken tespitine ve önleyici bakımın planlanmasına olanak tanır. Ayrıca, jeneratör ve UPS sistemlerinin performansı da izlenerek, acil durumlarda güvenilir çalışma garanti edilir.

Enerji Yönetimi ve Verimlilik Projeleri

Enerji izleme sistemleri, modern tesislerin enerji verimliliği stratejilerinin temel bileşenidir. Akım transformatörleri, bu sistemlerin birincil veri kaynağıdır ve ölçüm kalitesi, sistemin genel etkinliğini doğrudan etkiler. Yüksek doğruluklu transformatörler, daha hassas analiz ve daha iyi karar destek sağlar.

Güç faktörü düzeltme tesislerinde, akım transformatörleri reaktif güç kompanzasyon kontrolörlerine besleme yapar. Kontrolör, akım ve gerilim verilerini kullanarak sistemin güç faktörünü hesaplar ve uygun sayıda kondansatör bankasını devreye alarak veya devreden çıkararak optimum güç faktörü sağlar.

Jeneratör ve kesintisiz güç kaynağı (UPS) sistemlerinde, akım transformatörleri yük izlemesi, senkronizasyon ve koruma fonksiyonları için gereklidir. Paralel çalışma yapan jeneratörlerde, yük paylaşımının doğru olması için hassas akım ölçümü kritiktir.

Kurulum Kılavuzu ve En İyi Uygulamalar

Doğru kurulum, akım transformatörünün güvenli, güvenilir ve doğru çalışmasının temel garantörüdür. Yanlış kurulum, ölçüm hatalarına, ekipman hasarına ve ciddi güvenlik risklerine yol açabilir.

Kurulum Öncesi Hazırlık ve Planlama

Kurulum işlemine başlamadan önce, transformatörün teknik özelliklerinin uygulama gereksinimleriyle uyumlu olduğundan emin olunmalıdır. Anma akımı, doğruluk sınıfı, anma yükü ve fiziksel boyutlar kontrol edilmeli ve proje dokümantasyonu ile karşılaştırılmalıdır. Uyumsuzluk tespit edilirse, kurulum başlamadan önce tedarikçi ile iletişime geçilmelidir.

Görsel hasar kontrolü, nakliye sırasında oluşabilecek hasarların erken tespiti için önemlidir. Transformatör gövdesinde çatlak, ezilme veya deformasyon, izolasyon malzemesinde kopukluk veya aşınma, terminallerde eğilme veya kırılma gibi belirtiler aranmalıdır. Hasar tespit edilirse, transformatör kullanılmamalı ve tedarikçiye iade edilmelidir.

Gerekli aletlerin ve ekipmanların önceden hazırlanması, kurulum işleminin verimli ve güvenli yürütülmesini sağlar. Tipik olarak gerekli aletler arasında izolasyon test cihazı (megohmmeter), tork anahtarı, kablo soyma aleti, kablo pabucu sıkma pensi, voltmetre ve uygun kişisel koruyucu ekipman bulunur.

Mekanik Montaj Adımları

İlk ve en kritik adım, çalışılacak devrenin enerjisini kesmek ve güvenlik kilidini takmaktır. Bu işlem, elektrik çarpması riskini ortadan kaldırır ve yasal güvenlik yönetmeliklerinin gereğidir. Gerilim yokluğu teyit edildikten sonra, topraklama çubukları ile iletkenler topraklanmalıdır.

İletken yüzeyi, iyi elektriksel temas ve korozyon direnci için temizlenmelidir. Oksit tabakaları, yağ ve kir kalıntıları uygun temizleyicilerle giderilmeli ve iletken parlak bir yüzey elde edilmelidir. Bölünmüş nüve tipi transformatörlerde, iletkenin transformatör penceresinden geçirilmesi veya nüvenin iletken etrafına yerleştirilmesi gerekir. İletkenin transformatör penceresini tamamen doldurması ve merkezde konumlanması, manyetik alan dağılımı ve doğruluk açısından önemlidir.

Bölünmüş nüve tiplerinde, nüve parçaları birleştirilerek özel cıvatalar veya kelepçeler ile sıkılmalıdır. Sıkma torku, üretici tarafından belirtilen değere ayarlanmalı ve gevşeklik önlenmelidir. Solid-core tiplerinde ise, transformatör iletken üzerine geçirilerek montaj rayına veya panel yüzeyine vidalanır.

Montaj rayına takılan transformatörlerde, DIN rayının düzgün ve sağlam monte edildiğinden emin olunmalıdır. Transformatörün raya tam olarak oturması ve kilit mekanizmasının devreye girmesi kontrol edilmelidir. Titreşimli ortamlarda, ek sabitleme elemanları kullanılması önerilir.

Elektrik Bağlantıları ve Kablolama

İkincil terminallerin doğru tanımlanması, ölçüm doğruluğu ve koruma fonksiyonları için kritiktir. Standart terminolojiye göre, birincil terminaller P1 ve P2, ikincil terminaller S1 ve S2 olarak işaretlenir. Polarite, özellikle güç ölçümü ve koruma uygulamalarında önemlidir ve yanlış bağlantı hatalı ölçüm ve yanlış koruma çalışmasına yol açar.

İkincil devre için uygun kesitli bakır kablo kullanılmalıdır. 5A ikincil akım için minimum 2.5mm², 1A ikincil akım için minimum 1.5mm² kablo kesiti önerilir. Daha uzun mesafelerde, voltaj düşümünü minimize etmek için daha büyük kesitli kablolar kullanılmalıdır. Kabloların renk kodlaması, faz tanımlaması ve polarite takibi için önemlidir ve yerel standartlara uygun olmalıdır.

Kablo pabuçları, iletkenlerin terminallere güvenli ve düşük dirençli bağlantısını sağlar. Pabuçlar, uygun boyutta seçilmeli ve kaliteli bir sıkma pensi ile sıkılmalıdır. Sıkma sonrası, pabuç hafifçe çekilerek bağlantının sağlamlığı test edilmelidir. Terminallerde, her pabuç için bir washer ve somun kullanılmalı ve belirtilen tork değerine sıkılmalıdır.

Topraklama bağlantısı, güvenlik ve elektromanyetik uyumluluk açısından gereklidir. Transformatör gövdesi, uygun kesitli topraklama iletkeni ile ana topraklama barasına bağlanmalıdır. Topraklama direnci, yerel yönetmeliklerde belirtilen değeri (tipik olarak 1 ohm’dan az) karşılamalıdır.

Güvenlik Önlemleri ve Uyarılar

Akım transformatörlerinin ikincil sargısı, birincil devre enerjili iken ASLA açık devre bırakılmamalıdır. Açık devre durumunda, ikincil sargı uçlarında tehlikeli yüksek gerilimler (birkaç kV’a kadar) oluşabilir. Bu gerilimler, personelin hayatını tehdit edebilir, izolasyonu delebilir ve transformatöre kalıcı hasar verebilir. İkincil devrede çalışma gerekirse, önce birincil devre enerjisi kesilmeli veya ikincil terminaller kısa devre edilmelidir.

Çalışma sırasında uygun kişisel koruyucu ekipman (KKD) kullanılmalıdır. Bu ekipman arasında izolasyonlu eldivenler, ark flash koruyucu yüz siperi, yangın dayanımlı çalışma kıyafetleri ve dielektrik tabanlı güvenlik ayakkabıları bulunur. KKD’nin düzenli olarak test edilmesi ve hasarlı ekipmanların değiştirilmesi gerekir.

Tüm elektriksel bağlantılar sıkı ve güvenli olmalıdır. Gevşek bağlantılar, lokal ısınmaya, ark oluşumuna ve yangın riskine yol açar. Kurulum sonrası ve periyodik bakım sırasında, bağlantı torkları kontrol edilmeli ve gerekirse tekrar sıkılmalıdır.

Devreye Alma Testleri ve Doğrulama

Kurulum tamamlandıktan ve tüm bağlantılar kontrol edildikten sonra, transformatörün doğru çalıştığı doğrulanmalıdır. İzolasyon direnci ölçümü, 2500V megohmmeter kullanılarak birincil-ikincil ve birincil-toprak arasında yapılmalıdır. Ölçülen değer, tipik olarak 100 MΩ’dan büyük olmalıdır. Daha düşük değerler, izolasyon hasarına işaret eder ve transformatörün değiştirilmesi gerekir.

Oran kontrolü, birincilden bilinen bir akım geçirilerek (tipik olarak anma akımının %10-%100’ü arası) ve ikincil akım ölçülerek yapılır. Ölçülen oran, transformatör etiket değerine ±%1 tolerans içinde olmalıdır. Büyük sapmalar, yanlış bağlantı veya transformatör hatasına işaret eder.

Polarite doğrulaması, özellikle güç ölçümü ve koruma uygulamaları için önemlidir. Basit bir DC batarya ve analog voltmetre kullanılarak polarite testi yapılabilir. Batarya birincil terminallere anlık olarak bağlandığında, ikincil voltmetre ibresinin doğru yönde sapması gözlemlenmelidir.

Bağlantı süreklilik testi, ikincil devrenin kesintisiz olduğunu ve tüm terminallerde iyi temas sağlandığını doğrular. Düşük ohm cinsinden ölçülen direnç, beklenen kablo ve bağlantı direncine uygun olmalıdır. Yüksek direnç değerleri, gevşek bağlantı veya kablo hasarına işaret eder.

JLSZW-10KV Three-Phase Dry-Type Outdoor Combined Transformer

JDZ1-1, JDZ2-1KV Indoor Low Voltage Potential Transformer

LJW1-35. LJWD1-35 Steel-Tank Oil-Immersed Transformers indoor & outdoor

LJK-100~240 Cast-Resin High-Precision Zero Sequence Current Transformer

• 3 Voltage Transformer Faults and Solutions: Ensuring Accurate Measurement and Protection
• Common Fault Handling for Current and Voltage Transformers
• Instrument Transformer Fault Handling: A Technical Guide
• Analysis of the Impact of Incorrect CT S1 and S2 Connections and Reversed Input Lines
• Common Faults and Troubleshooting of Current Transformers Faults
• Working Principle of Zero-Sequence Current Transformers