ترانسفورماتورها نقش حیاتی در سیستم‌های توزیع برق دارند و ولتاژ را برای رفع نیازهای کاربردهای مختلف افزایش یا کاهش می‌دهند. برای اطمینان از عملکرد ایمن و قابل اعتماد ترانسفورماتورها، قانون ملی برق (NEC) الزامات خاصی را برای حفاظت، قطع، اتصال به زمین، تهویه و علامت‌گذاری آنها تعیین می‌کند. این مقاله مروری جامع بر مقررات NEC مربوط به حفاظت ترانسفورماتور، از جمله حفاظت در برابر اضافه جریان، وسایل قطع، اتصال به زمین، تهویه و علامت‌گذاری روی پلاک ارائه می‌دهد.

حفاظت اضافه جریان برای ترانسفورماتورها (NEC 450.3)

حفاظت اولیه در برابر اضافه جریان

حفاظت اضافه جریان اولیه برای ترانسفورماتورهایی با ولتاژ اولیه ۱۰۰۰ ولت یا کمتر الزامی است، مگر اینکه ترانسفورماتور یکی از موارد استثنا ذکر شده در NEC 450.3(A) را داشته باشد. دستگاه محافظ اضافه جریان اولیه (OCPD) باید حداکثر ۱۲۵٪ جریان اولیه نامی ترانسفورماتور باشد یا تنظیم شود. برای ترانسفورماتورهایی با چندین سیم‌پیچ اولیه، هر سیم‌پیچ باید OCPD مخصوص به خود را داشته باشد.

حفاظت اضافه جریان ثانویه

حفاظت اضافه جریان ثانویه برای ترانسفورماتورهایی با ولتاژ ثانویه ۱۰۰۰ ولت یا کمتر الزامی است، مگر اینکه ترانسفورماتور یکی از موارد استثنا ذکر شده در NEC 450.3(B) را داشته باشد. جریان نامی یا تنظیمی OCPD ثانویه نباید بیش از ۱۲۵٪ جریان نامی ثانویه ترانسفورماتور باشد. در مواردی که جریان نامی ثانویه کمتر از ۹ آمپر باشد، جریان نامی یا تنظیمی OCPD می‌تواند بیش از ۱۶۷٪ جریان نامی ثانویه ترانسفورماتور نباشد.

استثنائات و موارد خاص

استاندارد NEC 450.3 چندین استثنا برای الزامات حفاظت اضافه جریان اولیه و ثانویه ارائه می‌دهد. این استثنائات در مورد پیکربندی‌های خاص ترانسفورماتور، مانند اتوترانسفورماتورها، و ترانسفورماتورهایی با ویژگی‌های خاص، مانند ترانسفورماتورهای با امپدانس بالا یا ترانسفورماتورهای مورد استفاده در مدارهای کنترل موتور، اعمال می‌شود. بررسی دقیق NEC 450.3(A) و (B) برای تعیین اینکه آیا ترانسفورماتور هر یک از استثنائات را برآورده می‌کند یا خیر، ضروری است.

ابزار قطع اتصال ترانسفورماتور (NEC 450.14)

محل وسایل قطع ارتباط

وسیله قطع اتصال ترانسفورماتور باید یا در معرض دید ترانسفورماتور یا در مکانی دور از دسترس قرار گیرد. اگر در مکانی دور از دسترس قرار دارد، وسیله قطع اتصال باید مطابق با NEC 110.25 قفل شونده باشد.

الزامات دسترسی

وسایل قطع اتصال ترانسفورماتور باید به راحتی قابل دسترسی باشند و نباید بیش از 6.5 فوت (2.0 متر) بالاتر از کف یا سکوی کار قرار گیرند، مگر اینکه یکی از موارد استثنا ذکر شده در NEC 450.14(A) را داشته باشند.

علامت گذاری های دائمی

وسایل قطع اتصال ترانسفورماتور باید به طور دائم علامت گذاری شوند تا ترانسفورماتوری که کنترل می‌کنند را نشان دهند. علامت گذاری ها باید به راحتی قابل مشاهده باشند و باید شامل اطلاعات زیر باشند:

• شناسایی ترانسفورماتور (مثلاً «ترانسفورماتور T1»)
• ولتاژ و جریان نامی ترانسفورماتور
• محل ترانسفورماتور (اگر در دیدرس وسیله قطع کننده نباشد)

اتصال زمین ترانسفورماتور (NEC 450.10)

اتصال زمین محفظه‌های ترانسفورماتور

محفظه‌های ترانسفورماتور باید مطابق با NEC 250.4 که الزامات کلی برای اتصال زمین و همبندی را تعیین می‌کند، به زمین متصل شوند. هادی اتصال زمین باید مطابق با NEC 250.66 اندازه‌گذاری شود و باید با استفاده از یک ترمینال یا باس اتصال زمین ذکر شده به محفظه ترانسفورماتور متصل شود.

اتصال زمین مدارهای ثانویه ترانسفورماتور

مدارهای ثانویه ترانسفورماتور باید مطابق با NEC 250.20 و 250.30 زمین شوند. روش اتصال زمین به ولتاژ ثانویه ترانسفورماتور و نوع سیستم الکتریکی (مثلاً سیستم مشتق جداگانه یا سیستم مشتق غیر جداگانه) بستگی دارد. به طور کلی، هادی اتصال زمین باید مطابق با NEC 250.66 اندازه گیری شود و باید با استفاده از یک ترمینال یا باس اتصال زمین ذکر شده به مدار ثانویه متصل شود.

تهویه و خنک‌سازی ترانسفورماتور (NEC 450.9)

الزامات تهویه برای محفظه‌های ترانسفورماتور

محفظه‌های ترانسفورماتور باید دارای منافذ تهویه باشند تا امکان اتلاف گرمای تولید شده توسط ترانسفورماتورها فراهم شود. منافذ تهویه باید مطابق با NEC 450.45 اندازه گیری شوند و باید به گونه‌ای قرار گیرند که تهویه متقاطع محفظه را فراهم کنند. در برخی موارد، ممکن است برای حفظ سطح دمای قابل قبول در داخل محفظه، تهویه مکانیکی مورد نیاز باشد.

الزامات خنک‌سازی برای ترانسفورماتورهای پر شده با مایع

ترانسفورماتورهای پر از مایع باید به خنک‌کننده‌ی کافی مجهز شوند تا از گرم شدن بیش از حد جلوگیری شده و عملکرد صحیح آنها تضمین شود. روش خنک‌سازی به اندازه‌ی ترانسفورماتور و نوع مایع مورد استفاده برای عایق‌بندی و خنک‌سازی (مثلاً روغن معدنی، مایع سیلیکونی یا مایع کم‌اشتعال) بستگی دارد. ترانسفورماتورهای پر از مایع را می‌توان با همرفت طبیعی، خنک‌سازی با هوای فشرده یا مبدل‌های حرارتی مایع به مایع خنک کرد. سیستم خنک‌کننده باید مطابق با توصیه‌های سازنده‌ی ترانسفورماتور طراحی شود و باید قادر به حفظ دمای مایع در محدوده‌ی قابل قبول باشد.

علامت گذاری پلاک ترانسفورماتور (NEC 450.11)

اطلاعات پلاک مورد نیاز

پلاک‌های مشخصات ترانسفورماتور باید شامل اطلاعات زیر باشند:

• نام سازنده ترانسفورماتور
• ترانسفورماتور نامی کیلوولت آمپر (کیلوولت آمپر)
• فرکانس
• ولتاژ اولیه و ثانویه
• امپدانس (اگر ۲۵ کیلوولت آمپر یا بیشتر باشد)
• فواصل مورد نیاز برای تهویه
• مقدار و نوع مایع عایق (برای ترانسفورماتورهای پر شده با مایع)
• مقدار نامی BIL سیم‌پیچ فشار قوی (برای ترانسفورماتورهایی با سیم‌پیچ‌های فشار قوی بیش از ۱۰۰۰ ولت)

دوام پلاک‌های نام

پلاک‌های مشخصات ترانسفورماتور باید از مواد بادوامی ساخته شوند که بتوانند محیطی را که ترانسفورماتور در آن نصب شده است، تحمل کنند. پلاک مشخصات باید به طور ایمن به ترانسفورماتور متصل شده و در تمام طول عمر ترانسفورماتور قابل خواندن باشد.