حفاظت در برابر صاعقه-ترانس ایزوله

ترانس ایزوله
یکی از روش‌های کاهش خطر برق گرفتگی خصوصا در خانه‌ها استفاده از سیستم حفاظت با ترانسفورماتور جدا کننده یا ترانس ایزوله می‌باشد. برای جلوگیری از انتقال ولتاژ بالای AC و کاهش اثرات ناشی از صاعقه و حفاظت از اتصال غیر عمد افراد با یکی از سیم‌ها و یا اتصال کوتاه داخلی بین یکی از سیم‌ها و بدنه دستگاه‌ها ناشی از رطوبت یا عوامل فیزیکی از ترانس ایزوله استفاده می‌شود. با توجه به اهمیت ایزولاسیون برق در بیمارستان‌ها و NICU,CCU و ICU اتاق‌های عمل و همچنین بخش‌های کلینیک‌های تخصصی، برای جلوگیری از برق گرفتگی بیمار و پرسنل و رعایت نکات مذکور در استانداردها، از ترانس‌های ایزوله استفاده می‌شودکه در دو نوع (EXTERNAL) یا خارجی به صورت دستگاه مستقل و (INTERNAL) یا داخل تابلو برق قابل استفاده می‌باشد.
در عین حال تمامی موارد فوق در محیط‌های صنعتی دارای ماشین‌های CNC مانند واتر جت، تراش، فرز، پانچ و... نیز صادق است. ترانسفورماتور یک به یک یا ایزوله به ترانسفورماتوری گفته می‌شود که ولتاژخروجی آن با ولتاژ ورودی آن برابر باشد. استفاده از ترانسفورماتور‌های یک به یک در بین دو مدار الکتریکی باعث می‌شود تا در عمل، ارتباط و تبادل انرژی الکتریکی بین آن‌ها قطع شود. به همین دلیل این نوع ترانسفورماتور‌ها را ایزوله یا جداکننده نیز می‌نامند.
ترانسفورماتور ایزوله در مدار نقش حفاظت کننده اشخاص در مقابل برق گرفتگی را ایفا می‌کند، زیرا این ترانسفورماتور‌ها شبکه را از زمین ایزوله یا جدا می‌کنند و در نتیجه تماس با سیم برق باعث برق گرفتگی نمی‌شود.
در این نوع حفاظت از ترانسفورماتور با دو سیم پیچ مجزای یک به یک و یا کاهنده استفاده می‌شود که ولتاژ خروجی آن بیش از ۴۲ ولت است در ترانسفورماتور یک به یک ولتاژ ثانویه برابر ولتاژ شبکه می‌باشد.
ترانسفورماتور ولتاژ تغذیه مصرف کننده را از نظر الکتریکی از شبکه جدا می‌کند.
به ثانویه ترانسفورماتور حفاظتی، اتصال بیش از یک مصرف کننده مجاز نمی‌باشد، زیرا در صورت اتصال بدنه همزمان دو مصرف کننده احتمال خطر برق گرفتگی وجود دارد ثانویه این نوع ترانسفورماتور نباید اتصال زمین داشته باشد.



نحوه عملکرد ترانس ایزوله:
ترانس ایزوله به دلیل وجود امپدانس کم، انتقال توان در محدوده طراحی شده را به خوبی انجام می‌دهد و نیز به دلیل عایق بندی مناسب و عدم وجود ارتباط الکترونیکی بین اولیه و ثانویه از عبور ولتاژ DC به طور کامل جلوگیری می‌کند. علاوه بر این طراحی این ترانس در محدوده فرکانس ۵۰Hz عملاً باعث ایجاد امپدانس بالا برای فرکانس‌های زیاد و نویز‌های ناشی از دستگاه‌ها به صورت دو طرفه می‌شود. همچنین به اشباع رفتن هسته ترانس، مانع از عبور فرکانس‌های بالا ناشی از صاعقه یا هر عامل دیگری خواهد شد. عدم ارتباط الکترونیکی بین اولیه وثانویه عملاً ارتباط بین زمین و ثانویه را از بین می‌برد و در قسمت ایزوله یا ثانویه، مفهومی از فاز و نول وجود ندارد و هیچ کدام از سیم‌ها باعث برق گرفتگی نخواهد شد.
در مکان‌هایی که اختلالات ونویز‌های شدید در شبکه وجود دارد می‌توان از نوع SINGLE SHIELD و SHIELD DOUBLE این ترانسفورمر استفاده کرد.


ویژگی‌های ترانس ایزوله:
۱-ایزولاسیون با سطح بسیار بالا
۲- اتصال زمین بسیار مطمئن
۳- عدم تداخل فرکانس‌های رادیویی و نویز بسیار پایین
۴- پالایش تداخل‌های ناشی از بار‌های غیر خطی
۵- بهبود دهی قدرت کلی سیستم
۶- طراحی جهت مصارف خاص

مورد استفاده در قدرت های:

- ۱ تا ۱۵ کیلو ولت آمپر تک فاز
- ۶ تا ۴۰۰ کیلو ولت آمپر سه فاز



حفاظت دیفرانسیل درصدی ترانسفورماتور در طول خطای خارجی به اندازه کافی قابل اعتماد نیست، اگر مشخصه محدود کننده/ دیفرانسیل تنها معیاری در فراهم آوردن امنیت باشد. اشباع CTها در طول خطاهای خارجی منجر به مواردی از نسبتهای خطرناک بالای محدود کننده/ دیفرانسیل می شود که در حال گذر از مشخصه به منطقه عملیاتی هستند و موجب سفر ناخواسته می شوند. کمک به تشخیص اشباع CT زود، و همچنین بررسی جهت-گیری برای محافظت از امنیت اضافی در طول خطاهای خارجی بسیار مهم و حیاتی است. آنالیز دقیق سیستم از جمله ترانسفورماتور قدرت، و ترانسفورماتورهای جریان برای تنظیم حفاظت برای عملکرد مطلوب مورد نیاز است.
The transformer percent differential protection is not reliable enough during external fault, if the differential/restraint characteristic is the only one criteria providing security. The saturation of CTs during external faults could lead to cases of dangerously high differential/restraint ratios crossing the characteristic into the operating region and causing unwanted trip. The help of early CT saturation detection, as well as directionality check are vital for the protection to provide additional security during external faults. Careful analysis of the system including the power transformer, and current transformers, is needed to set the protection for optimum performance.