İki transformatör aynı nominal güce ve gerilime sahip olabilir ancak aynı sistemde çok farklı davranabilir. Ana nedenlerden biri kısa devre empedansıdır.

Bu parametre olası arıza akımını, voltaj regülasyonunu, koruma koordinasyonunu, motor yolvermeyi ve paralel yük paylaşımını etkiler. Aynı zamanda transformatörün çevresindeki şalt cihazlarının, baraların, kabloların ve diğer ekipmanların derecelendirmesini de etkiler.

Sisteme bağlı olarak daha düşük veya daha yüksek bir değer makul olabilir. Empedans kısa devre çalışmasına, yük profiline ve koruma tasarımına bakılmadan seçildiğinde genellikle sorunlar ortaya çıkar.

Kısa devre empedansı genellikle yüzde olarak ifade edilir. Test sırasında bir sargıya kısa devre yapılır ve diğer sargıya nominal akım akana kadar azaltılmış gerilim uygulanır. Nominal voltajın yüzdesi olarak ifade edilen uygulanan voltaj, transformatörün empedans değeridir.

Örneğin, %5 empedansa sahip bir transformatör, kısa devre test koşulları altında nominal akım üretmek için nominal voltajın yaklaşık %5'ine ihtiyaç duyar.

Yukarı yöndeki sistem empedansını göz ardı ederek, transformatör terminallerindeki başlangıç ​​simetrik arıza akımı şu şekilde tahmin edilebilir:

Isc ≈ Irated ÷ Zpu

%5'lik bir empedans, nominal akımın yaklaşık 20 katına karşılık gelir. %8'lik bir empedans, nominal akımın yaklaşık 12,5 katına karşılık gelir. Gerçek sistem arıza akımı aynı zamanda kaynak empedansına, iletken empedansına, topraklama yöntemine ve sistem X/R oranına da bağlı olacaktır.

Düşük empedans genellikle voltaj regülasyonunu iyileştirir. Transformatördeki voltaj düşüşü yük altında daha küçüktür; bu da motorun çalıştırılmasına, büyük yük alımına ve voltaj değişimine duyarlı uygulamalara yardımcı olabilir.

Takas daha yüksek muhtemel arıza akımıdır. Devre kesiciler daha yüksek kesme kapasitesine ihtiyaç duyabilirken, baralar, kablolar ve şalt cihazlarının daha yüksek kısa devre görevine dayanması gerekir.

Transformatörün içindeki bir arıza, sargılar üzerinde güçlü elektromanyetik kuvvetler üretir. Bu kuvvetler arıza akımıyla birlikte hızla yükselir ve sargı iletkenlerini, ara parçalarını, kabloları ve kelepçeleme yapılarını zorlayabilir. Tekrarlanan harici arızalar, eğer transformatör ve koruma sistemi kötü koordine edilmişse, sargının yer değiştirmesi veya mekanik deformasyon riskini artırabilir.

Düşük empedans, transformatör dışındaki proje maliyetini de artırabilir. Daha yüksek arıza derecesine sahip anahtarlama donanımı, daha güçlü veri yolu sistemleri ve ek akım sınırlayıcı önlemler, transformatör tasarımının kurtardığından daha pahalıya mal olabilir.

Daha yüksek empedans arıza akımını sınırlar. Bu, devre kesicilere uygulanan kesme görevini azaltabilir ve aşağı yöndeki ekipmanlardaki kısa devre stresini azaltabilir.

Asıl endişe voltaj düşüşüdür. Ağır yük, motorun çalıştırılması veya ani yük artışı altında, yüksek empedanslı bir transformatör daha büyük bir voltaj düşüşü üretebilir. Bu, motor hızlanmasını, kontaktör çalışmasını, proses ekipmanını ve diğer voltaja duyarlı yükleri etkileyebilir.

Yüksek empedans aynı zamanda arıza akımını koruma koordinasyonunu zorlaştıracak bir seviyeye düşürebilir. Uzak veya daha düşük seviyeli arızalarda, yeterli hassasiyeti ve temizleme süresini korumak için röle ve sigorta ayarlarının daha yakından incelenmesi gerekebilir.

Daha yüksek bir empedans değeri, otomatik olarak daha yüksek trafo kayıpları veya daha düşük güvenilirlik anlamına gelmez. Sonuç, sargı geometrisine, kaçak akı kontrolüne, iletken düzenine ve termal tasarıma bağlıdır. Bununla birlikte, alışılmışın dışında yüksek bir özel empedans, ek tasarım çalışması gerektirebilir ve kaçak akışın uygun şekilde yönetilmemesi durumunda başıboş kaybı veya yerel ısınmayı artırabilir.

Daha yüksek veya daha düşük empedanslı bir transformatörün her zaman daha pahalıya mal olacağını söyleyen basit bir kural yoktur. Projeye özel bir empedansa ulaşmak, sargı boyutlarında, iletken düzenlemesinde, yalıtım açıklıklarında, manyetik korumada ve yapısal destekte değişiklik yapılmasını gerektirebilir.

Üreticinin normal tasarım aralığının dışındaki bir değer genellikle ek mühendislik ve üretim kontrolü gerektirir. Sıkı empedans toleransları aynı zamanda tasarım, malzeme ve test maliyetlerini de artırabilir.

Daha geniş sistem maliyeti daha önemli olabilir:

Düşük empedans, daha yüksek arıza dereceli kesiciler, anahtarlama donanımı ve veri yolu sistemleri gerektirebilir.

Yüksek empedans, ek voltaj desteği, farklı motor başlatma düzenlemeleri veya iletken boyutu ve koruma ayarlarında değişiklik gerektirebilir.

Tedarik ekipleri için en düşük transformatör satın alma fiyatı, seçilen empedansın ek gereksinimleri sistemin geri kalanına kaydırması durumunda daha yüksek toplam kurulum maliyetine yol açabilir.

Paralel transformatörlerin uyumlu voltaj oranlarına, vektör gruplarına, kademe konumlarına ve empedans özelliklerine ihtiyacı vardır. İki transformatör farklı yüzde empedanslara sahip olduğunda yükü eşit olarak paylaşmazlar.

Eşit MVA değerlerine sahip iki transformatör için, daha düşük empedanslı ünite daha fazla akım taşır. Bir transformatörün empedansı %5 ve diğerinin empedansı %7 ise, %5'lik ünite toplam yükte daha büyük bir pay alacaktır ve nominal kapasitesine ilk önce ulaşabilir.

Ayrıntılı bir paralel çalışma çalışması için empedans büyüklüğü tek başına yeterli değildir. X/R oranı, voltaj oranı, kademe ayarı ve sargı bağlantısı da akım paylaşımını ve dolaşım akımını etkiler.

Kısa devre empedansı önemli bir sistem parametresidir ancak transformatörün güvenilirliğini değerlendirmek için tek başına kullanılamaz.

Düşük empedanslı tasarımlar için, sargının mekanik mukavemeti ve kısa devreye dayanma kapasitesi dikkatli bir dikkat gerektirir. Yüksek empedanslı tasarımlar için voltaj regülasyonu, kaçak akı, yerel ısıtma ve koruma hassasiyetinin daha yakından incelenmesi gerekir.

Yalıtım tasarımı, iletken sıcaklığı, sargı kelepçesi, üretim tutarlılığı, rutin testler ve koruma temizleme süresinin tümü uzun vadeli performansa katkıda bulunur.

Uygun empedans, elektrik sisteminin tamamıyla birlikte çalışan ve onaylı tasarım dahilinde üretilebilen, test edilebilen ve bakımı yapılabilen değerdir.

• Nominal MVA ve empedans değeri için kullanılan kapasite tabanı

• Nominal gerilim, frekans ve uygulanabilir sargı çifti

• Empedans referansı olarak kullanılan kademe konumu

• Garanti edilen ve test edilen değer için referans sıcaklığı

• Hedef empedans veya kabul edilebilir empedans aralığı

• Geçerli standart veya proje spesifikasyonu kapsamında geçerli tolerans

• Kısa devre veya koruma çalışmaları için gerekirse X/R oranı

• Mevcut şebeke arıza seviyesi ve yukarı akış kaynak empedansı

• Motor çalıştırma, büyük yük alma ve voltaj düzenleme gereksinimleri

• Mevcut veya gelecekteki transformatörlerle paralel çalışma gereksinimleri

• Fabrika test raporu ve son ölçülen empedans

Çok sargılı transformatörler için RFQ, her empedans değerinin hangi sargı çiftine uygulandığını belirtmelidir. Birden fazla gerilim çıkışı veya üçüncül sargılar söz konusu olduğunda tek bir yüzde değeri yetersiz olabilir.

Evrensel bir “en iyi” kısa devre empedansı yoktur. Daha düşük bir değer voltaj regülasyonunu iyileştirir ancak arıza akımını artırır. Daha yüksek bir değer, arıza akımını sınırlar ancak daha fazla voltaj düşüşüne neden olur ve korumayı veya yükün başlatılmasını zorlaştırabilir.

Nihai değer sistem kısa devre çalışmasından, gerilim düzenleme analizinden, koruma koordinasyonundan ve işletme planından gelmelidir. Tedarik ekipleri daha sonra transformatör tekliflerini yalnızca transformatör fiyatı yerine toplam sistem etkisine göre karşılaştırabilir.

WINLEY, sıvı dolu, ped montajlı, trafo merkezi ve kuru tip uygulamalarda dağıtım ve güç transformatörü projelerini destekler. UL Dosya E536138 kapsamında UL/cUL sertifikalı transformatör ürünleri sunuyoruz. Ürün tipine, konfigürasyona ve hedef pazara bağlı olarak transformatörler aynı zamanda geçerli ANSI/IEEE, CSA, US DOE verimliliği ve NEMA gerekliliklerine göre de tasarlanabilir.

WINLEY trafo çözümleri hakkında daha fazla bilgi edinin:
https://www.winley-electric.com/