ترانسفورماتورها

[spow 44197]

اجزاي ترانسفورماتور

 

1- هسته:

 

هسته ترانسفورماتور از ورق الکتريکي به ضخامت 0.3 ميليمتر که در عرض هاي مختلف بريده شده

تشکيل ميشود که در نهايت پس از چيدن داراي سطح مقطع تقريبا دايره اي شکل مي گردد. به منظور کاهش تلفات آهن محل اتصال ورق ها به يکديگر داراي زاويه 45 درجه مي باشد و اتصال بصورت فاق و زبانه انجام ميگيرد.

2- سيم پيچ:

کليه ترانسفورماتور هاي مصرف داخلي داراي دو سيم پيچ (فشار قوي و فشار ضعيف( مي باشند که در ابعادمختلفي پيچيده ميشوند.سيم پيچ هاي فشار ضعيف از سيم تخت با عايق کاغذي يا فويل مسي بصورت سيم پيچ استوانه اي توليد مي گردد.سيم پيچ هاي فشار قوي از سيم گرد و يا تخت با عايق لاکي بصورت سيم پيچي لايه اي و براي قدرت بالاتر بصورت کلافي و مرکب از قرار گيري کلاف ها بروي هم تشکيل ميشود .

جهت هدايت دماي حاصله(ناشي از تلفات مس ) به خارج و جلوگيري از تمرکز و ازدياد دما در داخل سيم پيچ ها بر حسب مدل، کانال هايي موازي با محور يا عمود بر محور پيش بيني ميشود.

3- مواد عايقي :عايق بندي ترانسفورماتور توسط مرغوبترين مواد عايقي مانند کاغذ عايق ، مقواي عايق و فيبر عايق صورت مي گيرد. رطوبت هواي محيط که به مرور در مواد عايقي راه مي يابد توسط کوره هاي خشک کننده تحت خلا جدا مي گردد بطوريکه مواد عايقي موجود ترانسفورماتور کاملا خشک و عاري از رطوبت مي باشند.

4- انشعابات سيم پيچ و قابليت تنظيم ولتاژ :

تغييرات جزئي ولتاژ شبکه را مي توان با تغيير نقاط اتصال سيم پيچ فشار قوي بر طرف نمود، بنحوي

که ولتاژ مورد نياز مصرف کننده ثابت بماند. تغيير دادن نقاط اتصال و استفاده از انشعابات سيم پيچ فشار قوي در حالت بي برقي توسط کليد تنظيم ولتاژ صورت مي گيرد.

تنظيم وتغيير ولتاژ در سيم پيچ فشار ضعيف، کمتر صورت مي گيرد.معمولا در طرف فشارضعيف ولتاژ400 ولت ( سه فاز) و 231 ولت براي تک فاز مي باشد.

5- مخزن :

ترانسفور ماتور ها بسته به قدرت ، گرماي حاصله و استحکام مکانيکي مورد لزوم داراي مخازني از نوع ورق صاف کنگره اي و يا رادياتوري مي باشند. کف مخزن محکمتر از ساير نقاط آن ساخته شده و شاسي مجهز به چرخ هاي انتقال به آن جوش داده مي شود .در قسمت پايين مخزن شير تخليه روغن نصب گرديده است. همچنين پيچ هايي جهت برقراري ارت در نظر گرفته ميشود.

6- مقره هاي فشار قوي و فشار ضعيف :

بروي مقره هاي فشار قوي جرقه گيرهايي متناسب با ميزان بزرگترين ولتاژ ضربه اي قابل تحمل و ارتفاع محل نصب از سطح دريا تنظيم ميگردد.

7- سيستم انبساط روغن :

الف ) منبع انبساط :

جهت انتقال روغن از ترانس به اين مخزن در برابراضافه حجم روغن و از مخزن به ترانس در صورت کمبود روغن است.

ب ) سيستم هرمتيک :

در اين نوع ترانسها ، منبع انبساط وجود ندارد و انبساط و انقباض وله ها روي مخزن تحت فشار روغن داخل آن فضاي لازم جهت جبران وافزايش – کاهش حجم روغن را ايجاد مي نمايد، لذا در اين نوع ترانسفورماتورها منبع انبساط و رطوبت گير وجود ندارد.

تجهيزات نصب شده روي ترانسفورماتور :

1- رله بوخهلتس :

اين رله بروي ترانسهاي کنسرواتور دار نصب ميشود و براي ترانسهاي هرمتيک ميتوان از تجهيزات خاص

همچون رله هرمتيک و dgpt که عملکرد مشابه بوخهلتس دارند استفاده نمود. در اين وسيله حفاظتي،

گاز هاي ايجاد شده از تجزيه روغن ناشي از تخليه جزئي و کامل و نقاط داغ غير مجاز در داخل

ترانسفورماتور جمع ميشود، بطوريکه اگر ميزان گاز بوجود آمده از حد معيني تجاوز نمايد با اتصال دو

کنتاکت موجود در آن آلارم و سپس فرمان قطع ارسال ميشود.

2- ترمومتر روغن :

ترمو متر با داشتن يک عقربه، ميزان دماي روغن ترانسفورماتور را نشان ميدهد و داراي دو ميکرو سوئيچ

قابل تنظيم بوده که با توجه به دماي مجاز روغن تنظيم ميگردند. از اين کنتاکت ها ميتوان براي فرمان

اخطار و قطع استفاده نمود.

3- رطوبت گير :

بروي کليه ترانس ها رطوبت گير نصب مي گردد. در حالت عادي رنگ ماده رطوبت گير بايد آبي تيره باشد

که پس از اشباع با رطوبت به رنگ صورتي روشن تغيير رنگ داده که در اين صورت بايد آن را با ماده

خشک تعويض نمود.

4- روغن نما :

الف ) روغن نما عقربه اي :

درجه روغن نما در روي منبع انبساط جهت نشان دادن سطح روغن نصب مي گردد. عقربه روغن نما در دماي محيط 20 درجه سانتيگراد بايد روي علامت 20+ قرار گيرد.

 

ب) روغن نما چشمي :

با توجه به عدم وجود منبع انبساط در ترانسهاي هرمتيک جهت کنترل سطح روغن و شارژ احتمالي روغن از filling pipe که روي در پوش نصب ميشود استفاده مي گردد. جهت کنترل سطح روغن از روغن نماي چشمي استفاده شده که قرار داشتن گوي داخل آن در بالا نشاندهنده سطح روغن مناسب در ترانس است.

[spow 44197]

ترانسفورماتور قدرت

ترانسفورماتور وسيله اي است كه انرژي الكتريكي را در يك سيستم جريان متناوب از يك مدار به مدار ديگر انتقال مي دهد و مي تواند ولتاژ كم را به ولتاژ زياد وبالعكس تبديل نمايد.

برخلاف ماشينهاي الكتريكي كه انرژي الكتريكي و مكانيكي را به يكديگر تبديل مي كنند ، در ترانسفور ماتور انرژي به همان شكل الكتريكي باقيمانده و فركانس آن نيز تغيير نميكند و فقط مقادير ولتاژ و جريان در اوليه و ثانويه متفاوت خواهد بود . ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلي سيستم هاي انتقال و پخش انرژي مطرح هستند بلكه در تغذيه مدارهاي الكترونيك و كنترل ، يكسوسازي ، اندازه گيري و كوره هاي الكتريكي نيز نقش مهمي بر عهده دارند .

انواع ترانسفورماتورها را ميتوان برحسب وظايف آنها بصورت ذيل بسته بندي كرد :

1- ترانسفورماتورهاي قدرت در نيروگاهها و پستهاي فشار قوي

2- ترانسهاي توزيع در پستهاي توزيع زميني و هوايي ، براي پخش انرژي در سطح شهرها و كارخانه ها

3- ترانسهاي قدرت براي مقاصد خاص مانند كوره هاي ذوب آلومينيم ، يكسوسازها و واحدهاي جوشكاري

4- اتوترانسها جهت تبديل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازي موتورهاي القايي

5- ترانسهاي الترونيك

6- ترانسهاي ولتاژ و جريان جهت مقاصد اندازه گيري و حفاظت

7- ترانسهاي زمين براي ايجاد نقطه صفر و زمين كردن نقطه صفر

8- ترانسهاي آزمايشگاه فشار قوي و ...

و از نظر ماده عايقي و ماده خنك كننده نيز ترانسفورماترها را مي توان بصورت ذيل بسته بندي كرد :

1- ترانسفورماتورهاي روغني Oil immersed power Transformer

2- ترانسفورماتورهاي خشك Dry type transformer 3-ترانسفورماتورهاي با عايق گازي (sf6) Gas insulated transformer

ساير ترانسفورماتورها مانند ترانسفورماتورهاي كوره ، ترانسفورماتورهاي تغيير دهنده فاز و..

بعنوان ترانسفورماتورهاي خاص قلمداد مي گردند .

 

ساختمان ترانسهاي قدرت روغني

قسمتهاي اصلي در ساختمان ترانسفورماتورهاي قدرت روغني عبارتند از:

-1 هسته يك مدار مغناطيسي

-2سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه

 

 

به جز موارد فوق اجزا ديگري نيز به منظور اندازه گيري وحفاظت به شرح زير وجوددارند :

-1كنسرواتوريا منبع انبساط روغن

-2تب چنجر

-3ترمومترها

- 4نشان دهنده هاي سطح روغن

-5رله بوخ هلتز

-6سوپاپ اطمينان يا لوله انفجاري / شير فشار شكن )

-7رادياتور يا مبدلهاي حرارتي

-8پمپ و فن ها

-10شيرهاي نمونه برداري از روغن پايين و بالاي تانك

-11شيرهاي مربوط به پركردن و تخليه روغن ترانس

-12مجراي تنفسي و سيليكاژل مربوط به تانك اصلي و تب چنجر

-13تابلوي كنترل

-14تابلوي مكانيزم تب چنجر

-15چرخ ها

-16 پلاك مشخصات نامي

 

-1هسته :

هسته ترانس يك مدار مغناطيسي خوب با حداقل فاصله هوايي و حداقل مقاومت مغناطيسي است تا فورانهاي مغناطيسي براحتي از آن عبور كنند . هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود0.3 ميليمتر و حتي كمتر است . براي كاهش تلفات فوكو ورقه ها تا حد امكان نازك ساخته مي شوند و لي ضخامت آنها نبايد بحدي برسد كه از نظر مكانيكي ضعيف شده و تاب بردارد .

در ترانسهاي قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً 0.3 يا 0.33 ميليمترانتخاب مي شود كه اين ورقه ها توسط لايه نازكي از وارنيش عايقي با يك سيم نازك عايقي ، نسبت به هم عايق مي شوند .

 

-2سيم پيچي هاي ترانس :

در ساختمان سيم پيچ هاي ترانس بايد موارد متعددي در نظر گرفته شوند كه در ذيل به مهمترين آنها اشاره مي نمائيم :

-1در سيم پيچ هابايد جنبه هاي اقتصادي كه همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس مي باشد ، مراعات شود .

-2ساختمان سيم پيچ ها براي رژيم حرارتي كه بايد در آن كار كند محاسبه شود ، زيرا در غير اين صورت عمر ترانس كاسته خواهد شد .

-3 سيم پيچ ها در مقابل تنش ها و كشش هاي حاصل از اتصال كوتاه هاي ناگهاني مقاوم شوند .

-4 سيم پيچ ها بايد در مقابل اضافه ولتاژهاي ناگهاني از نقطه نظر عايقي ، مقاومت لازم را داشته باشند .

سيم پيچ ترانس ها نسبت به هم در نوع سيم پيچ ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سيمها و ضخامت عايق بين حلقه ها متفوت خواهند بود . هر چه ولتاژ ترانس بالا برود ، تعداد حلقه هاي سيم پيچ بيشتر مي شود و هر چه ظرفيت ترانس بيشتر شود ، اندازه سيم ها بزرگتر مي گردد.

 

در ترانس با هسته ستوني ، سيم پيچها اعم از فشار قوي ، متوسط و فشار ضعيف و سيم پيچ تنظيم – بصورت استوانه متحدالمركز روي ستونهاي هسته قرار مي گيرند . معمولاً سيم پيچ فشار ضعيف در داخل و فشار قوي در خارج واقع مي شوند و ترتيب فوق به اين دليل رعايت مي شود كه عايق كاري فشار ضعيف نسبت به هسته راحت تر است .

-3 تانك اصلي روغن

تانك ترانس يك ظرف مكعب يا بيضوي شكل است كه هسته و سيم پيچ هاي ترانس در آن قرار مي گيرند و نقش يك پوشش حفاظتي را براي آنها ايفا مي كند داخل اين ظرف از روغن پر مي شود بطوريكه هسته و سيم پيچ كاملاً در روغن فرو مي روند . سطح خارجي تانك تلفات گرمايي داخل ترانس را به بيرون منتقل مي كند از هر مترمربع سطح تانك حدوداً 400 الي 450 وات توان گرمايي به خارج منتقل مي شود ، بطوريكه در ترانسهاي كوچك ، همين سطح براي خنك كاري كافي است و به تمهيدات ديگري نظير رادياتور وفن نياز نمي باشد . در ترانسهاي تا KVA 50 بدنه تانك از ورق ساده فولادي به ضخامت حدوداً MM3 ميليمتر ساخته مي شود ، سطح آن صاف بوده و نيازي به ميله هاي تقويتي يا لوله هاي خنك كن ندارد . هر 4 وجه ترانس از يك ورق يك پارچه درست مي شود و فقط در يك گوشه جوشكاري مي گردد

تانك ترانس بايستي موجب شود كه موارد مشروحه ذيل تأمين گردند:

 

- حفاظتي براي هسته ، سيم پيچ ، روغن و ساير متعلقات داخلي باشد .

- داراي استقامت كافي باشد كه در حين حمل و نقل و نيز در زمان اتصال كوتاه داخلي بتواند تنش هاي مكانيكي ايجاد شده را تحمل نمايد .

- ارتعاشات و صدا در آن به حداقل برسد .

- ساختمان آن در برابر نشت روغن و يا نفوذ هوا كاملاً آب بندي باشد

- سطوح كافي براي دفع گرماي ناشي از تلفات ترانس را تأمين كند

- محلي براي نصب بوشينگها ، تب چنجر ، مخزن ذخيره روغن و ساير متعلقات باشد.

- از نظر ابعاد در حدي باشد كه براحتي قابل تحمل و حمل و نقل از طريق جاده يا راه آهن باشد .

- حداقل تلفات فوكو در آن ايجاد شود

- حداقل ميدان مغناطيسي در خارج از آن وجود داشته باشد

به اين ترتيب طراحي تانك ترانس به روش پيش بيني شده براي حمل و نفل آن نيز بستگي دارد .

-4مقره ها ( بوشينگ ها(

سرهاي خروجي سيم پيچ هاي فشار قوي و فشار ضعيف بايد نسبت به بدنه فلزي تانك ، عايقكاري شوند . براي اين منظور از مقره ها استفاده مي شود . مقره يا بوشينگ تشكيل شده است از يك هادي مركزي كه توسط عايق هاي مناسبي در ميان گرفته شده است .

بوشينگها روي در پوش فوقاني ترانس نصب مي شوند و در موارد نادري بوشينگها را روي ديوارة جانبي تانك هم نصب مي كنند . انتهاي پاييني مقره در داخل تانك جاي مي گيرد ، در حاليكه سر ديگر آن در بالاي درپوش و در هواي خارج واقع مي شود .

ترمينالهاي هر دو سر داراي بستهاي مناسبي براي اتصال به سر هادي هاي داخل ترانس و نيز هادي هاي شبكه مي باشند . شكل و اندازه بوشينگها به كلاس ولتاژ ، نوع محل ( داخل ساختمان يا در هواي آزاد ) و جريان نامي آن بستگي دارد . بوشينگهاي داخل ساختماني نسبتاً كوچك بوده و سطح آن صاف است ، اما بوشينگهاي هواي آزاد كاملاً در معرض شرايط مختلف جوي نظير برف و باران و آلودگي و ... قرار مي گيرند ، بنابراين از نظر شكل كاملاً متفاوتند و از سپرهايي به شكل چتر تشكيل مي شوند ، تا سطح زيرين آنها در مقابل باران خشك نگه داشته شوند . دراين صورت سطح خارجي آنها زياد شده و فاصله خزش جرقه روي سطح چيني عايق زيادتر مي گردد و در نتيجه استقامت الكتريكي بوشينگ افزايش مي يابد.

در حال حاضر تمام ترانسهاي با قدرت زياد ، براي كار در هواي آزاد ساخته مي شوند و مقره هاي عايقي ، براي ولتاژهاي مختلف زير موجود مي باشند :

 

0.5و1و3 و6 تا 10 و20 و 35 و110 و220 و320 و500 و750 كيلووات در ترانسهاي قدرت از 3 تا 10 كيلووالت ، همان بوشينگ kv10 بكار مي رود . براي ترانسهاي kv 1 و كمتر از مقره چيني ساده يا مقره اپوكسي زرين ساخته مي شود .

[spow 44197]

سيستم هاي اندازه گيري و حفاظت ترانس

 

-1كنسر واتور يا منبع انبساط روغن

منبع ذخيره روغن كه به اسامي منبع انبساط و كنسرواتور نيز ناميده مي شود ، تانكي است كه در بالاترين قسمت ترانس نصب مي شود در حين تغييرات بار روزانه ، روغن ترانس انبساط وانقباض مي يابد و در حين انبساط وارد منبع ذخيره مي شود . اندازه و حجم منبع ذخيره به اندازه ترانس و تغييرات دمايي آن در هنگام بهره برداري بستگي دارد . در ترانسهايي كه داراي تب چنجر قابل قطع زير بار هستند ، منبع انبساط به دو بخش تقسيم مي گردد كه قسمت كوچكتر براي تب چنجر و قسمت بزرگتر براي تانك اصلي در نظر گرفته مي شود . از بالاي هر قسمت منبع ذخيره ، لوله اي به فضاي آزاد آورده مي شود ، كه به آن مجراي تنفسي مي گويند (Breather) در ورودي اين مجرا ظرف شيشه اي قرار دارد ، كه داخل آن از ماده اي رطوبت گير به نام سيليكاژل پر مي شود . به اين ترتيب هواي ورودي به ترانس رطوبت خود را از دست داده و كاملاً خشك خواهد بود.

در هر قسمت منبع ذخيره ، يك نشان دهندة سطح روغن نصب مي شود تا سطح روغن را در حين كار ترانس بتوان نظارت كرد و همچنين دو سطح منبع ديگر كه مجهز به كنتاكت آلارم مي باشند نيز بر روي آنها نصب مي گردند سطح خارجي منبع ذخيره نيز با رنگ مناسب پوشيده مي شود تا از خوردگي و زنگ زدن محافظت گردد .

- 2تپ چنجر

در بارهاي مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط نيز تغيير مي كند و سبب تغيير ولتاژ شبكه مي شود . كنترل ولتاژ شبكه هاي توزيع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ايجاد مي شود . اساس كار تب چنجر بر تغيير نسبت تبديل ترانس استوار است . بدين ترتيب كه با انشعاباتي كه در سيم پيچ فشار قوي تعبيه مي گردد تعداد دور سيم پيچ را تغيير داده و سبب تغيير ولتاژ خروجي ترانس مي گردد

تپ چنجرها بطور گسترده اي براي كنترل ولتاژ شبكه در سطوح مختلف ولتاژي بكار گرفته مي شوند . معمولاً كنترل ولتاژ در محدودة %15 +_ مقدور است . ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بين 1 تا 5/2 درصد تغيير مي كند انتخاب مقدار كم براي پله ها سبب افزايش تعداد تپ ها مي گردد و انتخاب مقدار بالا براي هر پله باعث عدم امكان تنظيم دقيق ولتاژ مورد نظر مي گردد

.

محل تپ چنجر : (( تپ چنجر ))

در داخل تانك اصلي ، قسمتي را براي بخش اصلي تب چنجر ( دايورترسوئيچ ) در نظر گرفته اند اين قسمت كاملاً آب بندي شده است داخل آن نيز با روغن ترانس پر شده است . اين روغن كاملاً از روغن تانك اصلي جداست و باهم مخلوط نمي شود . تپ چنجر را در سمت فشار قوي نصب كرده اند كه داراي مزيت هاي زيرمي باشند:

الف) در طرف فشار قوي جريان كمتر است لذا براي تپ چنجرهايي كه زير بار عمل مي كنند حذف جرقه ساده تر است .

ب) چون تعداد دور سيم پيچها ي فشار قوي بيشتر است ، لذا امكان تغييرات يكنواخت تروپه هاي كوچكتر به راحتي ميسر است . در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار مي دهند تا عايق كاري آن نسبت به زمين ساده تر باشد .

بهره برداري از ترانسفورماتورهاي با تنظيم كننده ولتاژ زير بار :

اكثر ترانسفورماتورها داراي دستگاهي بنام تب چنجر بوده كه كار آنها عملاً در مدار گذاشتن و خارج كردن تعدادي از حلقه هاي سيم پيچي ترانسفورماتور به منظور تغيير دادن در نسبت تبديل ترانس مي باشد . عموماً اين دستگاه در قسمت فشار قوي قرار مي گيرد .

تب چنجر ترانسفورماتورها عموماً بر 2 نوع مي باشند :

:On load tap changer - 3ترانسفورماتورهايي كه تب آنها زماني كه تپ ترانسفورماتور زيربار

است ، قابل تغيير مي باشد .

: Off load tap changer - 2ترانسفورماتورهايي كه تب آنها فقط زماني كه در مدار نباشند ، قابل تغيير مي باشند .

اين تغيير تپ در محل روي بدنة ترانس صورت مي گيرد . به اين ترتيب با توجه به تعداد تپ و اينكه هر تپ چه مقدار تغيير ولتاژ بوجود مي آورد و نياز به چه مقدار تغيير در ولتاژ مي باشد ، تب آنها را بر حسب نياز سيستم تغيير مي دهيم . مكانيزم عمل تپ به طور كلي به اين صورت است كه اهرمي قادر است در جهت گردش عقربه هاي ساعت تعداد حلقه هاي سيم پيچ را كم و در خلاف آن زياد نمايد .

ترانسفورماتورهايي كه مجهز به سيستم اتوماتيك ولتاژ

( Avr = Automatic voltage regulation)

مي باشند به طريق زير تغيير تب صورت مي گيرد :

الف) اتوماتيك

ب) دستي و الكتريكي از اطاق فرمان

ج) دستي الكتريكي از محل

د) دستي مكانيكي توسط اهرم مخصوص

هر تغيير Tab در اوليه ترانس قدرت به اندازه kv5 در ولتاژ ورودي ترانس تغيير ايجاد مي كند .

 

-3ترمومترها :

اين نشان دهنده ها ، از نوع عقربه اي بوده و براي تشخيص درجه حرارت گرمترين نقطه سيم پيچي ترانس بكار ميرود . معمولاً به ازاء هر گروه سيم يك نشان دهنده بكار گرفته شده كه روي يك از فازها نصب مي شود . اين روش اندازه گيري بصورت غيرمستقيم است به اين معني كه غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دماي روغن را حس مي كند، سپس توسط يك زف جرياني متناوب با جريان عبوري از سيم پيچ از كويل حرارتي عبور ميكند ، لذا گرمايي متناسب با سيم پيچ ها در ترمومتر ايجاد مي شود .

نشان دهنده حرارت ورغن :

اين نشان دهنده نيز از نوع عقربه اي بوده و عنصر حساس آن در بالاي ترانس و در حول و حوش گرمترين محل روغن نصب مي شود و خود آن روي بدنه ترانس و در مجاورت ترمومترهاي سيم پيچ ها نصب مي گردد . نوع عنصر حساس ، اغلب مقاومت حساس به دما است .

-4 نشان دهندة سطح روغن :

اگر چه رله بوخهولتز مي تواند كاهش سطح روغن را نشان دهد ولي ، براي داشتن ضريب اطمينان بالاتر ، نشان دهندة سطح روغن نيز بروي منبع ذخيره ( كنسرواتور) پيش بيني مي شود . ممكن است نشان دهنده بصورت دريچه شيشه اي براي ديدن سطح روغن باشد . علاوه برآن ، نشان دهنده نوع عقربه اي كه از طريق مغناطيس ، با شناور داخل منبع كنسرواتور در ارتباط است . نيز تعبيه مي گردد و بايد طوري نصب شود كه از سطح زمين قابل رؤيت باشد . عقربه نشان دهنده بايد نمايانگر سطوح حداكثر ، حداقل و نرمال بوده و كنتاكتهايي براي آلارم نيز بايد پيش بيني شده باشد

 

-5رله بوخهتس:

تجهيزات الكتريكي كه داخل آنها پر از روغن است نظير ترانسفورماتورها ، بوشينگهاي آنها و ترمينال باكس مربوط به كابلها را مي توان جهت محافظت از عيوب داخلي و از دست رفتن روغن آنها ، با رله بوخهولتز حفاظت كرد .

اين رله كه در لوله رابط بين تانك ومنبع ذخيره نصب مي شود از دو گوي شناور كه در داخل محفظه رله نصب شده اند و مي توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند ، تشكيل شده است . دو عدد كليد جيوه اي نيز با شناور همراه هستند و مي توانند كنتاكتهايي را قطع يا وصل كنند رله بوخهلتز بسيار دقيق است و از آنجا كه در مراحل اوليه آغاز شدن بسياري از مشكلات ، آلارم مي دهد . اين شانس را به پرسنل بهره برداري مي دهد كه شرايط خطرناك را خيلي زود شناسايي كنند . و از آسيب هاي جدي به تجهيزات جلوگيري نمايند .

تنظيم درجه حساسيت رله بوخهولتز كاملاً تجربي است و بستگي به ترانس و رله دارد . در هر حال بايد دقت داشت كه رله خيلي حساس نباشد ، زيرا اضافه بار كم و جريانهاي اتصال كوتاه شديد خارجي و حتي تغييرات درجه حرارت موسمي ، سبب جريان پيدا كردن روغن مي شود كه نبايد رله بوخهولتز را بكار اندازد . پس از هر تريپ ترانس ، در اثر رله بوخهولتز بايد گازهايي كه در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اوليه خود بازگردد.

در ضمن بايد گازهايي را كه به محفظه گاز رله خارج مي كنيم ، از نظر قابليت اشتعال مورد آزمايش قرار دهيم ، زيرا در صورتيكه ترانسفورماتور خوب تحت خلاء قرار نگرفته باشد ، هواي موجود در داخل روغن ، كم كم خارج شده و در رله جمع مي گردد و مي تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد .

همچنين ممكن است به طريقي هوا به داخل ترانسفورماتور نفوذ كرده باشد . اين عمل در ترانسهايي كه روغن آنرا جديداً عوض كرده اند بيشتر پيش مي آيد . با وجود اينكه رله بوخهولتز يك رله بسيار خوبي است و مي تواند از آغاز پيدايش نقص آن را تشخيص دهد ، و ليكن داراي محدويت هايي نيز هست كه در ادامه ذكر مي گردد .

محدوديت هاي رله بوخهولتز :

 

۱-فقط خطاهايي را تشخيص مي دهد كه در سطح روغن پايين تر از رله اتفاق افتاده باشد .

2- تنظيم كليد جيوه اي را نمي توان زياد حساس گرفت ، زيرا در اين صورت لرزشهاي ناشي از بهره برداري ، زلزله ، شوكهاي مكانيكي در خط و حتي نشستن پرنده ها ، ممكن است اشتباهاً آنرا به كار اندازند .

3 -مي نيمم زمان عمل كردن آن 0.1 ثانيه است و متوسط آن 0.2 ثانيه . چنين رله اي خيلي كند به

حساب مي آيد ، و ليكن با وجود آن ارزش اين رله بسيار بالاست

.

4 -از نظر اقتصادي رله بوخهولتس براي ترانسهاي كمتر از kva 500 بكار برده نمي شود .

 

5 - سوپاپ اطمينان يا لوله انفجاري ( شير فشار شكن)

در اثر اتصال كوتاه ناگهاني و يا هر حادثة ديگر در هسته و سيم پيچها كه منجر به ايجاد گاز شديد شود ، فشار داخل تانك مي تواند به ميزان خطرناكي افزايش يابد . براي جلوگيري از خطر انفجار تانك ، در بالاي درپوش آن شير فشار شكن نصب مي گردد

اين شيزر در عرض چند ميلي ثانيه عمل خواهد كرد و سبب تخليه فشار خواهد شد . در همين موقع ، ميكرو سويچي كه همراه آن است ، سبب بسته شدن مدار تريپ مي گردد . پس از كاهش فشار در اثر نيروي فنر ، شير خود به خود بسته خواهد شد .

 

6 - رادياتور يا مبدل حرارتي

نظر به اينكه روغن داراي خاصيت عايقي خوب و همچنين تبادل حرارتي زياد مي باشد . در ترانسفورماتورها بعنوان خنك كننده مورد استفاده قرار مي گيرد . جهت تبادل حرارتي بهتر با محيط اطراف ، اصولاً روغن از طريق رادياتور و پمپ هاي روغن يك سيكل بسته را طي مي نمايد و حين عبور از رادياتورها توسط فن ها با محيط اطراف تبادل حرارتي انجام مي دهد . لازم به توضيح است در بعضي از ترانسفورماتورهاي واحدهاي آبي روغن توسط كولرهاي آبي ( Heat exchanger ) خنك مي شود .

 

 

 

7 - پمپ و فن ها

جهت تبادل حرارتي بهتر با محيط اطراف ، اصولاً روغن از طريق رادياتور و پمپ هاي روغن يك سيكل بسته را طي مي نمايد و حين عبور از رادياتورها توسط فن ها با محيط اطراف تبادل حرارتي انجام مي دهد .

معمولاً در ترانس هاي قدرت كه مجهز به پمپ روغن مي باشند ، يك نشان دهندة فولي روغن در مسير باي پاس و به موازات مسير پمپ هاي روغن نصب مي شود كه در شرايط روشن بودن پمپ ها و جاري بودن روغن ، صفحه معلق آن به صورت مايل قرار مي گيرد . اما به خاموش شدن پمپ و يا قطع جريان روغن – به هر دليل ديگر – صفحه بر اثر نيروي وزن پايين آمده و بصورت قائم واقع مي شود . در اين حالت ، اغلب سبب بسته شدن كنتاكتي خواهد شد كه موقعيت اين صفحه را در اتاق فرمان گزارش مي نمايد . همچنين از طريق دريچه شيشه اي ، موقعيت آن قابل رؤيت است .

8 - شيرهاي نمونه برداري از روغن پايين و بالاي تانك

9 - شيرهاي مربوط به پركردن و تخليه روغن ترانس

10 - مجراي تنفسي و سيليكاژل مربوط به تانك اصلي و تب چنجر

منبع ذخيره روغن توسط يك يا دو مجراي تنفسي به هواي آزاد مربوط مي گردد و در ورودي آن يك ظرف شيشه اي كار گذاشته مي شود كه بسته به بزرگي منبع مي تواند از يك يا چند قسمت تشكيل شده باشد . درون اين ظرفها را با سيليكاژل پر مي كنند .

هنگاميكه بار ترانس زياد باشد و روغن گرم شود بر اثر انبساط روغن مقداري از هواي داخل منبع ذخيره از طريق مجراي تنفسي خارج مي شود . در انتهاي ظرف سيليكاژل يك مجرا وجود دارد كه در بالاي آن يك پياله زنگي شكل بصورت معكوس قرار دارد و در ته ظرف مقداري روغن ترانس ريخته مي شود . به اين مجموعه تله هوا (air trap) ميگويند .

هوا براي خارج شدن ا زمنبع ذخيره بايد از اين تله بگذرد هنگاميكه روغن منقبض مي شود فشار داخل منبع ذخيره كاهش مي يابد . و فشار هواي بيرون بر سطح روغن داخل تله ، سبب مي گردد كه سطح روغن داخل زنگ تا آنجا پائين بيايد كه هوا بتواند از آن عبور كند و پس از گذشتن از سيليكاژل به منبع ذخيره برسد . به اين ترتيب روغن، ذرات معلق در هوا را مي گيرد و سيليكاژل كه يك ماده رطوبت گير است باعث جذب رطوبت هوا خواهد شد .

سيليكاژل به صورت دانه هاي گرد كوچكي است كه در شرايط خشك ، رنگ آن آبي است و با جذب رطوبت به رنگ صورتي در خواهدآمد . وقتي حدود 75% درصد از سيليكاژل داخل ظرف تغيير رنگ داد بايد آن را تعويض نمود . سيليكاژل صورتي شده را براي بازيافت به آزمايشگاه مي فرستند سليكاژل از پايين ظرف شروع به تغيير رنگ مي كند . اگر در مواردي مشاهده شود اين تغيير رنگ از بالاي ظرف شروع شده است به اين معني است كه نشتي هوا وجود دارد و بايد آن را برطرف نمود .

11 -تابلوي كنترل

12 - تابلوي مكانيزم تب چنجر چرخ ها

13 - پلاك مشخصات نامي

ترانسهاي قدرت T1 ,T2 (400/33KV) پست اتصالشان بصورت ستاره مثلث مي باشد اين بدان علت است كه اتصال شماره – مثلث در پست هاي فرعي و در پايان خط انتقال بكار مي رود و توسط آن ولتاژ فشار قوي به متوسط يا فشار ضعيف تبديل مي شود تا به ترانس توزيع متصل گردد .

از زيان ديگر اين روش اين است كه چون هارموني سوم جريان در مثلث بسته مي تواند جريان يابد ، لذا جريان آن سينوسي بوده و در نتيجه ولتاژهاي ثانويه سينوسي مي باشند ( يعني داراي هارموني سوم ولتاژ نمي باشند ).

كاربرد اين اتصال :

1 -پست هاي فرعي انتهاي خط انتقال انرژي

2 - تبديل فشار قوي به فشار ضعيف

3 - در مواردي كه همه مصرف كننده ها سه فاز داشته باشند .

اتصال زيگزاگ :

همانگونه كه از اسمش پيداست اين اتصال در ترانس زيگزاگ استفاده شده است :

 

مزاياي اين اتصال : 1- از ثانويه ترانس قدرت در مقابل اتصال زمين حفاظت مي كند .

2 - نامتعادلي بار را شديداً كاهش مي دهد .

3 -مانند اتصال مثلث هارموني سوم ولتاژ را حذف مي كند .

 

اتصال ترانس مصرف داخلي پست بصورت مثلث – ستاره مي باشد : 33KV/380Vاين اتصال در سيستمهاي توزيعي ( چهار سمبه ) بكار مي رود كه همزمان مي تواند هم مصرف كننده هاي سه فاز را تغذيه نمايد و هم بصورت تكفاز در مصارف خانگي و روشنايي استفاده شود.

[spow 44197]

قطع و وصل ترانسفورماتورهاي قدرت :

جهت قطع ترانسفورماتور بايستي ابتدا بار ترانسفورماتوري كه قرار است از مدار خارج گروه محاسبه شود . اگر امكان مانور دادن بار بر روي ترانسفورماتورهاي پرالل وجود داشته باشد ، مي توان پس از انجام مانور اقدام به قطع دژنكتور طرف ثانويه ترانسفورماتور نمود . بعد از آن پك ترانسفورماتور را در صورتيكه از نوع O.L.T.C باشد ، روي حالت زمان گذاشته و سپس دژكتور طرف اوليه قطع گردد .

در صورتيكه امكان مانور بار وجود نداشته باشد و يا خروج ترانسفورماتور اضطراري نباشد ، خاموشي به يكي از روزهاي تعطيل يا در ساعاتي از شبانه روز كه بار خروجي حداقل داشته باشد ، موكول مي گردد . عمل وصل ترانسفورماتورها عيناً عكس عملياتي است كه در حالت قطع صورت مي گيرد .

تجهيزات اندازه گيري و حفاظت ترانسفورماتور 165MV يا 62.5MVA پست 400KV

1- ترانسفورماتورهاي جريان

2 - نشان دهنده درجه حرارت سيم پيچ

3 - نشان دهنده درجه حرارت روغن

4 - Pressure relief valve

سيليكاژل Dehy drating breather ( محفظه سيليكاژل ) 5 -

6 - Buchholz relay

7 -Gas collector

8- كيج مغناطيسي سطح روغن

 

ساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب مي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن XLPEبه جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذيساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب مي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن XLP به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده است.

تكنولوژي استفاده از كابل به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال 1998 در يك ژنراتور فشار قوي به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هاديهاي شمشي ( مستطيلي ) در سيم پيچي استاتور استفاده مي شد، از هاديهاي گرد استفاده شده است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط مي شود، هاديهاي سيلندري ، توزيع ميدان الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند بطوريكه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان 30 در صد كاهش مي يابد.

در فرايند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور آزمايشي تكفاز با ظرفيت 10 مگا ولت آمپر طراحي و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمايش گرديد. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ هاي از 36 تا 145 كيلو ولت و ظرفيت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.

نيروگاه مدرنLotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lottefors كه بصورت يك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاينده عمل مي كند ، داراي ظرفيت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 كيلو ولت كار مي كند. اين واحد در ژانويه سال 2000 راه اندازي گرديد. اگر چه نيروگاه Lottefors نيروگاه كوچكي با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلي در مركز سوئد قرار دارد اما به دليل نوسازي مستمر، نيروگاه بسيار مدرني شده است. در دهه 80 ميلادي ، توربين هاي مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، كل سيستم كنترل آن نوسازي گرديد. اين نيروگاه اكنون كاملاً اتوماتيك بوده و از طريق ماهواره كنترل مي شود.

ويژگيهاي ترانسفورماتور خشك

ترانسفورماتور خشك داراي ويژگيهاي منحصر بفردي است از جمله:

1- به روغن براي خنك شده با به عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد.

2- سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي از مهمترين ويژگي هاي آن است. به دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زير زميني و همچنين احتراق و خطر آتش سورزي كم ميشود.

3- با حذف روغن و كنترل ميدانهاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ايمني افراد ومحيط زيست كاهش مي يابد، امكانات تازه اي از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم ميشود.به اين ترتيب امكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهري و جاهايي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند، فراهم ميشود.

4- در ترانسفورماتور خشك به جاي بوشينگ چيني در قسمتهاي انتهايي از عايق سيسيكن را بر استفاده ميشود. به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين ميرود.

5- كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش نشاني كاهش ميدهد. بنابراين از اين دستگاهها در محيط هاي سر پوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي توان استفاده كرد.

6- با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين مي رود. بنابراين كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.

7- از ديگر ويژگي هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راههاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره برداري شود. با بكار گيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان پذير است .

8- اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفورماتور نمي شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابجا مي شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي كند.

 

نخستين تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك براي اولين بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors سوئد به آساني نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبي كار كرده است. در آينده اي نزديك دومين واحد ترانسفورماتور خشك ساخت former در يك نيروگاه هيدروالكتريك در سوئد نصب مي شود.

چشم انداز آينده تكنولوژي ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك Dryformerاست. چند سال اول از آن در مراكز شهري و آن دسته از نواحي كه از نظر محيط زيست حساس هستند، بهره برداري مي شود. تحقيقات فني ديگري نيز در زمينه تپ چنجر خشك، بهبود ترمينال هاي كابل و سيستم هاي خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترين كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نياز مصرف كنندگان براي كار در شبكه و ايفاي نقش مورد انتظار در پست هاست.

در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين مي باشد.در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تاثير عايق كابل قرار نمي گيرد.در يك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه اي براي بهينه كردن طراحي ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش هاي گرمايي فراهم كرده است.

 

 

کاربرد ابررسانا در سيم و کابل

 

کشف متحول کننده ابررساناهاي دما بالا در سال ۱۹۸۶ منجر به تحول و توليد نوع جديدي از کابلها در سيستمهاي قدرت شد. در ايالات متحده، اروپا و ژاپن رقابت سختي بر روي تجارت توليد آينده کابلهاي ابررسانائي وجود دارد. قابليت هدايت جريان برق در کابلهاي HTSبالغ بر ۱۰۰ بار بيشتر از هاديهاي آلومينيومي و مسي متداول مي‌باشد. اندازه، وزن و مقاومت اين نوع کابلها از کابلهاي معمولي بهتر بوده و امروزه توليدکنندگان تجهيزات الکتريکي در سراسر دنيا سعي دارند با استفاده از تکنولوژي HTS باعث کاهش هزينه‌ها و افزايش ظرفيت و قابليت اطمينان سيستمهاي قدرت شوند.

 

کاربرد ابررسانا در ترانسفورماتورها

استفاده از مواد ابررسانا در سيم‌بندي ترانسفورماتورها باعث ۵۰% کاهش در تلفات، وزن و ابعاد ترانسفورماتور نسبت به انواع متداول ترانسفورماتورهاي روغني شده و به علاوه تأثير قابل توجهي نيز در افزايش بازده، کاهش افت ولتاژ و افزايش ظرفيت اضافه بار ترانسفورماتور دارد. استفاده از ترانسفورماتورهاي ابررسانا با توجه به حجم کم و عدم استفاده از روغن براي خنک‌سازي، نقش قابل ملاحظه‌اي در بهبود فضاي شهري و کاهش هزينه‌هاي زيست محيطي خواهد داشت.

ترانسفورماتورهاي اندازه‌گيري ولتاژ

در حالت‌ كلي‌ ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ به‌ دو گروه‌ عمده‌ تقسيم‌ مي‌شوند.اين‌ دو گروه‌ عبارتند از: ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ سلفي‌ يا مغناطيسي‌ وترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژخازني‌ (CVT-capacitor voltage transformer). در سيستمهاي‌ قدرت‌، تا ولتاژ 145 كيلوولت‌ استفاده‌ از ترانسفورماتورهاي ‌اندازه‌گيري‌ ولتاژ سلفي‌ و در سيستمهاي‌ قدرت‌ با ولتاژهاي‌ بالاتر، استفاده‌ ازترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ خازني‌ مقرون‌ به‌ صرفه‌ است‌.

در عمل‌، دو نوع‌ مختلف‌ ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ خازني‌ با خازن‌ بالا وخازن‌ پايين‌ ساخته‌ مي‌شود. با توجه‌ به‌ كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتور، در شرايط كار مختلف‌آن‌، مانند آلودگي‌ محيط و نوسانات‌، تغييرات‌ فركانس‌ و پاسخ‌ حالت‌ گذاري‌ سيستم‌، ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ خازني‌ با خازن‌ بالا بهترين‌ انتخاب‌ است‌. درسيستمهاي‌ PLC، ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ خازني‌، مورد استفاده‌ قرارمي‌گيرند. همان‌ طور كه‌ مي‌دانيم‌ با استفاده‌ از سيستمهاي‌ PLC مي‌توان‌ مانند خطوطمخابراتي‌، انتقال‌ اطلاعات‌ را با خطوط فشار قوي‌ انجام‌ داد. محدوه‌ كار يك‌ ترانسفورماتوراندازه‌گيري ولتاژ در سيستمهاي‌ اندازه‌گيري‌، بين‌ 80 تا 120 درصد ولتاژ نامي‌ و درسيستمهاي‌ محافظتي‌، بين‌ 05/0 تا 5/1 يا 9/1 درصد ولتاژ نامي‌ آن‌ سيستم‌ تغيير مي‌كند.

در عمل‌ با استفاده‌ از يك‌ مقاومت‌ سري‌ مي‌توان‌ محدوده‌ اندازه‌گيري‌ يك‌ ولت‌ متر راافزايش‌ داد اين‌ روش‌ معمولا در سيستمهايي‌ كه‌ ولتاژ بالايي‌ ندارند استفاده‌ مي‌شود ولي‌ اگرسيستمي‌ ولتاژ بالا داشته‌ باشد اين‌ روش‌ مشكلات‌ فراواني‌ خواهد داشت‌. در سيستمهاي‌ولتاژ بالا، ايزولاسيون‌ مقاومتهاي‌ سري‌ موجود در ولت‌ مترها (براي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژسيستم‌) مقرون‌ به‌ صرفه‌ نبوده‌ و علي‌ رغم‌ ايزولاسيون‌ مقاومتهاي‌ سري‌، با توجه‌ به‌ ولتاژبالاي‌ سيستم‌، وصل‌ سيستم‌ فشار قوي‌ به‌ دستگاه‌ اندازه‌گيري‌ بدون‌ استفاده‌ ازترانسفورماتور ولتاژ، كار خطرناكي‌ است‌. با توجه‌ به‌ موارد فوق‌ در سيستمهاي‌ قدرت‌ براي ‌اندازه‌گيري‌ ولتاژ، از ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ استفاده‌ مي‌كنند.

ضريب‌ افزايش‌ ولتاژ ترانسفورماتور:

در يك‌ سيستم‌ قدرت‌، ترانسفورماتوراندازه‌گيري ولتاژ سلفي‌ يا خازني‌، معمولا بين‌ فاز و زمين‌ قرار مي‌گيرد. در سيستم‌ سه‌ فاز در لحظه‌ نوسانات‌ سيستم‌، ممكن‌است‌ ولتاژ دوسر ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ ولتاژ به‌ ولتاژهاي‌ بالايي‌ افزايش‌ يابد. باتوجه‌ به‌ استاندارد IECضريب‌ افزايش‌ ولتاژترانسفورماتور معمولا 2/1 انتخاب‌مي‌شود. يك‌ ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ولتاژ بايد به‌ صورت‌ مداوم‌ در ولتاژي‌مساوي‌ ولتاژ نامي‌، ضرب‌ در ضريب‌افزايش‌ ولتاژ ترانسفورماتور، به‌ كار خودبدون‌ هيچ‌ مشكلي‌ ادامه‌ داده‌ و در اين‌ ولتاژ،ترانسفورماتور تحت‌ هر شرايطي‌ به‌ حالت‌اشباع‌ وارد نشود.

كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتورهاي‌اندازه‌ گيري‌ ولتاژ:

مانند ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌جريان‌، در ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ولتاژ نيز كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتور با توجه‌به‌ مورد استفاده‌ آن‌ در سيستمهاي‌ حفاظتي‌يا اندازه‌گيري‌ تغيير مي‌كند. درترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ جريان‌، هر يك‌ از سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ ترانسفورماتور در اطراف‌ هسته‌هاي‌ جداگانه‌اي‌ پيچيده‌مي‌شوند. برعكس‌ اگر ترانسفورماتورهاي‌اندازه‌ گيري‌ ولتاژ داراي‌ سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌متعددي‌ باشد تمام‌ اين‌ سيم‌ پيچها در اطراف‌يك‌ هسته‌ مشترك‌ قرار مي‌گيرند. درترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ، افت‌ولتاژ در سيم‌ پيچ‌ اوليه‌ با مجموع‌ جريان‌بارهاي‌ سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ آن‌ رابطه‌ مستقيم‌ دارد.

ساختمان‌ ترانسفورماتورهاي‌اندازه‌ گيري‌ ولتاژ:

ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژمانند ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ جريان‌،انواع‌ مختلفي‌ ندارند. در سيستمهاي‌ ولتاژخيلي‌ زياد، معمولا اتصال‌ كاسكادترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ مورداستفاده‌ قرار مي‌گيرد. البته‌ تحت‌ شرايط ولتاژبالا استفاده‌ از ترانسفورماتورهاي‌ ولتاژ خازني‌، مقرون‌ به‌ صرفه‌ است‌.

[spow 44197]

مشخصه‌هاي‌ انتخاب‌ ترانسفورماتور ولتاژ:

اگر كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتور و توان‌نامي‌ آن‌ خيلي‌ زياد انتخاب‌ شود، ابعادترانسفورماتور بسيار بزرگ‌ بوده‌ و ساخت‌ آن‌مقرون‌ به‌ صرفه‌ نخواهد بود. در نتيجه‌باتوجه‌ به‌ مورد استفاده‌ مناسب‌ترانسفورماتور بايد كلاس‌ دقت‌ و توان‌ آن‌ درنظر گرفته‌ شود.

سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ يك‌ ترانسفورماتوراندازه‌گيري ولتاژ از همديگر جدا نبوده‌ و دراطراف‌ يك‌ هسته‌ مشترك‌، پيچيده‌ مي‌شونددر نتيجه‌ اگر يكي‌ از سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ترانسفورماتور به‌ دستگاه‌ اندازه‌گيري‌ و سيم‌پيچ‌ ديگر به‌ دستگاه‌ حفاظتي‌ (مانند رله‌)وصل‌ شود در اين‌ حالت‌ براي‌ انتخاب‌ توان‌نامي‌ و همچنين‌ كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتورمثالي‌ را در نظر مي‌گيريم‌

 

دستگاه‌ اندازه‌گيري‌ با توان‌: 30ولت‌ آمپر-كلاس‌ دقت‌ دستگاه‌ اندازه‌گيري‌: 5/0

-دستگاه‌ حفاظتي‌ (رله‌) باتوان‌: 120ولت‌آمپر

-كلاس‌ دقت‌ دستگاه‌ حفاظتي‌ (رله‌): 3P

با توجه‌ به‌ مقادير داده‌ شده‌، كلاس‌ دقت‌ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ ولتاژ 5/0 و توان‌آن‌ 150 ولت‌ آمپر انتخاب‌ مي‌شود. در ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژ، اگربيش‌ از يك‌ سيم‌ پيچ‌ ثانويه‌ مورد نياز باشد باتوجه‌ به‌ چگونگي‌ استفاده‌ از بارها(كه‌ درادامه‌ شرح‌ داده‌ مي‌شود) و همچنين‌ با در نظر گرفتن‌ كلاس‌ دقت‌ آنها ترانسفورماتور انتخاب‌ مي‌شود:

) a ( : يكي‌ از سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ باردار بوده‌ وسيم‌ پيچهاي‌ ديگر بدون‌ بار باشد.

:( b ) تمام‌ سيم‌ پيچهاي‌ ثانويه‌ باردار باشد.

بار حرارتي‌ يك‌ ترانسفورماتوراندازه‌گيري ولتاژ، با در نظر گرفتن‌ ضريب‌ولتاژ آن‌، به‌ بيشترين‌ مقدار باري‌ گفته‌مي‌شود كه‌ ترانسفورماتور بتواند بدون‌افزايش‌ درجه‌ حرارت‌ از مقدار مشخص‌شده‌، آن‌ بار را تغذيه‌ كند. با توجه‌ به‌استاندارد IEC-186 كلاسهاي‌ دقت‌دستگاههاي‌ اندازه‌گيري‌ بين‌ 80 تا 120درصد ولتاژ نامي‌ و بين‌ 25 تا 100 درصد بارنامي‌ و كلاسهاي‌ دقت‌ دستگاههاي‌ حفاظتي‌بين‌ 5 درصد ولتاژ نامي‌ تا Vش برابر آن‌ وهمچنين‌ بين‌ 25 تا 100 درصد بار نامي‌صادق‌ هستند. دستگاههاي‌ اندازه‌گيري‌ و حفاظتي‌مدرن‌، تلفات‌ كمتري‌ دارند در نتيجه‌ ممكن‌است‌ بار كل‌ ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ ولتاژاز 25 درصد مقدار بار نامي‌ آن‌ كوچكتر باشددر نتيجه‌ مي‌توان‌گفت‌ كه‌ در اين‌ حالت‌ خطاي‌ نسبت‌ دورها افزايش‌ خواهد يافت‌. در ترانسفورماتورهاي‌اندازه‌ گيري‌ ولتاژ، خطاي‌ نسبت‌ دورها دربارهاي‌ نزديك‌ به‌ بار نامي‌ ترانسفورماتور به‌مقدار مينيمم‌ خود مي‌رسد.

در حالت‌ كلي‌ با توجه‌ به‌ موارد فوق‌مي‌توان‌ گفت‌ كه‌ بار نامي‌ ترانسفورماتور ولتاژ بهتر است‌ با مجموع‌ بارهاي‌ وصل‌ شده‌به‌ آن‌ برابر باشد.

خطاهاي‌ اندازه‌گيري‌ترانسفورماتو ر ولتاژ:

در حالت‌ ايده‌ آل‌، افت‌ ولتاژ در روي‌امپدانس‌ سيم‌ پيچهاي‌ اوليه‌ و ثانويه‌ ترانسفورماتور برابر صفر ولت‌ بوده‌ و درنتيجه‌ رابطه‌ بين‌ ولتاژ اوليه‌ و ثانويه‌ آن‌عبارت‌ خواهد بود از:

در ترانسفورماتورهاي‌ اندازه‌گيري‌ ولتاژموجودر در عمل‌، به‌ علت‌ افت‌ ولتاژ در روي‌ مقاومت‌ سيم‌ پيچهاي‌ اوليه‌ و ثانويه‌ وهمچنين‌ به‌ علت‌ افت‌ ولتاژ در راكتانسهاي‌سيم‌ پيچهاي‌ اوليه‌ و ثانويه‌ (ناشي‌ از شارپراكندگي‌ موجود در سيم‌ پيچها)، رابطه‌ اوليه ‌و ثانويه‌ يك‌ ترانسفورماتور حقيقي‌ خواهد بود.

با توجه‌ به‌ مواردي‌ كه‌ مطرح‌ شد،خطاي‌ موجود در ترانسفورماتورهاي‌ ولتاژحقيقي‌ را مانند ترانسفورماتورهاي‌ جريان‌ باخطاي‌ نسبت‌ دورها و خطاي‌ زاويه‌اي‌ مي‌توان‌ نشان‌ داد.

اگر ولتاژ ثانويه‌ خيلي‌ بزرگ‌ باشد،خطاي‌ نسبت‌ دورها مثبت‌ خواهد بود. ازطرفي‌ اگر ولتاژ ثانويه‌ نسبت‌ به‌ ولتاژ اوليه‌پيش‌ فاز باشد خطاي‌ زاويه‌اي‌ مثبت‌مي‌شود.

براي‌ محاسبه‌ خطاي‌ نسبت‌ دورها وخطاي‌ زاويه‌ در يك‌ ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ ولتاژ، مدار معادل‌ الكتريكي‌ يك‌ترانسفورماتور حقيقي‌ كه‌ به‌ طرف‌ ثانويه‌انتقال‌ يافته‌ است‌ را در نظر مي‌گيريم‌.

همان‌ طور كه‌مي‌دانيم‌ امپدانس‌ معادل‌ سيم‌پيچها ازمجموع‌ مقاومت‌ اهمي‌ سيم‌پيچ‌ و راكتانس‌ناشي‌ از سيل‌ پراكندگي‌ شار اطراف‌ سيم‌ پيچ‌به‌ دست‌ مي‌آيد. افت‌ ولتاژ در امپدانسهاي‌اوليه‌ و ثانويه‌ ترانسفورماتور را در دو حالت‌بارداري‌ و بي‌ باري‌ مورد بررسي‌ قرار مي‌دهيم‌.

از آن‌ جا كه‌، در حالت‌ بي‌ باري‌ به‌ علت‌جريان‌ كم‌ موجود در مدار، افت‌ ولتاژ درامپدانس‌ سيم‌ پيچ‌ اوليه‌ ترانسفورماتور مقدارناچيزي‌ است‌ لذا در اين‌ قسمت‌ فقط افت‌ولتاژ، در حالت‌ بارداري‌ ترانسفورماتور رامورد بررسي‌ قرار مي‌دهيم‌. در حالت‌بارداري‌، شدت‌ جريان‌ عبوري‌ از امپدانس‌ معادل‌ هسته‌، بسيار كوچكتر از شدت‌ جريان‌بار ترانسفورماتور بوده‌ و در نتيجه‌ از امپدانس‌ معادل‌ هسته‌صرف‌نظر شده‌ است‌.

 

تغييرات‌ خطاهاي‌ اندازه‌گيري‌ نسبت‌به‌ تغييرات‌ ولتاژ:

در ترانسفورماتور اندازه‌گيري‌ ولتاژ،خطاهاي‌ اندازه‌گيري‌ در ولتاژهاي‌ مختلف‌سيستم‌، مقادير مختلفي‌ خواهد داشت‌. اين‌تغييرات‌ با توجه‌ به‌ غير خطي‌ بودن‌ منحني‌مشخصه‌ مغناطيس‌ شوندگي‌ هسته ‌ترانسفورماتور، حاصل‌ مي‌شود. تغييرات‌ خطاهاي‌ اندازه‌گيري‌ نسبت‌ به‌تغييرات‌ ولتاژ سيستم‌ را در حالت‌ بارداري‌ وبي‌ باري‌ نشان‌ مي‌دهد. با توجه‌ به‌ اين‌ شكل‌مي‌توان‌ گفت‌ كه‌ تغييرات‌ خطاهاي‌اندازه‌گيري‌ در محدوده‌ وسيعي‌ از تغييرات‌ولتاژ سيستم‌، تغيير چنداني‌ نمي‌كند.

ابعاد سيم‌ پيچهاي‌ ترانسفورماتور:

در طراحي‌ يك‌ ترانسفورماتور، سطح‌مقطع‌ مس‌ سيم‌ پيچها را با در نظر گرفتن‌كلاس‌ دقت‌ و خطاي‌ مشخص‌ شده‌ به‌ دست‌مي‌آوريم‌. هنگام‌ محاسبه‌ سطح‌ مقطع‌ مس‌سيم‌ پيچها، مواردي‌ را در نظر مي‌گيريم‌ كه‌عبارتند از: ولتاژ نامي‌ سيم‌ پيچ‌ اوليه‌ وثانويه‌ ، تعداد دور هر يك‌ از سيم‌ پيچها، بارنامي‌، كلاس‌ دقت‌، فركانس‌ نامي‌ و ضريب‌ولتاژ نامي‌ ترانسفورماتور.

اساس‌ روش‌ فوق‌ به‌ اين‌ شرح‌ است‌:

1- محاسبه‌ تعداد دور سيم‌ پيچهاي‌ترانسفورماتور: براي‌ محاسبه‌ تعداد دورسيم‌پيچهاي‌ ترانسفورماتور رابطه‌ (10) را درنظر مي‌گيريم‌:

در اين‌ رابطه‌ داريم‌:

تعداد دور سيم‌پيچ‌اوليه‌ يا ثانويه‌ N =

ولتاژنامي‌ سيم‌پيچ‌ اوليه‌ يا ثانويه‌ = Vn

فركانس‌ نامي‌ ترانسفورماتور= 4 / 3

سطح‌ مقطع‌ موثر هسته= Aj

چگالي‌ شار مغناطيسي‌ در ولتاژ نامي‌سيم‌پيچ‌ اوليه‌ و يا ثانويه‌= Bn

در حالت‌ كلي‌ مي‌توان‌ گفت‌ كه‌ مقدارBn به‌ ضريب‌ ولتاژ نامي‌ ترانسفورماتوربستگي‌ دارد.

2- محاسبه‌ مقاومت‌ اهمي‌ اتصال‌ كوتاه‌ RK:براي‌ محاسبه‌ مقاومت‌ اهمي‌ اتصال‌ كوتاه‌.با توجه‌ به‌ كلاس‌ دقت‌ ترانسفورماتور،مقدار درصد افت‌ ولتاژ مقاومتي‌ به‌ دست‌مي‌آيد.

3 - سطح‌ مقطع‌ مس‌ سيم‌ پيچهاي‌ اوليه‌ وثانويه‌ ترانسفورماتور را با توجه‌ به‌ مقدارRK، انتخاب‌ مي‌كنيم‌.

4 - بعد از محاسبه‌ ابعاد سيم‌ پيچهاي‌ترانسفورماتور، راكتاس‌ معادل‌ سيم‌ پيچها را(XK) به‌ دست‌ مي‌آوريم‌.

5- خطاي‌ نسبت‌ دورها و خطاي‌ زاويه‌اي‌را محاسبه‌ مي‌كنيم‌. اگر مقادير به‌ دست‌ آمده‌بزرگ‌ باشد با توجه‌ به‌ كلاس‌ دقت‌ترانسفورماتور، براي‌ به‌ دست‌ آوردن‌ خطاي‌مشخص‌ شده‌، سطح‌ مقطع‌ مس‌ سيم‌ پيچها را افزايش‌ مي‌دهيم‌.

[سمندون 19437]

كاربرد الكترونيك قدرت در تپ چنجر ترانسفورماتورهاي توزيع

يكي از حوزه هاي استفاده از الكترونيك قدرت در صنعت برق، تپ چنجر ترانسفورماتورها مي باشد . تپ الكترونيكي برخلاف نوع مكانيكي ، كنترل دائم و تنظيم جريان ولتاژ ترانسفورماتور را ممكن ميسازد . بدين منظور ، بايستي امكان تغيير تپ در شرايط بار كامل ترانس فراهم گردد . مهمترين مسئله در طراحي مبدل قدرت براي اين منظور، اندوكتانس سرگردان تپ هاي سوئيچ شده مي باشد . اگر عمل تغيير تپ بين دو تپ مختلف در فركانس بالا صورت بگيرد ، امكان تنظيم دائمي ولتاژ ثانويه در بار كامل ترانس وجود دارد .

 

 

طراحي مبدل قدرت

 

به دلايل زير از لحاظ فني، امكان استفاده از يك مبدل قدرت معمول تجاري سه فاز حتي در سيستم توزيع وجود ندارد :

 

1. ولتاژ فاز شبكه توزيع (در محدوده تا 20 كيلوولت) از حد ظرفيت بلوكه كردن نيمه هاديهاي قدرت معمول ، بيشتر است .

 

2. كل سيستم مذكور ، شامل مبدل قدرت ، بايستي در شرايط وقوع اتصال كوتاه ترانس در مدار باقي بمانند ( مثلا براي جريان نامي 22 آمپر اوليه ، جريان اتصال كوتاه تا 550 آمپر را تحمل كند) .

 

3. با برقدار كردن ترانس، جرياني در حدود چهار برابر جريان نامي برقرار ميشود كه در نتيجه ثانويه ترانس، تا لحظاتي قادر نيست برق 400 ولت مورد نياز دستگاههاي كنترلي فوق را تامين كند .

 

بنابراين ، براي ساختن مبدل قدرتي كه بر مشكلات فوق غلبه كند ، موارد زير در مرحله تحقيق و بررسي قرار دارند :

كاربرد الكترونيك قدرت در تپ چنجر ترانسفورماتورهاي توزيع :

 

يكي از حوزه هاي استفاده از الكترونيك قدرت در صنعت برق، تپ چنجر ترانسفورماتورها مي باشد . تپ الكترونيكي برخلاف نوع مكانيكي ، كنترل دائم و تنظيم جريان ولتاژ ترانسفورماتور را ممكن ميسازد . بدين منظور ، بايستي امكان تغيير تپ در شرايط بار كامل ترانس فراهم گردد . مهمترين مسئله در طراحي مبدل قدرت براي اين منظور، اندوكتانس سرگردان تپ هاي سوئيچ شده مي باشد . اگر عمل تغيير تپ بين دو تپ مختلف در فركانس بالا صورت بگيرد ، امكان تنظيم دائمي ولتاژ ثانويه در بار كامل ترانس وجود دارد .

1. تحقيق در مورد توپولوژي و مفاهيم كنترلي (مدولاسيون) مبدل .

 

2. مدل شبيه سازي شده از ترانس قدرت با مبدلهاي قدرت براي توپولوژيهاي مختلف .

 

3. توپولوژيهاي مختلف ممكن از مبدل قدرت و تكنيكهاي مرتبط كنترل از طريق شبيه سازي .

 

4. انتخاب توپولوژي بهينه از مبدل قدرت با توجه به قابليت اطمينان سيستم ، پيچيدگي و هارمونيكها و دقت شكل موج ترانس .

 

5. اثبات توپولوژي در نظر گرفته شده از لحاظ تجربي .

 

6. انجام آزمون در يك آزمايشگاه ولتاژ بالا و ارزيابي نتايج با توجه هارمونيكهاي شكل موج مبدل .

 

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[spow 44197]

ترانسفورماتورهاي برق

 

اهميت ترانسفورماتورها در صنعت برق و شبكه‌هيا صنعتي، بركسي پوشيده نيست. امروزه يكي از ملزومات اساسي در انتقال و توزيع الكتريكي در جهان ترانسفورماتورها، مي‌باشند.

ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌هاي مختلفي جهت تغيير سطح ولتاژ الكتريكي به‌منظور كاهش تلفات ولتاژ در فرآيند انتقال و توزيع انرژي الكتريكي به‌كار مي‌روند.

در صنعت سيمان، به‌عنوان يكي از مصرف كننده‌هاي بزرگ برق و استفاده از سطوح ولتاژ مختلف در آن، استفاده از ترانسفور ماتورها يكي از اركان اجتناب‌ناپذير مي‌باشد.

در اين مقاله به اختصار ترانسفورماتورها، ساختمان آنها، تعميرات و نگهداري آنها مورد بررسي قرار گرفته است.

 

● ساختمان ترانسفور ماتور

 

ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها مي‌توان به سه دسته كوچك، متوسط و بزرگ دسته‌بندي كرد. ساختمان ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به‌دليل مسائل فاظتي و عايق‌بندي و امكانات موجود، نسبت به انواع كوچك آن پيچيده‌تر است. اجزاء تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است:

 

● هسته‌ ترانسفورماتور

 

هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه‌هاي نازكي است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفور ماتورها محاسبه مي‌شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته‌ ترانسفور ماتور را نمي‌توان به‌طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولاً آنها را از ورقه‌هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق هستند، مي‌سازند اين ورقه‌ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر ۴.۵ درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زيادي است ساخته مي‌شوند . زياد بودن مقدار سيليسيم، باعث شكننده شدن ورق‌ها مي‌شود. براي عايق كردن ورق‌هاي ترانسفورماتور، در گذشته از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي‌شد، استفاده مي‌كردند، اما امروز در هنگام ساختن و نورد اين ورقه‌ەا يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت ۲ تا ۲۰ ميكرون به‌عنوان عايق بر روي آنها ماليده مي‌شود، كه باعث پوشاندن روي ورقه‌ها مي‌گردد. علاوه بر اين، از لاك مخصوصي نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه‌ها استفاده مي‌شود. تمامي ورقه‌هاي ترانسفور ماتور داراي يك لايه عايق هستند. در هنگام محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفور ماتورها را به ضخامت‌هاي ۰.۳۵ و ۰.۵ ميليمتر و در اندازه‌هاي استاندارد مي‌سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده‌ٔ ورقه‌هاي ترانسفور ماتور همگي در يك جهت باشند (مثلاً همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه‌ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.

 

● سيم پيچ‌ ترانسفور ماتور

 

معمولاً براي سيم‌پيچ اوليه و ثانويه ترانسفور ماتور از هادي‌هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند، كه با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر آنها مشخص مي‌شوند. در ترانسفور ماتورهاي پرقدرت از هادي‌هاي مسي كه به‌صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.

سيم پيچي ترانسفور ماتور به اين ترتيب است كه سر سيم‌پيچ‌ها را به‌وسيله روكش عايق‌ها از سوراخ‌هاي قرقره خارج مي‌كنند، تا بدين ترتيب سيم‌ها، قطع (خصوصاً در سيم‌هاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند، علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفور ماتورهاي داراي چندين سيم پيچ، به‌راحت بتوان سر هم سيم‌پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم‌پيچي يا تعمير سيم‌پيچ‌ها ترانسفور ماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه آزمايش كرد.

 

● قرقره‌ ترانسفور ماتور

 

براي حفاظت و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصاً در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد. قرقره معمولاً از كاغذ عايق سخت، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي‌سازند. قره‌قره‌هائي كه از جنس ترموپلاستيك هستند، معمولاً يك تكه ساخته مي‌شوند ولي براي ساختن قرقره‌هاي ديگر آنها را در چند قطعه تهيه و سپس بر روي همديگر سوار مي‌كنند. بر روي ديواره‌هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم‌پيچ از آنها خارج شود.

اندازه قرقره بايد با اندازهٔ ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم‌پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود، كه از لبه‌هاي قرقره مقداري پائين‌تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفور ماتور، لايه‌ٔ روئي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره‌هاي ترانسفور ماتورها نيز استاندارد هستند، اما در تمام موارد، با توجه به نياز، قرقره مناسب را مي‌توان طراحي كرد.

 

● نكات قابل توجه قبل از حمل ترانس‌هاي قدرت

 

پس از پايان مراحل ساخت و انجام موفقيت‌آميز آزمايشات كارخانه‌اي، قبل از جابه‌جائي ترانسفورماتور، از محلي به محل ديگر و قبل از بارگيري بايد اقدامات زير به روي ترانسفور ماتور انجام گيرد، به‌منظور كاهش ابعاد و وزن ترانسفورماتور و نيز از نظر فني و محدوديّت‌هاي ترافيكي، بايد تجهيزات جنبي ترانسفورماتور ”كنسرواتور (منبع انبساط)، بوشينگ‌ها و...“ باز و به‌طور جداگانه بسته‌بندي و آماده حمل گردند. اما خود ترانسفورماتور به طريق زير حمل مي‌گردد.

الف ـ حمل با روغن: ترانسفورماتورهاي كوچك و ترانسفورماتورهائي كه وزن و ابعاد آنها مشكلاتي را از نظر حمل ايجاد نمي‌نمايند، معمولاً با روغن حمل مي‌گردند. در اين حال سطح روغن بايد حدوداً ۱۵ سانتيمتر پايين‌تر از درپوش اصلي (سقف) ترانسفورماتور قرار داشته باشد.

▪ توجه:

فاصله ۱۵ سانتيمتري فوق‌الذكر در مورد كليه ترانسفورماتورها يكسان نبوده و توصيه مي‌شود و به دستورالعمل كارخانه سازنده مراجعه شود.

لازم به ذكر است كه در هنگام حمل روغن، قسمت فعال (Active Part) ترانسفورماتور بايد كاملاً در داخل روغن قرار گيرد.

به‌منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت و هوا به داخل ترانسفورماتور، فضاي بين روغن و سقف ترانسفورماتور را با هواي خشك و يا گاز نيتروژن با فشار حدود ۲/۰ بار در هواي ۲۰ درجه پر مي‌كنند. لازم به ذكراست كه گاز نيتروژن بايد كاملاً خشك باشد، در اين حالت با نصب يك محفظه سيليكاژل بسته (آب‌بندي شده) بر روي ترانسفورماتور عمل جذب رطوبت انجام مي‌شود. ضمناً جهت جلوگيري از پاشيدن روغن به داخل سيليكاژل در طول حمل از يك وسيله حفاظتي استفاده مي‌شود.

حمل بدون روغن: ترانسفورماتورهاي بزرگ بدون روغن حمل مي‌گردند. در اين موارد پس از تخليه روغن، ترانسفورماتور را با هواي خشك (داراي رطوبت كمتر از ppmv ۲۵ و نقطه ميعان كمتر از ۶۰ ـ درجه سانتيگراد) يا با نيتروژن (با درجه خلوص ۹.۹۹%) پر مي‌كنند. لازم به ذكر است كه در اين حالت نيز در طول حمل بايد فشار هوا يا نيتروژن به‌طور مرتب كنترل گردد.

▪ نكات قابل توجه و مهم در نصب و قبل از راه‌اندازي:

۱) كنترل ضربه‌نگار

۲) كنترل فشار هوا

۳) كنترل نقطه شبنم و اكسيژن

۴) كنترل استقرار ترانسفورماتور بر روي فوندانسيون

۵) كنترل تجهيزات جنبي ترانسفورماتور شامل بوشينگ، سيستم خنك كننده، رادياتور، فن، پمپ، كنسرواتور و ملحقات آن

۶) سيستم تنفسي

۷) شير اطمينان

۸) ترمومترها شامل ترمومتر روغن (كاليبره كردن ترمومتر) و ترمومتر سيم پيچ

۹) تپ چنجر

۱۰) رله‌بو خهلتس

[spow 44197]

• روغن ترانسفور ماتور

 

روغن‌هاي ترانسفور ماتور عمدتاً تركيبات پيچيده‌اي از هيدروكربن‌هاي مشتق از نفت خام مي‌باشند و به جهت دارا بودن خواص مورد نياز، اين نوع روغن‌ها جهت ترانسفورماتورها مناسب‌تر تشخيص داده شده‌اند.

خواص مورد نياز براي روغن‌هاي ترانسفور ماتور به‌طور خلاصه عبارتند از:

▪ عايق كاري الكتريكي

▪ انتقال حرارت

▪ قابليت خاموش كردن قوس‌الكتريكي

▪ پايداري شيميائي

▪ سيل كردن ترانسفورماتور

▪ جلوگيري از خوردگي

▪ در مورد سفارش خريد روغن براي ترانسفورماتورها دو مورد مهم را مدنظر قرار مي‌دهيم.

▪ انتخاب نوع روغن ترانسفورماتور

نوع روغن و كيفيت آن، براساس طراحي ترانسفورماتورها مي‌باشد. به‌عنوان مثال در يكي از بررسي‌ها نوعي چسب كه در داخل ترانسفورماتور به‌كار برده شده بود توسط روغن ترانس حل گرديد و باعث شد كه ذرات چسب داخل روغن پراكنده شود و منجر به كاهش دي‌الكتريك روغن گردد. مورد ديگري كه مورد آزمايش قرار گرفت، اين بود كه كاتاليزور مس و آهن باعث از بين بردن روغن تشخيص داده شده است. بنابراين نوع ترانسفورماتور و مواد به كار رفته در آن درتعيين نوع و كيفيت روغن آن تأثير زيادي دارد.

 

● آلودگي روغن ترانفسورماتورها:

 

به‌طور كلي دو نوع آلودگي اصلي در روغن ترانسفور ماتورها عبارتند از:

۱) مواد معلق در روغن

۲) آب

۳) اكسيداسيون روغن

پس از شناسائي مؤلفه‌هاي روغن با آزمايش‌هاي مختلف، تصميم به تصفيه يت تعويض روغن اتخاذ مي‌گردد.

به‌طور كلي ۳ نوع آزمايش كلي بر روي روغن ترانسفورماتور انجام مي‌گيرد كه عبارتند از:

۱) آزمون‌هاي فيزيكي

۲) آزمون‌هاي شيميائي

۳) آزمون‌هاي قسمت‌هاي الكتريكي

برخي از آزمايش‌هائي كه بايد روي روغن ترانسفورماتورها، انجام گيرد در زير آمده است.

۱) تست اسيديته

۲) تست گازهاي حل شده در روغن

۳) تست كشش سطحي

۴) تست بي‌فنيل پلي كلريد (pcb)

 

● تست ولتاژ شكست:

 

روغن ترانسفورماتورها معمولاً بايد داراي ضريب شكست بيشتر از ۵۰ كيلو ولت باشند، كه با انجام آزمايش ولتاژ شكست، نسبت به اندازه‌گيري آن اقدام مي‌گردد. اگر اين شاخص تا حد مشخصي كمتر از ۵۰ كيلو ولت باشد مي‌توان با تصفيه روغن موجود آن را اصلاح كرد، در غير اين صورت بايد نسبت به تعويض روغن اقدام نمود.

[spow 44197]

● آناليز گاز كروماتورگرافي:

 

با توجه به اينكه مولكول‌هاي روغن از تركيبات هيدروكربن ساخته شده‌اند، حرارت يا شكست الكتريكي مي‌تواند باعث شكست مولكول‌هاي روغن و توليد گازهاي قابل اشتعالي مثل متان، اتيلن، اتان و ساير گازها شود، كه در دراز مدت انفجار ترانسفورماتور را در پي خواهد داشت. تحليل گاز كروماتوگرافي به اندازه‌گيري ميزان گازهاي توليد شده در روغن ترانسفورماتور و آناليز آنها مي‌پردازد.

 

● تكنولوژي ساخت

 

ساخت ترانسفورماتورهاي فشار قوي فاقد روغن، در طول عمر يكصد ساله ترانسفور ماتورها، يك انقلاب محسوب مي‌شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي‌اتيلن، به‌جاي هادي‌هاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق سوئدي به نام پرفسور ”Mats lijon“ تراوش كرده است.

تكنولوژي استفاده از كابل به‌جاي هادي‌هادي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال ۱۹۹۸ در يك ژنراتور فشار قوي به‌نام ”Power Former“ به‌كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادي‌هاي شمشي (مستطيلي) در سيم‌پيچي استاتور استفاده مي‌شد، از هادي‌هاي گرد استفاده شده است. همان‌طور كه از معادلات ماكسول استنباط مي‌شود، هادي‌هاي سيلندري، توزيع ميدان‌الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي‌توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند به‌طوري كه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان ۳۰ درصد كاهش مي‌يابد.

در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي‌ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين مي‌باشد. در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تأثير عايق كابل قرار نمي‌گيرد. در يك ترانسفورماتور خشك، با استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه‌اي براي بهينه كردن طراحي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش‌هاي گرمائي فراهم كرده است.

در فرآيند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور آزمايشي تك فاز با ظرفيت ۱۰ مگا ولت‌آمپر (Dry former)، طراحي، ساخته و آزمايش گرديد.

”Dry former“ اكنون در سطح ولتاژهاي از ۳۶ تا ۱۴۵ كيلوولت و ظرفيت تا ۱۵۰ مگاولت آمپر وجود دارد.

 

● ويژگي‌هاي ترانسفورماتورهاي خشك

 

با پيشرفت تكنولوژي امكان ساخت ترانسفورماتورهاي خشك با بازدهي بالا فراهم شده است.

ترانسفورماتور خشك داراي ويژگي‌هاي منحصر به فردي است از جمله:

۱) به روغن براي خنك شدن، يا به‌عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد. سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي از مهمترين ويژگي‌هاي مهم آن است. به‌دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زيرزميني و همچنين احتراق و خطر آتش‌سوزي كم مي‌شود.

با حذف روغن و كنترل ميدان‌هاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفورماتور از نظر ايمني افراد و محيط زيست كاهش يافته است. امكانات تازه‌اي را از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم كرده است. به اين ترتيب امكان نصب ترانسفورماتور خشك در نقاط شهري و جاهائي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند، وجود دارد.

۲) در ترانسفورماتور خشك به‌جاي بوشينگ چيني در قسمت‌هاي انتهائي از عايق سيليكن را بر (Silicon rubber) استفاده مي‌شود. به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين مي‌رود.

۳) كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش‌نشاني را كاهش مي‌دهد. بنابراين از اين دستگاه‌ها در محيط‌هاي سرپوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي‌توان استفاده كرد.

۴) با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك‌هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين مي‌رود. بنابراين كار نصب آسان‌تر شده و تنها شامل اتصال كابل‌ها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.

۵) از ديگر ويژگي‌هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راه‌هاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره‌برداري شود. با به‌كارگيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان‌پذير است.

۶) اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفور ماتور نمي‌شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي‌شود. به‌علاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابه‌جا مي‌شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي‌كند.

سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتورها (TMMS)

سيستم TMMS (Transformer Monitoring Management System فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است.

سيستم TMMS براساس جمع‌آوري اطلاعات بحراني بهره‌برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي‌نمايد.

سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد ترانسفورماتور عيب‌هاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم‌گيري را در اختيار بهره‌بردار قرار دهد.

اطلاعات بهره‌برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفورماتورها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع‌آوري مي‌گردند به شرح زير مي‌باشند.

[spow 44197]

● گازهاي موجود در روغن‌ ترانسفورماتورهمراه با ئيدران

 

▪ آب موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با Acquaoil ۳۰۰

▪ جريان بار ترانسفورماتور

▪ دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور

▪ وضعيت تپ جنچر ترانسفورماتور

▪ سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور

اطلاعات بهره‌برداري فوق جمع‌آوري شده و به‌همراه ساير اطلاعات موجود به‌طور مستمر تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره‌برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند.

▪ شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور

▪ ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور

▪ ميل و شدت توليد گاز و جباب در داخل روغن ترانسفورماتور

▪ ملزومات نگهداري ترانسفورماتور

سيستم TMMS فارادي را مي‌توان براي ترانسفورماتورهاي موجود به‌كار برد و همچنين مي‌توان آن را در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود.

ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي مي‌توانيد باعث ارتقاء عملكرد آن براي مواد زير گرديد.

▪ حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره‌برداري اقتصادي و بهينه

▪ تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتورها

▪ مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن

▪ تكميل و توسعه فرايند و عملياتي مديريت ترانسفورماتورها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي

▪ كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها به‌صورت برنامه‌ريزي شده و يا ناشي از خطا

▪ آشكارسازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها

▪ نمايش مراحل تكامل و شكل‌گيري شرايط پيدايش خطا

 

● ترانسفورماتورها سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي عامل K

 

هارمونيك‌هاي توليد شده توسط بارهاي غير خطي مي‌توانند مشكلات حرارتي و گرمائي خطرناكي را در ترانسفورماتورهاي توزيع استاندارد ايجاد نمايند. حتي اگر توان بار خيلي كمتر از مقدار نامي آن باشد، هارمونيك‌ها مي‌توانند باعث گرماي بيش از حد و صدمه ديدن ترانسفورماتورها شوند. جريان‌هاي هارمونيكي تلفات فوكو را به شدت افزايش مي‌دهند. به‌همين دليل سازنده‌ها، ترانسفورماتورهاي تنومندي را ساخته‌اند تا اينكه بتوانند تلفات اضافي ناشي از هارمونيك‌ها را تحمل كنند. سازنده‌ها براي رعايت استاندارد يك روش سنجش ظرفيت، به‌نام عامل K را ابداع كرده‌اند. عامل K نشان دهنده مقدار افزايش در تلفات فوكو است. بنابراين ترانسفورماتور عامل K مي‌تواند باري به اندازه ظرفيت نامي ترانسفورماتور را تغذيه نمايد مشروط بر اينكه عامل K بار غير خطي تغذيه شده برابر با عامل K ترانسفورماتور باشد. مقادير استاندارد عامل K برابر با ۴، ۹، ۱۳، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰ مي‌باشند. اين نوع ترانسفورماتورها عملاً هارمونيك را از بين نبرده تنها نسبت به آن مقاوم مي‌باشند.

ترانسفورماتور (HMT (Harmonic Mitigating Transformer نوع ديگري از ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي HMT هستند كه از صاف شدن بالاي موج ولتاژ بهواسطه بريده شدن آن جلوگيري مي‌كند HMT، طوري ساخته شده است كه اعو جاج ولتاژ سيستم و اثرات حرارتي ناشي از جريان‌هاي هارمونيك را كاهش مي‌دهد. HMT اين كار از طريق حذف فلوها و جريان‌هاي هارمونيكي ايجاد شده توسط بار در سيم پيچي‌هاي ترانسفورماتور انجام مي‌دهد.

چنانچه شبكه‌هاي توزيع نيروي برق مجهز به ترانسفورماتورهاي HMT گردند مي‌توانند همه نوع بارهاي غير خطي (با هر درجه از غير خطي بودن) را بدون اينكه پيامدهاي منفي داشته باشند، تغذيه نمايند. به همين دليل در اماكني كه بارهاي غير خطي زياد وجود دارد از ترانسفورماتور HMT به صورت گسترده استفاده مي‌شود.

● مزاياي ترانسفورماتور HMT

▪ مي‌توان از عبور جريان مؤلفه صفر هارمونيك‌ها (شامل هارمونيك‌هاي سوم، نهم و پانزدهم) در سيم پيچ‌ اوليه، از طريق حذف فلوي آنها در سيم پيچي‌هاي ثانويه جلوگيري كرد.

ترانسفورماتورهاي HMT با يك خروجي در دو مدل با شيفت فازي متفاوت ساخته مي‌شوند. وقتي كه هر دو مدل با هم به‌كار مي‌روند، مي‌توانند جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در قسمت‌ جلوئي شبكه حذف كنند.

▪ ترانسفورماتورهاي HMT با دو خروجي مي‌توانند مؤلفه متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در داخل سيم پيچي‌هاي ثانويه حذف كنند.

▪ ترانسفورماتورهاي HMT با سه خروجي مي‌توانند مؤلفه‌ متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، يازدهم و سيزدهم را در داخل سيم پيچي ثانويه حذف كنند.

▪ كاهش جريان‌هاي هارمونيكي در سيم‌پيچي‌هاي اوليه HMT باعث كاهش افت ولتاژهاي هارمونيكي و اعوجاج مربوطه مي‌شود.

كاهش تلفات توان به‌علت كاهش جريان‌هاي هارمونيكي به‌عبارت ديگر ترانسفورماتور HMT باعث ايجاد اعو جاج ولتاژ خيلي كمتري در مقايسه با ترانسفورماتورهاي معمولي يا ترانسفورماتور عامل K مي‌شود.