ترانسفورماتور در نیرو گاه بخار
در سیستمهای قدرت ، افزایش ظرفیت انتقال توان و کاهش موثر تلفات انتقال ،مستلزم افزایش ولتاژ انتقال می باشد . در عمل تولید ولتاژهایی با دامنه چند صد کیلو ولت در ژنراتور ، دامنه ولتاژ تولیدی را در 25 کیلو ولت محدود می کند . اما برای رسیدن به قابلیت انتقال مورد نیاز ، باید از ولتاژ های انتقال استفاده کنیم و در اینجاست که اهمیت ترانسفورماتور های قدرت آشکار می شود.
افزون بر این ، ترانسفورماتور همچنین حایلی ژنراتور گران قیمت را از خطوط هوایی که همواره در معرض اضافه ولتاژ قرار دارند، جدا میسازد .
اضافه ولتاژهای گذرای ناشی از صاعقه به صورت امواج سیار در طول خطوط انتقال می یابند . این اضافه ولتاژها دارای اوج زیاد و پیشانی تند هستند و سرعتشان اندکی کمتر از سرعت نور است. هنگامی که این امواج در ترمینال های ترانس منعکس می شوند ، ولتاژهایی با دامنه بالا تولید می شود که عایق های ترانس منعکس می شوند، ولتاژهایی با دامنه بالا تولید می شودکه عایق های ترانس را تحت تنش قرار خواهد داد. و عایق بندی سیم پیچ های ترانس که همواره در معرض خطرمواجهه با این قرار دارند ، ارزانتر و ساده تر از سیم پیچی های ژنراتور است .
ترانسفورماتور های قدرت از نظرتوان نامی محدوده وسیعی را در بر می گیرند که از ترانسهای توزیع با مقدار نامی چند کیلو آمپر شروع شده و به ترانس های بزرگ انتقال با مقدار نامی سه فاز بیش از 100 مگا ولت آمپر ختم می شوند.
ترانسفورماتورهای موجود در نیروگاه طوس راکه به صورت زیر طبقه بندی می شوند بررسی می کنیم:
ترانس های ژنراتور،
ترانس های استیشن(ایستگاه)،
ترانس های مصرف داخلی،
ترانس های توزیع داخلی.
اما قبل از توضیح ، توضیح مختصری در مورد ساختمان ترانسهای قدرت بیان می کنیم.
مشخصه های ساختمان ترانسفورماتور های قدرت:
در مقایسه با ژنراتور ، ترانسفورماتور به عنوان یک افزار ایستا، نه تنها از طرح ساده تری برخوردار است ، بلکه دارای پیچیدگی کمتری، در رفتار و تئوری نیز می باشد . قلب ترانس ، هسته مغناطیسی آن است که شار ac را هدایت می کند. به منظور کاستن از تلفات هیسترزیس و جریان فوکو ، هسته از ورقه های آهنی سیلیکون دار سرد نورد شده و با ضخامت تقریبی 0.3 میلیمتر ساخته می شود.
سیم پیچ ها معمولا از سیم های مسی عایق بندی شده ساخته می شوند که به صورت پیچک دور ساق هسته قرار می گیرند . سیم پیچ های فشار ضعیف (L.V) نزدیک به هسته و سیم پیچ های فشار قوی (H.V) روی آن قرار گرفته اند و در صورتی که سیم پیچ های فشار میانی (I.V) هم یکبار رفته باشند ،بین دو سیم پیچی مزبور قرار می گیرند.
مجموعه هسته و سیم پیچی ها در داخل یک محفظه فولادی پر روغن قرار می گیرند. روغن ترانس در آن واحد سه عمل را انجام می دهد. اولین وظیفه روغن افزودن به خاصیت عایقی سیم پیچی هاست. دوم اینکه به هدایت حرارت از هسته و سیم پیچی ها به مبدل های حرارتی خارجی کمک می کند.که گردش روغن می تواند به صورت اجباری یا طبیعی صورت گیرد. سومین وظیفه روغن کمک به میرا کردن نویز حاصل از ارتعاشات هسته است.
ترانس ژنراتور
ترانس ژنراتور دارای اتصال و گروه برداری Ydl است که سمت مثلث آن به ولتاژ خروجی ژنراتور یعنی 11.5 کیلو ولت و سمت ستاره آن با ولتاژ 132 کیلو ولت به شبکه سراسری وصل می باشد . قدرت ترانس 176 مگا ولت آمپر و حداکثر ولتاژ آن 143 کیلو ولت با تلرانس 13+% و 23-% است. و ولتاژ اتصال کوتاه ترانس برابر ولتاژ نامی است.
از آنجائیکه جریان خروجی ژنراتور زیاد و ولتاژ خروجی آن کم است ، لذا اولیه با اتصال مثلث بسته شده است تا هزینه های عایق بندی ترانس کمتر شود . همچنین هارمونی سوم جریان خروجی ژنراتور در این اتصال به دام افتاده و بنابراین ولتاژ سمت 132 کیلو ولت از هارمونی سوم میرا خواهد بود .هارمونی های پنجم و هفتم نیز توسط طراحی سییم پیچ و با استفاده از گام سیم بندی در ترانس حذف می شوند.
برای خنک کردن سیم پیچ و هسته و همچنین عایق بندی تجهیزات ترانس از روغن مخصوصی استفاده شده است . و فضای لازم برای انبساط و انقباض روغن توسط تانک ذخیره روغن که در بالای ترانس نصب شده ، فراهم میگردد. از طرف دیگر چون رسیدن رطوبت به روغن باعث کاهش ضریب عایقی روغن می شود، در مسیر تنفس ترانس سیلیکاژل تعبیه شده تا هوایی بدون رطوبت و گرد و غبار با روغن پیدا کند.
هنگامیکه روغن حرارت سیم پیچ را به خود گرفت و گرم شد ،توسط دو پمپ سیر کوله روغن که در دو طرف ترانس نصب شدهاند ،به درون رادیاتور های دو طرف پمپ می شود. از طرف دیگر در روی هر رادیاتور سه موتور سه فاز نصب شده که هوای سرد محیط را به پره های رادیاتور می زند. روغن با عبور از رادیاتور های دو گانه سرد شده و دوباره به داخل ترانس بر می گردد، اگر چنانچه در ضمن کار هر کدم از موتورهای خنک کن و یا موتور پمپ های سیر کوله روغن دچار نقص شوند یک سیگنال نقص در اتاق فرمان ظاهر خواهد شد.
درجه حرارت روغن به وسیله دستگاه Winding Ternprature کنترل می شود. به محض وصل شدن بریکر 132 کیلو ولت ترانس به شبکه، یک گروه فن وارد مدار می شود و به درجه حرارت محیط و روغن بستگی ندارد ولی گروه دوم فن ها از درجه حرارت فرمان می گیرند .اگر حرارت روغن به 50 درجه سانتیگراد برسد گروه دوم فن ها وارد مدار شده و روغن را خنک می کند. اگر حرارت روغن پایین بیاید و به 40 درجه سانتیگراد برسد این فن ها از مدار خارج می شوند. اگر روند افزایش دما ادامه داشته باشد و حرارت روغن به 95 درجه سانتیگراد برسد آلارم درجه حرارت روغن ظاهر می شود و چنانچه نسبت به کاهش بار اقدام نشود و درجه حرارت به 105 درجه سانتیگراد برسد تریپ ترانس ژنراتور را خواهیم داشت.
سیستم کنترل درجه حرارت سیم پیچ ها بدین صورت است که یک سنسور در داخل روغن ترانس نصب شده که با توجه به حرارت روغن گاز داخل لوله منبسط شده و به دیافراگم پشت عقربه نشان دهنده فشار وارد می کند. از طرف دیگر یک Ct در روی فاز وسط،هم در طرف فشار ضعیف و هم در طرف فشار قوی نصب شده است که جریان ثانویه آن تابعی از جریان ترانس است . ثانویه این Ct را به داخل دستگاه نشان دهنده درجه حرارت آورده و از یک المان حرارتی عبور می دهند و گرمای ناشی از عبور جریان ثانویه Ct به کمک گرمای ناشی از حرارت روغن آمده و مقدار انحراف دیافراگم دستگاه را بیشتر می کند. لذا حرارت سیم پیچ به صورت غیر واقعی سنجیده می شود و متاثر از درجه حرارت سیم پیچ هم در سمت فشار قوی و هم در سمت فشار ضعیف است.
تپ ترانس از نوع On Load Tap می باشد تا بتوانیم در حال بهره برداری ولتاژ خروجی ترانس را که همان ولتاژ شبکه است تنظیم نمائیم. تپ ترانس در سمت فشار قوی که دارای جریان کمتری نسبت به سمت فشار ضعیف است ، قرار دارد تا در هنگام تغییر تپ ، جرقه کمتری تولید شود. البته قابل ذکر است که طراحی تپ چنجر این ترانس بدین صورت است که در هنگام تغییر تپ ، کنتاکت ها کاملا قطع نمی شود بلکه در لحظه ای که کنتاکت از محل خود بلند می شود تا در روی کنتاکت دیگری قرار بگیرد ، جریان از طریق مقاومت مخصوصی که به همین منظور طراحی شده ، عبور می کند تا قطعی جریان و تولید جرقه به حداقل برسد.
به علت اینکه تپ ترانس دائما در حال تغییر است ،داشتن جرقه امری اجتناب ناپذیر خواهد بود که این امر باعث کربنیزه شدن روغن میگردد. حجم روغن تانک اصلی حدود 3200 لیتر می باشد که به خاطر جلوگیری از مخلوط شدن روغن تپ چنجر تانک اصلی ، تپ چنجر و متعلقات آن در داخل تانک کوچکی که از تانک اصلی جدا شده ، قرار دارند تا روغن تانک ها با یکدیگر مخلوط نشود . برای انبساط و انقباض روغن تپ چنجر نیز یک تانک ذخیره روغن در کنار تانک ذخیره اصلی ،قرار داده شده است .
منابع
* تجهیزات نیروگاه – تالیف : مسعود سلطانی
* راه اندازی و بهره برداری از نیروگاه ها و پست های فشار قوی – ترجمه : مهندس رضا فرخ پور
* گزارش کارآموزی نیروگاه توس
* جزوه کارآموزی نیروگاه توس
* فرهنگ تشریحی ، نیروگاهی ارجمند