TRANSFORMATÖRLERİN YAĞLARININ DİELEKTRİK KAYIPLARI

I:DK I sss.es

Transformatör Yağlarının Dielektrik Kayıpları

Yazan Kari PotUlûfl

Cevirea O r h a n K, D E M İ BAY

E l . Y. Müh EJfijtK

İtiLttatormatftr yadlarının dlelulririlc kay tulün yijfim y a ş l a n m a s ı H fl Ü Z , veya çöK ü r t a r . Artış ilk p l a n d a yâğstı kimyasal değişiminin ronltsîydiLiı olnrnk görülür. Kayıplar, yülraek gerlllaıl! u n s ı ü f o rma türlerde simdlya Kadnr . • : • ı L I !., • • ı yağlarda, usun lalctmn Kürelerinden tfonm ger­ dekten arasT değerler) almıştır.

liüfc'EL;

Son 10 sene içindi: trafu yağlan Özetinde ye­ ni a r a ş t ı r m a l a r yapılmıştır, Eu nrjıii t ı r m a l a r yalnız oksijen l . e K İ r l l l u ve ç a m u r Ifişekkülü Ut hnaıl olan yaslanmayı degil, bilakis yağın alektnkl iletkenliğinin »ruhini dıı kapsamaktadır. SurjçılııniHn toprağa hur,1)) kapasitesi htlyük ulun t M ı n u forma türlerde bîiiıaaan yüksük sıcak­ lıklarda hayret edilecek dereceda ddgük Izolaay\ır. dîrCUçkri (İIçilinıılştiİL". Yftfim yük^ül* Uutkthllkü O!Ü$Ü yüksek asit m l â t s n ile i afllrcn laalı edilebilir. Ajafltırmsıtnr E r u c k n ı a n n Chtlds., Stannet, Piçtik tarafından yapılmıştır, Aynı ta­ rihlerde Amerika da R o g m â j vs; Slılıtmıısk. M a u t e r ve TVonrner, 220 sıralı 20 MVA'dan büyük gi'ır,\ü 24 adet seyyar t r a n a f o r m a t t i r ü n yajiı Öze­ rinde, inletmeye fındıktan n nene suni*; tnblo 1 de verilen delerleri bulmiışlardtr.

TAIJl.O : 1 Alnımı I rafı ilanımı İşletim- I.IL.I.LII

I t t u ı u ı n ve Sld marta kinin, ı ı s kV. hık ve 10 MVA daıı fnEİu £üce sııhlp 71 Ivanaformn-

Ulr üzerinde yoptıklan ölçmelerin nellce.d tali­ ki 2 dedir,

Hemrlte MUhrnö lal ıej i n'^

ı:ı

Kayıp faktörü tg S nın 10 misil fark edişi dikkat çekicidir. Yağın kayıp faktörünün yüksek değeri daima, eski bir transformatörün tekrar servise alınması halinde izolasyon direncinin öl­ çülmesinde de kendini hissettirir. Sıcak trans­ formatörlerde daha düşük değerler bulunmuştur. Nihayet yüksek gerilimlerde kayıplar ihmal edil­ meyecek bir sahada değerler alırlar. (Transfor­ m a t ö r ü n ısı bilançosunda hissedilir). O halde muhtelif transformatör yağlarının farklı reak­ siyonları için kayıplar esas alınabilir.

Keza transformatörlerin, bilhassa tg g nın oldukça kötüleşmesine dayanıklı olması ka­ ti olarak görülmektedir. Maurrer ve Woenerin muayene ettiği transformatörlerin normal olduk­ larından şüphe edilemez. Aynı müşahadeler Clophen'li transformatörlerde de elde edilebilir ve te­ orik olarak izah edilebilir. Yağ kayıp faktörü beyle olan transformatörlerde şekil 1 deki eğ­ riye göre sıcaklığa bağlılık aranmalıdır.

Şekil : 1 — İsletmede bulunan bir trafonun yağının sıcaklığa bağlı olarak kayıp faktörü

t. Herhangi bir muameleye numune

tabi 'tutulmamış

2. Fuller toprağı ile muamele edilmiş numune

Yağ numunesinin, kapasiteye paralel kaçak direnç tertibinin kapasitesi Schering köprüsü ile ölçülürse, yüksek kayıp faktöründe bile sıcak­ lıkla az değişen kapasite ve dielektrik sabiteleri bulunur. Bu kabili ihmal artış kısmen yağın gen­ leşmesinden ileri gelir, zira ölçü kabının ölçme aralığındaki yağ miktarı azalır. Transformatör yağının dielektrik sabitesi pratikman optik he­ saplama indeksinin karesine eşittir. Fakat kayıp faktörü tam bir iletim mekanizması olarak alın­ malı ve dipol kayıpları olmamalıdır. Çok düşük sıcaklıklarda (—30CC nln altında) tahmin edi­ lenden daha küçük absorbsiyonlar hasıl olur.

Bu yüzden transformatörler için aşağıdaki önemli hususlar nazarı itibare alınmalıdır

Çok yüksek frekanslı aşırı gerilimlerde yalnız (Verschiebungstrom) kapasiteden akan akım frekansla büyür, (kaçak akım büyümez) kayıp faktörü artan frekansla küçülür; yağda ve katı izolasyonlardaki gerilim dağılışı yüksek frekans larda tekrar 50 HZ deki ve yeni yağdaki dağılı­ şa benzer.

Diğer taraftan şartlar da 50 HZ deki gibi olur. Yağ iletkenliği dolayısı ile z o r l a n m a k t a n kurtu­ lur. Ve zorlanma büyük ölçüde seri bağlı katı izolasyon maddelerine intikal eder. Yağın muka­ vemeti kayıp faktörünün artan değerlerinde dü­ şer, fakat sıcaklığın artan değerlerinde düşmez. tg 3 = 1 , 5 ve sıcaklık 84°C iken elektrot; açık­ lığı 2,5 mm olan VDE elektrotları ile yağın de­ lirmesi 60 kV. un üzerindedir. Burada bu hususa işaret etmek gerekir, dielektrik kayıpları dolayısı İle m u n z a m olarak ısınan yağın ısısı konveksiyon ile atılır. Kabul etmek gerekirki trans­ formatörde, katı izolasyon maddesinin zayıf bir yerinde yoğunlaşan akımın hasıl ettiği kızgın yağ konveksiyon ile dağıtılır. Maurer ve Moemer'de bu fikirdedirler. Bu konveksiyona mani olunmamalıdır.

Kayıp faktörünü küçük tutarak emniyetsiz­ likten kaçınmak en uygun yol olurdu. O halde esas olarak kayıp (faktörünün kötüleşmesini araştırmak gerekir, iki imkân bilinmektedir. Birisi transformatörün) diğer imal maddelerin­ den herhangi birinin ayrışması - yağın iletken­ liğinin artışı ile - diğeri yağın oksidasyonu, icabi halinde böyle arızi m a d d e l e r i n teşkili il<î - ya­ zar bu sonuncu imkânın daha önemli olduğunu ve yaşlanmaya tesirini araştırmak gerektiğini ileri sürmektedir. Bunun içinde bilhassa yağ kimyasının bilinmesi gerekmektedir.

İZOLASYON YAĞLARININ KİMYASAL YAPISI

Bir izolasyon yağının kimyasal bileşimi ancak yaklaşık olarak verilebilir. Yağ nisbeten küçük molekül ağırlıklı karbonhidratlardan müteşekkil­ dir. Bu karbonhidratların yapısına ait bir for­ mül şekil 2 de verilmiştir.

Şekil : 2 — Bir yağ molekülünün yapısı, nolekül ağırlığı 403,6 (Bodum ve Bücher'e göre)

Elektrik Mühendisliği 1 0 6

Molekül. az veya çok kollara ayrılmış zincir­ ler! (paraiinlk kısmı) basit karbon bnglı (tek basili balkalan (naftenllf kıs.tmi ve çift bağh hnikalan (aromatlk kısım) İhtiva, etmektedir.

BLr yağın kimyasal yapısı hakkı otla bir fikir edinmek JqLn muhtelif nıeloilkır vardır.

ml M MJU'J'ÜİJİ ;

ııdM metottu Ue yağlar Usserlnde agagıdnki karakteristik bilgiler çıkarılır.

% Ca aronıntlk bngİL karbon atomlarının '"• -•! % Cı\ n.Lü'U'zıtk bağlı karbon atomlarının % si % Cp paroflnik 1>B£1I karbon atomlarının % si Ra molekül başına aromatik bağlı halkaların ortalama sayısı. Rn molekül başına naflenlk bnglı halkala­ rın ortalama sayiui. tin melodim tatbikatı hılhasiu kablo yağları üzerinde bir kaç sone önce Badımı ve Buscher tarafından yapılmış, olup aşağıdaki btlyiik Hık­ la] teabit edilmiştir. 1) Optik aesartamu »ayısı n20, Abbfe Refrakto metresi ile 2 ı Yoğunluk D20, Pyknometre İle 3) Ortalama molekül afcırlıgı, sal benzcl'un donma öoktisaım riÜHİirülmeiiLnâen tayin edllebillrölçü haaaasiyetL çok farklıdır. Zira h<;aaplamrı katsayısı n.. ve yoğunluk T> çek ass fark gösterirler- Yazar İçin aromatik ba£lı karbon atomlarının ffa si dana entmll görülmektedir,

INFRAROT KE'KKTKtHİ&AFİ :

Yağın karakteristik değerleri hakkında Infmrot spektrograf İle de karar vermek mümkün­

dür. (Buduın ve Bu zeker j Bu mctodln elde edilen C, . C ve C,, delerleri ndM metodu »5 tide edi­ lenlerle mutabakat temin etmektedir,-

[ I I U ' I H Û L SAVIMI :

t'urfuriii sayunmo icabı 11 bir izolasyon ya­ ğındaki aromatik bitc^iıtıİL-rin snlktan hakkında kolayca bir fikir verir. Bu uromn.tikle.r bir yağın gaz mukavemetim de tayin ederler. Furfurol iayısı tesblllndc aromatik kısımlar Furfurol için­ de çBzÜlÜrkr. Woernrr"e güre bir çbktürmc ka­ bına 10 cm' FtırfLirn! (A^ • = İ.lû j r / t m ' ) İle 10 em1 yag- numunesi konur. kap 10ü defn lüO çovrlllr ve çöktürmeye lerkedJIJr. Fm-rurol İçin­ deki aromatik çözelti zor ayrışır ve hacım itiba­ ri k> 10 cm" den büyüktür, Artış. <%• olarak öiçülür ve Furfurol sayısı olarak isimlendirilir, Yazar Alman piyasalarındaki yunlarda Furfurol sayınım % 0 - 8 bul muştur. Tabiatı II* Furfurol sayısı ndM metodu ile ölçülen delerler İle ilgili delildir.

Tablo 3 de Furfurol sayısının tesbitl ve rAM. metodu neticeleri M3 yag üzerinde) verilmisılr. 1 İla 7 N o . İti yağlar Alman yada satılan markalı yağlar, S ve 9 nervlate olan transformatörlerden alınan yağlar, 10 Ü&. iz İngUls vu Amerikan yan­ lan ve 12 No. lu ise menşei bilinmeyen bir yağ­ dır. 2 ve 3 No. İti yağlar bir yogin vartan ti. ir;, 0 va 7 No. lu yağlar JJse bir yngın Ikl muhtailf sipariş tipidir.

C, nın büyük bir sahada değimimi, Alman yağIıtrının aromatik kısımlarının fazla olduğunu post ermekledir. Furfurol sayısı aromatik mik­ tarı İle orantılı olup, değerlendirmeye esas alı­ nabilir.

glcfcUifc MÜhctı-:

B3

DIELEKTBİK KAYIPLARININ ÖLÇÜLMESİ:

Yağların seçimi yağlanmaya göre yapılmalı­ dır. Yağlanma I E C nin de tavsiye ettiği bir ci­ hazla yapılmıştır. Kayıp faktörünün ölçülmesin­ de gerekli yağ miktarını temin için kabına gö­ re 25 gr dan 45 cm^'e kadar bir miktar ayrılır. Bilindiği üzere yaşlanma bakır telin katallzatörlüğü ile yapılır, ve saatte 1 İt oksijen kaba sevkedilir. Yaşlanma süresi 32 gün kadardır. Yaş­ landırılan yağ VDE 0303'e göre bir muayene kabına alınır ve sıcaklığa bağlı olarak ölçülür, ölçü frekansı 50 HZ'dir.

DENEY NETİCELERİ :

Şekil 3 bir yağın yaşlanmasına kimyasal ya­ pının şiddetli tesirini göstermektedir. Kayıp fak­ törü incelendiğinde, piyasadaki aromatik bakımdan zengin yağların (koyu çizilmiş) yaşamım süresi ile çok fazla artan kayıp faktörünü aahljs. oldukları, aromatik bakımdan fakir yağların İM (kesik çizilmiş) 20 defa daha iyi oldukları sü­ rülmektedir.

Şekil 4, 5 Alman yağlarının 10 günlük yaşlanmasındakl neticeleri göstermektedir. (1, 2, 4, 5, ve 6 No. lu yağlar, tablo 3 deki). Buradan Furfurol sayısı ile aromatiklerin miktarı ara­ sındaki ilgi açıkça görülmektedir.

Deney neticesinden Alman ve Amerikan yağ­ ları arasındaki farkın, muhtelif aromatik mik­ tarlarının işletmede kayıp faktörü üzerine tesir ettiğinden ileri geldiği derhal anlaşılır.

VDE talimatlarında aromatik miktarımı yukardaki sınırlardan birinde tahdid edilmesi tav­ siye edilebilir.

I

Sıcaklık

StcdklıA

*4g

MÜHENDIS ARANIYOR

Sarıyar Barajı Hidroelektrik Santralı ilâve inşaatında ölçü aletlerinin ve röle­ lerin montajında istihdam edilmek üzere, tecrübeli Ingilzce bilen Elektrik. Y. Mühen­ dis ve Mühendisi alınacaktır.

Müracaatçıların Burns and Roe I n c . SARIYAR BARAJI - Nallıhan/ANKARA adresine acele müracaatları rica olunur. •:~:~>>>«:~:~:~:~:~:->«:-:~:-:~:-:~:~:-:-:-:-:~!«:-:~:« : « • : « • ? • : - : •

Elektrik Mühendisliği 106