GERİLİM DÜŞMESİ SÜRESİNİN TRANSFORMATÖR MIKNATISLANMA AKIMI ÜZERİNDEKİ ETKİLERİ Mehlika ŞENGÜL 1 , Semra ÖZTÜRK 2 , Ayşen Basa ARSOY 3 , Ömer Özgür GENCER 4 , Elif İNAN 5 , Korhan KARAARSLAN 6 Elektrik Mühendisliği Bölümü Mühendislik Fakültesi Kocaeli Üniversitesi, 41050, Veziroğlu Kampüsü, Kocaeli Anahtar Sözcükler: Gerilim düşmesi, Transformatör, Mıknatıslanma Akımı, Harmonik ÖZET Gerilim düşmesi güç sistemlerinde en sık karşılaşılan güç kalitesi sorunlarının başında gelmektedir. Özellikle yüksüz veya az yüklü güç transformatörlerinin enerjilendirilmeleri sırasında çok yüksek değerler alan ve harmonik bozulmalı mıknatıslanma akımı oluşmaktadır. Benzeri mıknatıslanma akımı, bazı şartlarda, gerilim düşümü sonrası gerilimin normal değere dönmesi esnasında da oluşabilmektedir. Bu çalışmada çeşitli sürelerde ve oranlardaki gerilim düşmeleri sonrası tam yükte transformatörün mıknatıslanma akımları belirlenmiştir. Mıknatıslanma akımlarının ikinci ve beşinci harmonik bileşenleri Fourier dönüşümü ile elde edilmiştir. 1.GİRİŞ Güç sistemlerinde gerilim düşmesi, anma gerilimin efektif değerinde 1 dakikadan kısa süreli düşme olarak tanımlanır. Sebepleri çoğunlukla sistemdeki kısadevrelerdir. Gerilim kesintisine göre daha az etkili olmasına karşın sıklıkla karşılaşılan bir problemdir. Hassas elektronik cihazlar, bilgisayarlar, hız denetleyiciler ve kontrolörler üzerindeki etkileri büyük olması nedeniyle gerilim kesintileri kadar önemlidir [1]. Şekil 1’de genliği %50 olan 2,5 periyotluk bir gerilim düşümü görülmektedir. Şekil 1. 50ms süren bir gerilim düşmesi örneği Transformatörler enerjilendirilmeleri sırasında ani akı değişimleri nedeniyle doyuma uğrarlar. Bu doyum sonucu şebekeden yüksek harmonik bozulmaya sahip, nominal akımının 10–20 katı büyüklüğünde mıknatıslanma akımları çekerler. Simetrik gerilim düşmesinin transformatördeki etkileri ile ilgili birçok çalışma yapılmıştır [2,3]. Ref [2]’de gerilim düşmesi sonrası transformatörlerin doyuma girdiği görülmüştür. Transformatörün doyuma girmesinin temel sebebi gerilim düşmesinin sona ermesinin ardından oluşan ani gerilim yükselmesinde transformatörün şebekeden çektiği büyük mıknatıslanma akımının olduğu ölçümlere dayalı olarak belirlenmiştir. Ref [3]’de transformatörün gerilim düşümü sırasında oluşan mıknatıslanma akımı, geliştirilen üç fazlı bir transformatör modeli üzerinde simülasyon sonuçları ile değerlendirilmiştir. Bu çalışmada gerilim düşümü süresinin mıknatıslanma akımı üzerindeki etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Gerilim düşümünün oluşturulması için California Instruments firmasının 4500LX programlanabilir güç kaynağı kullanılmıştır. Deneyler 1kVA gücünde, 240/120-V gerilimindeki üç fazlı bir transformatörün bir fazı üzerinde yapılmıştır. Transformatör nominal yükünde omik olarak yüklenmiştir. 2. MIKNATISLANMA AKIMINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER Güç transformatörleri, elektrik güç sistemleri için hayati bir öneme sahip olan pahalı elemanlardandır. Bu yüzden korunmaları son derece önem kazanmaktadır. Arızaları önlemek için koruma rölesi tasarımı önemli bir problemdir. Röle tasarımı, iç sargı arızalarına ve toprak arızalarına karşı koruyucu olmalıdır. Bunun yanı sıra koruma rölesinin yanlış işlem yapmasına neden olacak lineer olmayan etkiler de gözönüne alınmalıdır. Bu etkilerin bazıları; ani mıknatıslanma akımının ani artışı (inrush akımı), aşırı uyarma durumu, akım trafosu doyması, trafonun kademe değiştiricisi nedeniyle değişken dönüştürme oranıdır. Lineer özellik göstermeyen bu çalışma durumları bir arıza durumunu ifade etmediği halde trafo koruması olarak kullanılan diferansiyel rölede hatalı diferansiyel akımlar oluşturarak yanlış işletime neden olurlar.