marvinsport
Registered User
ترانسفورماتور
[SUB]ترانسفورماتور دستگاه الكتريكي است كه ورودي و خروجي آن انرژي الكتريكي است. اين دستگاه در نوع انرژي الكتريكي تغييراتي ايجاد نمي كند [/SUB][SUB]، بلكه قادر است در اندازه كميت[/SUB] هاي تشكيل دهنده ي انرژي الكتريكي از قبيل مقدار جريان ، ولتاژ ، زاويه ي فاز و تغييراتي ايجاد كند.
ارتباط بين ورودي و خروجي در ترانسفورماتورها ، شار مغناطيسي است. شار مغناطيسي متغير و قابل كنترل در مدار مغناطيسي امكاناتي فراهم مي سازد كه مي توان به طور دلخواه در كميت هاي انرژي الكتريكي دخالت نموده و آن ها را تحت كنترل در آورد.
ترانسفورماتورها در ابعاد مختلف صنعت برق با اهداف مختلف به كار مي روند ، كاهش تلفات خطوط انتقال انرژي الكتريكي در شبكه هاي عظيم انتقال انرژي ، امكان طراحي وسايل برقي در ولتاژهاي مورد نظر ، ايزوله نمودن يك قسمت از شكه هاي فشار قوي ، تطبيق امپدانس ها (matching) براي بهره گيري از انتقال ماكزيمم توان و يك سو سازي در صنعت برق ، از كاربردهاي بسيار با اهميت ترانسفورماتورها مي باشد. ساختمان ترانسفورماتورها ترانسفورماتورها از يك سيم پيچ اوليه ويك سيم پيچ ثانويه كه به دور يك هسته مغناطيسي پيچيده مي شوند تشكيل مي گردند.. تـرانسفـورماتورها در انـواع هسـته اي ( core – type ) و جداري ( shell – type ) ساخته مي شوند. كاربرد نوع هسته اي بيشتر در فشار قوي مي باشد و نوع جداري آن كاربرد عمومي تري دارد. الف) ترانسفورماتور هسته اي ب) ترانسفورماتور جداري (زرهي) حفاظت از ترانسفورماتورهاي قدرت بوسيلة هوش مصنوعي ترانسفورماتورها در سيستمهاي قدرت وسايل مهمي به شمار مي روند و بخاطر قيمت گران بايد به خوبي محافظت شوند.ترانسفورماتورهاي قدرت از ابتدا با رله هاي Electromagnetic&Static relay
محافظت شده اند. بعد از چنـــدي رله هاي ديجيتالي ارائه شده اند و تاكنون استفاده از اين رله ها ادامه دارد. در اين كار تحقيقاتي يك رله ديفرانسيل ـ ديزان طرح ريزي شده است. (Differential relay) اين رله با استفاده از هوش مصنوعي طراحي شده است. يكي از خاصيت هاي بسيار مهم هوش مصنوعي شناسائي تصوير مي باشد. در اين كار از اين خاصيت استفاده شده و يك رله باهوش طرح ريزي شده است كه باديدن تصوير در جائي كه بايد عمل كند در صورت هرخطري در ترانسفورماتور عمل مي كند و در جائي كه نبايد عمل كند آن واقعة رخ داده در ترانسفورماتور را نشان مي دهد و عمل نمي كند. در اين تحقيقات از دو مدل مختلف هوش مصنوعي استفاده شده و هر دو با هم مقايسه گرديده است
البته هردو مدل توانائي شناسائي خوبي را از خود نشان دادند يكي از آنها مدل FFBP و ديگري مدل RBF است. FFBP چندين صفت از خود نشان داد كه با استفاده از RBF اين صفتها برطرف شد. FFBP در training time خيلي كند بود و local minima از خود نشان داد. اين صفتها با استفاده از RBF كه در ساختمان هم ساده تر بود برطرف شدند. اين رلة ديفرانسيلي باهوش، سريع در عمل و مورد اطمينان و با صرفه مي باشد.
با استفاده از هوش مصنوعي، سيستمهاي قدرت آينده بسيار روشني را در پيش خواهند داشت. آزمايش هاي ترانسفورماتورها دو آزمايش مهم در ترانسفورماتورها براي دو هدف اصلي انجام مي دهند ، در آزمايش اول كه به آزمايش بي باري معروف است ، تلفات ثابت ترانسفورماتور را بدست مي آورند. تلفات ثابت به علت ناچيز بودن تلفات اهمي در حالت بي باري ، تقريبا برابر تلفات هسته يا تلفات آهني است. در آزمايش دوم كه به آزمايش اتصال كوتاه معروف است تلفات اهمي (مسي يا ژولي) در بار نامي بدست مي آيد از جمع تلفات آهني و مسي ، تلفات كل به دست مي آيد.
آزمايش بي باري در آزمايش بي باري مداري مطابق شكل زير تشكيل مي دهيم كه دو سر سيم پيچ ثانويه به دو ترمينال يك ولت متر با مقاومت داخلي خيلي زياد اتصال دارد. در واقع مدار ثانويه باز است و وات متر براي اندازه گيري بكار گرفته شده است. اين آزمايش را آزمايش مدار باز (Open Circuit) نيز مي گويند. در طرف سيم پيچ اوليه يك امپر متر حتي الامكان با مقاومت داخلي خيلي كم و يك ولت متر با مقاومت داخلي خيلي زياد و يك واتمتر قرار مي دهيم. A V1 V در آزمايش بالا ، جريان قرائت شده از آمپر متر همان جريان بي باري I مي باشد.
همان طوري كه قبلا بررسي كرديم اين جريان از دو جريان مغناطيس كننده و اهمي تشكيل مي گردد. اگر به وسيله ي اهم متر مقاومت اهمي سيم پيچ اول را اندازه گيري كنيم و آن را به R1 نمايش دهيم مي توان اندازه تلفات مسي را د ر آزمايش بي باري از رابطه زير تعيين كرد. Pa10 = I0² * R1 Pa10 تلفات اهمي در آزمايش بي باري است و تقريبا دو درصد تلفات بي باري را تشكيل مي دهد و در محاسبات معمولا آن را ناديده مي گيرند. تواني كه از واتمتر خوانده مي شود تلفات بي باري را بيان مي كند و آن را P0 نمايش مي دهيم. اين مقدار تلفات ، از تلفات اهمي بي باري يعني Pa10 و تلفات آهني يعني Pfe0 و تفات اضافي بي باري يعني Pa0 تشكيل مي گردد به طوري كه مي توان نوشت: P0 = Pa10 + Pfe0 + Pa0 Pa10 و Pa0 در مقابل تلفات Pfe0 خيلي ناچيز هستند و د عمل مقداري كه واتمتر نشان مي دهد برابر تلفات آهني منظور مي كنند.
در آزمايش بي باري خصوصا در ترانسفورماتورهاي غير خطي ، آزمايش را در ولتاژ و فركانس نامي انجام مي دهند. از آنجايي كه در آزمايش بي باري اندازه I0 خيلي كوچك است و افت ولتاژ در سيم پيچ ها زياد نيست با مساوي قرار دادن U10 = E10 ، ضريب تبديل ترانسفورماتور را از قرائت مقادير V1 , V2 و رابطه زير بدست مي آوريم. K = E20 / E10 = U20 / U10 = V2 / V1 از آزمايش بي باري مي توان با توجه به روابط زير پارامترهاي مدر معادل را بدست آورد. I0² = Ia0² + Iµ0² , Ia0² = I0 * cosφ0 , Iµ0 = I0 sinφ0 cos φ0 = P0 / (U0 * I0) , Z = U0 / I0 I0 بي باري و Ia0 جريان اهمي و Iµ0 جريان مغناطيس كننده مي باشد. φ0 اختلاف فاز بين ولتاژ بي باري و جريان بي باري است. Z امپدانس سيم اوليه است. P0 تلفات بي باري است كه واتمتر نشان مي دهد و U0 ولتاژ بي باري است كه واتمترV1 نشان مي دهد.
آزمايش اتصال كوتاه ترانسفورماتورهاي تك فاز اتصال كوتاه دو ترمينال خروجي تحت ولتاژ نامي مرحله ي بسيار خطرناك براي ترانسفورماتورها است زيرا جريان فوق العاده (تا 20 برابر جريان نامي ) زياد از سيم پيچ ها عبور مي كند و اگر ترانسفورماتور توسط وسايل حفاظتي كنترل و از شبكه گرفته نشود ، سوختن و از بين رفتن آن حتمي است. دليل سوختن و از بين رفتن ترانسفورماتور ، در موارد اتصال كوتاه ، پيدايش نيروهاي مكانيكي شديد و افزايش فوق العاده درجه حرارت ، در سيم پيچ ها است.
بنابراين در آزمايش هاي اتصال كوتاه خيلي محتاط بود و نبايد از ولتاژ نامي در سيم پيچ اوليه استفاده كرد. در عمل از يك پتانسيومتر در سيم پيچ اوليه در آزمايش اتصال كوتاه اسفاده مي شود و روش كار بدين طريق است كه ابتدا پتانسيومتر را در خروجي صفر تنظيم مي كنند و دو ترمينال آن را كه اختلاف پتانسيل الكتريكي ندارند به دو سيم يچ اوليه مي كنند. بعد به تدريج ولتاژ خروجي پتانسيومتر را تا برقراري جريان نامي در سيم پيچ اوليه و ثانويه افزايش مي دهند. در حوالي 10 درصد ولتاژ نامي ، ولتاژ خروجي پتانسيومتر قادر خواهد بود تا جريان نامي را در سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه ترانسفورماتور برقرار كند.
ولتاژ اتصال كوتاه اختلاف پتانسيل الكتريكي كه در آمايش اتصال كوتاه بتواند جريان نامي ترانسفورماتور را در سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه برقرار كند ، ولتاژ اتصال كوتاه ترانسفورماتورگويند و از پارامترهاي مهم ترانسفورماتورها است و با Ush نشان مي دهند و به صورت درصد روي پلاك ترانسفورماتورها مي نويسند. Ush = ( Ush / Un ) * 100 % در رابطه بالا ، Ush ولتاژ اتصال كوتاه ، Un نامي و% Ush درصد ولتاژ اتصال كوتاه است. مدار آزمايش اتصال كوتاه را مطابق شكل زير مي بندند. در برقراري جريان هاي نامي در آزمايش شكل بالا ، زولتمتر ولتاژ اتصال كوتاه و از آمپر متر A1 جريان نامي اوليه و از آمپرمتر A2 جريان نامي ثانويه عبور مي كند. از واتمتر تقريبا تلفات مسي اوليه و ثانويه قرائت مي شود ،
زيرا به علت كوچك بودن ولتاژ اتصال كوتاه در مقابل ولتاژ نامي و كم بودن شار مغناطيسي φsh مي توان از تلفات هسته در مقابل تلفات مسي صرف نظر نمود. اگر Psc مقدار قرائت شده از واتمتر در آزمايش اتصال كوتاه ، Pcu1 = I1² * R1 تلفات مسي در سيم پيچ اوليه و Pcu2 = I2² * R2 تلفات مسي در سيم پيچ ثانويه باشد مي توان نوشت: Psc = Pcu1 + Pcu2 = I1² * R1 + I2² * R2 تلفات نشان داده شده در آزمايش اتصال كوتاه ، تلفات مسي در بار نامي است. اگر بار ترانسفورماتور نامي نباشد ، تلفات مسي با مجذور جريان تغيير خواهد كرد. اگر ضريب بار را به KCN نشان مي دهيم تغييرات تلفات مسي با KCN² متناسب خواهد بود. KCN = I1 / I1N = I2 / I2N , PCU = KCN² * PSC PCU تلفات مسي در بار معين و PSC تلفات مسي در بار نامي است. از آزمايش اتصال كوتاه مي توان پارامترهاي مدار معادل را به قرار زير تعيين كرد. Req1 = PSC / ISC² , Z eq1 = VSC / ISC X eq1 = √Z eq1² - R eq1² R eq1 = R1 + R΄2 , X eq1 = X1 + X΄2 R eq1 مقاومت معادل ، X eq1 راكتنس معادل ، Z eq1 امپدانس معادل از ديدگاه اوليه ي ترانسفورماتور مي باشد. R΄2 و X2΄ به ترتيب مقاومت معادل و راكتانس معادل سيم پيچ ثانويه در اوليه مي باشد.
روش آزمايش اتصال كوتاه براي تعيين پارامترهاي مدار معادل ولتاژ U1 را به اندازه ي يك درصد ولتاژ نامي تنظيم مي كنيم. افزايش ولتاژ را در 5 الي 6 مرحله تكرار مي كنيم تا جريان اتصال كوتاه به 120 درصد جريان نامي برسد. مقادير (ISC و VSCو PSC ) از دستگاه هاي اندازه گيري قرائت نموده و درجدول زير يادداشت مي كنيم و از روش ميانگين مقادير پارامترهاي مدار معادل بدست مي آيد. Z = V1 / I1 R1 = P1 / I²1 I2 I1 P1 V1 %1 Un … %10 Un آزمايش بار داري ترانسفورماتورهاي تك فاز در آزمايش بار داري اثرات تغيير بار را بر ولتاژ خروجي ترانسفورماتوها بررسي مي كنند. در مطالعه ي اصول كار ترانسفورماتور ها به روابطي دست پيدا كرديم كه در اين روابط رابطه ي V2 = E2 – I2 * R2 –I2 * XL2 بيان مي كند كه ولتاژ ثانويه به مقدار بار و اختلاف فاز بين ولتاژ و جريان بستگي دارد ، به طوري كه ولتاژ خروجي دربارهاي خاني در بسياري از موارد از ولتاژ بي باري بيشتر است و سير كاهش ولتاژ خروجي آهنگ شديدتري دارد
انواع كاربري ترانسفورماتورها ترانسفورماتورهاي قدرت براي انتقال و توزيع انرژي الكتريسيته ترانسفورماتورهاي قدرت كه براي مقاصد خاص مثل كوره ها 3-يكسو كننده ها و واحدهاي جوشكاري بكار مي روند . 4-ترانسفورماتورهايي كه براي تنظيم ولتاژ در شبكه هاي توزيع بكار مي روند . 5-اتوترانسفورماتورها جهت تبديل ولتاژ با نسبت كم و راه اندازي موتورهاي القايي 6-ترانسفورماتورهاي وسايل اندازه گيري قسمتهاي مختلف ترانسفورماتور اگر چه اصول كار تمام ترانسفورماتورهاي ولتاژ يكسان است ولي در ترانسفورماتورهاي بزرگ به علت ولتاژ بالا و عبور جريان زياد آنها ، هسته و سيم پيچ ها به شدت گرم مي شوند و امكان بروز خسارت و از كار افتادن ترانسفورماتور وجود دارد ، از اين گونه ترانسفورماتورها با وسايل ايمني مجهز مي گردند و ساختمان آنها پيچيده تر از ترانسفورماتورهاي خشك با قدرت كم مي باشد . با بررسي ساختمان ترانسفورماتورهاي روغني با قدرت زياد ديگر احتياجي به تشريح ترانسفورماتورهاي كوچي نمي باشد .
قسمتهاي مختلف اين ترانسفورماتور عبارتند از : هسته - سيم پيچ ها (بوبين ها) - مخزن روغن - بوشينگ - پاك و لوله انفجار - تاپ چنچر - ترمومترها - رله بو خهلتس – درجه نماي روغن – تابلوهاي مشخصات – چرخها – شيرهاي مختلف رواشها – لوله هاي ارتباط – ترانسفورماتورهاي جريان – جعبه كنترل (فرمان پنكه ها ، ترموستات ، پمپ ورگولاتور) – سيستم خنك كننده (رادياتورها – پنكه ها و غيره) الف – هسته هسته هاي ترانسفورماتورها بايد تا حد امكان داراي قابليت نفوذ مغناطيسي خوب و قابليت هدايت الكتريكي بد باشد . هسته هاي ترانسها از ورقهاي نورد شده ي ديناموبلش يا فريت به ضخامت 35/0 تا 50/0 ميليمتر ساخته مي شوند . هسته ها به خاطر كاهش تلفات فوكو و هيستر زيس به صورت مورق ساخته مي شوند كه اين ورقه ها نسبت به هم عايق مي باشند .
اين خاصيت توسط يك لايه ي نازك از رزين يا مواد عايقي ديگر تأمين مي گردد . هسته هاي ترانسها بسته به قدرت آنها ساخته و طراحي مي گردد . كه شامل دو نوع مي باشد ، هسته هاي شكافدار (EI) و هسته هاي نواري . كاربرد هسته هاي شكافدار بيشتر از هسته هاي نواري مي باشد . و اين به اين علت است كه اين هستها به راحتي در كنار هم قرار گرفته و سيم پيچ ها بر روي آنها نصب مي شوند .
ب – سيم پيچها سيم پيچ ترانسها اغلب از جنس مس يا آلومينيم انتخاب مي شود سيم پيچهاي ترانسهاي كوچك را معمولاً روي قرقره مي پيچند جنس قرقره ها اغلب از ترموپلاست است . در اصل بيشترين درصد اشكالات ترانسها در اين قسمت نقش اصلي را ايفا مي كند . سيم پيچها در كل به دو صورت هستند . نواري ، كه غير قابل تعمير مي باشند يا به صورت طبقه طبقه مي باشند كه به آنها ديسكي هم گفته مي شود و قابل تعمير هستند . سيم هاي به كار برده شده در ترانسها ، بسته به قدرت آنها تغيير مي كنند مثلاً در قدرتهاي پايين و متوسط از سيم هاي با سطح مقطع كوچك و گرد استفاده مي شود . در ترانس هايي با قدرت بالااز شمشهايي با سطح مقطع مربعي و يا نواري استفاده مي شود .
نحوه ي قرار گرفتن سيم پيچ ها معمولاً در ترانسها قدرت ، ابتدا سيم پيچ ثانويه يا فشار ضعيف پيچيده مي شود و سپس سيم پيچ اوليه يا فشار قوي پيچيده مي شود . اين كار به خاطر اين است كه در صورت اتصالي ، سيم پيچ فشار قوي از هسته و اتصال به بدنه دور بماند و همچنين از بالا رفتن شدت ميدان ميان سيم پيچ اوليه و هسته جلوگيري شود . نحوه ي اتصال سيم پيچ ها در ترانسهاي سه فاز بسته به شريط بارگيري ترانس ، اتصال سيم پيچ ها را تعيين مي كنند . انواع اتصالات به شرح زير مي باشند :
اتصال ستاره – ستاره (Y-y) اتصال ستاره – مثلث(Y-d) اتصال مثلث – ستاره (D-y) اتصال مثلث – مثلث (D-d) ستاره – زيكزاك (Y-z) در ميان اتصالات بالا فقط از يكي از آنها نمي توان در سيستم توزيع استفاده كرد . و آن هم اتصال ستاره – ستاره مي باشد . در اين اتصال ، در صورتي كه ترانس به صورت نا متقارن زير بار رود ترانس مي سوزد . علت اين امر اين است كه ، هنگامي كه از يك فاز به يك ترانس ستاره – ستاره جريان بيشتري كشيده شود در هسته شار بيشتري توليد مي شود و هسته فوراً اشباع مي شود و باعث گرم كردن بيش از حد مي شود. از سوي ديگر هم برگشت اين جريان از دو بازوي ديگر اين ترانس مي باشد و بر بازوهاي ديگر هم تأثير مي گذارد . در چنين مواردي سع مي شود در اوليه از اتصال مثلث استفاده شود . و در مواردي كه استفاده از اتصال مثلث غير ممكن باشد از اتصال زيكزاك در ثانويه ي آن ترانس استفاده مي شود تا بر روي دو بازوي ترانس در صورت نامتقارن بودن توزيع شود .
تپ چنجر در بعضي از مواقع به علت طول زياد شبكه ي توضيع و انتقال در انتهاي خط با افت ولتاژي مواجه مي شويم كه بايد اين افت بر طرف شود تا مصرف كننده بتواند بدون هيچ مشكلي از ولتاژ شبكه استفاده كند . در چنين مواقعي از تغييرات نسبت دور در ترانسها استفاده مي شود . همان طور كه از رابطه اساسي ترانس ها برآورد مي شود (NI/N2=V1/V2) هنگامي كه تعداد دور اوليه افزايش يابد ولتاژ خروجي كاهش و با كم كردن تعداد دور اوليه ولتاژ خروجي افزايش مي يابد . تپ چنجر كه بر روي اوليه ي ترانسها مي باشد ، در واقع تعداد دور اوليه را هنگام پايين بودن ولتاژ شبكه كم مي كند و بلعكس . معمولاً تپچنجرها داراي پنج رنج مي باشند كه از 1 تا 5 مدرج مي باشد .
عمل تاپ چنجر در حقيقت افزايش يا كاهش شماره دوره هاي مؤثر سيم پيچ ترانسفورماتور مي باشد و استفاده از تپ چنجر (يارگولاتورولتاژ) در ترانسفورماتور هاي با قدرت زياد مي باشد . تاپ چنجرها امروزه با طرح هاي مختلف در حال كارند و معمولترين آنها شامل راكتورها يا مقاومتهاي محدود كننده جريان مي باشند . تغيير ولتاژ توسط تپ چنجر و جريان حاصله در مدار و قوس هاي الكتريكي آن امكان سوختن شديد و از بين رفتن كنتاكتها را بوجود مي آورد و وجود قوسها ي الكتريكي و حرارت حاصل از آن خود دليل مجزا نمودن تاپ سلكتور و كنتاكتورها در تانك روغن جداگانه اي قرار مي گيرند و بدين ترتيب بدون اينكه كنتاكتها صدمه ببينند قوس الكتريكي نيز از بين مي رود .
ضمناً بدون باز كردن ترانسفورماتور كنتاكتها مي توانند بازرسي شوند و روغن فاسد شده در اثر قوسهاي الكتريكي به آساني تعويض شود . سوئيچ و كنتاكتور ها توسط چرخ دنده و با موتور الكتريكي عمل مي نمايند . تانك روغن تانك روغن مخزن روغني است كه هسته و سيم پيچ هاي ترانسفورماتور در آن قرار مي گيرند ترانسفورماتورهاي روغن تا KVA40 ممكن است فقط داراي تانك با ديواره هاي صاف و بدنه و وسائل خنك كننده اضافي باشند . براي ترانسفورماتورهاي بزرگتر سطح صاف براي از بين بردن حرارت كافي نبوده و بايد بطور مصنوعي افزايش يا بايد در آنها وسائل خنك كننده اضافي تعبيه گردد . در ترانسفورماتورهاي تا 1600 KVA سطح تانك توسط لوله هايي كه از خارج به بدنه تانك جوش مي خورند افزايش مي يابد . ترانسفورماتور هاي از 1000 تا 10000 KVA با تانك ساده از رادياتورهايي كه با اتصالات فلانج به تانك جوش مي خورد استفاده مي نمايند در قدرت هاي بالاتر از 10000KVA خنك كردن با روغن بطور طبيعي كافي نبود و بايد از جريان هوا و روغن با فشار استفاده شود . يك تانك شامل يك ديواره ، كف و قاب به بالاي ديواره جوش داده مي شود و شامل نوار فولادي است كه حاوي سوراخ هايي به فواصل مساوي مي باشند . يك پوشش (كاور) از ورق فولادي به قاپ پيچ مي شود
. ضمناً در روي تانك محل هايي براي حمل و نصب ترانسفورماتور در نظر گرفته مي شود . مخزن روغن مخزن روغن در حقيقت يك طبل فولادي است كه بطور افقي روي تانك نصب مي شود و توسط يك لوله به آن ارتباط مي يابد اين مخزن طور ساخته مي شود كه بتوان كف آن را جهت تميز نمودن و رنگ زدن جدا نمود . باك ها با والو روغن و رطوبت گير مجهز مي شوند تا بتوان رطوبت هوايي را كه در مخزن به علت كم شدن روغن وجود دارد بر طرف نمود . هوا از طريق يك ماده جذب كننده رطوبت بنام سيليكاژل (Silicagel) عبور مي كند و در حالت خشك وارد مخزن مي شود . والو روغن گرد و خاك را از هوا دور (جدا) مي نمايد و مواد جذب كننده را از اثرات رطوبت موجود در محط محافظت مي نميد . در يك محفظه سيليكاژل ، هوا ابتدا از يك توري عبور كرده و سپس پس از عبور روغن به منظور گرفتن گرد و غبار و رطوبت به سيليكاژل رسيده و پس از رطوبت گيري كامل به بك ترانسفورماتور هدايت مي شود .
بدنه ي ترانسها از فولاد مي باشد و در بعضي مواقع از استيل است . بر روي بدنه ي ترانسها راديوتاورهايي جهت تهويه و خنك شدن هر چه سريعتر ترانس تعبيه شده است . بر روي بدنه ، شير تخليه ي روغن ، تانك روغن ، مقرهاي فشار ضعيف و فشاتر قوي قرار مي گيرند . تابلو مشخصات ترانسفورماتور اين تابلو (يا پلاك) كه بر روي ترانسفورماتور نصب مي شود معمولاً داراي مشخصات زير است : نوع ترانسفورماتور – شماره سريال ترانسفروماتور – سال مونتاژ – تعداد فازها – گروه ترانسفورماتور – فركانس – نوع خنك كردن – قدرت اسمي – وزن كل – وزن روغن – و دياگرام سيم پيچي . سيستمهاي خنك كننده ي ترانسها ترانسها را مي توان از نظر سيستم خنك كنندگي به چند گروه تقسيم كرد . ترانسهايي كه با جريان هوا خنك مي شوند و ترانسهايي كه با روغن خنك مي شوند و يا تركيبي از هر دو انتخاب سيستم خنك كننده ، بسته به قدرت ترانس و محل استفاده از آن مي باشد . مثلاً در محل هايي كه بلاجبار ترانس بايد در سالن يا محل كار باشد از ترانسهايي با سمغ ريختگي استفاده مي شود . اين انتخاب به اين علت است كه چون امكان آتش سوزي در كارگاه يا محل كار وجود دارد از ترانس با سيستم روغني استفاده نمي شود . در ترانس هاي توزيع معمولاً از سيستم خنك كنندگي روغن استفاده مي شود .
معمولاً بر روي پلاك ترانس ها ، نوع سيستم خنك كنندگي آنها نوشته مي شود . كه نمونه اي از آنها در زير نوشته شده اند : روغن طبيعي و هواي طبيعي (ONAN ) روغن با گردش توسط پمپ و هواي طبيعي ( OFAN) روغن طبيعي و پنكه هاي خنك كننده ) ( ONAF) تلفات ترانسفورماتور باعث گرم شدن ترانسفورماتور مي شود و اگر حرارت ايجاد شده بخارج هدايت نشود بار دهي ترانسفورماتور كم شده و چه بسا باعث سوختن ترانسفورماتور مي شود . براي خنك كردن ترانسفورماتور بر حسب نوع ترانسفورماتور ( ترانسفورماتور خشك و ترانسفورماتور روغني ) طرق مختلفي موجود است كه عبارتند از : ترانسفورماتور خشك : ترانسفورماتور خشك با قدرت زياد بندرت ساخته مي شود زيرا اين ترانسفورماتورها از نظر استقامت الكتريكي و ديناميكي خيلي ضعيف تر از ترانسفورماتورهاي روغني مي باشند . ترانسفورماتور هاي خشك معمولاً با قدرت 300 كيلو ولت آمپر و ولتاژ ماكسيموم KkVA10 ساخته مي شوند .
زيرا در ولتاژ هاي زياد فاصله پيچك ها از يكديگر و از قسمت هائي كه مربوط به مدار جريان نيستند خيلي زياد مي شود بطوري كه براي ترانسفورماتورهاي بيش از K VA10 نيز ترانسفورماتورهاي روغني با صرفه تر است. در امريكا ترانسفورماتورهاي خشك تا ولتاژ KV15 و قدرت 6000 كيلو ولت آمپر نيز ساخته شده است . در ترانسفورماتور هاي خشك با قدرت كم معمولاً وسيله اضافي براي خشك كردن ترانسفورماتور بكار برده نمي شود بلكه همان خنك شدن طبيعي در اثر تماس مداوم و عادي هوا با سطوح ترانسفورماتور كافي است . اين نوع ترانسفورماتور را كه خود به خود خنك مي شود با TS نشان مي دهند . ترانسفورماتور هايي با قدرت بيشتر كمك فنتيلاتور ( باد زن ) مخصوص خنك مي كنند . اين ترانسفورماتورها با علامت TF مشخص مي شوند . در اين طريق خنك كردن حركت وسير كولاسيون هوا به وسيله فنتيلاتور زياد و سريع شده در نتيجه هدايت حرارت بخارج سريع تر عملي مي گردد . ترانسفور ماتور هاي خشك بايد حتي الامكان بطور دائمي به ولتاژ وصل باشد و از شبكه برق قطع نگردند زيرا قطع شدن آن باعث خنك شدن عرق كردن و مرطوب شدن ترانسفورماتور مي گردد . ترانسفورماتور روغني در اين ترانسفورماتور ها روغن واسطه انتقال حرارت از هسته و سيم پيچ ترانسفورماتور به هواي خارج مي باشد .
طرق مختلف خنك كردن ترانسفورماتور هاي روغني به شرح زير است : الف – خشك كردن طبيعي : (OS) 1 اين نوع خنك كردن عملاً بدون هيچ واسطه اي انجام مي گيرد و در حقيقت برداشت حرارت در اثر تشعشع ، هدايت و انتقال حرارت بطور عادي و طبيعي انجام مي شود و ساده ترين و ارزانترين روش خنك كردن ترانسفورماتور است زيرا ترانسفورماتور احتياج به هيچ گونه مراقبت و نگهداري ندارد . لذا در صورتي كه تلفات ترانسفورماتور تا حدودي باشد كه بتوان از اين نوع خنك كردن استفاده كرد حتماً روش ديگري براي خنك كردن ترانسفورماتو ر به كار برده نمي شود …. در ترانسفورماتور هاي كوچك تا قدرت 30 كيلو ولت آمپر كافي است كه سطح جدار خارجي منبع روغن صاف باشد و در قدرت هاي بيشتر تا 6000 كيلو ولت آمپر براي بزرگ كردن سطح تماس منبع روغن با هوا منبع روغن را پرده دار و يا موجي درست مي كنند و در قدرت هاي بيشتر تا حدود 20000 كيلو آمپر منبع روغن داراي لوله هاي خنك كننده مجزا مي باشد . در پيوست ترانسفورماتور با منع پرده اي و ترانسفورماتور با لوله هاي خنك كننده را نشان داده ام . چنانچه ديده مي شود منبع ترانسفورماتور داراي لوله هائي است كه به داخل ترانسفورماتور راه ندارند .
روغن گرم از بالاي ترانمسفورماتور وارد اين لوله ها شده پس از خنك شدن مجدداً در زير ترانسفورماتور راه مي يابد و در آنجا مجدداً گرم شده و در سطح روغن بالا مي رود . اين لوله ها ضريب خنك كنندگي روغن را زياد مي كند و به اين جهت سبب مي شود كه حجم روغن اين ترانسفور ماتور ها قدري كمتر از ترانسفورماتور پرده اي مشابه خود باشد . لوله ها متناسب با قدرت ترانسفورماتور در 2 يا 5 رديف در اطراف منبع ترانسفورماتور نصب مي شود . عمل خنك كردن بطور طبيعي را مي توان با جريان انداختن سريع روغن توسط پمپ مخوصي تسريع نمود . در بعضي از ترانسفورماتور ها كه داراي تلافات بيشتر مي باشند از رادياتور مخصوص استفاده مي شود و در صورتيكه ترانسفورماتور خيلي بزرگ باشد بخاطر جلوگيري از مشكلات حمل و نقل رادياتور ها را طوري مي سازند كه در موقع حمل و نقل از ترانسفورماتور جدا شده و در محل مجدداً نصب شود .
اين گونه ترانسفورماتور ها در محل ارتباط بين مخزن و رادياتور داراي فنتيل مخصوصي مي باشند كه خارج شدن روغن ترانسفورماتور جلوگيري مي كند . ب- خنك كردن غير طبيعي ترانسفورماتور هاي خيلي بزرگ و يا ترانسفورماتورهايي كه در اطاق سرپوشيده و كوچك نصب مي شوند ( پست ترانسفورماتور محصور ) بايد مصنوعي خنك شوند تا عمل خنك شدن تسريع يابد و از باردهي ترانسفورماتور كاسته نگردد . خنك كردن مصنوعي بيشتر به كمك آب ( OW) و يا به كمك جريان انداختن سريع هوا ( فنتيلاتور ) ( OF) انجام مي شود . خنك كردن ترانسفورماتور به كمك آب دو طريق است : خنك كردن روغن ترانسفورماتور در داخل منبع آب خنك كردن روغن ترانسفورماتور در خارج از منبع در طريقه اول لوله هاي اب سرد از داخل منبع ترانسفوماتور در كنار ديواره هاي منبع و يا سقف منبع عبور داده مي شود و جريان آب سرد باعث خنك كردن روغن مي گردد . در اين طريق نشت كردن احتمالي اب باعث خراب شدن ترانسفورماتور مي شود .
در طريقه دوم روغن گرم از ترانسفورماتور خارج شده و به كمك اب خنك شده مجدداً به داخل ترانسفورماتور تزريق مي شود . چنانچه ديده مي شود روغن از بالاي ترانسفورماتور توسط پمپ روغن خارج شده پس از خنك شدن در كولر ابي مجدداً از زير ترانسفورماتور وارد منبع روغن مي شود . در ترانسفورماتور هايي با قدرت زياد از كولر مخصوصي استفاده مي شود . رد اين كولر آب و روغن در خلاف جهت يكديگر جريان دارند و عمل خنك كردن روغن بطور قابل ملاحظه اي تسريع مي گردد . در صورتيكه ترانسفورماتور هائي كه در فضاي آزاد نصب مي شوند در روي بدنه خود داراي فنيلاتور هاي هوا مي باشند . شين تمام ژنراتورها و ترانسفورماتور ها و سيمها
و كابل هاي يك نيروگاه يا يك تبديل گاه كه ولتاژ مساوي دارند با يك شمش يا يك رسانا به نام شين در هر فاز بهم وصل مي شوند . در شين تمام انرژي ژنراتور و يا ترانسفورماتورها و يا هر دو به هم مي پيوندند و از آن ها به طور مستقم با همان ولتاژ و يا به كمك ترانسفورماتور افزاينده يا كاهنده با ولتاژ ديگر به مصرف كننده ها و يا شين هاي ديگر هدايت مي گردند . لذا مي توان گفت كه شين وسيله جمع و پخش انرژي در آن واحد است . شين ها را مي توان به طور كلي به دو دسته تقسيم كرد :
و كابل هاي يك نيروگاه يا يك تبديل گاه كه ولتاژ مساوي دارند با يك شمش يا يك رسانا به نام شين در هر فاز بهم وصل مي شوند . در شين تمام انرژي ژنراتور و يا ترانسفورماتورها و يا هر دو به هم مي پيوندند و از آن ها به طور مستقم با همان ولتاژ و يا به كمك ترانسفورماتور افزاينده يا كاهنده با ولتاژ ديگر به مصرف كننده ها و يا شين هاي ديگر هدايت مي گردند . لذا مي توان گفت كه شين وسيله جمع و پخش انرژي در آن واحد است . شين ها را مي توان به طور كلي به دو دسته تقسيم كرد :
الف – شين ساده ب – شين چندتايي (شين مركب) الف – شين ساده ساده ترين نوع جمع و پخش انرژي شين ساده است . در چنين تأسيساتي به ازاي هر فاز يك شين وجود دارد (در شبكه سه فاز سه شين ) تمام ژنراتورهاي يك نيروگاه به اين سه شين بسته مي شوند و از همين شين ها براي تغذيه تبديل گاهها يا مصارف بزرگ استفاده مي شود . هر يك از ژنراتورها و خطوط انتقال انرژي داراي ديژنكتور سه فاز مخصوص به خود مباشد . در ضمن هر يك از كليدهاي قدرت مربوط به ژنراتور با يك سكسيونر سه فاز به شين وصل مي شوند تا در موقع قطع ژنراتور بتوان ديژنكتور مربوطه را سرويس و تعمير نمود . در صورتيكه ديژنكتورها فاقد سكسيونر باشند يكي از قطبهاي كليد قدرت كه به شين وصل است هميشه ولتاژ شين را خواهد داشت . ب – شين چندتائي يا شين مركب شين هاي ساده كه فوقاً به آن اشاره شد داراي معايبي به شرح زير است :
اول – تميز كردن مقره ها و متعلقات ديگر شين بدون قطع برق به سادگي ممكن نيست . دوم – گرفتن انشعاب جديد از شين ساده بدون قطع برق امكان پذير نيست ، به عبارت ديگر توسعه شبكه برق فقط با قطع برق ممكن است . سوم – خراب شدن ديژنكتور هر يك از سيم هاي انتقال انرژي باعث قطع برق آن خط مي شود . براي بر طرف كردن معايب فوق امروزه در نيروگاهها و تبديل گاههاي مهم از شين مركب استفاده مي شود . ساده ترين و متداولترين نوع شين مركب ، شين دوبل است . در سيستم دوبل (دو شين به ازاي هر فاز) معمولاً يك شين زير بار است و شين ديگر به عنوان رزرو به كار گرفته مي شود . ارتباط خطوط ورودي و خروجي با هر يك از شين ها به كمك يك سكسيونر برقرار مي گردد . لذا در حالت كار عادي شبكه ما نيمي از سكسيونر ها باز و نيم ديگر بسته هستند . مشخصات و طرز انتخاب شين فشار ضعيف شين ها معمولاً از مس (E-CU) و يا از آلومينيم (E-A1) ساخته مي شوند و در مواقع خاص مي توان از آلياژ آلومينيم كه داراي خواصي الكتريكي و مكانيكي خوبي هستند و نيز استفاده كرد .
استقامت استاتيكي آلومينيم زيادتر از مس است زيرا در ضمن اينكه مقطع آن نسبت به مس بزرگتر است وزن آن كمتر مي باشند تحمل ديناميكي آلومينيم و مس با هم برابر است زيرا گرچه استقامت آلومينيم متر است ولي در عوض سطح مقطع آن بزرگتر است . ازدياد درجه حرارت توسط ازدياد شدت جريان و يا جريان اتصال كوتاه در آلومينيوم كمتر است زيرا جريان مخصوصي آلومينيم كمتر از مس است و تشعشعات حرارتي و تبادل حرارتي آن بهتر است . آلومينيم در موقع جرقه زدن و سوختن ايجاد خاكستر زياد نمي كند و چون جسم باقيمانده هادي الكتريسيته نمي باشد به مقره ها و پايه هاي عايقي شين آسيب نمي رساند . مس در مقابل بخار گوگرد خيلي حساس است ،
مس و گوگرد در هواي آزاد با هم تركيب مي شوند و سپس ايجاد اكسيد مس مي كند كه داراي قابليت هدايت بسيار كمي است و باعث مي شود كه بخصوص در كنتاكتها اگر دائماً قطع و وصل نشود عمل كنتاكت دهي و هدايت جريان را مختل كند . آلومينيوم گرچه در مقابل اسيد كلريدريك و اسيد سولفوريك و آمونياك با ثبات است ولي به علت ناپايدار بودن در مقابل بخار كلر و جيوه و بسياري از مواد شيميايي ديگر بايد در موقع بكار بردن شين هاي مسي و يا آلومينيمي در تابلوهاي برق رساني كارخانجات شيميائي دقت و مطالعه كافي انجام گيرد . معايب مهم آلومينيم عبارتند از : اكسيداسيون سطحي ، فرورفتن در اثر فشار و اثر الكتروليتي شديد . در دست هاي فشار ضعيف فواصل شين ها بستگي به جريان اتصال كوتاه ( جريان ضربه اي ) و مقطع ماشين بستگي به جريان نامي دارد . براي تعيين و انتخاب مقطع شين هاي مسي و يا آلومينيومي معمولاً از جد اولي كه بدين منظور برحسب شدت جريان و باردهي شين ها و درجه حرارت مجاز داده شده است استفاده مي شود . ساختمان ترانسفورماتور ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك متوسط و بزرگ دسته بندي كرد. ساختن ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسايل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود ، كار ساده اي نيست ولي ترانسفورماتورهاي كوچك را مي توان بررسي و يا ساخت.
براي ساختن ترانسفورماتورهاي كوچك ، اجزاي آن مانند ورقه آهن ، سيم و قرقره را به سادگي مي توان تهيه نمود. اجزاي تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است؛ هسته ترانسفورماتور هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفورماتور را نمي توان به طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولا آنها را از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، مي سازند. اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 4.5 درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي كم و قابليت هدايت مغناطيسي زياد است ساخته مي شوند. در اثر زياد شدن مقدار سيليسيم ، ورقه‌هاي دينام شكننده مي شود. براي عايق كردن ورقهاي ترانسفورماتور ، قبلا از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي شود، استفاده مي كردند اما امروزه بدين منظور در هنگام ساختن و نورد اين ورقه ها يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت 2 تا 20 ميكرون به عنوان عايق در روي آنها مي مالند و با آنها روي ورقه ها را مي پوشانند. علاوه بر اين ، از لاك مخصوص نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه ها استفاده مي شود. ورقه هاي ترانسفورماتور داراي يك لايه عايق هستند.
بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود. سيم پيچ ترانسفورماتور معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است. توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند.
بنابراين ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفورماتورها را به ضخامت هاي 0.35 و 0.5 ميلي متر و در اندازه هاي استاندارد مي سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده ى ورقه هاي ترانسفورماتور همگي در يك جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود. سيم پيچ ترانسفورماتور معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اينها با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است. توضيح سيم پيچي ترانسفورماتور به اين ترتيب است كه سر سيم پيچها را به وسيله روكش عايقها از سوراخهاي قرقره خارج كرد، تا بدين ترتيب سيم ها قطع (خصوصا در سيمهاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند.
علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفورماتورهاي داراي چندين سيم پيچ ، را به راحتي بتوان سر هر سيم پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم پيچي يا تعمير سيم پيچهاي ترانسفورماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم پيچ اوليه ، بدنه و سيم پيچ ثانويه و سيم پيچ اوليه آزمايش كرد. قرقره ترانسفورماتور براي حفاظ و نگهداري از سيم پيچهاي ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد قرقره معمولا از كاغذ عايق سخت ، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي سازند. قرقره هايي كه از جنس ترموپلاستيك هستند معمولا يك تكه ساخته مي شوند ولي براي ساختن قرقره هاي ديگر آنها را در چند قطعه ساخت و سپس بر روي همدگر سوار كرد. بر روي ديواره هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم پيچ از آنها خارج شوند. اندازه قرقره بايد با اندازه ى ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود. كه از لبه هاي قرقره مقداري پايين تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفورماتور ، لايه ى رويي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره هاي ترانسفورماتورها نيز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نياز ، قرقره مناسب را مي توان طراحي كرد.
- نکات قابل توجه قبل از حمل ترانسهای قدرت پس از پایان مراحل ساخت و انجام موفقیت آمیز آزمایشات کارخانه ای یا جابه جائی ترانسفورماتور نصب شده، از محلی به محل دیگر و قبل از بارگیری می بایست اقدامات زیر بروی ترانسفورماتور انجام گیرد. لازم به ذکر است که به منظور کاهش ابعاد و وزن ترانسفور ماتور و نیز از نظر فنی و محدودیّت ترافیکی می بایستی تجهیزات جنبی ترانسفورماتور(کنسرواتور، بوشینگ و...)باز و به طور جداگانه بسته بندی و آماده حمل گردند. اما خود ترانسفورماتور به طریق زیر حمل می گردد. الف_حمل با روغن: ترانسفورماتورهای کوچک و ترانسفورماتورهایکه وزن و ابعاد آنها مشکلاتی را از نظر حمل ایجاد نمی نمایند، معمولا با روغن حمل می گردند.در این حال سطح روغن بایستی حدودا 15 سانتی متر پایین تر از درپوش اصلی(سقف)ترانسفورماتور قرار دشته باشد. توجه: 1 - فاصله 15 سانتیمتر فوق الذکر در مورد کلیه ترانسفورماتورها یکسان نبود.و توصیه می شود به دستور العمل کارخانه سازنده مراجعه شود. 2 - لازم به ذکر است که در هنگام حمل روغن، قسمت آمتیوپارت ترانسفورماتوری بایستی کاملا در داخل روغن قرار گیرد. 3 - به منظور جلوگیری از نفوذ رطوبت و هوا به داخل ترانسفورماتورفضای بین روغن و سقف ترانسفورماتور با هوای خشک و یا گاز نیتروژن با فشار حدود 2/0 بار در هوای 20c پر می کنند.
لازم به ذکر است که گاز نیتروژن بایستی کاملا خشک باشد 4 - در این حالت با نصب یک محفظه سیلیکاژل بسته (آب بندی شده) بر روی ترانسفورماتور به منظور جذب رطوبت استفاده می شود ضمنا جهت جلوگیری از پاشیدن روغن به داخل سیلیکاژل در طول حمل از یک وسیله حفاظتی استفاده می شود. ب_ حمل بدون روغن : ترانسفورماتور های بزرگ بدون روغن حمل می گردند. در این موارد پس از تخلیه روغن، ترانسفورماتور را با هوای خشک و یا با نیتروژن پر می کنند.لازم به ذکر است که در این حالت نیز در طول حمل بایستی فشار هوا یا نیتروژن به طور مرتب کنترل گردند. 2_نکات قابل توجه و مهم در نصب و قبل از راه اندازی: (1کنترل ضربه نگار (2 کنترل فشار هوا (3کنترل نقطه شبنم و اکسیژن (4کنترل استقرار ترانسفورماتور بر روی فوندانسیون (5کنترل تجهیزات جنبی ترانسفورماتور شامل بوشینگ-سیستم خنک کننده-رادیاتور-فن-پمپ-کنسرواتور-ملحقات کنسرواتور( 6 سیستم تنفسی (7 شیراطمینان( 8 ترمومترها شامل ترمومتر روغن-کالیبوه کردن ترمومتر-ترمومتر سیم پیچ(9 تپ خپجر(10 رله بو خهلتس روغن ترانسفورماتور روغن های ترانسفورماتور عمدتا ترکیبات پیچیده ای از هیدروکربنهای مشتق از نفت خام می باشند و به جهت دارا بودن خواص مناسب، روغنهای پایه نفتینک ترانسفورماتور مناسب تر تشخیص داده شدهاند. خواص مورد نیاز برای روغن های ترانسفورماتور به طور خلاصه عبارتند از: عایق کاری الکتریکی-انتقال حرارت-قابلیت خاموش کردن قوس الکتریکی-پایداری شیمیایی-سیل کردن ترانسفورماتور و حمل مواد آلوده ناشی از کارکرد به خارج-جلوگیری از خوردگی-مواد عایق و قسمتهای فلزی ترانسفورماتور. در مورد سفارش خرید روغن برای ترانسفورماتور ها دو مورد مهم را مد نظر قرار می دهیم 1_کیفیت روغن ترانسفورماتور2_ انتخاب نوع ترانسفورماتور با در نظر گرفتن نوع روغن و در نظر گرفتن کیفیت آن، طراحی ترانسفورماتور ها مورد بحث قرار می گیرد به عنوان مثال یک نمونه از آن را یادآور می شویم که باعث زایل شدن روغن ترانسفورماتور گردید.
نمونه مورد اشاره این بود که یک نوع چسبی که در داخل ترانسفورماتور بکار برده شده بود توسط روغن آن چسب حل گردید و باعث این شد که ذرات چسب داخل روغن پراکنده شود و منجر به کاهش دی الکتریک روغن گردید. مورد دیگری که یادآوری نمودند این بود که کاتالیزور مس و آهن باعث از بین بردن روغن دانستند و همینطور اینکه چرا اصولاً کاغذ و روغن را به عنوان عایق در ترانسفورماتورها به کار میبرند. علتی را که برای آن توضیح داده بودند به این شرح بود که یک بار کاغذ عایقی بدون آغشته روغن، مورد تست عایقی قرار دادند، مشاهده شده بود که کاغذ عایقی آغشته به روغن بسیار خاصیّت عایقی آن نسبت به کاغذ عایقی بدون روغن بوده ماده ای به نام nemex که بین عایق ترانسفور ماتورها مورد استفاده قرار میگیرد مورد اشاره قرار گرفت که باعث ذایل شدن و از بین رفتن روغن گردید.
دو نوع آلودگی روغن ترانسفورماتورها : 1) آلودگی فیزیکی 2) آلودگی شیمیائی 200 تست را کلاً بر روی ترانسفورماتورها می توان انجام داد که از میان آنها تستهای زیر دارای اهمّیت بیشتری می باشند. 1-تست اسیدیته 2-گازهای حل شده در روغن 3- کشش سطحی 4- (pcb) بی فنیل پلی کلرید مهمترین منابع آلودگی روغن عبارتند از: 1- مواد معلق در روغن 2- آب 3- اکسیداسیون روغن به طور کلی 3 نوع تست برروی روغن ترانسفورماتور انجام می گیرد که عبارتند از: 1- تستهای فیزیکی 2- تست های شیمیائی 3- قسمت های الکتریکی بطور كلي دلايل اصلي بكار بردن روغنها در ترانسفورماتورها را مي توان بصورت زير خلاصه نمود : ١- عايق كاري الكتريكي ٢- كنترل درجه حرارت داخل ترانس و انتقال حرارت ٣- جلوگيري از خوردگي مواد عايق و قسمتهاي فلزي ترانسفورماتور ٤- طول عمر زيادتر و تضمين پايداري شيميايي براي ترانسفورماتور ٥- آب بندي و جمع آوري و حمل مواد ناخالص ناشي از كاربرد به خارج از محيط سيستم ٦- خاموش كردن جرقه الكتريكي وظيفه يك روغن خوب به عنوان يك سيال عايق و يك ماده انتقال دهنده حرارت كه به نحو احسن انجام وظيفه مي كند عبارت است از :
١- استقامت دي الكتريك ( يا ولتاژ شكست ) بالا ٢- قابليت انتقال حرارت خوب ٣- ويسكوزيته كم ٤- نقطه ريزش يا سيلان پائين ٥- نقطه اشتغال بالا ٦- تمايل به اكسيداسيون و تشكيل لجن كم كم ٧- ضريب تلفات عايق پائين ٨- ميزان تغييرات خواص در درجه حرارت بالا كم ٩- مقاومت مخصوص زياد عواملي كه باعث فساد و خراب شدن روغن ترانس و در نتيجه عدول از خصوصيات استاندارد آن مي شود عبارتند از : ١- نفوذ رطوبت و آب ٢- درجه حرارت بالا ٣- اكسيداسيون و اسيدي شدن روغن ٤- وارد شدن ذرات معلق و ناخالصي در روغن معمول است كه شركت هاي توزيع در دوره هاي شش ماهه با نمونه گيري و تست روغن ، در صورت لزوم اقدام به تصفيه روغن مي نمايند تكنولوژي 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 (XLPE) 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 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. 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. 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 ميرود.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. سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتورها TMMS سيستم TMMS (Trans former Monitoring Management System ) فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است. سيستم TMMS بر اساس جمع آوري اطلاعات بحراني بهره برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي نمايد. سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد ترانسفورماتور عيبهاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم گيري را در اختيار بهره بردار قرار دهد. اطلاعات بهره برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفور ماتور ها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع آوري ميگردند بشرح زير مي باشند. · - گازهاي موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با ئيدران · - آب موجود در روغن ترانسفور ماتور همراه با Acquaoil 300 · - جريان بار ترانسفورماتور · - دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور · - وضعيت تپ چنچر ترانسفورماتور · - سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور اطلاعات بهره برداي فوق جمع آوري شده و بهمراه ساير اطلاعات موجود بطور مستمر تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند. · - شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور · - ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور · - ميل و شدت توليد گاز و حباب در داخل روغن ترانسفورماتور · - ملزومات نگهداري ترانسفورماتور سيستم TMMS فارادي را ميتوان براي ترانسفورماتورهاي موجود بكار برد و همچنين ميتوان آنرا در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود. ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي ميتواند باعث ارتقاء عملكرد آن براي موارد زير گردد. · - حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره برداري اقتصادي و بهينه · - تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتور ها · - مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن · - تكميل و توسعه فرايند و عمليات مديريت ترانسفورماتور ها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي · -كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها بصورت برنامه ريزي شده و يا ناشي از خطا · - آشكار سازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها · - نمايش مراحل تكامل و شكل گيري شرايط پيدايش خطا ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي مقاوم عامل K هارمونيك هاي توليد شده توسط بارهاي غير خطي مي توانند مشكلات حرارتي و گرمائي خطرناكي را در ترانسفورماتورهاي توزيع استاندارد ايجاد نمايند . حتي اگر توان بار خيلي كمتر از مقدار نامي آن باشد ، هارمونيك ها مي توانند باعث گرماي بيش از حد و صدمه ديدن ترانسفورماتورها شوند . جريان هاي هارمونيكي تلفات فوكو را بشدت افزايش مي دهند . بهمين دليل سازنده ها ، ترانسفورماتور هاي تنومندي را ساخته اند تا اينكه بتوانند تلفات اضافي ناشي از هارمونيك ها را تحمل كنند . سازنده ها براي رعايت استاندارد يك روش سنجش ظرفيت، بنام عامل Kرا ابداع كرده اند .
در اساس عامل K نشان دهنده مقدار افزايش در تلفات فوكو است . بنابراين ترانسفورماتور عامل Kمي تواند باري به اندازه ظرفيت نامي ترانسفورماتور را تغذيه نمايد مشروط براينكه عاملK بار غير خطي تغذيه شده برابر با عامل K ترانسفورماتور باشد . مقادير استاندارد عامل K برابر با 4 ، 9 ، 13 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 مي باشند. اين نوع ترانسفورماتورها عملا" هارمونيك را از بين نبرده تنها نسبت به آن مقاوم مي باشند. ترانسفورماتور HMT ( Harmonic Mitigating Transformer ) نوع ديگر از ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي HMT هستند كه ازصاف شدن بالاي موج ولتاژ بواسطه بريده شدن آن جلوگيري مي كند. HMT طوري ساخته شده است كه اعوجاج ولتاژ سيستم واثرات حرارتي ناشي از جريان هاي هارمونيك را كاهش مي دهد. HMT اين كار را از طريق حذف فلوها و جريان هاي هارمونيكي ايجاد شده توسط بار در سيم پيچي هاي ترانسفورماتور انجام مي دهد.
چنانچه شبكه هاي توزيع نيروي برق مجهز به ترانسفورماتورهايHMT گردند مي توانند همه نوع بارهاي غير خطي ( با هر درجه از غير خطي بودن ) را بدون اينكه پيامدهاي منفي داشته باشند، تغذيه نمايند. بهمين دليل در اماكني كه بارهاي غير خطي زياد وجود دارد از ترانسفورماتور HMT بصورت گسترده استفاده مي شود . مزاياي ترانسفورماتورHMT : · مي توان از عبور جريان مؤلفه صفر هارمونيك ها ( شامل هارمونيك هاي سوم ، نهم و پانزدهم ) در سيم پيچي اوليه ، از طريق حذف فلوي آنها در سيم پيچي هاي ثانويه جلوگيري كرد . · ترانسفورماتورهاي HMT با يك خروجي در دو مدل با شيفت فازي متفاوت ساخته مي شوند. وقتي كه هر دو مدل با هم بكار مي روند مي توانند جريان هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را درقسمت جلوئي شبكه حذف كنند . · ترانسفورماتورهاي HMT با دو خروجي مي توانند مولفه متعادل جريان هاي هارمونيك پنجم، هفتم ، هفدهم و نوزدهم را در داخل سيم پيچي هاي ثانويه حذف كنند . · ترانسفورماتورهاي HMT با سه خروجي مي توانند مولفه متعادل جريانهاي هارمونيك پنجم، هفتم ، يازدهم و سيزدهم را در داخل سيم پيچي ثانويه حذف كنند . · كاهش جريان هاي هارمونيكي در سيم پيچي هاي اوليه HMT باعث كاهش افت ولتاژهاي هارمونيكي و اعوجاج مربوطه مي شود . · كاهش تلفات توان بعلت كاهش جريان هاي هارمونيكي .
بعبارت ديگر ترانسفورماتورHMT باعث ايجاد اعوجاج ولتاژ خيلي كمتري در مقايسه با ترانسفورماتورهاي معمولي يا ترانسفورماتور عامل K مي شود . اضافه ولتاژهاي رزونانس در ترانسفورماتورهاي توزيع نتيجه طبيعي استفاده صنايع از ترانسفورماتورهاي توزيع با ظرفيتهاي بالاتر، افزايش احتمال بروز اضافه ولتاژها در وضعيتهاي مختلف روزانه است . براي تعيين پارامترهاي سيستم كه مي توانند باعث ايجاد اضافه ولتاژهاي فرورزونانس شديد گردند، آزمايشهاي كاملي توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است .
آزمايشات مذكور بر روي تعدادي ترانسفورماتور توزيع و تحت شرايط كار واقعي انجام شده است . در طول اين آزمايشات، صدها بار عمليات كليدزني بر روي ترانسفورماتورهاي توزيع با ولتاژهاي متفاوت و با سيم پيچ ستاره زمين شده و اوليه مثلث انجام گرديد. اين پروژه بطور كلي ثابت كرد كه در ترانسفورماتورهاي با ظرفيت بالا كه امروزه توسط صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند، احتمال ايجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسي بيشتر از ترانسفورماتورهاي دهه گذشته مي باشد. بطور نمونه ، در آزمايشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روي يك ترانسفورماتور معمولي با هسته سيليكون – فولاد با ظرفيت 225 KVA و ولتاژ 25 KV با اتصال Y –Y ، يك اضافه ولتاژ با پيك 2.35 برابر پيك نامي ترانسفورماتور اندازه گيري شده است . تحقيقات DSTAR ، برخي نظرات موجود در مورد اثرات پديده اضافه ولتاژ را رد كرد. براي مثال بجاي جريان تحريك هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترين مشخصه براي شناسايي پديده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور مي باشد. نتايج تحقيقات انجام گرفته توسط اين مركز ، اخيرا" بعنوان مبحث جديد و با ارزشي از سوي IEEE منتشر شده است . پروژه تحقيقاتي ديگري توسط موسسه DSTAR جهت تعيين تأثير نصب برقگير اكسيد روي بر روي اضافه ولتاژهاي فرورزونانس انجام گرفته است. اين تحقيقات نشان داد كه وقوع اضافه ولتاژهاي فرورزونانس باعث خرابي سريع برقگير GAPLESS نخواهد شد.
بدليل وجود امپدانس خيلي بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگير به آهستگي صورت ميگيرد. همچنين اين تحقيقات نشان داد كه برقگيرها مي توانند بعنوان عامل موثري در كنترل اضافه ولتاژها در شرايط گوناگون باشند. دستورالعملهاي مختلفي براي كاربرد برقگيرهاي مختلف با توجه به شرايط بهره برداري وجود دارد كه بيان مي كند هر برقگير چند دقيقه مي تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل كند. اين اضافه ولتاژ در زمان كليدزني ( سوئيچينگ ) ترانسفورماتورها رخ مي دهد.
Last edited:
