دانلود گزارش کارآموزی کار کارآموزی ترانسفورماتورهای توزیع

در حالی که توجه زیادی به واحدهای تولید توان الکتریکی و خطوط انتقال انرژی می‌شود سیستم توزیع انرژی الکتریکی مورد توجه کمی قرار گرفته است .این بی توجهی شاید بدین خاطر باشد که خطوط توزیع انرژی روی تیرها و در خیابان ها و کوچه ها و در پشت ساختمان ها بدون جلب توجه عبور کرده حتی در بعضی از قسمت ها در زیر زمین، خارج از دید عموم نصب شده اند.
دلیل دیگر عبور مقدار زیاد توان از یک خط انتقال انرژی در مقایسه بایک خط توزیع انرژی است.

قطع یک خط انتقال منطقه ی وسیعی را دچار خاموشی می کند و بدین جهت مورد توجه قرار می گیرد.

در صورتی که قطع یک خط توزیع انرژی بخش کوچک را تحت تأثیر قرار دهد قابل توجه نیست.
در مقایسه با نیروگاه ها، هزینه برای سیستم توزیع معمولاً به صورت مقادیر کم انجام می‌شود .اگر چه ممکن است هزینه ی کل سیستم توزیع بیشتر باشد با توجه به این که جامعه بیش از پیش برای پیشرفت به یک منبع انرژی خوب نیاز دارد ارتباط بین منبع انرژی و مصرف کننده یعنی سیستم توزیع انرژی نقش بحرانی تری پیدا می کند.

در نتیجه نه تنها نیاز به توان تحویلی بیشتری است بلکه احتیاج به کیفیت بالاتری از انرژی نیز می باشد.
در روزگار اولیه ی صنعت قدرت الکتریکی تولید و توزیع انرژی با هم آمیخته بود و سیستم توزیع وسعت کمی داشت تاخیری مورد سرویس دهی کوچک و تعداد مشترکین نسبتاً کم بود همچنین مقدار مصرف هر مشترک زیاد نبود.
سیستم های توزیع اولیه جریان مستقیم بودند و در ولتاژ کم توزیع می کردند.

پیدایش ترانسفورماتور و افزایش بار مورد انتقال روی مسافت بیشتر و با فاصله بیشتر از منبع، به زودی سیستم جریان متناوب جایگزین جریان مستقیم شد.

هم اکنون با افزایش سطح ولتاژ امکان تغذیه ی بارهای
بیشتر و در فواصل دورتر وجود دارد که این ولتاژ در محل مصرف برای تغذیه ی مصرف کنندگان کاهش داده می شود.

بیشتر و در فواصل دورتر وجود دارد که این ولتاژ در محل مصرف برای تغذیه ی مصرف کنندگان کاهش داده می شود.

نیاز به سرویس دهی برق به انواع مختلف مصرف کنندگان توسعه یافته است مصرف کنندگان به مصرف کنندگان مناطق شهری، حاشیه ای، محلی و مصرف کنندگان تجاری شامل مغازه ها، مراکز خرید، ساختمان دفاتر و مصرف کنندگان صنعتی شامل تولید کنندگان با میزان مصرف متفاوت و واحد های خدماتی در اندازه های مختلف تقسیم می‌شوند.

به موازات توسعه ی مدارهای توزیع انرژی، مواد، تجهیزات و ابزار مناسبتر هم توسعه یافتند که امکان ساخت، تعمیر و بهره برداری با بازده ی بالاتر را فراهم می ساخت روندی که تا به امروز ادامه داشته است تیرهای چوبی از جنس چوب خام کم کم جای خود را به تیرهای با جنس سخت تر و ظاهر بهتر دادند.

سپس تیرهای سیمانی تقویت شده و تیرهای فلزی مورد استفاده قرار گرفتند.

هم اکنون مطالعات برای استفاده از تیرهای پلاستیکی انجام می شود.

هادی ها ابتدا از مس ساخته می شدند.

امروز آلمنیوم و آلیاژ های مس و فولاد نیز به کار می روند مطالعات بر روی استفاده از هادی های ساخته شده از آلیاژ های مختلف در جریان است.

مقره های پرسلین قبلاً به صورت تک حلقه ای ساخته می شدند.

امروزه این عایق ها به صورت قطعه قطعه ساخته می شوند و قابل اتصال به هم هستند و تشکیل رشته ای از مقره ها را می دهند که برای هر سطح ولتاژی قابل استفاده می باشند.

مقره های شیشه ای و پیرکس نیز به طور وسیعی به کار می روند و اکنون تحقیقات برای استفاده از مقره ها با ترکیبات پلاستیکی انجام می شود.

عایق های لاستیکی برای کابل ها که قبلاً برای اکثر کابل ها مورد استفاده قرار می گرفت و قابلیت تحمل ولتاژ آن ها کم بود، جای خود را به عایق های دیگر نظیر عایق های کاغذ آغشته و عایق های پلاستیکی دادند مطالعات برای استفاده از عایق های با ترکیبات پلاستیک برای ولتاژ های بالاتر ادامه دارد.

ترانسفورماتورها هم کوچکتر و هم با بازده ی بیشتر و ارزان تر شده اند.

شکل های جدید هسته های فولادی ترانسفورماتورها با ترکیبات جدید باعث کاهش تلفات مغناطیسی می شود و عمر ترانسفورماتور را نیز افزایش می دهد همچنین باعث افزایش ظرفیت ترانسفورماتور به ازای یک اندازه ی ثابت می گردد.

به علاوه تجهیزات حفاظتی مربوط داخل همان محفظه ی ترانسفورماتور قرار می گیرند و شکل ظاهری آن را بهتر و حمل آن را ساده تر می کند.

تحقیقات روی جنس هسته ی مورد استفاده و عایق ترانسفورماتورها ادامه دارد.

خازن های موازی به منظور تنظیم ولتاژ و کاهش تلفات به کار می روند.

که با این کار به تنظیم کننده های ولتاژ در شبکه کمک می کنند و در ضمن بازده ی بهره برداری از سیستم را نیز بالا می برند.

هم اکنون به جای غلاف سربی از روکش ترکیبات پلاستیک برای مقاوم کردن کابل های زیر زمینی در برابر آب استفاده می شود.

مسأله ی تلفات در سیستم توزیع انرژی با توجه به هزینه ی سوخت، اهمیت بیشتری پیدا می کند و دیگر یک فاکتور جانبی در تغذیه ی انرژی الکتریکی نیست.

اندازه گیری تلفات انرژی حقیقی در چنین سیستمی مشکل است زیرا فاکتورهای دیگری در محاسبه تفاوت بین انرژی مصرف شده توسط مشترکین و انرژی تولید شده دخالت دارند.

با این حال این تلفات 10 تا 20 درصد انرژی تولید شده توسط نیروگاه ها است.

از آن جایی که تلفات متناسب با مربع جریان عبوری از هادی است چه در خط و چه در تجهیزات الکتریکی پایین نگه داشتن جریان باعث کاهش تلفات می شود.

سیاست های مختلفی برای انجام این کار اتخاذ می گردد.

اصول اولیه ی این سیاست، بالابردن ولتاژ مدارها و کاهش جریان آن ها به ازای یک بار مشخص می باشد.

افزایش سطح مقطع هادی ها و کاهش طول فیدرها به منظور کاهش مقاومت مدار نیز برای کاهش تلفات به کار می رود.

در سیستم های جریان متناوب نصب خازن ها در نقاط مهم باعث بهبود ضریب توان و در نتیجه کاهش جریان عبوری به ازای یک بار ثابت می شود.

نظر به این که جریان عبوری، معیاری از مصرف انرژی الکتریکی توسط مصرف کننده می باشد، سعی در جهت کاهش تقاضای مصرف و یکنواخت کردن مقدار مصرف انرژی در ساعات مختلف طول روز است به این کار مدیریت انرژی گفته می شود.

بدین منظور تجهیزات با کنترل الکترونیکی، عمل قطع و وصل قسمتی از بار مشترکین را به نحوی انجام می دهند که ضمن جلب رضایت مشترکین و عدم وقفه در سرویس دهی مقادیر حداکثر و حداقل مصرف روزانه تغییر کند و منحنی بار به سمت یک مصرف پیوسته و یکنواخت میل نماید.

از طریق رله های الکترونیکی می توان کلید ها را از راه دور باز و بسته و تجهیزات اضافی از قبیل خازن ها را وارد و خارج کرد.

بار فیدرها را با تغییرات مصرف کنترل و در حالت های اضطراری قسمتی ازمدار را بی برق و قسمت های سالم را به طور اتوماتیک ( بدون نیاز به اپراتور) برقدار نمود.

خواندن کنتور مشترکین و تهیه ی صورت حساب آن ها، در بسیاری از کشورها از راه دور انجام می شود و هزینه ی قابل توجهی را برای اداره ی برق صرفه جویی می کند.

عامل های دیگری هستند که روی طراحی، نصب و بهره برداری سیستم های توزیع اثر می گذارند.اقتصاد مهم ترین آن ها است.

اما با توجه به ملاحظات فوق، عامل های دیگر مانند بودجه، نرخ تورم، نرخ بهره، ارزش هزینه های کنونی در آینده، همچنین ارزش کنونی هزینه های آینده، مالیات ها، الگوی رشد مصرف، روابط مصرف کنندگان، وضعیت استخدام، در دسترس بودن پرسنل ماهر و برنامه ریزی آموزشی و موارد دیگر حتی وضعیت آب و هوا نیز تأثیر دارند.

در این جا لازم به یادآوری است که گاهی اوقات ممکن است لازم باشد بعضی فاکتورهای غیر فنی در نظر گرفته شوند.

در این بحث جزئیات مداری تجهیزات، نظیر ساختمان ترانسفورماتورها یا خازن های مورد مطالعه قرار نمی گیرد و بیشتر بهره برداری از آنها مورد توجه است در مواقعی که توضیح بیشتر در مورد تجهیزات خاصی ضرورت داشته باشد قدری به آن پرداخته می شود یا به طور کلی فرض می شود که خواننده با تئوری های مربوط آشنا است و ریاضیات به کار رفته در سطح دانشگاهی است .

لازم به یادآوری است که طراحی سیستم توزیع گاهی از فاکتورهای دیگری متأثر می شود که از نظر فنی یا اقتصادی توجیه ندارد.

برای مثال، مدرن کردن شبکه و یا گاهی اوقات تعریض جاده ها باعث تغییر مسیر خطوط می گردد که هزینه های زیادی برای صنعت برق دارد اگر چه از نظر اقتصادی قابل توجیه نیست.

نظر به این که مهندس توزیع باسیستمی سروکار دارد که وضعیت آن در حال تغییر است باید وضعیت کنونی و تغییرات سیستم در گذشته را مد نظر قرار دهد.

همچنین باید با توجه به رشد مصرف تدابیری برای توسعه شبکه در آینده اتخاذ نماید.

بحث سیستم قدرت بدون توجه به آینده کامل نیست.

اقتصاد تغذیه انرژی اثر زیادی روی انواع مختلف منابع انرژی نه تنها در این کشور بلکه در جهان صنعت دارد.

اثر این سیاست ها روی سیستم قدرت به خصوص سیستم توزیع قابل توجه است .از طرفی ممکن است تمایل زیادی به تأمین انرژی مصرف کنندگان از طریق یک منبع مرکزی باشد.از طرف دیگر استفاده از انرژی های دیگر قابل مطالعه است به نظر می رسد که منابع نفت و گاز طبیعی ارزان جایگزین منابع دیگر انرژی شده اند.

در آینده سوخت های اتمی و در بلند مدت انواع دیگر انرژی شاید سلول های ذخیره ای شیمیایی جدید، الکل یا سوخت های دیگر حاصل از محصولات کشاورزی، انرژی خورشیدی ، انرژی باد و یا ترکیب آن ها حرف اول را بزنند.

شاید در نهایت از قدرت هسته ای با طول عمر چند دهه یا بیشتر در محل مشترکین با حذف نیروگاه و سیستم انتقال و توزیع استفاده شود.

حالت های دیگر تولید و تغذیه انرژی نیز ممکن است.

به نظر می رسد کاهش دادن مصرف پیک مشترکین و ضریب همزمانی منطقی باشد در این حالت با اعمال سیاست مدیریت باربا نرخ های متغیر مشترکین را مجبور به اجرای آن می نماییم.

کاهش پیک مشترکین باعث کاهش اندازه ی تجهیزات و هزینه خواهد شد.

شاید وابستگی بیشتر به الکتریسته در مقایسه با دیگر انواع انرژی بدین جهت باشد که مصرف کنندگان خواستار انرژی با قابلیت اطمینان زیاد هستند.

برای تحقق این خواسته، در عین حالی که باید هزینه پایین نگه داشته شود نیاز به مهندس توزیع ورزیده و با تجربه است.

همان طور که ملاحظه شد مهندسی ترکیبی از علم و هنر است.

دانشمندان و محققین اصول و قوانین برای کشف یا خلق مواد جدید و روش های مدرن را تدوین می کنند که دارای تعبیر و توصیف مشخص است در طرف دیگر هنرمندان هستند که موقعیت ها و شرایط را خلق می کنند و به تصویر می کشند بدون این که آگاهی از واقعیت عملی بودن و امکان پذیری آن داشته باشند.

در این جا مهندسین هستند که باید هنر را به کار گیرند.

در حالی که دانشمندان و هنرمندان بدون توجه به هزینه عمل می کنند مهندسین همیشه به شدت به اقتصاد وابسته هستند و در واقع اغلب ملاحظه شده است که کاری را که دیگران با ده دلار و یا بیشتر انجام می دهند یک مهندس با یک دلار انجام می دهد.

مهندس توزیع با مشکلاتی رو به رو است که به ندرت مشابه و یا حتی تقریباً مشابه هستند و جواب آن ها کاملاً مشخص نیست ولی می توان بهترین جواب ممکن را به دست آورد.

اغلب بهبود در روش ها باید به کار گرفته شود زیرا هیچ کاری در این رابطه کامل نیست و به تمام پرسش ها پاسخ نمی دهد و این کار مهندس سیستم است که باید دنبال نتایج قابل قبول با هزینه حداقل بگردد اگر چه هیچ روشی تمام مشکلات را با هم حل نمی کند و به تمام پرسش ها پاسخ نمی دهد.

فصل اول) ترانسفورماتورهای توزیع دو نوع اصلی ترانسفورماتورهای توزیع عبارتند از: 1- ترانسفورماتورهای توزیع خشک رزینی ترانسفورماتورهای توزیع روغنی 1-5) ترانسفورماتورهای خشک رزینی ترانسفورماتورهای خشک رزینی بهترین گزینه برای توزیع انرژی الکتریکی با درجه ی بالای ایمنی می باشند .

علاوه بر این که خودشان آتشگیر نیستند سبب انتشار آتش نیز نبوده و در صورت آسیب دیدن آن خطر نشت مواد آتش زا یا آلوده کننده ای مانند روغن وجود ندارد .علاوه بر این نیاز به نگهداری موارد فوق باعث می شود که ترانسفورماتورهای خشک، ایمن ترین و قابل اطمینان ترین در بازار باشند.

1-L.V.

TERMINAL 2-H.V.

TERMINAL 3-L.V.

WINDIING 4-H.V.

WINDING 5-OFF - CIRCUIT TAPCHANGING LINKS 6-MAGNETIC CORE 7-CORE FRAME 8-UNDERCARRIAGE WITH BIDIRECTIONAL ROLLERS 9-EARTHING TERMINAL 10-LIFTING EYES 11-NAME PLATE 2-5) چرا ترانسفورماتورهای خشک؟

ترانسفورماتورهای خشک رزینی تولید شده با توجه به دانش فنی جدید و تکنولوژی روز آن مزایای ذیل را در بر دارند: عملکرد بدون تخلیه ی جزئی.

بدون نیاز به نگه داری.

مناسب برای فضاهای محدود.

تلفات پایین.

استقامت بالا در برابر اتصال کوتاه.

امکان نصب در نزدیک ترین موقعیت به مراکز بار و مصرف.

بدون آلودگی زیست محیطی ناشی از وجود روغن.

عاری از مواد سمی.

سطح صدای پایین.

مقاوم در برابر رطوبت.

نصب آسان.

بدون خطر آتش سوزی.

قابل اشتعال نبودن خود دستگاه.

از جمله کاربردهای این ترانسفورماتورها عبارتند از: ساختمان های بلند و برج های مسکونی تجاری.

صنایع مختلف نفتی.

کارخانجات سیمان.

معادن.

کاربردهای مختلف صنعتی.

راه آهن.

فرودگاه ها.

نیروگاه ها.

پست های موبایل توزیع.

کشتی ها.

صنایع پتروشیمی.

3-5) تجهیزات استاندارد پلاک مشخصات و دیاگرام اتصالات ترمینال زمین چرخ های دو جهته ترمینال های اولیه ترمینال ثانویه قلاب های حمل اتصالات تنظیم ولتاژ نشان گر دما سنسورهای PTC یا PT 100 4-5) تجهیزات اختیاری گردش هوای اجباری به وسیله فن حفاظ بوشینگ های از نوع Plug –in 5-5) ترانسفورماتورهای توزیع روغنی ترانسفورماتورهای توزیع روغنی را از نقطه نظر ارتباط روغن با بیرون ( تنفس ترانسفورماتور) به 2 دسته ذیل می توان تقسیم کرد: ترانسفورماتورهای توزیع روغنی نوع هرمتیک ترانسفورماتورهای توزیع روغنی دارای منبع انبساط (کنسرواتو 6-5) تجهیزات استاندارد این نوع ترانسفورماتورها عبارتند از : کلید تنظیم ولتاژ در حالت بی باری رطوبت گیر ترمومتر عقربه ای روغن روغن نما قلاب های حمل، چرخ ها، محل های تخلیه و نمونه گیری روغن 7-5) تجهیزات اختیاری : رله ی بوخهلس ترمومتر سیم پیچ ترانسفورماتورهای جریان (CT) جعبه ترمینال جعبه کابل سمت فشار قوی و یا ضعیف باسداکت فشار ضعیف پایه از نوع Skid 8-5) ترانسفورماتورهای توزیع هرمتیک : این نوع ترانسفورماتورها دارای سیستم نگه داری روغنی هستند که از تماس روغن عایق با اکسیژن و رطوبت که عوامل اصلی فساد روغن آن می باشد جلوگیری می کند.

این کار سبب می شود شرایط بهره برداری بهبود یابد در نتیجه نیازی به عملیات نگه داری در طول عمر ترانسفورماتور نخواهد بود.

ترانسفورماتورهای هرمتیک برای نصب در محیط های مرطوب مواردی که محدودیت عملیات نگه داری وجود دارد .

ترانسفورماتورهای با نصب هوایی و فضاهای محدود مثل پست های کمپکت و پکیج بر انواع معمولی برتری دارند.

ترانسفورماتورهای هرمتیک سه فاز روغنی توزیع، بخش عمده ی محصولات کارخانجات را تشکیل می دهد که محدوده ی معمول آن ها 25 تا 5000 کیلو ولت آمپر و حداکثر ولتاژ سیستم تا 36 کیلو ولت می باشد.

1-9-5) هرمتیک بدون بالشتک گازی دارای ساختار بسته، بدون بالشتک گاز، به طور کامل پراز روغن وله ای ارتجاعی است.

2-9-5) هرمتیک با بالشتک گازی دارای ساختار بسته بدون منبع انبساط، با بالشتک گازی (گاز نیتروژن) دیواره های مخزن صلب و رادیاتورهای خنک کننده ی آن که می تواند به صورت جدا شدنی یا جوش شده روی مخزن باشد.

در ترانسفورماتورهای هرمتیک کاملاً پر از روغن انبساط و انقباض روغن توسط مخزن فولادی و ارتجاعی آن ( طرح مخزن با حجم متغیر) صورت می گیرد.

که در حداکثر فشار حالت کاری تنها کسری از فشار طراحی شده قابل تحمل ایجاد می شود.

این ترانسفورماتورها همیشه به صورت کامل پر از روغن تحویل و حمل شده و برای طول دوره عمرشان آب بندی شده اند.

در ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی انبساط و انقباض روغن به وسیله ی بالشتک گازی نیتروژن واقع در بالای سطح روغن صورت می گیرد.

این ترانسفورماتورها عموماً دارای مخزن صلب رادیاتوری ( جوش شده یا قابل باز شدن ) بوده و بوشینگ های HVو LVآن ها درسمت طولی مخزن قرار دارند.

ترانسفورماتورهای هرمتیک بدون بالشتک گازی دارای لوله ی مخصوص پرکردن روغن با ارتفاع کافی بوده که از پرشدن کامل روغن خصوصاً در بوشینگ های روغنی اطمینان حاصل شود.

10-5) تجیهیزات ویژه ی هرمتیک : روغن نما رله ی حفاظت هرمتیک فشار شکن نشان گر میزان فشار و خلأ رله ی فشار ناگهانی دریچه تزریق گاز رله های چند کاره DMCR ,DGPT2 در صفحات بعدی به طور اختصاصی به بررسی ترانسفورماتورهای هرمتیک پرداخته می شود.

11-5) ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی HermeticallySealed transformer SWITH Gas cushion کارکرد صحیح و بی وقفه ترانسفورماتورها به عنوان یکی از تجهیزات مهم در شبکه های برق رسانی و انتقال انرژی از اهداف اصلی سازندگان و بهره برداران آن ها می باشد.

اکسیژن و رطوبت هوا به عنوان یکی از عوامل مضر و مخرب در عملکرد ترانسفورماتورها شناخته شده و تا حد امکان می بایست از تماس روغن ترانسفورماتور با هوای آزاد جلوگیری نمود.

در این راستا استفاده از ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی با داشتن قابلیت جداسازی کامل روغن و هوای محیط مورد توجه قرار گرفته است .

ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی از اولین نوع ترانسفورماتورهای هرمتیک بوده و به خاطر سادگی طراحی و ساخت و داشتن مزایای نسبی هنوز هم مورد توجه اکثر صنایع به خصوص صنایع نفت و پتروشیمی می باشد.

یکی از عوامل مهم تضمین عملکرد مطمئن ترانسفورماتور در طی عمر مفید آن، خفظ کیفیت خواص الکتریکی و مکانیکی مواد عایق به کار رفته در ترانسفورماتور به خصوص روغن ترانسفورماتور و مواد عایق سلولزی در سطحی مطلوب می باشد.

می توان از رطوبت، گازهای مخرب و اکسیژن موجود در هوا به عنوان عوامل اصلی فرسودگی و تسریع کننده ی فرآیند پیر شدن مواد عایق نام برد.

مخزن ترانسفورماتورهای هرمتیک به منظور جلوگیری از نفوذ عوامل مخرب به داخل ترانسفورماتور کاملاً بسته بوده و هیچ گونه تبادلی با محیط اطراف حتی از طریق واسطه ی رطوبت گیر ندارد.

ترانسفورماتورهای هرمتیک در چند نوع اصلی می با شند که در ادامه به طور مختصر به آن ها اشاره خواهد شد.

از ویژیگی های مهم ترانسفورماتورهای هرمتیک، عدم نیاز به تصفیه ی روغن و کاهش هزینه های سرویس و نگه داری آن ها می باشد .استفاده از این ترانسفورماتورها برای مناطق ساحلی و مکان های دور افتاده که رطوبت هوا زیاد بوده و امکان سرویس های دوره ای به سهولت میسر نمی باشد توصیه می گردد.

عدم نیاز به منبع انبساط، رطوبت گیر و تجهیزات حفاظتی مثل رله ی بوخهلس از دیگر ویژیگی های ترانسفورماتورهای هرمتیک بوده و در نتیجه برای مکان هایی که محدودیت ارتفاعی جهت نصب ترانسفورماتور وجود دارد، استفاده از ترانسفورماتورهای هرمتیک مناسب خواهد بود.

12-5) تقسیم بندی انواع ترانسفورماتورهای هرمتیک با وجود هدف مشترکی که در طراحی و ساخت انواع مختلف ترانسفورماتورهای هرمتیک در نظر گرفته می شود از نقطه نظر شکل ظاهری و نحوه ی عملکرد طرح های مختلفی از این نوع ترانسفورماتورها تاکنون ارائه شده است.

1-12-5) ترانسفورماتورهای هرمتیک با محفظه ی گاز و یادیافراگم لاستیکی در منبع انبساط شمای کلی این نوع ترانسفورماتورها در شکل 1و2 نشان داده شده است در این نوع از ترانسفورماتورهای هرمتیک افزایش و کاهش حجم روغن توسط خاصیت ارتجاعی لاستیک جبران می شود که ممکن است از دیافراگم لاستیکی (Rubber diaphragm) که مستقیماً با روغن در تماس است ( شکل 1) و یا محفظه ی لاستیکی (Rubber bag) با گاز بی اثر ازت ( نیتروژن N2) که به عنوان واسطه عمل می کند استفاده شود ( شکل2) این نوع ترانسفورماتورها به دلیل کمی طول عمر محفظه و یا دیافراگم لاستیکی و نیز نفوذ پذیری نسبی لاستیک در مقابل گازها از قابلیت اطمینان کمتری برخوردار بوده و به طور گسترده مورد استفاده قرار نگرفته اند.

با افزایش کیفیت کیسه های لاستیکی انواع مرغوبتری از این کیسه ها تولید شده و در ترانسفورماتورهای قدرت مورد استفاده قرار می گیرد .کیسه هوادر داخل منبع انبساط قرار گرفته و از طریق رطوبت گیر با هوای آزاد در تماس است.البته همچنان نگرانی ناشی از نفوذ گاز و هوا به داخل ترانسفورماتور و پارگی و یا سوراخ شدن کیسه هوایی برطرف نشده است.

در این سیستم ها از رله های مخصوصی جهت تشخیص پارگی کیسه هوایی استفاده می شود.

2-12-5) ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی این ترانسفورماتورها به طور کلی بر دو نوع بوده و در هر رنج قدرتی قابل ساخت می باشند.

محفظه ی گاز در این ترانسفورماتورها علاوه بر جلوگیری از ارتباط روغن با هوای محیط، نقش حجم الاستیک را نیز ایفا می کند.

از گازی باید در این محفظه استفاده نمود که تأثیر تخریبی برروی روغن و سایر مواد عایقی و قسمت های داخلی ترانسفورماتور نداشته و یا حداقل ممکن باشد.

گازی که معمولاً برای این منظور به کار می رود گاز ازت (نیتروژن N2) و در برخی موارد هوای خشک می باشد.

این ترانسفورماتورها عمدتاً دارای مخزنی کاملاً صعب بوده و به 2 نوع به شرح ذیل تقسیم می گردند.

1-2-12-5) نوع اول ( جرم گاز ثابت است) در این نوع میزان گاز نیتروژن داخل ترانسفورماتور ثابت و برابر مقدار اولیه ای است که وارد آن نموده ایم.

در این ترانسفورماتورها برای کاهش دامنه تغییرات فشار، حجم محفظه گاز به قدر کافی بزرگ در نظر گرفته می شود میزان گاز حل شده در روغن تابع خطی از فشار بوده و دما تأثیر ناچیزی در حلالیت گاز دارد.

طرح شماتیک این نوع ترانسفورماتورها در شکل 5 نشان داده شده است.

قشر گاز نیتروژن دارای حجمی معال %20 الی %50 حجم ترانسفورماتور می باشد.

به دلیل بزرگ بودن حجم محفظه گاز در مواردی که از لحاظ ارتفاع ترانسفورماتور و یا نصب بوشینگ ها محدودیت وجود داشته باشد می توان بخشی از محفظه گاز را به مخازنی در جنب دیوارهای ترانسفورماتور انتقال داده و توسط لوله ای ارتباط آن ها را با محفظه گاز بالای روغن برقرار نمود.

2-2-12-5) نوع دوم ( فشار گاز ثابت است) در این نوع با استفاده از مخازن تحت فشار کمکی گاز ازت فشار محفظه ی گاز تقریباً ثابت نگه داشته می شود.

برای اجتناب از ورود هوا به داخل مخزن فشار گاز همواره بیشتر از فشار جو انتخاب می شود( حدود 5% اتمسفر) طرح شماتیک این سیستم در شکل 6 نشان داده شده و اساس کار آن به این ترتیب است که گاز نیتروژن از مخزن تحت فشار پس از عبور از چند شیر کاهش فشار به محفظه ی گاز انتقال داده می شود.

شیرهای تقلیل فشار به طور اتوماتیک وقتی که فشار محیط به حدود 5% اتمسفر برسد ارتباط محفظه گاز و سیلندر ازت را قطع می کند.

زمانی که در اثر افزایش دمای ناشی از محیط و یا بارگیری فشار محفظه بالا رود از طریق یک شیر فشار شکن فشار کاهش یافته و با خروج گاز به محیط اطراف فشار به حدود 05/0 اتمسفر می رسد.

برعکس هنگامی که فشار محفظه کمتر از 05/0 باشد شیرهای اتوماتیک عمل نموده و گاز نیتروژن از سیلندر تحت فشار به محفظه انتقال می یابد.

این سیکل تا زمانی که سیلندر گاز نیتروژن تخلیه شده و فشار آن به حدود 10 اتمسفر برسد ادامه می یابد.این سیستم به دلیل هزینه بالای آن در ترانسفورماتورهای کوچک مقرون به صرفه نبوده ولی در ترانسفورماتورهای قدرت برای ولتاژ های کمتر از 115 کیلو ولت و توان کمتر از ده مگاولت آمپر استفاده می شود.

13-5) ترانسفورماتورهای هرمتیک با مخزن الاستیک در این نوع از ترانسفورماتورهای هرمتیک از خاصیت ارتجاعی پره های خنک کنندگی برای جبران تغییرات حجم روغن استفاده شده است.

طوری که در اثر افزایش حجم روغن پره ها( یا رله ها) بازو در اثر کاهش حجم روغن پره ها فشرده می شوند.

نوسانات بار و فشار در طی عمر ترانسفورماتورهای مذکور پره ها را در معرض پدیده ی خستگی قرار می دهد.

لذا طراحی این ترانسفورماتورها باید به گونه ای باشد که تنش های حاصله از حد تنش خستگی پره ها تجاوز ننماید.

اتخاذ سیستم های پیشرفته جوشکاری و روش های مناسب تولید از جمله شات بلاست ( Shot blast) نمودن مخازن تأثیر مهمی در افزایش عمر مخازن ترانسفورماتورهای مذکور دارد.

این نوع از ترانسفورماتورها کاملاً پر از روغن بوده و در محدوده ی قدرت ترانس هاس توزیع ساخته می شوند.

14-5) بررسی ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی ( نوع اول) همان طور که گفته شد این ترانسفورماتورها در هر رنجی قابل ساخت می باشند.

لکن ممکن است به دلیل بزرگ شدن حجم و ابعاد مخزن در قدرت های بالا از این نوع استفاده نگردد .هر قدر که نسبت حجم محفظه ی گاز به حجم روغن بزرگتر باشد دامنه ی تغییرات فشار کمتر خواهد بود.

این نسبت معمولاً بین 20 درصد الی 50 درصد انتخاب می شود و در نتیجه ماکزیمم فشار در این ترانسفورماتورها به حدود یک اتمسفر خواهد رسید.

سیستم خنک کننده در این نوع ترانسفورماتورها عمدتاً به صورت رادیاتوری ( با قابلیت تحمل خلأ) بوده ولی ساخت ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی با مخازن رله ای ( یاکنگره ای ) نیز مقدور می باشد.

در این صورت مخزن تحمل خلأ را نداشته والاستیک می باشد.

برای بررسی تأثیر فشار این ترانسفورماتورها باید تأثیر سه عامل حجم، دما و حلالیت گاز در روغن را در نظر گرفت.

اثر گازهای حاصله از وجود سیستم عایقی روغن- کاغذ ( گازهایی نظیر H2 ، CO2 و CO) نیز در یک بررسی دقیق می بایست مد نظر قرار گیرد.

مدت زمان رسیدن به دمای تعادل بین روغن و گاز ظرف چند ساعت حاصل می شود.

( حدود 2 الی 3 ساعت) در حالی که فشار حالت تعادل ناشی از حلالیت گاز در روغن با فرض عدم تلاطم روغن ظرف روزها و هفته ها به دست می آید.

شکل 8 تغییرات درجه حرارت و فشار گاز را در طی بارگیری از یک ترانسفورماتور هرمتیک با بالشتک گازی را نشان می دهد.

با شروع بارگیری دمای روغن و حجم آن افزایش پیدا کرده و در نتیجه سبب افزایش دمای گاز و کاهش حجم محفظه ی گاز خواهد شد.

این دو عامل یعنی بالارفتن دمای محفظه ی گاز و کم شدن حجم آن سبب افزایش فشار محفظه ی گاز شده و در نتیجه میزان حلالیت گاز در روغن افزایش پیدا می کند.

لذا پس از مدتی حتی با افزایش بیشتر دما شاهد افت فشار محفظه خواهیم بود.

همچنین اگر کاهش باری را در نظر بگیریم سبب کاهش دما و افزایش حجم محفظه ی گاز می گردد.

در نتیجه از فشار محفظه کاسته شده و این کاهش فشار و دما سبب افزایش میزان آزاد شدن گاز از روغن می گردد.

لذا پس از مدتی حتی با کاهش بیشتر دما، شاهد مینیممی در منحنی P(t) خواهیم بود.

با توجه به توضیحات فوق بدیهی است که پس از رسیدن به تعادل اشباع، فشاز گاز در ترانسفورماتور بی بار کمتر از فشار آن در موقع پرکردن مخزن باشد.

ایجاد تعادل بین گازهای آزاد شده وحل شده بستگی به درجه حرارت، سطح تماس و مهمتر از همه نرخ گردش روغن داشته و ممکن است ساعت ها و یا روزها طول بکشد.

1-14-5) معیارهای طراحی مکانیکی و روش های ساخت ترانسفورماتورهای هرمتیک با بالشتک گازی به طور کلی ترانسفورماتورهای هرمتیک از نظر محاسبات الکتریکی اکتیو پارت با سایر انواع ترانسفورماتورهای منبع انبساط دار مشابه بوده و اختلاف عمده در طراحی مکانیکی و روش های ساخت می باشد .اصول فیزیکی حاکم بر گازها با در نظر گرفتن حلالیت گاز نیتروژن در روغن همچنین شرط عدم تشکیل حباب های گاز در روغن، ملاک محاسبه ی فشار و طراحی مکانیکی این ترانسفورماتورها محسوب می گردد.

میزان حلالیت گاز نیتروژن در روغن از رابطه ی زیر محاسبه می شود: S= F1 (a+b).p A=0/081 1/bar, فشارگاز= p bar B=0/00029 1/bar.

, دمای روغن= بلافاصله پس از پرکردن و یا ترزیق گاز در ترانس می توان گفت که هیچ مقدار گازی در روغن نفوذ نکرده و F1=o پس از گذشت زمان و با حل شدن گاز در روغن و ایجاد حالت تعادل فرض بر این است که 25% ازحلالیت کامل حاصل شده است.

یعنی 25% = F1 با حل شدن کامل گاز و رسیدن به حد اشباع F1=1 خواهد شد.

نسبت فشار گاز به فشار ترزیق از رابطه ی بالا قابل محاسبه است.

1/k ضریب انبساط حجمی روغن = Co افزایش دمای روغن = در رابطه ی اخیر پارامتر v نسبت حجم گاز به حجم روغن در دمای 20 درجه ی سانتی گراد بوده و همان طوری که قبلاً نیز گفته شد این نسبت معمولاً بین 2/0 الی 5/0 در نظر گرفته می شود.

همچنین ضریب F2 بیان کننده ی وضعیت دمای محفظه ی گاز بوده بدین معنی که: F2=.

/8 برای F2=1 برای افزایش دمای گاز= بر اساس نتایج و تجربیات و آزمایشات سازندگان ترانسفورماتور توصیه می شود جهت عدم تشکیل حباب های گاز در روغن، اختلاف فشار در حداکثر و حداقل دمای روغن از bar5/0 تجاوز ننماید.

در محاسبه اختلاف فشار بایستی حالت اشباع نشده با 25/0 حلالیت را در نظر بگیریم.

(25/0 = F1) همچنین در طراحی این نوع ترانسفورماتورها بایستی از افت فشار خیلی زیاد در محفظه گاز جلوگیری گردد.

بر این اساس ماکزیمم افت فشار ممکن در روغن اشباع شده حداکثر برابر نصف بیشترین فشار مثبت در حالت روغن اشباع نشده در نظر گرفته می شود.

1bar –pmin ( در رابطه ی اخیر Pmin در حالت F1=1 و Pmax در حالت 5/02 =F1 محاسبه می گردد).

با انتخاب یک مقدار مناسب برای V در رابطه ی اخیر و همچنین با در نظر گرفتن محدودیت های ناشی از روابط اخیر فشار ترزیق گاز یا Po قابل محاسبه می باشد.

تعیین حجم محفظه ی گاز از اهمیت به سزایی برخوردار بوده چرا که با کم بودن مقدار v فشار بالا رفته و بایستی تحمل مخزن نیز بالا باشد.

همچنین بزرگ بودن حجم نیز سبب مصرف هزینه ی اضافی بی مورد شده و ابعاد و ارتفاع ترانسفورماتور های هرمتیک را افزایش می دهد.همان طور که قبلانیز گفته شد مخزن این نوع ترانسفورماتورهاعمدتاً به صورت دیواره های صاف با سطوح خنک کنندگی رادیاتوری و با قابلیت تحمل خلأ ساخته می شود.

بنابراین در این حالت مخزن تقریباً صلب بوده و افزایش حجم آن در اثر فشارهای اعمالی ناچیز می باشد.

استفاده از مخازن الاستیک برای این نوع از ترانسفورماتورها در رنج توان های پایین مقدور بوده در این حالت می بایست ضمن انجام محاسبات دقیق فشار، افزایش حجم مخزن را نیز در نظر گرفت.

وجود محفظه ی گاز و اصل رعایت فواصل عایقی مجاز شرایط خاصی را برای طراحی این ترانسفورماتورها ایجاد می نماید از جمله می توان به نکات زیر اشاره کرد: محدودیت در انتخاب رادیاتورهایی با طول بلند به علت در نظر گرفتن گردش روغن و جلوگیری از افزایش بی مورد وزن و ابعاد ترانسفورماتور انتخاب کلید های تنظیم ولتاژ خاص ( مثل کلیدهای تنظیم ولتاژ با کنترل کابلی) و یا ترجیحاً قرار دادن دسته کنترلی کلید بر روی دیواره طولی ترانسفورماتور استفاده از بوشینگ های پایه بلند و یا ترجیحاً استفاده از بوشینگ های مناسب در دیواره های طولی ترانسفورماتور