Yük Altında Kademe Değiştiricili Transformatörler
Yük altında kademe değiştiricili transformatörler, enerji sistemlerinde gerilim stabilitesinin sağlanmasını sağlayan temel cihazlardır. Yük altında kademe değiştirme işleminin en can alıcı noktası, gerilimin bir değerden başka bir değere değiştirilme işlemi esnasında enerjinin kesintisiz ve güvenli bir şekilde yüke verilmesidir. Kademe değiştirici, bu işlemi en ağır işletme şartlarında bile binlerce kez güvenle yapabilmelidir.
Günümüzde kullanılan yük altında kademe değiştiricilerde kademe değiştirme operasyonu 2 işlem üzerinde gerçekleşir.
1- Uygun gerilim ayar sargısının seçimi:
Bu işlem, kademe değiştiricinin tap selector olarak tanımlanan kısmında gerçekleşir. Genellikle her bir faza ait 2 adet disk bulunur. Kademe sargılarından tek olanlar bir diske çift numaralı ayar sargıları diğer diskteki sabit kontaklara bağlanır. Kademe değiştiricinin bu kısmı, direk transformatör bölümünün yağı ile izole edilebilir. Reverse anahtarı ise geniş ayar sahalı transformatörlerde kullanılmaktadır. Bu anahtar, transformatör kademe sargılarının polaritesini değiştirerek bu sargılardaki gerilimi ana sargıya ekler veya çıkarır. Böylece transformatörün gerilim ayar sahası 2 katına çıkarılır.
2- Enerjinin (yükün) uygun bir şekilde yüke aktarılması:
Bu işlem, kademe değiştirme işlemi sırasında oluşan aşırı akımları sınırlandırarak emniyetli bir şekilde enerjinin sürekliliğinin sağlandığı bölümdür. Bu bölümde 2 adet geçiş direnci (her bir transformatörün parametrelerine göre özel hesaplanmalıdır) ve kuvvet kontakları bulunur. Geçiş dirençleri oluşan aşırı akımları sınırlarken kuvvet kontakları bu dirençleri devreye alır veya çıkarır. Çalışma esnasında oluşan ark trafo yağı ile veya vakum hücrelerle söndürülür. Bu kısımda bulunan yağ arktan dolayı karbon içereceği için trafo kısmından izole olmalıdır. Kademe değişim işlemi sırasında gereken mekanik enerji, tıpkı yüksek gerilim kesicilerinde olduğu gibi bu kısmın üzerinde bulunan bir yay tertibatı ile sağlanır. Bu yayın kurulması, trafo tankı üzerinde bulunan motor kontrol ünitesi vasıtasıyla veya elle çevirerek sağlanmaktadır.
Günümüzde yük altında kademe değiştiricili transformatörler mikroişlemci tabanlı gerilim kontrol cihazlarıyla kontrol edilir. Bu cihazlar, transformatörün sekonder tarafından gelen gerilim bilgisini değerlendirirler. Gerilim ayarlanan limitlerin dışında ise ayarlanan süre kadar bekler ve bu sürenin sonunda gerilim hala istenen değerde değilse kademe değiştiriciye kumanda göndererek transformatörü bir üst kademeye veya bir alt kademeye alır. Günümüzde üretilen şalterlerde kademe değiştirme operasyonu yaklaşık olarak 5-10 saniye arasında sürer. Bu süreden de görülebileceği gibi bu cihazlar kısa süreli gerilim darbelerini düzeltemez. Yük altında kademe değiştiricili transformatörlerin kullanıcıların ihtiyaçlarına tam cevap vermesi açısından enerji sisteminin davranışlarının iyi bir şekilde analiz edilmeli ve bu analiz doğrultusunda transformatör üretilmelidir.
1. Primer şebeke geriliminin alabileceği maksimum ve minimum değerler. Sadece güncel değil gelecekte olabilecek değerler de göz önüne alınmalı, gündüz gece gerilim farkları, mevsimsel değişiklikler gerekiyorsa enerji dağıtım şirketlerinden bu konu ile ilgili kesin bilgi alınmalıdır.
2. Transformatörün besleyeceği yüklerin yol açtığı yol alma akımları ve bu akımların yaratacağı gerilim düşümleri analiz edilmesi,
3. Yüklerin sağlıklı olarak çalışabilecekleri gerilim aralıkları belirlenmesi son derecede önemlidir.
Aksi durumda transformatör ihtiyaca cevap veremeyebilir veya gereğinden fazla kademeyle donatılmış olabilir.
Yük altında kademe değiştiricilerin elektriksel ve mekanik ömrü, imalatçı tarafından belirtilmektedir. Bu değerler kademe değiştiricinin nominal akımına göre verilen değerler olup kademe değiştirici üzerinden normal şartlarda daha az akımlar geçeceği için ömürleri daha uzun olacaktır. Bununla beraber izolasyon yağının dielektrik dayanımı ve kontak geçiş dirençleri periyodik olarak ölçülmeli sonuçlar uygun değil ise gereken bakımları yapılmalıdır.