KAPALI YERLERDEKİ TRANSFORMATÖRLERİN HAVALANDIRMA SURETİ İLE SOĞUTULMASI

UDK: 621.314.2

Kapalı Yerlerdeki Transformatörlerin Havalandırma Sureti ile Soğutulması

Bekir TEZCAN Müh.

ÖZET :

Şehir içi yüksek gerilim tevzi şebekelerinde veya yüksek gerilim ile beslenen fabrika tesislerinde; enerji, kullanma maksadına uygun olan başka bir gerilim veya akıma değiş tirilir.

Bu diğistir^ne genel olarak transformatörler ile yapıldığından ve değiştirme esnasında ısınmaya sebebiyet veren kayıplar (demir ve bakır kayıpları gibi) meydana geldiğinden transformatörlerin bulunduğu hücrelerin havalandırılması icabeder. Hücrenin bulunduğu mevki ve şartlara göre, bu ya tabii hava sirkülasyonu ile veya cebri olarak vantilatörler vasıtası ile yapılır. İyi bir havalandırma sistemi olmıyan transformatörün ömrü tasa ola bileceği gibi, iyi havalandırılmış bir transformatörün de bu bakımdan ömrü usaltılmış olur.

Transformatörlerin havalandırma sureti ile soğutulması mevzuunda değişik hesap şe killeri bulunmakta olup neticeleri birbirinden az çok farklıdır; bununla beraber her han gi bir usulün kullanılmasında da bir mahsur yoktur.

Bu itibarla Brouın Boveri, A. E. G. ve Siemens Schuckert firmalarının yardımcı el kitaplarında transformatör hücrelerinin tabii veya suni olarak havalandırılması için ve rilmiş olan hesaplama şekilleri bu yazıda verilmektedir

Transformatör hücrelerinin Brown Boveri'ye göre tabii havalandırılması .

VDE 0532 ye göre bir transformatör hücresi nin sıcaklığı, transformatörün yarı yüksekliğin de 35° C geçmemelidir. Transformatör yağının azamî sıcaklığı 60°C olarak tesbit edilmiştir. Bu na göre de transformatör yağının azamî sıcaklığı 35+60=95° C dir.

Transformatör hücresi içerisinde kayıplardan meydana gelen ısının harice atılması için, hücre ye taze hava verilmesi lâzımdır. Tabii hava sir külasyonu ile soğutmalı transformatör hücrele rinde, hava giriş çıkış kanallarının lüzumlu ha vaya göre kâfi bir kesitte hesap edilmiş olması icap eder. Yeni transformatörlerde soğutma yü zeyi eski transformatörlere nisbeten küçük ya pılmakta olduğundan hava ısınma artışı takriben 12°C olarak alınmaktadır. Bu sebeple de 1 KW kayıp ısı için takriben dakikada 4 5 M3 taze ha vaya ihtiyaç vardır. Bir transformatör hücresin deki hava sirkülasyonunun temini için giriş çıkış ağızlarının boyutları, baca yüksekliği ve hava kanallarının direnci mühimdir. Hava kanalları nın direnci genel olarak;

R = Rx + m2 R2 Formülü ile hesaplanır.

Burada

Rj Giriş kanalındaki direnç ve taciliyet sayısı Ra Çıkış kanalındaki direnç ve taciliyet sayısı m = F ı Giriş kanal kesidi ile F2 çıkış kanalı kesidi arasındaki nisbettir. (Şekil 1)

Aşağıdaki tabloda hesaplar için lüzumlu sabit emsaller verilmiştir:

1 — Taciliyet

1,0

2 — 90° lik köşe

1,5

. 3 — Yuvarlatılmış köşe _ . 1,0

4 — 135° lik köşe

0,6

5 — Tel kafes

0,5 1

6 — Jaluzi (kepenk)

2,5 3,5

' 7 — Doğru (düz) kanal 0 0,6

Kesit artırma sayısı 0,25 0,9

_.

0,25 Değeri taze hava giriş kanalı kesiti ile hücre kesitinin nisbeti 1/2 ve 0,9 Değeri ise bu nisbet 1/10 olursa alınacaktır.

Havalandırma nisbeti ise aşağıdaki formül ile hesap edilir:

Tü8. H = 13,2

+

Yukarıdaki formüllere göre Jıesap edilerek t

hazırlanmış nomogram aşağıdaki Şekil 2 de Ve

rilmiştir.

'* •

*

""*

•'

Bir misal ile formül ve nomogram kullanıla

rak FI giriş kanal .'kesidi hesap ye nomogramdan

alınacaktır. F2. çıkış kanalı =kesiti ise Fj giriş ka nalına % 10 ilâve edilmesi suretiyle hesap edi '

lecektir. ^

'.

'

Misal: Bir transformatörün kayıp gücü Nv=10 KW; Tü=12°C ve baca yüksekliği H = 6 metre olduğuna göre giriş ve çıkış hava kanal kesitlerini hesap edelim. (Şekil 1)

Giriş hava kanalı için

Taciliyet için

1,0

Tel kafes için

0,75

Kesit arttırma sayısı

0,55

Düz boru için

• f 0,60

' • "• 2,90

Çıkış hava kanalı için . •

Taciliyet .' 90° lik köşe Jaluzi kesiti

. 1,0 1,5

+3,0

Rx=2,9

5,5 R2=5,5

Çıkış kanal kesiti giriş1 kanal kesitine naza

ran % 10 fazla ve Fı = 1 alındığına' göre :

* F,

m=

= 0,91 ve m2 = 0,83

1,1

R=2,9 + 0,83. 5,5.= 7,5 bulunur.

' , Şekil 2 deki .nomogranım. kullanılışı: misal

deki Nv=10 KW kayıp güç 1 nci doğru üzerinde

bulunur?

Bir döğrü' ile tü=12° C noktasında (a) yar

dımcı doğrusuna kadar uzatılır.

, .„• :

>

h

F

o.ı

;

: 3 5 tû

7C 1%.

fff

.«

————™_

t

•t

»_

«•

w, ««

«H

KO .

»= ı

1S. « ti

ŞeKil : 2

TÜRKİYE'DE İLK DEFA

Umumî telefon santralları bakımından bugün dünya üzerinde mevcut en modern ve en ileri telefon teçhizatı olan Ericsson Crossbar ile teç hiz edilmek, Türkiye'de ilk defa Afyon şehrine kısmet olmaktadır. Resimlerde halen montajı ya pılmakta olan telefon santralından bazı kısımlar görülmektedir. Bu santral, pek yakında servise girecektir.

Crossbar tipi LM Ericsson santralları, öncelikle ve uzun tetkikler sonunda Avustralya, Tunus ve Mısır gibi memleketlerde bundan böyle kullanı lacak tek sistem olarak kabul edilmişlerdir. LM Ericsson mamûlâlından olan Crossbar santralları bugüne kadar birçok memleketlerde hizmete so kulmuş olup, bunlar meyanında Amerika, Kana da, Brezilya, Kolombiya, Fransa, Hollanda, Dani marka, Burma, Tayland, Finlandiya, İsveç ve da ha pek çok memleket sayılabilir. Bugüne kadar L M Ericsson Crossbar sisteminden takriben cem'an 4 milyon hatlık teçhizat tesis edilmiş ve ya siparişe bağlanmış bulunmaktadır.

Bugün için Afyon santralı, modern tekniğin en son yeniliklerine sahip bulunmaktadır. Şehirler arası ve milletlerarası telefon konuşmalarının ileride otomatıkleştirilmesi halinde bu gibi ko nuşmalara imkân verecek gerekli teçhizat daha şimdiden Afyon santralına monte edilmiş vazı yettedir. Santrala bu imkânı kazandıran hususi yet ise, sinyal gönderme sisteminin, en modern sistem olan teyidlı çok frekanslı sinyal gönder me sistemi oluşudur, ki böyle bir sistemin kul lanılması, otomatik şehirlerarası aramaları için bir lüzum olarak kendini gösteren suratlı ve has sas bir transmisyona imkân vermektedir.

Bu nokta, hesap edilmiş olan R = 7,5 noktası ile birleştirilerek (b) doğrusuna uzatılır ve hd = 0,9 mm su sütunu olarak kayıp hava tazyi ki bulunur. H = 6 metre alınmış olduğundan hd = 0,9 noktası bir doğru ile birleştirilerek F doğrusu üzerindeki aranılan giriş kanal kesiti FI = 1 M2 ve F2 = 1,1.1 olduğuna göre çıkış ka nal kesiti F2 = 1,1 m2 bulunur.

Transformatör Hücre duvarları ile ısının dağıtılması

Hücre duvarları vasıtası ile kayıp sıcaklık W nin sadace küçük bir kısmını dağıtmak mümkün dür.

W = F.k (ti ta) KW/saat

[sı taşıma sayısı k İç tuğla duvarları için Dış tuğla duvarları için Saç duvarlar (bölmeler)

Hücre uzunluğu Hücre genişliği Tavan yüksekliği

0,0018 KW/m2 °C 0,0022 » > » 0,005 > » »

2,8 metre 2,8 » 4,0 »

Bu yükseklikte bir metresi transformatör üze rinde kalanı serbest boşluktur. 4 3= 1 metre

Duvarlar vasıtasiyle sıcaklığın dağılması hüc renin yüzeylerini hesap etmek suretiyle bulunur.

2 Dış duvar 1 İç duvar 1 Tavan

2.2,8.3 = 16 m2 1.2,8.3 = 8,4 m2 1.2,8.2,8 =7,84 m2

ti=35°C hücre içi sıcaklığı ve tü=12°C ısı artışı ile ortalama sıcaklık,

tu

tm = ti + • = 35 +

= 41°C

Dış sıcaklık 29°C ve yan duvar arkasındaki sıcaklık 30° C kabul edildiğinde.

4 İ _ 2 9 = 12°C 41 —30 = ll"C

Dış duvarlardan W = 16.0,0022.12 = 0,45 KW

îç duvarlardan W = 8,4.0,0018.11 = 0,17 KW

Tavanlar

W = 7,84.0,0022.12 = 0,21 KW

hesaplanır.

0,83 KW

Görülüyor ki bulunan bu değer toplam kayıp ların % 10 unu dahi tutmamaktadır. Duvarlar vasıtası ile sıcaklık dağıtımı tahmini bir rakam olarak 20... 30 Watt/m2 arasında alınabilir. An cak bu değer 250 KVA lık transformatörlerden daha büyük güçtekiler için hesaba alınmıyacak kadar küçük bir değerdir.

B.B.C. ye göre transformatör hücrelerinin sun'i olarak havalandırılması

Tabii havalandırmada, hava kanalları kesiti anormal büyük ölçülerde çıkar veya hava çıkış bacası çok yüksek olması icap ederse bu takdir de vantilatörler vasıtası ile sun'i havalandırma zarureti doğar.

Bu defa 1 nci misaldeki değerleri yine aynen alalım yalnız transformatör gücünü 1250 KVA ve kayıpları da 20 KW kabul edelim,

Buna göre lüzumlu hava miktarı

Q = Nv.q = 20.4.3. = 86 MVdak.

q değeri grafikten Nv = 20 KW ve tü = 12° C için bulunan 4,3 MVdak. dır. Doğru a yardımcı doğrusuna kadar uzatılarak R = 7,5 noktasına 2 nci bir doğru çekilerek b noktası bulunur, bu radan F] = 1 m! birleştirilerek H baca'yüksek liği 23 metre bulunur. Halbuki baca yüksekliğini ancak 6 metre olarak yapmak imkânı olduğun dan 23 6 = 17 metre daha uzatılması mümkün değildir. O halde bu 17 metre bacanın çekmesi için yerine bir vantilatör konulması icap etmek tedir. Bu sebeple H doğrusu üzerinde 17 nokta sı bulunarak tü doğru üzerindeki 12 °C noktası ile birleştirilerek vantilatör için lüzumlu hd=0,7 mm. su sütunu tazyik yüksekliği bulunur. Bun dan başka vantilatör hava kanallarını liflemek suretiyle dinamik tazyike çevirmesi icap etmek tedir.

Bu değer takriben l r3 mm. S.S. alınır. Buna göre vantilatörün gücü.

Q.P

86.3,7

= 0,26 KW.

6100r..,,r

6100.0,2

Burada; Q = hava miktarı 86 MVdak.

P = Statik + Dinamik tazyik

0,7 + 3 = 3,7 mm, S.S.

•q = vantilatörün verimi 0,2

iyi bir havalandırma ve sirkülasyon için trans formatör hücre duvarları ile transformatör ara sındaki mesafe 400 mm. den aşağı seçilmemeli dir.

Kayıp Güç ve kısa devre gerilimleri

Elektrik Teçhizatı İmalâtı Tesisatı Anonim Şirketinin (ETİTAŞ) Schneider Westinghouse ihtira beraatına göre memleketimizde imal edi len Hipersil saçlı «Logrokap» tipi tabaka sargılı transformatörlerin güç, boşta kayıplar, bakır ka yıpları ve kısa devre gerilimleri tablosu veril miştir.

Güç KVA

Toplam Kayıpları Bakır Kayıp

Boşta (ayıpları Nv=No No Watt Mcu Watt +Ncu

Watt

Kısa devre gerilimi

%

8270 10070

2100 10200 12300

4,5

1000 2400 12500 14900 6

A.E.G. ye göre transformatör hücrelerinin tabii havalandırılması

Hücre içersinde yağ sirkülasyon soğutmalı transformatörlerin iyi bir havalandırma sistemi ne ihtiyacı vardır. (Şekil 1)

Beher zayi KW için dakikada 3,5 4 Ma taze havaya ihtiyaç vardır. Muhtelif baca yüksekliği H ya göre hava giriş çıkış ağız ve kanallarının kesitleri şekil 3 deki nomogramdan alınır.

Kanal ağzı ve korkuluklarının iyi tertip edil memesinden veya sıcak havanın hücre içerisinde cereyan etmesinden dolayı hücre sıcaklığı arzu edilmiyen tehlikeli bir şekilde artabilir. Bu se beple dikkat edilmesi lâzımdır. Tabii yağ sirkü lâsyonlu ve cebri (vantilatör) soğutmalı trans formatörlerde genel olarak yekûn % 60 na ka dar vantilatörler kullanılmaz, fakat bu yükten sonra vantilatörlerin servise alınmasına dikkat edilmelidir. Pompa ile tazyikli yağ veya su so ğutmalı transformatörlerde su ve yağın sıcaklığı, sirkülasyonu ile su soğutmalılarda ayrıca tazyik, kontrolü yapılmalıdır.

Transformatör giriş ve çıkış kanalı hesabı: Fj = Giriş kanal kesiti m2 F2 = Çıkış kanal kesiti m2 H = Transformatörün merkezinden çıkış ba ca merkezine olan yükseklik m.

Nv= Kayıp guç KW.

Buna göre; Çıkış baca kanal kesiti

F, = 0,188

Nv m2

Giriş hava kanal kesiti Fj = 0,92. F 2 m2 dir Misal:

Nv = 10 KW.

H = 6 Metre

10 F, =0,188

= 0,75 m

M y«

(ml)

//)

/ /'///VV'//,,/?////'/////'///////>

(A '4 2 di ?vs

V, /

t 0,1 '/ to,ot /

1 K

// //

İŞ IS

4 S 6 7 S S 10 40 S) 60 TO BOtıım

Şekil . 3

FI = 0,92.0,75 = 0,69 Ms olarak bulunur. Ay ni misal ayrıca Şekil 3 teki nomogramdan kayıp güç Nv = 10 KW. ve baca yüksekliği H = 6 metre için F2 = 0,75 M2 bulunur ve aynen yu karıdaki gibi F! hesap edilir.

Transformatör hücrelerinin Siemens Schuc kert'e göre tabii havalandırılması

Şekil 4 teki nomogram yardımı ile giriş ve çıkış kanalı hesabı •

Nv = Transformatörün kayıp gücü (KW) H = Çıkış kanal ağzı ile transformatör mer kez yüksekliği (m) ti = Giriş hava sıcaklığı (°C) t. = Çıkış hava sıcaklığı (°C) a — Hava ısınma sayısı 0,0037 F = Hava kanalı kesiti M Q = Atılacak sıcak hava miktarı mVdak. t, Giriş hava sıcaklığı mahalli şartlara göre değişebilen bir değer olduğundan transformatö rün, kurulacağı yerdeki iklim şartlarına göre ka bul edilecektir.

Misal :

Aynen bundan evvelki misaldeki değerleri alalım.

iN

• kw

100—,

m'/dık

JOOO n

Nv = 10 KW, _tf = 6 Metre t2 = Giriş hava sıcaklığı + 22°C kabul edil di.

Transformatör hücresi + 35° C tan fazla ol ması arzu edildiğinden.

t2 tx = 35 22 = 13°G Buna göre; nomogramda 10 KW kayıp güç ve tj ti = İ3°C noktası bulunarak bir doğru ile birleştirilir doğru Q = 40 MVdak. noktasında keser. Doğru a yardımcı dikeyini kestiği nokta ile H = 6 m noktası ikinci bir doğru ile birleş tirilerek F = 0,91 M2 olarak hava kanalı kesiti bulunur.

Genel olarak giriş ve çıkış hava ağızlarına tel kafes, jaluzi, çerçeve gibi daraltıcı kısımlar da geleceğinden bulunan değerin daha bir miktar arttırılması icap eder. Misalde giriş hava kanalı na 15 20 mm. delikli tel kafes ile, çıkış kanalı için jaluzi geleceği nazarı itibara alınmıştır. No mogram da bu esasa göre hazırlanmıştır. Çıkış kanal ağızı da giriş kanal ağızı gibi tel kafes ya pıldığı takdirde bulunan kanal kesiti % 10 daha küçültülmelidir.

t,'C rS

— 50

<tO

500 , İOO^

300^

İD0 ,

' 100

7"

fO 6

/7

_

15 _

1/1—

50~_

——•

0,5

0,3

70.2

o,t

10 Şekil : 4

ıs

fs

20 20

30 25