ÖLÇÜ TRAFOLARI

Ölçü Trafoları Normal işletme seviyeleri yüksek olan akım ve gerilim değerlerinden çok daha düşük seviyeler elde edilir. Düşük akım/gerilim gerekçeleri/avantajları: Röle ve ilişkili elektronik bazlı cihazlar için uygun giriş seviyeleri elde edilir (100 V, 110 V, 120 V ; 1 A, 5 A) Koruma, kontrol ve ölçüm cihazlarıyla ilgilenen personel, yüksek gerilim/akım kaynaklı risklerden korunur. Çalışma mantığı açısından diğer trafolardan farkı yoktur (Dönüştürme oranları vb.)

Çalışma Prensibi Primer sargı; akımın ölçüleceği primer devreye, sekonder sargı ise ölçüm cihazları veya koruma rölelerinden oluşan yüke (burden) bağlanır. Primer sargıdan geçen akım; dönüştürme oranına göre sekonder sargıda gerilim endükler. Sekonder sargıya bağlı yük empedansı (burden) üzerinden de sekonder akım geçer

Akım trafoları

Ölçü Trafoları

Standart oranlar Standart primer akım değerleri (A) 50, 100, 150, 200, 250, 300, 400, 450, 500, 600, 800, 900, 1000, 1200, 1500, 1600, 2000, 2400, 2500, 3000, 3200, 4000, 5000, 6000 Standart sekonder akım değerleri (A) 1, 5 5 A daha yaygın kullanılmaktadır

Eşdeğer devre, akım hatası

Eşdeğer devre

Eşdeğer devre CT Error :

Eşdeğer devre, akım hatası

Doyma bölgesi, diz noktası

Uyartım (mıknatıslanma) eğrileri

Akım Trafoları Ölçü akım trafoları Koruma akım trafoları Primer akımının normal çalışma aralığında (anma akımının %5 - %120 arası) fonksiyonunu yeterli doğrulukta yerine getirebilmesi gerekir. Ölçüm cihazlarının aşırı akıma maruz kalmasını önlemek için; belirlenen çalışma aralığının üzerindeki akımlarda ise doyuma (saturate) ulaşması istenir Koruma akım trafoları Değişik arıza koşullarının tespiti için, düşük değerlerden anma akımının çok üstündeki değerlere kadar geniş bir aralıkta yeterli doğrulukta çalışabilmeli Olası en yüksek arıza akımlarına kadar doyuma ulaşmaması istenir

Sembol gösterimler

Bağlantı şekli (tek faz)

Üç faz bağlantı şekli (yıldız, üçgen)

Akım trafo tipleri

Akım trafo tipleri

Çok oranlı akım trafoları Akım trafolarının primer sargıları, değişik bağlantı şekilleri ile değişik primer akımlarında kullanılabilir. Şekilde; aynı akım trafosunun primer sargılarındaki farklı bağlantılar ile farklı oranlı kullanımı görülmektedir.

Teknik özellikler Nomimal primer akımı Nominal sekonder akımı İhtiyaca göre farklı standart değerlerde Nominal sekonder akımı 1 A ya da 5 A Trafo oranı (Kn) Nominal primer akımı/nominal sekonder akımı Örneğin 100/5 akım trafosunda Kn=20 Nomimal güç (sekonder yük) Sekondere bağlanabilecek yük miktarı olup VA veya ohm cinsinden belirtilir. Doğruluk sınıfı (accuracy) Garanti edilen hata limitlerini belirler Akım hatası (%) Akım ölçümündeki oransal hata Rated primary current: this is defined by the standard and it should be chosen from among the following values: 10 - 12.5 - 15 - 20 - 25 - 30 - 40 - 50 - 60 - 75 and their multiples or decimal factors. Rated secondary current: this is equal to 1 A or 5 A. Transformation ratio (Kn ): this is the ratio between the rated primary current and the rated secondary current. Accuracy power: this is the apparent power (in VA at a specified power factor) that the transformer can supply to the secondary circuit for the rated secondary current and the accuracy load on which are based the accuracy conditions. The standardized values are: 1 - 2.5 - 5 - 10 - 15 - 30 VA. The accuracy power will be chosen according to the actual requirement. Overcalibrating an accuracy power is costly and may be dangerous for the measuring device as the saturation voltage is higher. Accuracy class: this defines the guaranteed transformation ratio and phase displacement error limits under specific power and current conditions. Transformation ratio error: this is the error as a percentage that the transformer introduces into the current measurement:

Etiket değerleri (ölçü tipi) Ölçü tipi akım trafosu seçiminde dikkate alınması gereken kriterler: - Uygun doğruluk sınıfı - Ölçüm cihazının arıza akımından zarar görmemesi Standart doğruluk sınıfları: 0,1 – 0,2 – 0,5 – 1 – 3 – 5 The accuracy is defined by the accuracy class determining the permissible phase and current amplitude error over a range of 5% to 120% of the rated primary current Protection of metering devices in the event of a fault is defined by the safety factor SF

Emniyet faktörü (Ölçü tipi A.T.) Tercih edilen emniyet faktörü değerleri: 5 ve 10 Protection of metering devices in the event of a fault is defined by the safety factor SF This is the ratio between the rated primary limit current ( I pl ) and the rated primary current ( Ipn). I pl is the value of the primary current for which the secondary current error is equal to 10% (see Figure 6-11). The preferred SF values are 5 and 10.

Doğruluk sınıfı - akım hatası Primer akımın, nominal değerinden uzaklaştıkça ölçüm hatasının arttığı dikkati çekmelidir. Bu durum akım trafo seçiminde dikkate alınmalıdır. Örneğin primer akımı en çok 600 A olabilecek bir yerde 600/5 yerine 800/5, 1000/5 vb. daha yüksek oranlı ölçü tipi akım trafosu kullanılırsa ölçüm hatası daha yüksek olacaktır.

Örnek 500/1 A 15 VA cl 0.5 İlgili tablodan; Doğruluk sınıfından ölçü tipi olduğu anlaşılıyor Nominal primer/sekonder akım: 500 A / 1 A Doğruluk sınıfı: 0,5 Nominal gücü: 15 VA İlgili tablodan; Nominal akımın; %100-%120 aralığında akım hatası %0,5’ten küçük %20-%100 aralığında akım hatası %0,75’ten küçük Rated primary current 500 A. Rated secondary current 1 A. Accuracy class: 0.5. Accuracy power: 15 VA. For a current between 100% and 120% of the nominal current, the current error is lower than ± 0.5% and the phase displacement error is lower than ± 30 mn. For a current between 20% and 100% of the nominal current, the current error is lower than ± 0.75% and the phase displacement error is lower than ± 45 mn.

Etiket değerleri (koruma tipi) Koruma tipi akım trafosu seçiminde dikkate alınması gereken kriterler: - Uygun doğruluk sınıfı - Uygun doğruluk limit faktörü Standart doğruluk sınıfları 5P – 10P Standart doğruluk limit faktörleri 5 – 10 - 15 – 20 - 30 The accuracy limit factor is the ratio between: – the accuracy limit current for which the error is guaranteed to be lower than 5 or 10% as long as the accuracy class is 5P or 10P – the rated primary current. The larger the ALF the less likely the device is to become saturated:

Doğruluk limit faktörü (Koruma tipi A.T.) Ipl : Doğruluk limit akımı Doğruluk sınıfının 5P veya 10P olmasına bağlı olarak hatanın %5 veya %10’un altında garanti edildiği değer Ipn : Nominal primer akım Doğruluk limit faktörü (ALF) arttıkça trafonun doyuma uğrama ihtimali azalır The accuracy limit factor is the ratio between: – the accuracy limit current for which the error is guaranteed to be lower than 5 or 10% as long as the accuracy class is 5P or 10P – the rated primary current. The larger the ALF the less likely the device is to become saturated:

Doğruluk sınıfı – akım hatası

Örnek 100/1 A 15 VA 5P10 İlgili tablodan; Koruma tipi (5P) Nominal primer/sekonder akım: 100 A / 1 A Doğruluk sınıfı: 5P Nominal gücü: 15 VA Doğruluk limit faktörü: 10 İlgili tablodan; Nominal primer akımda sekonderdeki akım hatası 1 A × 1% = ± 0.01 A ( Ipn× ALF) = 100 A × 10 = 1,000 A primer akımda sekonderdeki akım hatası ( Isn× 10 × 5%) = 1 A × 10 × 5% = ± 0.5 A

Örnekler Example 10.1, 10.2 Power System-Analysis and Design, Glover, Sarma, Overby

Not: Aşağıdaki formülden de aynı sonuca ulaşılır.

Gerilim Trafoları Standart sekonder nominal gerilimler 100-120 Primer sargılar, akım trafolarının tersine çok sarımlı ince tellerden oluşmuştur. Sekonder sargı ise, nominal yükte kaybın çok az olmasını sağlayacak kalınlıkta tel ile sarılmıştır. Koruma tipi gerilim trafoları Elektromanyetik tip Kapasitör tip

Elektromanyetik tip GT Çalışma prensibi bakımından benzemekle birlikte, soğutma, izolasyon ve mekanik özellikleri ile güç trafolarından ayrılır 132 kV gerilim seviyesine kadar olan sistemlerde kullanılır

Kapasitör tip GT Primer tarafta bulunan seri bağlı kapasitörler ile gerilim uygun değerlere düşürülür Kapasitörler, ayrıca iletim hatları üzerinden yüksek frekanslı sinyallerin taşınmasına imkan sağlarlar. Yüksek gerilim seviyelerinde yaygın olarak kullanılır

Kapasitör tip GT C1 ve C2 değerleri; VB gerilimi bir-kaç kV olacak şekilde ayarlanır VB gerilimi daha sonra GT ile tekrar düşürülür Ayrıca, C1 ve C2 değerleri L ile rezonans devresi oluşacak şekilde seçilerek sekonderdeki gerilimin primerdeki ile aynı fazda olması sağlanır

Koruma tipi gerilim trafolarının, nominal gerilimin %0-%173 aralığında yüksek bir doğruluk oranına sahip olmaları istenir Doğruluk oranının yüksek olması, özellikle ölçüm amaçlı kullanımlarda önemlidir

Sembol gösterimler

GT bağlantı şekli

Ölçü tipi GT

Rated voltage factor: this is the factor by which the rated primary voltage must be multiplied in order to determine the maximum voltage for which the transformer must attain the required levels of heating and accuracy. The voltage factor is determined by the maximum operating voltage, which depends on the network earthing system and the way the VT’s primary winding is connected. The voltage transformer must be able to withstand this maximum voltage for the time necessary to clear the fault

Koruma tipi GT