مقاله آشنایی با ترانسفورماتورها

مقاله:
آشنایی با ترانسفورماتورها

فهرست:
مقدمه
اجزای کلی ترانسفورماتور
تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها
انواع ترانسفورماتورها
ساختمان ترانسفورماتور
منحنی رفتار یک دیود در هنگام اعمال ولتاژ مثبت
ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ جدید
مفاهیم حسگر نوری
ترانسدیوسرهای هیبرید
ترانسدیوسرهای کاملاً نوری
ترانسفورماتور جریان با شار صفر ( اثر هال )
حسگر هیبرید مغناطیسی _ نوری
سیم پیچ های روگوسکی
اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی ترانس های جریان
نوع ترانسفورماتور جریان ساختمانی و عایق بندی
حداکثر ولتاژ سیستم Um
سطوح عایقی ترانس ها
فاصله خزشی مقره
فرکانس نامی
ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه
طراحان ایرانی ترانسفورماتورها
توزیع تلفات جریان های فوکوی نسبی در هادی های سیم پیچ LV ترانسفورماتور 125MVA، 230/63kV
توزیع تلفات جریان های فوکوی نسبی در هادی های سیم پیچ HV ترانسفورماتور 125MVA، 230/63kV
نگاهی کلی به ترانس ها
همه چیز درباره ترانس های جریان
موازی کردن ترانس ها
اتصال سیم پیچهای ترانسفوماتور سه فاز
سیم پیچی ترانس ها
ارزیابی اقتصادی ترانسفورماتور
تعمیرات پیشگیرانه مانیتورینگ گازهای اصلی محلول در روغن عایقی، ترانسفورماتور را سالم نگاه می دارد
HMOبرای ترانسفورماتور ها
مصرف کننده شدید گاز
مشخصات دستگاه مانیتورینگ ترانسقورماتور مدل TM8 ساخت شرکت SERVERON

مقدمه
قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان ، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری ، آبی و هسته ای تولید می شود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید می شود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه ای به هم مرتبط می شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.
در محلهای توزیع برای اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام می شود. بدیهی است توزیع انرژی بین تمام مصرف کننده های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکانپذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود. لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر (پستهای داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه ای) تقسیم می شود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانسهای توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده می کنند.بطور کلی در خانواده و توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری روبرو هستند. مسلما این به آن معنی نیست که می توان از توجه به حفاظتها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد. در این مقاله نخست مختصری از تئوری و تعاریفی از انواع ترانسفورماتورها بیان می شود، سپس نقش ترانسفورماتورها در شبکه تولید و توزیع نیرو و در نهایت شرحی در مورد سرویس و تعمیر ترانسها ارائه می شود.
اجزای کلی ترانسفورماتور:
1- هسته:
هسته ترانسفورماتور از ورق الکتریکی به ضخامت 0.3 میلیمتر که در عرض های مختلف بریده شده تشکیل میشود که در نهایت پس از چیدن دارای سطح مقطع تقریبا دایره ای شکل می گردد. به منظور کاهش تلفات آهن محل اتصال ورق ها به یکدیگر دارای زاویه 45 درجه می باشد و اتصال بصورت فاق و زبانه انجام میگیرد.
2- سیم پیچ :
کلیه ترانسفورماتور های مصرف داخلی دارای دو سیم پیچ (فشار قوی و فشار ضعیف )می باشند که در ابعاد مختلفی پیچیده میشوند.سیم پیچ های فشار ضعیف از سیم تخت با عایق کاغذی یا فویل مسی بصورت سیم پیچ استوانه ای تولید می گردد.سیم پیچ های فشار قوی از سیم گرد و یا تخت با عایق لاکی بصورت سیم پیچی لایه ای و برای قدرت بالاتر بصورت کلافی و مرکب از قرار گیری کلاف ها بروی هم تشکیل میشود .
جهت هدایت دمای حاصله(ناشی از تلفات مس ) به خارج و جلوگیری از تمرکز و ازدیاد دما در داخل سیم پیچ ها بر حسب مدل، کانال هایی موازی با محور یا عمود بر محور پیش بینی میشود.
3- مواد عایقی : عایق بندی ترانسفورماتور توسط مرغوبترین مواد عایقی مانند کاغذ عایق ، مقوای عایق و فیبر عایق صورت می گیرد. رطوبت هوای محیط که به مرور در مواد عایقی راه می یابد توسط کوره های خشک کننده تحت خلا جدا می گردد بطوریکه مواد عایقی موجود ترانسفورماتور کاملا خشک و عاری از رطوبت می باشند.
4- انشعابات سیم پیچ و قابلیت تنظیم ولتاژ :
تغییرات جزئی ولتاژ شبکه را می توان با تغییر نقاط اتصال سیم پیچ فشار قوی بر طرف نمود، بنحوی که ولتاژ مورد نیاز مصرف کننده ثابت بماند. تغییر دادن نقاط اتصال و استفاده از انشعابات سیم پیچ فشار قوی در حالت بی برقی توسط کلید تنظیم ولتاژ صورت می گیرد.
تنظیم وتغییر ولتاژ در سیم پیچ فشار ضعیف، کمتر صورت می گیرد.معمولا در طرف فشارضعیف ولتاژ400 ولت ( سه فاز) و 231 ولت برای تک فاز می باشد.
5- مخزن :
ترانسفور ماتور ها بسته به قدرت ، گرمای حاصله و استحکام مکانیکی مورد لزوم دارای مخازنی از نوع ورق صاف کنگره ای و یا رادیاتوری می باشند. کف مخزن محکمتر از سایر نقاط آن ساخته شده و شاسی مجهز به چرخ های انتقال به آن جوش داده می شود .در قسمت پایین مخزن شیر تخلیه روغن نصب گردیده است. همچنین پیچ هایی جهت برقراری ارت در نظر گرفته میشود.
6- مقره های فشار قوی و فشار ضعیف :
بروی مقره های فشار قوی جرقه گیرهایی متناسب با میزان بزرگترین ولتاژ ضربه ای قابل تحمل و ارتفاع محل نصب از سطح دریا تنظیم میگردد.
7- سیستم انبساط روغن :
الف ) منبع انبساط :
جهت انتقال روغن از ترانس به این مخزن در برابراضافه حجم روغن و از مخزن به ترانس در صورت کمبود روغن است.
ب ) سیستم هرمتیک :
در این نوع ترانسها ، منبع انبساط وجود ندارد و انبساط و انقباض وله ها روی مخزن تحت فشار روغن داخل آن فضای لازم جهت جبران وافزایش – کاهش حجم روغن را ایجاد می نماید، لذا در این نوع ترانسفورماتورها منبع انبساط و رطوبت گیر وجود ندارد.
تجهیزات نصب شده روی ترانسفورماتور :
1- رله بوخهلتس :
این رله بروی ترانسهای کنسرواتور دار نصب میشود و برای ترانسهای هرمتیک میتوان از تجهیزات خاص همچون رله هرمتیک و DGPT که عملکرد مشابه بوخهلتس دارند استفاده نمود. در این وسیله حفاظتی، گاز های ایجاد شده از تجزیه روغن ناشی از تخلیه جزئی و کامل و نقاط داغ غیر مجاز در داخل ترانسفورماتور جمع میشود، بطوریکه اگر میزان گاز بوجود آمده از حد معینی تجاوز نماید با اتصال دو کنتاکت موجود در آن آلارم و سپس فرمان قطع ارسال میشود.
2- ترمومتر روغن :
ترمو متر با داشتن یک عقربه، میزان دمای روغن ترانسفورماتور را نشان میدهد و دارای دو میکرو سوئیچ قابل تنظیم بوده که با توجه به دمای مجاز روغن تنظیم میگردند. از این کنتاکت ها میتوان برای فرمان اخطار و قطع استفاده نمود.
3- رطوبت گیر :
بروی کلیه ترانس ها رطوبت گیر نصب می گردد. در حالت عادی رنگ ماده رطوبت گیر باید آبی تیره باشد که پس از اشباع با رطوبت به رنگ صورتی روشن تغییر رنگ داده که در این صورت باید آن را با ماده خشک تعویض نمود.

4- روغن نما :
الف ) روغن نما عقربه ای :
درجه روغن نما در روی منبع انبساط جهت نشان دادن سطح روغن نصب می گردد. عقربه روغن نما در دمای محیط 20 درجه سانتیگراد باید روی علامت 20+ قرار گیرد.
ب) روغن نما چشمی :
با توجه به عدم وجود منبع انبساط در ترانسهای هرمتیک جهت کنترل سطح روغن و شارژ احتمالی روغن از FILLING PIPE که روی در پوش نصب میشود استفاده می گردد. جهت کنترل سطح روغن از روغن نمای چشمی استفاده شده که قرار داشتن گوی داخل آن در بالا نشاندهنده سطح روغن مناسب در ترانس است.
تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها به زبان ساده و شکل اولیه وسیله ای است که تشکیل شده از دو مجموعه سیم پیچ اولیه و ثانویه که در میدان مغناطیسی و اطراف ورقه هایی از آهن مخصوص به نام هسته ترانسفورماتور قرار می گیرند. مقره ها یا بوشینگها یا ایزولاتورها و بالاخره ظرف یا محفظه ترانسفورماتور.
کار ترانسفورماتورها بر اساس انتقال انرژی الکتریکی از سیستمی با یک ولتاژ و جریان معین به سیستم دیگری با ولتاژ و جریان دیگر است. به عبارت دیگر ترانسفورماتور دستگاهی است استاتیکی که در یک میدان مغناطیسی جریان و فشار الکتریکی را بین دو سیم پیچ یا بیشتر با همان فرکانس و تغییر اندازه یکسان منتقل می کند.
انواع ترانسفورماتورها
سازندگان و استانداردها در کشورهای مختلف هر یک به نحوی ترانسفورماتورها را تقسیم بندی کرده و تعاریفی برای درجه بندی آنها ارائه داده اند. برخی ترانسها را بنا بر موارد و ترتیب بهره برداری آنها متفاوت شناخته اند، مانند ترانسهای انتقال قدرت ، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی و گروهی از ترانسها را به غیر از ترانسفورماتور اینسترومنتی(ترانس جریان و ولتاژ) ، ترانس قدرت می نامند و اصطلاحا ترانس قدرت را آنهایی می دانند که در سمت ثانویه آنها فشار الکتریکی تولید می شود.
این نوع تقسیم بندی در عمل دامنه وسیعی را در بر می گیرد که در یک طرف آن ترانسفورماتورهای کوچک و قابل حمل با ولتاژ ضعیف برای لامپهای دستی و مشابه آن قرار می گیرند و طرف دیگر شامل ترانسهای خیلی بزرگ برای تبدیل ولتاژ خروجی ژنراتور به ولتاژ شبکه و خطوط انتقال نیرو است. در بین این دو اندازه (حد متوسط) ترانسهای توزیع و یا انتقال در موسسات الکتریکی و ترانسهای تبدیل به ولتاژهای استاندارد قرار دارند.
ترانسها اغلب به صورت هسته ای یا جداری طراحی می شوند. در نوع هسته ای در هر یک از سیم پیچها شامل نیمی از سیم پیچ فشار ضعیف و نیمی از سیم پیچ فشار قوی هستند و هر کدام روی یک بازوی هسته ای قرار دارند. در نوع جداری ، سیم پیچها روی یک هسته پیچیده شده اند و نصف مدار فلزی مغناطیسی از یک طرف و نصف دیگر از طرف هسته بسته می شود.
در اکثر اوقات نوع جداری برای ولتاژ ضعیف و خروجی بزرگ و نوع هسته ای برای ولتاژ قوی و خروجی کوچک بکار می روند (بصورت سه فاز یا یک فاز).
ترانسهای تغذیه و قدرت مانند ترانس اصلی نیروگاه ترانس توزیع و اتو ترانسفورماتور ، ترانسفورماتورهای قدرت معمولا سه فاز هستند، اما گاهی ممکن است در قدرتهای بالا به دلیل حجم و وزن زیاد و مشکل حمل و نقل از سه عدد ترانس تک فاز استفاده کنند. ترانسهای صنعتی مانند ترانسهای جوشکاری ، ترانسهای راه اندازی و ترانسهای مبدل ترانس برای سیستمهای کشش و جذب که در راه آهن و قطارهای الکتریکی بکار می رود. ترانسهای مخصوص آزمایش ، اندازه گیری ، حفاظت مصارف الکتریکی و غیره.
ساختمان ترانسفورماتور
ترانسفورماتورها را با توجه به کاربرد و خصوصیات آنها به سهدسته کوچک متوسط و بزرگ دسته بندی کرد. ساختن ترانسفورماتورهای بزرگ و متوسط بهدلیل مسایل حفاظتی و عایق بندی و امکانات موجود ، کار ساده ای نیست ولیترانسفورماتورهای کوچک را می توان بررسی و یا ساخت. برای ساختن ترانسفورماتورهایکوچک ، اجزای آن مانند ورقه آهن ، سیم و قرقره را به سادگی می توان تهیه نمود.
اجزای تشکیل دهنده یک ترانسفورماتور به شرح زیر است؛
هسته ترانسفورماتور:
هسته ترانسفورماتور متشکلاز ورقه های نازک است که سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه می شود. برای کم کردن تلفات آهنی هسته ترانسفورماتور را نمی توان به طور یکپارچه ساخت. بلکهمعمولا آنها را از ورقه های نازک فلزی که نسبت به یکدیگر عایق اند، می سازند. اینورقه ها از آهن بدون پسماند با آلیاژی از سیلیسیم (حداکثر 4.5 درصد) که دارایقابلیت هدایت الکتریکی و قابلیت هدایت مغناطیسی زیاد است ساخته می شوند.
دراثر زیاد شدن مقدار سیلیسیم ، ورقه های دینام شکننده می شود. برای عایق کردن ورقهایترانسفورماتور ، قبلا از یک کاغذ نازک مخصوص که در یک سمت این ورقه چسبانده می شود،استفاده می کردند اما امروزه بدین منظور در هنگام ساختن و نورد این ورقه ها یک لایهنازک اکسید فسفات یا سیلیکات به ضخامت 2 تا 20 میکرون به عنوان عایق در روی آنها میمالند و با آنها روی ورقه ها را می پوشانند. علاوه بر این ، از لاک مخصوص نیز برایعایق کردن یک طرف ورقه ها استفاده می شود. ورقه های ترانسفورماتور دارای یک لایهعایق هستند.
بنابراین ، در مواقع محاسبه سطح مقطع هسته باید سطح آهن خالصرا منظور کرد. ورقه های ترانسفورماتورها را به ضخامت های 0.35 و 0.5 میلی متر و دراندازه های استاندارد می سازند. باید دقت کرد که سطح عایق شده ى ورقه هایترانسفورماتور همگی در یک جهت باشند (مثلا همه به طرف بالا) علاوه بر این تا حدامکان نباید در داخل قرقره فضای خالی باقی بماند. لازم به ذکر است ورقه ها با فشارداخل قرقره جای بگیرند تا از ارتعاش و صدا کردن آنها نیز جلوگیری شود.
سیم پیچ ترانسفورماتور :
معمولابرای سیم پیچ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور از هادی های مسی با عایق (روپوش) لاکیاستفاده می کنند. اینها با سطح مقطع گرد و اندازه های استاندارد وجود دارند و باقطر مشخص می شوند. در ترانسفورماتورهای پرقدرت از هادیهای مسی که به صورت تسمههستند استفاده می شوند و ابعاد این گونه هادی ها نیز استاندارد است.
توضیحسیم پیچی ترانسفورماتور به این ترتیب است که سر سیم پیچ ها را به وسیله روکش عایقهااز سوراخهای قرقره خارج کرد، تا بدین ترتیب سیم ها قطع (خصوصا در سیمهای نازک ولایه های اول) یا زخمی نشوند. علاوه بر این بهتر است رنگ روکش ها نیز متفاوت باشدتا در ترانسفورماتورهای دارای چندین سیم پیچ ، را به راحتی بتوان سر هر سیم پیچ رامشخص کرد. بعد از اتمام سیم پیچی یا تعمیر سیم پیچهای ترانسفورماتور باید آنها رابا ولتاژهای نامی خودشان برای کنترل و کسب اطمینان از سالم بودن عایق بدنه و سیمپیچ اولیه ، بدنه و سیم پیچ ثانویه و سیم پیچ اولیه آزمایش کرد.
قرقره ترانسفورماتور:
برای حفاظ و نگهداری ازسیم پیچ های ترانسفورماتور خصوصا در ترانسفورماتورهای کوچک باید از قرقره استفادهنمود. جنس قرقره باید از مواد عایق باشد قرقره معمولا از کاغذ عایق سخت ، فیبرهایاستخوانی یا مواد ترموپلاستیک می سازند. قرقره هایی که از جنس ترموپلاستیک هستندمعمولا یک تکه ساخته می شوند ولی برای ساختن قرقره های دیگر آنها را در چند قطعهساخت و سپس بر روی همدگر سوار کرد. بر روی دیواره های قرقره باید سوراخ یا شکافی ایجاد کرد تا سر سیم پیچ از آنها خارج شوند.
اندازه قرقره باید با اندازه ىورقه های ترانسفورماتور متناسب باشد و سیم پیچ نیز طوری بر روی آن پیچیده شود. کهاز لبه های قرقره مقداری پایین تر قرار گیرد تا هنگام جا زدن ورقه هایترانسفورماتور ، لایه ى رویی سیم پیچ صدمه نبیند. اندازه قرقره های ترانسفورماتورهانیز استاندارد شده است اما در تمام موارد ، با توجه به نیاز ، قرقره مناسب را میتوان طراحی کرد.

ترانزیستور چگونه کار می کند – ۲

منحنی رفتار یک دیود در هنگام اعمال ولتاژ مثبت
اگر به یک پیوند PN ولتاژ با پلاریته موافق متصل کنیم جریان از این پیوند عبور کرده و اگر ولتاژ را معکوس کنیم در مقابل عبور جریان از خود مقاومت نشان می دهد. برای درک دقیق نحوه کارکرد یک ترانزیستور باید با نحوه کار دیود آشنا شویم، باید اشاره کنیم که قصد نداریم تا به تفضیل وارد بحث فیزیک الکترونیک شویم و فقط سعی خواهیم کرد با بیان نتایج حاصل از این شاخه علمی ابتدا عملکرد دیود و سپس ترانزیستور را بررسی کنیم.
همانطور که می دانید دیود ها جریان الکتریکی را در یک جهت از خود عبور می دهند و در جهت دیگر در مقابل عبور جریان از خود مقاومت بالایی نشان می دهند. این خاصیت آنها باعث شده بود تا در سالهای اولیه ساخت این وسیله الکترونیکی، به آن دریچه یا Valve هم اطلاق شود.
از لحاظ الکتریکی یک دیود هنگامی عبور جریان را از خود ممکن می سازد که شما با برقرار کردن ولتاژ در جهت درست (+ به آند و – به کاتد) آنرا آماده کار کنید. مقدار ولتاژی که باعث میشود تا دیود شروع به هدایت جریان الکتریکی نماید ولتاژ آستانه یا (forward voltage drop) نامیده می شود که چیزی حدود 0.6 تا 0.7 ولت می باشد. به شکل اول توجه کنید که چگونه برای ولتاژهای مثبت – منظور جهت درست می باشد – تا قبل از 0.7 ولت دیود از خود مقاومت نشان می دهد و سپس به یکباره مقاومت خود را از دست می دهد و جریان را از خود عبور می دهد.

نماد فنی و دو نمونه از انواع دیوید
اما هنگامی که شما ولتاژ معکوس به دیود متصل می کنید (+ به کاتد و – به آند) جریانی از دیود عبور نمی کند، مگر جریان بسیار کمی که به جریان نشتی یا Leakage معرف است که در حدود چند µA یا حتی کمتر می باشد. این مقدار جریان معمولآ در اغلب مدار های الکترونیکی قابل صرفنظر کردن بوده و تاثیر در رفتار سایر المانهای مدار نمیگذارد. اما نکته مهم آنکه تمام دیود ها یک آستانه برای حداکثر ولتاژ معکوس دارند که اگر ولتاژمعکوس بیش از آن شود دیوید می سوزد و جریان را در جهت معکوس هم عبور می دهد. به این ولتاژ آستانه شکست یا Breakdown گفته می شود.
در دسته بندی اصلی، دیودها را به سه قسمت اصلی تقسیم می کنند، دیودهای سیگنال (Signal) که برای آشکار سازی در رادیو بکار می روند و جریانی در حد میلی آمپر از خود عبور می دهند، دیودهای یکسوکننده (Rectifiers) که برای یکسوسازی جریانهای متناوب بکاربرده می شوند و توانایی عبور جریانهای زیاد را دارند و بالآخره دیود های زنر (Zener) که برای تثبیت ولتاژ از آنها استفاده می شود.
ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ جدید
ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان مطرح شده در بخش های قبل همگی مبتنی بر اصول الکترومغناطیسی و استفاده از هسته ی مغناطیسی می باشند . هم اکنون روش های زیادی جهت انتقال کمیت اندازه گیری شده با استفاده از تجهیزات نوری تدوین شده اند .
ترانسفورماتور و جریان و ولتاژ نوری
مبدل های نوری و کانال های فیبر نوری ارتباط میان حسگر و خروجی فشار ضعیف برقرار می سازند . تفاوت بنیانی میان ترانسدیوسرها و ترانسفورماتورهای اندازه گیری متداول , نیاز به یک واسط الکترونیکی جهت عملکرد آنها می باشد . این واسط جهت انجام وظیفه ی حسگری و تطابق فناوری جدید حسگر با جریان ها و ولتاژهای ثانویه مورد نیاز می باشد .
ترانسفورماتور ولتاژ با جریان
ترانسدیوسرهای نوری غیرمتعارف خود در ادوات کوچک تر و سبک تر قابل استفاده می باشند . اندازه ی کلی و توان نامی مورد نیاز این ادوات تاثیر قابل توجهی بر روی اندازه و پیچیدگی حسگر ندارد . انکان دارد که ساختارهای عایقی کوچک و سبکی جهت نگهداری تجهیزات حسگر به عنوان جزئی از یک عایق تعبیه شوند . به علاوه , در این جا مسائل مربوط به اثرات غیر خطی و تداخل الکترومغناطیسی در سیم پیچ ثانویه ی ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان متداول به حداقل می رسد .
ترانسدیوسرهای نوری را می توان به دو گروه تقسیم کرد . گروه اول ترانسدیوسرهای هیبرید که در آنها مدارهای الکتریکی متداولی که با مبدل های نوری مختلف در ارتباط می باشند , مورد استفاده قرار گرفته اند . گروه دوم ترانسدیوسرهای کاملا نوری می باشند که بر اساس اصول پایه ای حسگرهای نوری پایه ریزی شده اند .
مفاهیم حسگر نوری
رسانه های حساس به نور خاصی ( شیشه , بلورها و پلاستیک ) نسبت به میدان های الکتریکی و مغناطیسی از خود حساسیت نشان می دهند . به گونه ای که بعضی خصوصیات پرتو نور هنگامی که از داخل آنها عبور می کند , تحت تاثیر قرار می گیرد . حالتی در نظر گرفته شود که پرتو نور از دو فیلتر پلاریزه کننده عبور می کند . در صورتی که محور فیلترهای پلاریزه کننده ی ورودی و خروجی نسبت به هم 45 درجه اختلاف داشته باشند , تنها نیمی از نور عبور خواهد کرد . شدت نور ورودی مرجع در تمامی زمان ها ثابت می باشد . حال اگر این دو فیلتر ثابت مانده و یک فیلتر پلاریزه کننده ی سوم میان آنها اضافه گردد , یک گردش اتفاقی پلاریزه کننده ی میانی در جهت ساعت گرد یا پاد ساعت گرد متناسب با شدت میدان صورت می پذیرد . به این ترتیب شدت پرتو نور خروجی متناسب با شدت میدان مدوله می شود .
هنگامی که یک ماده ی حساس به نور ( شیشه یا بلور ) در معرض یک میدان مغناطیسی یا الکتریکی متغیر قرار می گیرد , نقش پلاریزه کننده ی فرد را ایفا می کند . تغییرات میدان مغناطیسی با الکتریکی که حسگر نوری در معرض آنها می باشد , به صورت تغییرات شدت پرتو نور ورودی که به آشکارساز نوری می رسد , مورد پایش قرار می گیرد . شدت نور خروجی حول سطح شدت میدان صفر که برابر 50 درصد شدت نور ورودی مرجع است , نوسان می کند . در انتها , شدت نور مدوله شده با توجه به حضور میدان های متغیر , دوباره به جریان ها با ولتاژهای متغیر تبدیل می گردد .
ترانسدیوسرها از حسگر اثر مغناطیسی _ نوری جهت اندازه گیری نوری جریان استفاده می کنند . این امر نشان می دهد که حسگر اساساً به جریان حساس نمی باشد بلکه نسبت به میدان مغناطیسی تولید شده توسط جریان حساسیت نشان می دهد . هر چند که تجهیزات کلاماً نوری قابل دسترس می باشند , اکثر ترانسدیوسرهای جریانی تجاری در دسترس بر اساس حسگر شیشه ای عمل می کنند . از سوی دیگر اکثر ترانسدیوسرهای ولتاژی دارای حسگرهای الکتریکی – نوری می باشند . این امر بیانگر این حقیقت است که حسگر مورد استفاده به میدان القاء شده حساس می باشد .
ترانسدیوسرهای هیبرید
ترانسدیوسرهای هیبرید جدید را می توان به دو نوع تقسیم کرد . ترانسدیوسرهایی که دارای حسگرهای فعال و آنهایی که دارای حسگرهای غیرفعال می باشند . اصل عملکردی ترانسدیوسرهای دارای حسگر فعال , تبدیل خروجی ترانسفورماتور اندازه گیری متداول موجود به یک خروجی نوری ایزوله با استفاده از یک سیستم مبدل نوری می باشد . ممکن است که این سیستم تبدیل , نیاز به منبع تغذیه داشته باشد , از این رو به آن حسگر فعال اطلاق می شود . استفاده از یک سیستم ایزوله کننده ی نوری موجب مجزا شدن جریان ها و ولتاژهای خروجی ثانویه ی ترانسفورماتورهای اندازه گیری می گردد . از این رو ارتباط میان اتاق کنترل و تجهیزات کلید زنی تنها از طریق یک کابل نوری برقرار می گردد .

ترانسدیوسرهای کاملاً نوری
این ترانسفورماتورهای اندازه گیری کاملاً مبتنی بر مواد حساس به نور ساخته شده اند و کاملاً غیرفعال می باشند . عمل حس کردن به صورت مستقیم از طریق ماده ای حساس به نور و یک کابل نوری به دست می آید . این کابل میان واحد اصلی و موقعیت نصب حسگر قرار گرفته و ارتباط مخابراتی را فراهم می کند .
عنصر حس کننده از جنس مواد حساس به نور بوده که در داخل میدان الکتریکی یا مغناطیسی مورد اندازه گیری قرار می گیرد . در مورد تجهیزات اندازه گیری جریان , عنصر حساس حتی به طور آزادانه در داخل میدان مغناطیسی قرار می گیرد . این عنصر را می توان در داخل فاصله ی هوایی هسته ی مغناطیسی نیز قرار دارد . در مورد تجهیزات اندازه گیری ولتاژ گزینه های مشابهی وجود دارند . با این تفاوت که در این جا حسگر نسبت به میدان های الکتریکی حساس می باشد . امکان ترکیب هر دو حسگر در داخل یک محفظه وجود دارد . به این ترتیب ترانسفورماتورهای ولتاژ و جریان در داخل یک محفظه تعبیه می شوند , که موجب صرفه جویی در فضا در داخل پست می گردد .
در تمامی حالات یک فیبر نوری عهده دار انتقال نور مرجع از منبع به واسط و فیبر نوری دیگر عهده دار انتقال نور انعکاسی به مدار تحلیل کننده می باشد . برخلاف ترانسفورماتورهای اندازه گیری متدال مستقل , ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری نیازمند یک واسط الکتریکی جهت عملکرد خود می باشند . از این رو حسگر این نوع ترانسدیوسرها (مواد حساس به نور) غیرفعال می باشد . با این وجود صحت عملکرد آنها منوط به واسطی است که در اتاق کنترل تغذیه می شود .
سیستم های حسگر دیگر
سیستم های دیگر ی نیز جهت اندازه گیری ولتاژ و جریان خطوط مطرح شده اند که در این جا معرفی می شوند .
ترانسفورماتور جریان با شار صفر ( اثر هال )
در این حالت عنصر حس کننده یک ویفر نیمه هادی که در داخل فاصله ی هوایی یک هسته ی مغناطیسی قرار داده شده است . این نوع ترانسفورماتورها نسبت به جریان های مستقیم نیز حساس می باشند . این ترانسفورماتور نیازمند یک منبع تغذیه است که از طریق خط با منبع تغذیه ی جداگانه ای تغذیه می شود . معمولاً حداقل جریان قابل اندازه گیری در این ترانسفورماتور برابر 1/0 درصد جریان نامی می باشد . در ساده ترین حالت , ولتاژ ایجاد شده توسط اثر هال به طور مستقیم با جریان مغناطیسی مورد اندازه گیری متناسب می باشد . در کاربردهای دقیق تر و حساس تر , جریان از طریق یک ثانویه , سیم پیچ با چند دور , تامین می گردد که در اطراف حلقه ی مغناطیسی جهت متعادل کردن میدان مغناطیسی فاصله ی هوایی قرار گرفته است . با استفاده از این تجهیزات , امکان اندازه گیری بسیار دقیق جریان های مستقیم و با فرکانس بالا فراهم می آید .
حسگر هیبرید مغناطیسی _ نوری
این نوع از ترانسفورماتورها اغلب در مورد خطوط انتقال بلند جبران سازی شده توسط خازن سری مورد استفاده قرار می گیرند در این مورد نیاز به اندازه گیری جریان زمین نشده وجود دارد . در این حالت تعدادی حسگر جریان بر روی هر فاز مورد نیاز می باشد تا حفاظت در مقابل موج های ضربه ای خازن و تعادل را فراهم کنند . راه حل ترجیحی استفاده از ترانسفورماتورهای دارای هسته ی مغناطیسی به شکل نوروئید که به سیستم های ایزوله کننده ی فیبر نوری متصل شده اند , می باشد . این حسگرها معمولاً از نوع فعال می باشند زیرا که سیستم ایزوله کننده نیاز به منبع تغذیه دارد .
سیم پیچ های روگوسکی
سیم پیچ روگوسکی براساس ترانسفورماتور دارای هسته ی هوایی با امپدانس بسیار بالا طراحی شده است . سیم پیچ ثانویه بر روی تروئیدی از جنس عایق پیچیده می شود . در اغلب موارد سیم پیچ روگوسکی به یک تقویت کننده متصل می گردد . این امر به دلیل فراهم آوردن انرژی کافی جهت تجهیزات حفاظتی و اندازه گیری متصل شده و تطبیق امپدانس ورودی این دستگاه می باشد . سیم پیچ روگوسکی نیازمند یک پارچه سازی میدان مغناطیسی است که در نتیجه دارای تاخیر زمان و فاز به علت انجام این یک پارچه سازی می باشد . این خطا را می توان در داخل رله ی دیجیتال تصحیح کرد . هدف از این استاندارد , ارائه معیارهای مهندسی جهت انتخاب ترانسفورماتور جریان در پستهای 230 و 400 کیلو ولت می باشد , بطوریکه مشخصات آن به صورت بهینه تعیین می گردد .
دامنه کاربرد
این استاندارد , تنها در ارتباط با ترانسفورماتورهای جریان از نوع روغنی می باشد . ترانسفورماتورهای جریان تبدیل جریانهای با دامنه زیاد به جریانهائی که به راحتی و یا مصرف انرژی ناچیز (تلفات اندک) با دستگاههای اندازه گیری فشار ضعیف قابل اندازه گیری است بکار می روند . ترانسفورماتورهای جریان در کلیه شرایط عادی و غیرعادی به شبکه متصل هستند . بنابراین اثرات تمامی موارد مربوط به شرایط فوق نباید سبب خرابی یا عدم دقت آنها شود . ترانسفورماتورهای جریان باید قابلیت تحمل جریان اتصالی و دقت مناسب را در حالت گذرا ( به استثنا' ترانسفورماتورهای جریان اندازه گیری که دقت آن را در شرایط خطا تضمین نمی گردد ) داشته باشند .از اولیه ترانسفورماتور جریان در شرایط عادی شبکه جریان کاری شبکه عبور می کند و جریان ثانویه از نظر اندازه دامنه درصدی از جریان اولیه و هم فاز با اولیه می باشد که البته در حالت غیرایده آل , خطای ترانسفورماتور سبب می گردد که چنین نباشد .
ترانسفورماتور جریان در شبکه قدرت به دو منظور عمده بکار می رود :
1- اندازه گیری جریان به منظور اندازه گیری توان عبوری از یک نقطه و اطلاع از وضعیت شبکه از لحاظ عبور جریان در آن نقطه . در این حالت به ترانسفورماتور جریان, ترانسفورماتور اندازه گیری گفته شده که به دستگاه های انازه گیری وصل می شود و آنچه که در این حالت بیشتر مورد نظر است , شرایط عادی شبکه است و نیازی به دقت در شرایط غیرعادی از قبیل اتصال کوتاه و غیره نمی باشد .
2- استفاده از ترانسفورماتور جریان برای تبدیل جریان در شرایط غیرعادی شبکه برای حفاظت شبکه که به آن ترانسفورماتور جریان حفاظتی گفته شده و به رله های حفاظتی وصل می گردد . لذا دقت تبعیت جریان ثانویه از اولیه این ترانسفورماتورها در جریانهای زیاد ( هنگام بروز عیب ) دارای اهمیت بسیار می باشد .
ضمناً یکی از وظایف اساسی و مهم ترانسفورماتورهای جریان , ایزوله و جدا نمودن ولتاژ فشار قوی اولیه از دستگاه های قابل دسترسی طرف ثانویه ( دستگاه های اندازه گیری و رله های حفاظتی و … ) است .
نیازهای کلی
ترانسفورماتورهای جریان بایستی نیازهای زیر را برآورده نمایند :
بطور پیوسته بتوانند ولتاژ و جریان نامی اولیه را بدون ایجاد حرارت اضافی و شکست عایقی تحمل نمایند .
ترانسفورماتورهای جریان حفاظتی بایستی در حالت اضافه جریان در اثر بروز عیب در شبکه با دقت خوبی عمل تبدیل را انجام دهند .
در زمان اتصال کوتاه , ترانسفورماتورهای جریان اندازه گیری باید به اشباع رفته تا جریان در آنها محدود شود و بدستگاه اندازه گیری آسیبی نرسد .
ترانسفورماتورهای جریان به دلیل نقش اساسی که در تغذیه و نهایتاً عملکرد صحیح سیستمهای اندازه گیری و حفاظت دارند از اهمیت ویژه ای نسبت به سایر تجهیزات فشار قوی برخوردار می باشند . از این رو انتخاب درست و صحیح مشخصات آنها دقت خاصی را طلب می کند .
عوامل مهمی که برای انتخاب یا مقایسه ترانسفورماتورهای جریان , موثر و لازم است عبارتند از :
– مشخصات شبکه و سیستمی که ترانسفورماتور جریان به آن متصل می گردد .
– شرایط محیطی و اقلیمی محلی که ترانسفورماتور جریان در آن نصب می شود .
– مشخصه های فنی , پارامترها و شاخص های مورد نیاز جهت انتخاب ترانسفورماتور جریان .
اطلاعات مورد نیاز جهت طراحی ترانس های جریان
مشخصات و ویژگیهای شبکه و سیستمی که ترانسفورماتور جریان در آن نصب و مورد بهره برداری قرار می گیرد
ترانسفورماتورهای جریان بایستی اضافه ولتاژها و اضافه جریانها را در مدت زمان مورد نظر تحمل نمایند . همچنین افزایش درجه حرارت در آنها در شرایط نامی ولتاژ و جریان شبکه , نباید از حد مجاز تعیین شده تجاوز نماید . همه موارد فوق بستگی به مقادیر نامی شبکه مورد مطالعه دارند لذا در هنگام انتخاب ترانسفورماتور جریان داده های زیر بایستی دقیقاً مورد توجه قرار گیرند :
– ولتاژ نامی
– حداکثر ولتاژ سیستم
– سطح اتصال کوتاه
– فرکانس نامی
– نحوه زمین کردن نوترال
مشخصات محیطی و شرایط اقلیمی منطقه و محلی که ترانسفورماتورهای جریان در آن مورد استفاده قرار می گیرد .
شرایط محیطی یکی از پارامترهای مهم در انتخاب ترانسفورماتورهای جریان می باشد که در زیر به آن تعداد که در ساخت و یا در انتخاب نقش موثری دارند اشراه می شود :
– ارتفاع محل نصب از سطح دریا
– حداکثر درجه حرارت محیط
– حداقل درجه حرارت محیط
– متوسط درجه حرارت روزانه محیط
– میزان و نوع آلودگی
– درصد میزان رطوبت
– شتاب زلزله
– سرعت باد
– سایر شرایط غیرمعمول نظیر بخاز آب , دود , گازهای قابل اشتعال , گرد و خاک غیرمعمول و نمک و خوردگی های غیرعادی و غیره .
از آنجائی که کلیه تجهیزات نصب شده پست در وضعیت مشابهی از نظر محیط مورد بهره برداری قرار می گیرند لذا جهت هماهنگی لازم به گزارش بررسی و طبقه بندی شرایط اقلمی , جلد شماره 102 این استاندارد رجوع شود .
شاخص ها و پارامترهای مشخص کننده طراحی
پارامترها و شاخصهایی که به منظور انتخاب نوع مناسب ترانسفورماتور جریان جهت کاربرد خاص آن بایستی تعیین شود به شرح زیر می باشند :
نوع ترانسفورماتور جریان
نوع ترانسفورماتور جریان از نظر عایق بندی
ترانسفورماتورهای جریان بر حسب نوع عایق اصلی در انواع مختلف ساخته می شوند و عبارتند از:
– نوع خشک با عایق رزین
– نوع روغنی با کاغذ آغشته به روغن
– نوع SF6
– ساخت ترانسفورماتورهای جریان نوع خشک یا عایق رزین برای ولتاژهای پائین ( 20 تا 63 کیلو ولت ) عملی بوده و موارد استعمال آن بیشتر در محل های سرپوشیده ( کلاس داخلی ) با توجه به عدم احتمال انفجار این نوع ترانسفورماتورها و داشتن ایمنی بیشتر آن در مقایسه با ترانسفورماتورهای جریان نوع روغنی است .
– ساخت ترانسفورماتورهای جریان نوع روغنی با کاغذ آغشته به روغن برای ولتاژهای پائین تا بالاترین ولتاژ فوق فشار قوی معمول بوده و در حال حاضر عمده ترانسفورماتورهای جریان , مخصوصاً ترانسفورماتورهای جریان فشار قوی و فوق فشار قوی از این نوع ساخته می شوند .
– ترانسفورماتورهای جریان نوع SF6 که در آنها نظیر کلیدهای قدرت از گاز SF6 به عنوان ماده عایقی استفاده می شود , هنوز در مراحل اولیه استفاده بوده و تنها تعداد معدودی از سازندگان در حال حاضر این نوع ترانسفورماتورها را تولید می کنند . لذا هنوز در بین شرکتهای برق و مصرف کنندگان ترانسفورماتور جریان مقبولیت عام نیافته است
نوع ترانسفورماتور جریان ساختمانی و عایق بندی
ترانسفورماتورهای جریان به دو صورت هسته بالا ( معکوس ) و هسته پائین (تانک) تقسیم بندی می شوند . در نوع هسته پائین , هسته ها و سیم پیچی ثانویه در داخل یک مخزن زمین شده در پائین مقره اصلی قرار دارد و مدار اولیه با عایق بندی کامل از داخل مقره اصلی عبور کرده و به بالا یا کلاهک ترانسفورماتور جریان هدایت می شود . عیب این نوع , طولانی بودن هادی اولیه بوده که باعث افت ولتاژ غیرقابل کنترل می شود و دیگر اینکه در شرایط اتصال کوتاه به علت نزدیکتر بودن دو بازوی U به همدیگر , اثرات مکانیکی نامطلوبی حاصل می گردد .
در نوع هسته بالا , هسته ها و سیم پیچی ثانویه در داخل کلاهک و یا به عبارتی در داخل یک محفظه در بالا برقدار قرار دارند . این طرح بویژه در شرایطی که جریان اولیه زیاد باشد , مناسبتر است زیرا در این حالت طول مدار اولیه ترانسفورماتور جریان کوتاه بوده و در برابر نیروهای الکترومکانیکی مقاومتر می باشد . از معایب این نوع , می توان به حجم بیشتر عایق بندی اصلی نسبت به نوع هسته پائین اشاره نمود . همچنین هر گونه سیستم نگهداری روغن می تواند در ترانسفورماتورهای جریان نوع هسته پائین قابل کاربرد باشد , در حالی که در نوع هسته بالا فقط محفظه قابل ارتجاع فلزی یا لاستیکی کاربرد دارد .
حداکثر ولتاژ سیستم Um
حداکثر ولتاژ موثر فاز _ فاز سیستم است که تحت شرایط نرمال در هر نقطه از شبکه در هر لحظه ممکن است بوجود آید . مقادیر ولتاژ فوق برای شبکه های 230 و 400 کیلوولت ایران در جدول شماره (1) آمده است .
حداکثر ولتاژ سیستم Um {kv}
ولتاژ نامی Un {kv}
245
420
230
400 حداکثر ولتاژ سیستم
سطوح عایقی ترانس ها
سطوح عایقی اولیه ترانسفورماتور جریان براساس نتایج بدست آمده از مطالعات " هماهنگی عایقی " و با توجه به مقادیر استاندارد که در جداول استاندارد IEC شماره 185 داده شده و نحوه زمین کردن سیستم انتخاب می گردد . در صورتیکه مطالعات هماهنگی عایقی انجام نشده و یا در دست نباشد , از آنجا که در جداول فوق سطوح عایقی با توجه به حداکثر ولتاژ سیستم انتخاب شده برای ترانسفورماتور تعیین می گردند لازم است که سطوح عایقی مربوط به ولتاژهای تحمل صاعقه و کلیدزنی که در جداول فوق آمده است با سطوح عایقی کلیدها و سکسیونرها هماهنگی داشته باشند .
ضمناً همان طوری که در مورد سایر تجهیزات نیز اشاره شد مقادیر ارائه شده در جداول فوق برای شرایط محیطی استاندارد بوده و لازم است با توجه به شرایط محیطی و اقلیمی محل نصب ترانسفورماتور , این ضرایب تصحیح شوند . ( این تصحیح تنها برای عایق بیرونی انجام می گردد )
فاصله خزشی مقره
برای ترانسفورماتورهای جریان که در فضای باز مورد استفاده قرار می گیرند و در معرض آلودگی محیط قرار دارند , حداقل فاصله خزشی اندازه گیری شده روی سطح مقره بایستی با توجه به سطح آلودگی محیط و مطابق با جلد 210 این استاندارد انتخاب گردد . لازم به ذکر است که با توجه به توصیه استاندارد IEC شماره 185 نسبت حداقل فاصله خزشی به حداقل فاصله قوس عموماً نباید بیشتر باشد .
فرکانس نامی
مقادیر استاندارد فرکانس 50 یا 60 هرتز بوده که در مورد شبکه ایران این مقدار 50 هرتز می باشد
جریان نامی اولیه
جریان نامی اولیه جریانی است که عملکرد ترانسفورماتور جریان بر پایه آن استوار شده و مقدار آن بر اساس جریانی است که از محاسبات پخش بار با در نظر گرفتن روند افزایش بار در آینده و با توجه به نوع شینه بندی انتخاب می گردد . بر اساس توصیه های استاندارد IEC شماره 185 , یکی از مقادیر زیر با مضارب ده یا یکدهم انتخاب می گردد :
75 – 60 – 50 – 40 – 30 – 25 – 20 – 15 – 5/12 – 10
مقادیری که زیر آنها خط کشیده شده است مقادیر ترجیحی هستند .
جریان نامی ثانویه
جریان نامی ثانویه مقدار جریانی است که با توجه به جریان نامی اولیه و نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان با لحاظ کردن خطای نسبت تبدیل , در ثانویه ترانسفورماتور برقرار می گردد .
مقدار این جریان براساس استاندارد IEC شماره 185 برابر 1 , 2 یا 5 آمپر توصیه شده است . هر چه جریان ثانویه بزرگتر ( نسبت تبدیل کوچکتر ) باشد تعداد دور سیم پیچی هسته ترانسفورماتور جریان کمتر و در نتیجه ترانسفورماتور از نظر حجم کوچکتر و اقتصادی تر خواهد بود . ولی در عوض افت ولتاژ و تلفات در کابلهای ارتباطی بین ترانسفورماتور جریان و دستگاههای اندازه گیری و حفاظتی بیشتر بوده که در نتیجه به ظرفیت بیشتری در خروجی ترانسفورماتور جریان نیاز خواهد بود . از آنجائیکه در ولتاژهای بالا (230 و 400 کیلو ولت ) ابعاد و اندازه پستها نسبتاً بزرگ است , لذا طول کابلهای ارتباطی قابل توجه بوده بنابراین برای جلوگیری از افزایش ظرفیت خروجی ترانسفورماتور جریان , معمولاً جریان ثانویه کوچکتر ( یک آمپر ) انتخاب می شود . ولی در ولتاژهای پائین تر از دو گزینه جریان 1 یا 5 آمپر استفاده می شود , ( جریان 2 آمپری با توجه به نزدیک بودن به 1 آمپر و به منظور جلوگیری از تعدد و تنوع رله ها و دستگاههای اندازه گیری در ایران مورد استفاده قرار نگرفته است ) .در این رابطه لازم است یا دآوری شود که " استاندارد ترانسفورماتورهای جریان جهت ساخت و خرید " که توسط وزارت نیرو تهیه شده است جریان ثانویه ترانسفورماتورهای جراین تا 145 کیلو ولت را برابر " 1 " یا " 5 " آمپر و برای ترانسفورماتورهای جریان بالاتر از این رده ولتاژی ( 230 و 400 کیلو ولت ) برابر یک آمپر تعیین نموده است .
ترانسفورمرها و تغذیه داخلی نیروگاه
ترانس اصلی (Main Ttansformer):این ترانس به صورت سه تک فاز با ظرفیت هر کدام 150 مگا ولت آمپر و فرکانس 50 هرتز و امپرانس ولتاژ 14.2 درصد به عنوان Step Up Tranformer ، جهت بالا بردن ولتاژ خروجی ژنراتور از 20 کیلو ولت تا 230 کیلو ولت بکار رفته است. در ضمن نسبت تبدیل ، 10.20%±247 کیلو ولت می باشد.
ترانس واحد (Unit Transformer):این ترانس با ظرفیت 35/22/22 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 3/316/516%±20 و فرکانس 50 هرتز و امپدانس ولتاژ 8.5% و تپ چنجر Off- Loud ، ولتاژ 20 کیلو ولت خروجی ژنراتور را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و به منظور تامین مصارف داخلی نیروگاه در حین بهره برداری بکار می رود.
ترانس استارتینگ (Start up Trans): این ترانس به تعداد دو عدد ، به نامهای LTB و LTA و با ظرفیت 25/25/25 مگا ولت آمپر و نسبت تبدیل 10%±3/6/10%± کیلو ولت و فرکانس 50 هرتز و امپدانس 10% و تپ چنجر On Lead ، ولتاژ 230 کیلو ولت شبکه را تبدیل به 6 کیلو ولت نموده و شینه ها را طبق شکل شماتیک ضمیمه تغذیه می نماید.
ترانس تغذیه (Auxiliary Trans): ترانس تغذیه در ظرفیتهای مختلف 630/1600/2500 کیلو ولت آمپر ، ولتاژ 6 کیلو ولت را تبدیل به 400 ولت می نماید که جهت تامین مصارف داخلی فشار ضعیف بکار می رود.

طراحان ایرانی ترانسفورماتورها
بیش از ۱۵۰ مهندس خبره با تحصیلات کارشناسی و کارشناسی ارشد، مهندسی مکانیک و برق از دانشگاه های معتبر در فعالیت های طراحی ترانسفورماتورهای ما دخیل هستند. بهره گیری از روش های تمام مکانیزه و نرم افزارهای پیشرفته، ما را برای تولید محصولات کارآمد، قابل اطمینان و بهینه شده یاری می نمایند. بطور خاص در مورد محاسبات و طراحی ترانسفورماتورها از نرم افزارهای ذیل بهره گرفته می شود:
نرم افزار محاسبات معمول ترانسفورماتور.
نرم افزار محاسبه توزیع ولتاژ ضربه در سیم پیچ های با هر نوع آرایش جهت تعیین سطوح ولتاژی پایه طراحی برای هریک از فواصل عایقی شامل داخل سیم پیچ ها، مابین دورها، لایه ها یا دیسک ها، بین سیم پیچ های مختلف، بین فازها و بین سیم پیچ ها تا اجزاء زمین شده.
نرم افزار محاسبه توزیع میدان الکتریکی و ضرایب اطمینان در نواحی عایق بندی مختلف، محاسبه میدان به وسیله روش های المان محدود (FEM) و یا المان های مرزی(BEM) قابل انجام بوده و ارزیابی وضعیت عایق بندی بر اساس دیتابیس استخراج شده از تکرار تست های عایقی برای شکل موج های ولتاژ ضربه، سوئیچینگ و AC صورت می گیرد.
با بکارگیری دو نرم افزار فوق طراحی ساختار عایقی بهینه و در عین حال ایمن و قابل اطمینان برای هر سطح ولتاژی میسر می باشد.
نرم افزار محاسبه توزیع میدان مغناطیسی پراکندگی و تلفات اضافی در سیم پیچ ها، مخزن و سایر اجزاء ساختاری ترانسفورماتور.
نرم افزار محاسبه توزیع جریان در مسیرهای متشکل از چند هادی موازی به منظور یکنواخت کردن توزیع جریان خصوصا در سیم پیچ های جریان بالا.
نرم افزار محاسبه پایداری الکترودینامیکی سیم پیچ ها در برابر اتصال کوتاه که در آن ضرایب اطمینان پایداری برای حالت های مختلف نیروهای شعاعی، محوری و خوابیدن هادی ها مورد ارزیابی قرار می گیرد. قابلیت نرم افزار با ارسال یک دستگاه ترانسفورماتور 26MVA و 132kV به آزمایشگاه معروف و معتبر تست اتصال کوتاه KEMA در هلند و تست موفقیت آمیز آن به اثبات رسیده است.
تحلیل های مکانیکی با استفاده از نرم افزازهای ANSYS برای ارزیابی پایداری در برابر زلزله، خلاء و…
توزیع تلفات جریان های فوکوی نسبی در هادی های سیم پیچ LV ترانسفورماتور 125MVA، 230/63kV

توزیع تلفات جریان های فوکوی نسبی در هادی های سیم پیچ HV ترانسفورماتور 125MVA، 230/63kV

ترانسهای جریانی
CT = دستگاهی ترانسفورماتوری است که جریان الکتریکی را از نسبتی به نسبت دیگر تبدیل می کند.
رنج اولیه Ct ها:
2000A-1500A-1250A-1200A-1000A-800A-750A-600A-500A-400A-300A-25 0A-200A-150A-100A-75A-50A-25A
رنج ثانویه CT ها:
1A-5A [img:4efde67c2b]http://i2.tinypic.com/4osh2qg.jpg[/img:4efde67c2b] انواع ترانس جریان از نظر ساختمانی :
1- CT های هسته بالا – (Tank Type)
2- CT های هسته پایین (TAPCORE)
3- نوع بوشینگی (Bushiny Type)
4- نوع شمشی
5- نوع حلقوی
6- نوع قالبی یا رزینی (Castin Resine)
ترانس های جریان از نظر هسته به دو نوع تقسیم می شوند :
1- ترانس های جریان با هسته اندازه گیری
2- ترانس های جریان با هسته حفاظتی
1- ترانس های جریان با هسته اندازه گیری وظیفه دارند که در حدود جریان نامی و عادی شبکه از دقت لازم برخوردار باشند. و این نوع هسته ها باید در جریان های اتصالی کوتاه به اشباع رفته و مانع از ازدیاد جریان در ثانویه و در نتیجه مانع سوختن و صدمه دیدن دستگاه های اندازه گیری در طرف ثانویه شوند.
2- ترانس های جریان با هسته حفاظتی :
باید در جریانهای اتصال کوتاه هم بتوانند دقت لازم را داشته و دیرتر به اشباع رفته تا بتوانند متناسب با افزایش جریان در اولیه ، آن را در ثانویه ظاهر کرده و با تشخیص این اضافه جریان در ثانویه توسط رله های حفاظتی فرمان قطع یا تریپ به کلیدهای مربوطه داده تا قسمتهای اتصالی شده و معیوب از شبکه جدا شوند.
قدرت نامی ترانس جریان:
قدرت اسمی ترانس جریان مساوی حاصل ضرب جریان ثانویه اسمی و افت ولتاژ مدار خارجی ثانویه حاصل از این جریان می باشد. مقادیر استاندارد قدرت های اسمی عبارتند از :
2.5 – 5 – 10 – 15 – 30 VA
کلاس دقت ترانس های جریان:
میزان خطای CT ها با توجه کلاس دقت آنها مشخص می گردد. کلاس دقت CT برای هسته اندازه گیری و حفاظتی به دو صورت مختلف بیان می گردد. برای هسته اندازه گیری درصد خطای جریان را در جریان نامی ارائه می کنند.
مثلاً کلاس دقت CL=0.5 یعنی 5/0 % خطا در جریان نامی CT های اندازه گیری را معمولا در کلاس دقت های 1/0 – 2/0 – 5/0 – 1 -3 – 5 – مشخص می کنند و در کاتولوگ ها و نیم پلیت تجهیزات به صورت 2/0:cl 5/1200 c.t: مشخص می گردد . در ضمن باید توجه داشت اگر بر روی نیم پلیت ها 800c نوشنه شود یعنی ولتاژ اتصال کوتاه اگر از 800 ولت بالاتر رود ct به حالت اشباع خواهد رفت .
برای هسته های حفاظتی درصد خطای جریان رابرای چند برابر جریان نامی بصورت XPY بیان می کنند . %X خطادر Y برابر جریان نامی مثلا 10 P 5 یعنی 5% خطا در 10 برابر جریان نا می که CT های حفاظتی بر اساس استاندارد IEC بصورتP 5 P 10 می باشند ( 30 P 5 و 20 P 5 و10 P 5 )و (20 P 10و 10 P 10).
توجه : در هنگام کار با ترانس جریان ( CT ) وبا هماهنگی که جریان از اولیه آن می گذرد باید ثانویه آن اتصال کوتاه گردد . در غیر این صورت به علت القاء ولتاژهای زیاد و خطرناک در ثانویه CT امکان صدمه دیدن و یا ترکیدن CT وجود دارد .
CT ها دارای دو نوع خطا می باشند :
1- خطای نسبت تبدیل RAT IO =KIS-IP/IP
2-خطای زاویه : PHASE DISPLUCEMENT: اختلاف زاویه و ثانویه CT با رعایت نسبت تبدیل خطای زاویه است .
3- CT های حفاظتی دارای خطای ترکیبی می باشند . مثلا خطای ترکیبی CT نوع 20P 5 برابر5%است.
4- CT های حفاظتی دارای خطای ALF می باشند. ( ACURRACY LIMIT
FUCTER) یعنی تاچند برابر جریان نامی CT نباید خطای CT از حد گارانتی تجاوز کند مثلا خطای ALF در CT 20 p 5 برابر 20 می باشند .
انواع ترانس جریان از نظر ساختمانی:
ترانس جریان با هسته بالا :
در این ترانس مسیر طی شده توسط سیم پیچ اولیه در داخل ترانس اتصال کوتاه ترین مسیر بوده و طرح آن بهترتیبی است که سیم پیچ ثانویه با کمترین فاصله هوای دور تا دور هسته را که بصورت حلقه می باشد پیچیده شده و هادی اولیه از وسط این حلقه عبور می کند و این دو سیم پیچ با عایق بندی مناسبی از هم ایزوله می باشند .
به منظور جلوگیری از انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات درجه حرارت ناشی از تغییرات بار شبکه از گاز نیتروژن یا دیافراگم ارتجاعی با لاستیکی در بالای CT استفاده می شود .
ترانس های جریان هسته پایین یا TANK TYPE))
دراین نوع ترانس هادی اولیه U شکل درون بوشینگ قرار گرفته که عایق بندی کاغذ و روغن روی سیم پیچ اولیه بوده و آن را از سیم پیچ ثانویه که با حداقل فاصله هوای روی هسته پیچیده شده ایزوله می نماید و فاصله بین این دو سیم پیج نیز با روغن پر شده است .
به منظور انقباض و انبساط روغن در اثر تغییرات بار شبکه از بالشتک های ارتجاعی لاستیکی ( دیافراگم ارتجاعی ) یا گاز نیتروژن استفاده می گردد .
CT های نوع بوشینگی :
در نوع بوشینگی هسته و سیم پیچ ثانویه در داخل بوشینگ (ترانس- کلید – راکتورها )قرار داشته و از هادی که داخل بوشینگ است بعنوان سیم پیچ اولیه ترانس جریان استفاده می گردد . از CT های نوع بوشینگی دردستگاه هایی نظیر کلید های فشار قوی از نوع DETUNK TYPE و یا بوشینگ راکتور ها به منظور صرفه جویی در هزینه های ساخت استفاده می شود .
ترانس جریان نوع قالبی یا رزینی:
از این نوعCT ها بیشتر در مناطق گرمسیری و به منظور جلو گیری از نفوذ رطوبت و گرد و خاک به داخل CT استفاده می شودو تا سطح ولتاژ 63 کیلو ولت و جریان 1200 آمپر بیشتر طراحی نشده اند.
نسبت تبدیل و روشن های تغییر نسبت تبدیل ترانس جریان ها:
از آنجایی که در تمام اوقات از خطوط انتقال بار نامی کشیده نمی شود بنابراین لازم است که نسبت تبدیل ترانس جریان که به ازاء عبور جریان نامی از خط انتخاب کرده ایم تغییر بدهیم تاد قت اندازه گیری بیشتر شود و همچنین از تنوع رنج ساخت و خرید CT کاسته شود .

دیاگ رام تک خطی
دیاگرام تک خطی نیروگاه شامل نقشه ی کامل و کلی قسمت الکتریکی نیروگاه می شود و تمام ژنراتورها ترنسفورماتورها و شین ها و خطوط برداشت انرگی و مصرف داخلی را در بر می گیرد . نوع برداشت انرژی توسط خطوط خارجی ( خط دوبل ، ساده ، کابل ، سیم ) . نحوه ی تامین مصرف داخلی و راه اندازی نیروگاه مشخص می شود . این نقشه علاوه بر سه عنصر اصلی نیروگاه ( ژنراتور – شین – ترانسفورماتور ) شامل کلید بندی رله بندی و وسایل حفاظتی و سنجشی و اندازه گیری نیز می شود .
تعریف کلی ترانسفورماتور
ترانسفورماتور وسیله ای است که انرژی الکتریکی را در یک سیستم جریان متناوب از یک مدار به مدار دیگر انتقال می دهد و می تواند ولتاژ کم را به ولتاژ زیاد و بالعکس تبدیل نماید .
ترانسفور ماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرگی مطرح هستند بلکه در تغذیه مدارات الکترونیک و کنترل یکسو سازی ، اندازه گیری و کوره ها ی الکتریکی نیز نقش مهمی بر عهده دارند .
انواع اصلی ترانسفورماتور ها را می توان بر حسب وظایف آنها بصورت ذیل دسته بندی کرد :
1- ترانسفوماتور های قدرت در نیروگاهها و پستهای فشار قوی
2- ترانسهای توزیع در پستهای توزیع زمینی و هوایی برای پخش انرژی در سطح شهرها و کارخانه ها
3- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند کوره های دوب آلومینیوم
4- اتو ترانس جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم و راه اندازی موتورهای القایی و همچنین جهت قدرتهای بالادر سطح و لتاژ انتقال و ……
5- ترانسهای الکترونیک
6- ترانسهای ولتاژ ( PT ) و جریان ( CT) جهت مقاصد اندازه گیری و حفاطت
7- ترانسهای زمین برای ایجاد نقطه صفر و زمین کردن نقطه صفر
اجزاء تشکیل دنده ی ترانسفور ماتور
هسته :
هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود (3/0) میلیمتر و حتی کمتر است . برای کاهش تلفات ، این ورقه ها را تا حد امکان نازک می سازند و لی ضخمات آنها نباید به حدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف شده و تاب بر دارد . سیم پیچهای ترانس را نیز نگه می دارد . بنابراین باید باز نظر مکانیکی دارای استحکام کافی باشد .
سیم بندی ترانس ها :
ترانسها از لحاظ سیم بندی به صورت تک فاز ، دو فاز یا سه فاز می باشند که در نوع تک فاز جهت سیم بندی ترانسها از یک سیم فاز و یک سیم زمین استفاده می شود و سیم پیچ اولیه و ثانویه آن بصورت تک فاز می باشد ، اما ترانسهای قدرت را به صورت سه فاز سیم بندی می کنند و سیم بندی می کنند و سیم پیچ اولیه و ثانویه آن به صورت سه فاز می باشد و معمولاً در ترانسهایی که قدرت زیادی داشته باشند جهت کاهش اندازه و حمل و نقل راحتر از 3 ترانس تک فاز استفاده می شود مانند ترانسهای 400 کیلو وات 500 مگاولت آمپر .
اتصال سیم پیچهای ترانسفوماتور سه فاز :
در سیستم سه فاز ، هز یک از سیم پیچهای اولیه و ثانویه ممکن ایت بخورت ستاره ستاره ، مثلث مثلث و یا ستاره مثلث و غیره بسته شود .
معمولاً در جایی که جریان بیشتر است مثلاً در یک ترانس کاهنده چون سمت ثانویه آن جریان بیشتر از سیمبپیچ اولیه است از اتصال مثلث استفاده می شود . پس در یک ترانس کاهنده که اغلب در پست های ما دیده می شود از اتثال ستاره – مثلث استفاده می شود .
موازی کردن ترانسها :
در ایستگاه ها جهت افزایش قدرت معمولاً از چندین ترانس استفاده می شود ( جهت بالا بردن ظرفیت ایستگاه ) که باید این ترانسها بصورت موازی ( پارالل ) در مدار قرار گیرند
شرایط موازی بستن ترانس ها :
1- ولتاژ و فرکانس نامی آنها با شبکه ای که به آن وصل می شوند ، برابر باشد .2- فازهای هم نام به هم وصل شوند .
3- نسبت تبدیل سیم پیچهای هر دو ترانس برابر باشند .
4- درصد ولتاژ امپدانس هر دو ترانس یکسان باشد .
5- نسبت مقاومت معادل به راکتانس ( ) در هر دو ترانس یکسان باشد .
6- گروه برداری آنها یکسان باشد .
7- قدرت آنها نزدیک بهم و حداکثر از 1 به 3 تجاوز نکند .
ارزیابی اقتصادی ترانسفورماتور :
ترانسفورماتور دارای سه نوع تلفات می باشد :
1- تلفات اهمی : که ناشی از عبور جریان از سیم پیچها و تلفات فوکوو هیستر زیس می باشد .
2- تلفات بی باری ( آهنی ) : که ناشی از مغناطیس شوندگی ترانس می باشد .

3- تلفات خنک کننده : که همان تلفات پنکه و پنکه و پمپهای سرد کننده ترانس می باشد در زمان خرید ترانس برای این تلفات باید ریال فرض شده و در محاسبات خرید ترانس مطرح شود .
1- ترانسفورماتور قدرت :
برای انتقال توان اگر جریان را زیاد کنیم افت و لتاژ و خطوط زیاد می شود و برای عبور جریان بالا ، سطح مقطع سیم را باید زیاد گرفته که این نیز از نظر هزینه اضافه خواهد شد
پس برای انتقال توان و انرژی از یک به نقطه به نقطه دیگر باید ولتاژ را افزایش دهیم .
از جمله دستگاههایی که در شبکه های الکتریکی ولتاژ را تغییر می دهند ترانسفورماتور قدرت است .
ترانسفور ماتور قدرت ، ماشین الکتریکی ساکنی است که از هسته آهن سیلیستاز ساخته شده که بدور آن سیم پیچیده شده تشکیل شده است .
عموماً ترانسفورماتورهای قدرت در شبکه های الکتریکی به منظور افزایش ولتاژ در مناطق نیروگاهی و کاهش ولتاژ در مناطق مصرف استفاده می شوند .
مخصات فنی ترانسفورماتور های قدرت :
1- ظرفیت 2-ولتاژ نسبت تبدیل 3- نوع سیستم خنک کنندگی
4- نوع سیم پیچی 5- رابطه برداری 6- افزایش درجه حرارت
7- نوع نصب 8- امپدانس اتصال کوتاه 9- رگولاسیون و انتخاب تپ چنحر 10- سطوح عایقی
1- ظرفیت :
ظرفیت ترانسفورماتور به سه عامل زیر بستگی دارد :
1- ولتاژ شبکه 2- محدودیت حمل و نقل 3- آینده نگری
الف ) ولتاژ شبکه :
توان انتقالی به ولتاژ شبکه بستگی دارد و بنابراین ظرفیت ترانسفوماتور نیز به ولتاژ شبکه بستگی خواهد داشت پس برای ولتاژ Kv20 شبکه نمیتوان ترانسفورماتوری بالاتر از 2-3 مگاولت آمپر انتخاب کرد .
ب : محدودیت حمل و نقل : هر چه ظرفیت ترانس بالا رود وزن آن بیشتر می شود اگر ترانسفورماتوری با ظرفیت بالا مورد نیاز باشد و بخواهیم آن را در مناطق کوهستانی نصب کنیم ممکن است هزینه جاده سازی برای حمل ترانس بیشتر از خرید ترانس شود به این دلیل به منظور نقل و انتقال راحت تر در زمان تعمیرات و در ابتدای کار ترانسفور ماتور را در ظرفیت های کوچکتر می سازند .
ج ـ آینده نگری : ظرفیت ترانسفورماتور را باید در اساس پیش بینی آینده بار و یا عبارتی ظرفیت آینده کارخانه در نظر گرفته و انتخاب نمائیم تا هر چند وقت یکبار مجبور نباشیم ترانسفور ماتور را جابه جا کنیم .
تعمیرات پیشگیرانه مانیتورینگ گازهای اصلی محلول در روغن عایقی، ترانسفورماتور را سالم نگاه می دارد
جلوگیری از خرابی ترانسفورماتورها دشوار است، زیرا قطعات متحرک ندارند و آب بندی شده اند، ردیابی برخی گازهای معین که در روغن عایق حل شده اند، راهی آزموده برای کشف خرابی پیش از ایجاد مشکل و هزینه می باشد .
( نوشته شده توسط: دکتر روبرت پلتیر )
رشد سالانه مصرف انرژی برق در آمریکا حدود دو درصد است. این افزایش تقاضا، نیاز به نیروگاه ها ، خطوط انتقال و در نتیجه ترانس های قدرت خطوط انتقال و توزیع را ایجاب می کند. ترانسفوماتورهای قدرت چه افزاینده و چه کاهنده که از جمله گران ترین اجزای شبکه سراسری توزیع می باسند، بویژه در مناطق پر جمعیت متحمل افزایش بار می گردند. عمر متوسط ترانسفورماتور های قدرت حدود چهل سال است. به گزارش شرکت HSB خرابی ترانسفورماتور همواره در بین پنچ شکایت اصلی آن قرارداد و تعداد دفعات آن رو به افزایش است.
HMOبرای ترانسفورماتور ها
دلیل عمده خرابی ترانسفورماتور، ناتوانی عایق آن در کنترل نوسانات و تنش های حین کار است. اشکال دی الکتریک یا شل بودن اجزای مکانیکی داخلی مانند کلمپها و اتصالات بوشینگ سبب اتصال کوتاه می شود ، مساله مهمتر از دلیل وقوع خرابی ها ، جلوگیری از آنها بوسیله روش های برآورد سلامت ترانسفورماتور و پیش بینی عمر باقی مانده آن است . مدیران می توانند با گسترش فرایند های نگهداری بلند مدت برای ترانسفورماتور ها ، از غافلگیری جلوگیری نمایند . کارهایی از قبیل تعمیر خرابی ها ، بازدید کلی (OVERHAUL) ، تنظیم ولتاژ یا کاهش بار و درنهایت ،تعویض آن جزء نگهداری محسوب می شوند . اغلب برنامه های تعیین بار بر پایه استانداردIEEE C 57/91قرار دارند که توصیه های مفید و معادله های محاسبه عمر باقیمانده و نکاتی درباره دمای غیر مجاز روغن را شامل میشوند .برآورد میزان سلامت ترانس از نظر مالی برای هر شرکت دارای تعداد ترانسفورماتور زیاد چالش محسوب می شود .

1. آتش سوزی 4 جولای : خربی یک ترانس در پست انتقال WESTWING باعث کاهش ذخیره برق منطقه PHOENIX به مدت یکماه طی تابستان 2004 گردید.
الزامات بودجه نیاز به اولویت بندی برآوردهای سلامت بر طبق ارزیابی های ترانسفورماتور دارد . این ارزیابی ها بر پایه بازرسی، مانیتورینگ و کاربرد ابزارهای تحلیل مخاطره آمیز قرار دارند . یک برآورد خوب باید میان عمر و سابقه نگهداری ترانس در برابر سابقه کارکرد و کیفیت رژیم نگهداری پیشگیرانه آن ، تعادل برقرار نماید . نتایج برآورد در زمینه استراتژی مدیریت ترانسفورماتور با گستردگی سیستم ، تفسیر می گردد .
شرکت SERVERONاز دسته بندی زیر برای تمایز ترانسفورماتور ها بر حسب پیامد های خرابی آنها بهره می برد :
* بحرانی. واحد هایی که خرابی آنها تاثیر منفی زیادی بر پایداری شبکه انتقال ،درآمد شرکت و اطمینان بخشی خدمات ، می گذارد .
* مهم . واحدهایی که اشکال در آنها تاثیر منفی مهمی در در آمد و اطمینان پذیری دارد . بسیاری ترانس های پستهای فرعی انتقال و پستهای اصلی توزیع ، در این دسته جای دارند .
* قابل بازیابی . خرابی آنها تاثیر کمی بر درآمد و اطمینان بخشی سیستم دارد ، بیشتر ترانس های کوچک در پست های توزیع، اینگونه اند .
مصرف کننده شدید گاز
پیش از دهه 80 ، تنها راه اندازی و برآورد سلامت یک ترانس، نمونه گیری از روغن عایق کننده آن بطور متناوب و ارسال آن به آزمایشگاه بود . سپس مانیتورهای گاز احتراق که ئیدروژن را به صورت بر جسته اندازه می گرفتند ، وارد صحنه شدند . در دهه 90 سیستم تحلیل گاز محلول (DGA) آنلاین به بازار آمد .
سیستم های اولیه DGA بیشتر بر پایه ذوق هنری بودند تا مبنای علمی. آنها چگالی ئیدروژن و یا یکی از گازهای سوختنی درون روغن ترانسفورماتور را به عنوان پیش بینی کننده مشکلات آینده ترانسفورماتور، اندازه می گرفتند. سیستم های مدرنDGAتا 11 " گاز مشکل زا " را مانیتور می کند ، چگالی آتها و دیگر پارامترهای عملکرد آنها را در لحظه دنبال می نماید و دارای ابزار عیب یابی می باشد.
روش DGAآزمایشگاهی به کیتهای پرتابل DGA انجامیده است که باعث صرفه جویی و تشخیص سریع تر خطاهای منجر به بروز خرابی در ترانسفورماتور ، می شود . به جز واحدها از هر دو روش برای ایجاد ایمنی بیشتر بهره می برند. وضعیت تجاری DGA روشن است : واحدهای UTILITYبا موفقیت از این تکنیک برای تشخیص خرابیهای تصادفی یا خرابیهای منتظره ، در صد ها ترانس بهره برده اند . جدول ، تواناییها و هزینه های چهارگونه مختلف سیستم های DGA را مقایسه می کند .
2 . آماده بازیافت : محل درب بازرسی تپ چنجر ترانسفورماتور خراب ، به صورت جزیی دچار شکست شده است .

یک رویداد فوق العاده
در چهارم ژوئیه 2004 ، شرکت خدمات عمومی آریزونا (APS) دریافت چه کاری دربرابر رسانه ها و افکار عمومی که مایل به آگاهی درباره فاجعه خرابی و انفجار ترانس در WESTWING بودند ، انجام دهد . اندازه گیری های انجام شده در WESTWING ، یک پرتابل انتقال کلیدی در منطقه SUN ، هیچگونه هشدار که نشان دهنده خرابی قابل انتظار باشد ، را نشان نداد. آتش سوزی (شکل 1 ) ترانسفورماتور (تک فاز کاهنده 525 کیلوولت به 230 کیلوولت ) را نابود کرد و به خسارات جانبی فراوانی انجامید . خوشبختانه APSجایگزین مناسب انجام داد و به سرعت یک ترانس یدکی را درBPAقرارداد . انتقال این طول انجامید . گر جه این پست روز 9 آگوست دوباره راه اندازی شد ،APSاز ساکنان محلی درخواست کرد به واحد 400 کیلو پوند از واشنگتن به آریزونا ، 21 روز به مدت یکماه روزانه 3 ساعت مصرف خود را محدود نمایند.
یک تحلیل میتقل نتیجه گیری نمود که بروز خرابی در واحد T1 این پست ، یک رویداد فوق العاده بوده است و به مسائل نگهداری مربوط نمی شد . علت آتش سوزی بنابراین گزارش ، خطایی داخلی بوده که به افزایش فشار در ترانس منجر شد (شکل 2 ) .

5. پاسخ سریع – نحوه پاسخ سریع DGA آنلاین به افزایش گازهای محلول در روغن، نمونه گیری فصلی از روغن ترانسفورماتور هرگز فاحش را نشان نمی دهد .
این خرابی ، آخرین رویداد یک زنجیره از مشکلات بوده است . در14 ژوئن ، وقوع خرابی در خط انتقال 230 کیلو ولت باعث ایجاد اغتشاش در شبکه انتقال گردید که منجر به آسیب سه واحد نیروگاه هسته ای PALO VERDE و خروج آنها از مدار شد . این اغتشاش به علت حفاظت خط توسط یک رله با قدمت 30 سال در پست WESTWING ، تشخیص داده نشد و باعث وقفه 20 ثانیه ای هنگام راه اندازی مجدد گردید که احتمالا به سیم پیچ های ترانس آسیب مکانیکی وارد نموده بود . هفته ها بعد این آسیب گسترش یافت و منجر به حریق شد که 5 ترانس را نابود و به برخی دیگر خسارت وارد نمود . (شکل 3 )

6. تانک روغن bart Tichelman، مدیر عامل شرکتSERVERON ( سمت چپ ) و Don Lamontagre مدیریت بخش تحلیل اطمینان پذیری شرکت APS در کنار یک دستگاه TM8 SERVERON با قابلیت آنالیز 8 گاز محلول در روغن ایستاده اند .
به گمان STEVE BISCHOF ، مدیر امور زیر بنایی و نگهداری APS، در صورت وجود یک سیستمDGA آنلاین ، خرابی ناشی از خسارت سیم پیچ ترانسفورماتور در روز 14 ژوئن را می توانست کشف نمود و احتمالا از آتش سوزی 4 جولای پیشگیری می شد . با مانیتورینگ DGAمی توان هر گونه تغییر در گازهای قابل احتراق را کشف نمود که با روش های نمونه گیری دستی امکان آن وجود ندارد .
از آن زمان ، APSدر حال گسترش سیستمDGAآنلاین بوده و تحلیل بحرانی همه ترانس های شبکه انتقال (230 کیلو ولت به بالا ) را تکمیل نموده است . اکنون با استفاده از مدل TM8 ساخت شرکت SERVERON ، ترانس های جدید ولتاژ بالا را مانیتور می نماید .

مشخصات دستگاه مانیتورینگ ترانسقورماتور مدل TM8 ساخت شرکت SERVERON
دو خط سیستمهای مانیتورینگ ترانسفورماتور مدل TM8 دارای هشت گاز ومدل TM3 دارای سه گاز – یه کار انجام میدهند . استخراج گاز ، انتقال آن و اندازه گیری . سیستم به صورت ضد نشت (آببندی شده ) ساخته شده تا از آلودگی توسط گازهای جو یا ورود هر نوع دیگر گاز که محتویات گاز درون روغن نمونه مورد آنالیز را تغییر می دهد ،جلوگیری کند (شکل 4 ) .
برای بدست آوردن یک نمونه، ابتدا باید اجازه داد گاز درون روغن و فضاهای گاز به فشار متعادل برسد . ( بدون توجه به دما و از طریق یک غشای نیمه تراوا ) . سپس گاز استخراج شده به سیستم اندازه گیری گاز که یک دستگاه کروماتوگراف گاز در حد آزمایشگاه می باشد ، می رساند .
ستونهای کروماتوگراف گازهای درون نمونه را جدا سازی کرده و چگالی های آنها را بصورت پیکهای جداگانه که بعدا به درون یک آشکار ساز رسانایی حرارتی تزریق می شود ، نمایش میدهد TCD ) .
TCD ) چگالیهای همه 8 گاز عامل خطا را به وسیله تزریق 5/0 میلی لیتر از گاز نمونه اندازه می گیرد . از گاز هلیوم به عنوان حامل خنثی برای حرکت نمونه از طریق آشکار ساز و بدون آلوده ساختن اجزای گازهای CO2,CO,O2استفاده می شود . سپس اندازه گیری های TCD با استفاده از ضرایب تقسیم دما و فشار خوانده شده در نقطه استخراج به نتایج گاز درون روغن تبدیل می گردد.
سیستم به صورت خودکار و متناوب، خود را بر طبق استاندارد گاز قابل ردیابی آزمایشگاه ملی استانداردها و تکنولوژی (NIST) کالیبره می کند.معمولا دستگاهTM8یک آنالیزDGAنمونه را در هر چهار ساعت انجام می دهد . تحلیل کروماتوگراف گاز حدود 20 دقیقه طول می کشد . اگرگازی تولید هشدار (آلارم ) نماید، TM8 به طور خودکارنمونه گیری ساعت به ساعت روغن را تا زمان بر طرف شدن آلارم ،آغاز می نماید.
همچنین سیستم شامل سنسورهای دمای محیط و "راهنمای بار" یک مقدار نسبی بار ترانسفورماتور می باشد . مقادیر اندازه گیری شده توسط سنسوررا می توان با اطلاعات گاز DGAهمبسته نمود تا یک دید عیب یابی کامل از کار کرد ترانسفورماتور بدست آید . از جملع روشهای عیب یابی پشتیبانی شده ، می توان به مثلث DUVAL و " نسبتهای ROGERS " اشاره کرد که گرافیک ابزارهای هر دو روش به صورت خودکار با داده های زمان واقعی گازهای استیلن (C8H2) ، اتیلن (C2H4 ) ، متان (CH4، اتان (C2H4) هیدروژن (H2 ) پر شده است . به محض پایان یک آنالیز می توان نتایج را به صورت محلی مرور کرد یا به صورت از راه دور از طریق اینترنت مشاهده کرد . ردیابی نتایج طی زمان به کاربران اجازه چک سطوح گاز بر طبق مقادیر تعریف شده بعنوان " احتیاط " و " هشدار " را می دهد.
قابلیت اندازه گیری هم زمان بزرگترین عیب به کارگیری سیستم آنالیز TM8آزمایشگاهی را از میان می برد . یعنی انتظار برای نتایج قبل از اقدام حذف می گردد .

4 . درون جعبه جریان فرینده آنالایزر گاز ( مربوط به 8 گاز ) مدل TM8و نمایی از درون کابینت آن، هشت نمونه گاز را در هر زمان نیاز می توان بدست آورد .
در یک مورد مهم که در آن یک TM8عملکرد ترانس خودکار 336 مگا وات آمپر و 500/230 کیلو ولت را مانیتور می کرد- چگالیهای C2H4 وCH4 بصورت نمایی افزایش یافت و سطح C2H2در روغن عایق طی تنها چند روز به اندازه ppm 12رسید . این افزایش سطوح ، نشان دهنده مشکل شدید حرارتی است . سیستم DGA آنلاین، به کاربر امکان جستجوی بلافاصله دلیل رویداد را می دهد . به طور یقین ، رسوبات کربن به عایق بین هسته ترانس و سیم پیچ به وسیله روغن عایق کننده تانک پایین آسیب زده است . با جایگزینی عایق از خسارت بیشتر جلوگیری شد .

تعداد صفحات : 71 | فرمت فایل : word

بلافاصله بعد از پرداخت لینک دانلود فعال می شود