دانلود تحقیق گزیده ای از مقالات ترانسفورماتور

یکی از حوزه های استفاده از الکترونیک قدرت در صنعت برق، تپ چنجر ترانسفورماتورها می باشد .

تپ الکترونیکی برخلاف نوع مکانیکی ، کنترل دائم و تنظیم جریان ولتاژ ترانسفورماتور را ممکن میسازد .

بدین منظور ، بایستی امکان تغییر تپ در شرایط بار کامل ترانس فراهم گردد .

مهمترین مسئله در طراحی مبدل قدرت برای این منظور، اندوکتانس سرگردان تپ های سوئیچ شده می باشد .

اگر عمل تغییر تپ بین دو تپ مختلف در فرکانس بالا صورت بگیرد ، امکان تنظیم دائمی ولتاژ ثانویه در بار کامل ترانس وجود دارد .

کل سیستم در شکل زیر نشان داده شده است :

طراحی مبدل قدرت

به دلایل زیر از لحاظ فنی، امکان استفاده از یک مبدل قدرت معمول تجاری سه فاز حتی در سیستم توزیع وجود ندارد :

ولتاژ فاز شبکه توزیع (در محدوده تا 20 کیلوولت) از حد ظرفیت بلوکه کردن نیمه هادیهای قدرت معمول ، بیشتر است .

کل سیستم مذکور ، شامل مبدل قدرت ، بایستی در شرایط وقوع اتصال کوتاه ترانس در مدار باقی بمانند ( مثلا برای جریان نامی 22 آمپر اولیه ، جریان اتصال کوتاه تا 550 آمپر را تحمل کند) .

با برقدار کردن ترانس، جریانی در حدود چهار برابر جریان نامی برقرار میشود که در نتیجه ثانویه ترانس، تا لحظاتی قادر نیست برق 400 ولت مورد نیاز دستگاههای کنترلی فوق را تامین کند .

بنابراین ، برای ساختن مبدل قدرتی که بر مشکلات فوق غلبه کند ، موارد زیر در مرحله تحقیق و بررسی قرار دارند :

تحقیق در مورد توپولوژی و مفاهیم کنترلی (مدولاسیون) مبدل .

مدل شبیه سازی شده از ترانس قدرت با مبدلهای قدرت برای توپولوژیهای مختلف .

توپولوژیهای مختلف ممکن از مبدل قدرت و تکنیکهای مرتبط کنترل از طریق شبیه سازی .

انتخاب توپولوژی بهینه از مبدل قدرت با توجه به قابلیت اطمینان سیستم ، پیچیدگی و هارمونیکها و دقت شکل موج ترانس .

اثبات توپولوژی در نظر گرفته شده از لحاظ تجربی .

انجام آزمون در یک آزمایشگاه ولتاژ بالا و ارزیابی نتایج با توجه هارمونیک های شکل موج مبدل .

منبع : Its

آدرس : http://ee.its.tudelft.nl/EPP/ReInd_001.htm

 آیا تانک ترانسفورماتورها باید تحت فشار قرار گیرند؟

از شرکت سرویس دهنده ترانسفورماتور ، DYNEX اغلب این پرسش می شود که آیا یک تانک روغن ترانسفورماتور باید تحت فشار باشد یا درحالت خلأ نگهداری شود و یا اصلا" چنین موضوعی اهمیت دارد؟

نشتی در اثر تلفات فشار (مثبت یا منفی) بوجود می آید.

در یک ترانسفورماتور تحت فشار در صورت ایجاد نشتی احتمال اینکه روغن از تانک با فشار خارج گردد خیلی بیشتر می باشد.

روغن ریزی حادثه ناخوشایندی می باشد زیرا روغن های بکاررفته آلوده کننده می باشند و گاهی سبب مشکلات زیست محیطی می گردند.

وقتی تانک ترانسفور تحت فشار باشد کشیدن یک نمونه روغن راحتتر است و در اثر نشتی آلودگیها به داخل ترانسفورماتور کشیده نمی شوند.

اثرات فشارمنفی

اگر از یک تانک ترانسفورماتور که در خلأ نگهداری می شود یک نمونه روغن کشیده شود، چه اتفاقی خواهد افتاد؟

روغن نمونه معمولا" از کف تانک کشیده می شود (غیر از آسکارل ) هنگامی که شیر باز می شود ممکن است که هوا به داخل تانک کشیده شود.

اگر هوا بوسیله رطوبت، گرد و غبار، یا ناخالصی ها آلوده باشد، روغن می تواند آلوده گردد حتی اگر برای فقط یک مدت زمان کوتاه باشد.

همچنین این امکان را فراهم می آورد تا یک حباب هوا درون روغن حرکت کند و این می تواند بطور لحظه ای قدرت دی الکتریک متوسط بین دو نقطه در جایی که یک اختلاف پتانسیل بالا وجود دارد را ضعیف کند که در نتیجه آن ممکن است یک جرقه الکتریکی تولید گردد.

یک ترانسفورماتور که در فشار اتمسفر نگهداری شده بسیار خوب عمل می کند.

در حقیقت، اگر ترانسفورماتور آب بندی شده باشد، فشار داخلی با درجه حرارت بالا و پایین می رود و این فقط به واسطه انبساط حرارتی گازهای داخلی ( هوا، نیتروژن یا هر آنچه داخل آن است ) ، روغن و خود تانک ترانس می باشد و دستگاه کاملا"بطور رضایت بخشی از همه جهت وبر اساس طول عمر مورد انتظار عمل خواهد کرد.

وضع نهایی مشخص شده بوسیله DYNEX نشان می دهد که یک فشار مثبت نسبتا" کم از 1 تا 2 پوند در هر اینچ مربع مطلوب است.

در حالیکه این میزان فشار سبب صدمه دیدن گاسکت (واشر) و ایجاد نشتی نمی گردد .

استخراج نمونه های روغن برای تجزیه های پریودیک معین جهت تشخیص علائم آغازین خطاهای داخلی بآسانی انجام می گیرد و بوسیله کنترل فشار علایم نشتی ها می تواند تشخیص داده شود.

همچنین اگر چنانچه یک نشتی گسترش یابد، احتمال اینکه ناخالصیهایی از محیط اطراف به داخل وارد گردند کمتر است.

در این حالت نشتی های روغن ترانسفورماتور می توانند برطرف گردند و این کار هزینه کمتری نسبت به تعویض یا تعمیر ترانسفورماتور دارد.

بررسی نشتی ها:

1-       گیج فشار را در اول هفته عملکرد ترانسفورماتور در طول روز بررسی کنید.

اگر گیج فشار- خلأ در صفر بماند، نشان دهنده خطای آب بندی است.

اگر ترانسفورماتور را نمی توان بی برق نمود.

دقت کنید که به قسمتهای زنده آن مانند ترمینالهای بوشینگ و هادیهای آن نزدیک نشوید.

2-       نیتروژن یا هوای خشک را بطور آهسته در فشار پایین اضافه کنید تا گیج 5 PSI را نشان دهد.

بوسیله یک برس، محلول آب صابون به کلیه قسمتهای بالای سطح مایع استعمال کنید.

حبابهای کوچک محلهای نشتی را مشخص می نمایند.

3-       بعد از اینکه نشتی تعمیر شد، نیتروژن با هوای خشک باندازه کافی اضافه کنید تا فشار هوا به 0.5 PSI برسد ( دمای مایع بالا ).

جهت بدست آوردن فشار نرمال در دماهای دیگر، می توان از منحنی زیر استفاده کرد. 

جهت بدست آوردن فشار نرمال در دماهای دیگر، می توان از منحنی زیر استفاده کرد.

افزایش کارآیی کنتاکتهای تپ چنجرهای On-Load به کمک کنتاکتهای جدید ELR حرکت به سمت خصوصی سازی در صنعت برق تولیدکنندگان برق را به استفاده بهینه و بسیار کارا از تجهیزات موجودشان ترغیب می کند .

لذا در راستای این سیاست در حال حاضر توجه ویژه ای به کیفیت تجهیزات مورد استفاده و بهبود عملکرد و افزایش فاصله زمانی تعمیر و نگهداری توسط تولیدکنندگان مبذول می شود .

از آنجا که ترانسفورماتورهای قدرت یکی از گرانترین تجهیزات در صنایع برق می باشند ، لذا تولیدکنندگان برای کاهش هزینه های سرمایه گذاری سعی می کنند ترانسفورماتورهای قدرت خود را در وضعیت اضافه بار نسبت به مقادیر نامی آن قرار دهند.

این اضافه بار باعث افزایش درجه حرارت ترانسفورماتور و سایر بخشهایی که جریان از آن عبور میکند می شوند .

یکی از حساسترین قسمتها کنتاکت های تپ چنجر های زیر بار می باشند که با افزایش درجه حرارت ، تخریب و به حالت زغالی درمی آیند .

برنامه های وسیع تحقیقاتی برای رفع این مشکل اجرا شده است و آخرین تکنولوژی که در مرحله آزمایش و پیاده سازی عملی بسیار موفق بوده است ، روشی است که توسط نیکولز برای شرکت گاز و برق پاسیفیک انجام شده است .

در بررسیهای اولیه ای که نیکولز بر روی کنتاکتهای سوخته انجام داده است این نتیجه را داده است که طرح جدید کنتاکت ها باید دارای هدایت الکتریکی و حرارتی بالاتر ، مقاومت بالاتری در برابر جوش خوردن و در برابر سائیدگی مکانیکی داشته باشد .

در این طراحی نیکولز در نظر داشت که طرح مورد نظر قابل انطباق برای انواع تپ چنجرها باشد .

برای اینکار طرح استفاده از کنتاکت های با پوشش نقره بالا و ایجاد کنتاکت هایی با مقاومت خیلی پائین ELR ارائه شد.

برای ایجاد این روکش ابتدا با استفاده از سلف فرکانس بالا این آلیاژ نقره ای بر روی کنتاکت جوش خورده است و سپس مقادیر اضافی آن ماشینکاری شده است .

این سطح نقره ای باعث ایجاد مقاومت کم و تماس استاتیکی بهتری برای کنتاکت های کلید می شود .

این طرح در پروژه های مختلفی مورد استفاده واقع شده و باعث جلوگیری از تخریب کنتاکتها و عدم نیاز به تعمیر و نگهداری در دوره های زمانی کوتاه شده است .

روشی جدید برای آشکارسازی گازهای ترانسفورماتورها با استفاده از امواج صوتی خلاصه ترانسفورماتورهای قدرت بزرگترین بخش سرمایه گذاری را در پستهای انتقال و توزیع تشکیل می دهند .

پیامد سود اقتصادی ناشی از خارج شدن یک ترانسفورماتور از شبکه ، می تواند یک زیان چند میلیون دلاری باشد .

بالعکس ، راه اندازی بموقع یک ترانسفورماتور معیوب معمولا می تواند از این زیان عظیم جلوگیری کند .

شرایط خطا در یک ترانسفورماتور قدرت می تواند به طرق مختلف آشکارسازی شود .

یک روش بر اساس آشکارسازی محصولات ناشی از تنزل کیفیت روغن عایقی ، که معمولا گازهای محلول در آن هستند ، می باشد .

این گازها در نتیجه تلفات غیرعادی در داخل ترانسفورماتور تولید می شوند .

انرژی گرمائی آزاد شده بواسطه خطاهایی از قبیل اضافه دما ، تخلیه جزئی و وقوع قوس الکتریکی ، غالبا برای تولید حباب های گاز کافی است .

بعلاوه ، شرایط رطوبت بالا و اضافه بارهای ناگهانی می تواند باعث تشکیل حبابهای بخار آب شود که از عایق های سیم پیچ آزاد می شوند .

هنگامی که بکمک نتایج تحلیل آزمایش گازهای محلول در روغن ( DGA [1]) ، مشخص گردید که یک ترانسفورماتور گاز تولید می کند ، بیشتر شرکتهای دارنده ترانسفورماتور ، برای اینکه بفهمند که درون ترانسفورماتور چه می گذرد تا بدینوسیله از وقوع یک خرابی فاجعه انگیز جلوگیری نمایند ، برنامه ای جهت آزمایشهای مرتب با فاصله زمانی کمتر ، به مورد اجرا می گذارند که بشکل هفتگی و یا حتی روزانه انجام می شود .

کسانی که تاکنون درصدد تفسیر نتایج عددی حاصل از این آزمون ها برآمده اند، احتمالا با این نکته موافقند که این کار یکی از مشکلترین تجزیه تحلیل هاست و در اغلب اوقات نیز نتیجه بخش نیست.

معمولا اطلاعات اضافی زیادی، در کنار اخذ مشورت از افراد خبره در امر ترانسفورماتور، مورد نیاز است تا بتوان در این مورد تصمیم گیری کرد.

در حال حاضر روشی برای انجام این تجزیه تحلیل در دسترس نیست.

 آشکار سازی امواج صوتی حاصله از وقوع تخلیه جزئی در ترانسفورماتور نیز یک روش مشهور است که تجهیزات مورد نیاز آن در دسترس می باشد.

وانگهی این امر روشن شده است که حتی وقتی در ترانسفورماتور تخلیه جزئی وجود ندارد، باز امواج صوتی از آن منتشر می گردد و نیز مشخص شده است که انتشار این امواج نتیجه تشکیل حباب های گاز است .

لذا تجزیه و تحلیل این علائم برای تعداد قابل ملاحظه ای از ترانسفورماتورها، می تواند به یک روش تشخیص جدید برای آشکارسازی ، جایابی و تعیین مشخصات نقاط مولد گاز منجر شود.

برای این منظور باید روشهایی برای آشکارسازی صوت، توسعه داده شود و پایگاه اطلاعاتی لازم برای شناسایی منابع مختلف تولید گاز و میزان جدی بودن آنها ایجاد گردد.

هدف نهایی از این کار، ارائه یک روش آزمایش و الگوریتم ارزیابی نتایج آن است تا بتوان معیارهایی را برای این مسئله پیدا نمود .

این پروژه مشتمل بر دو مرحله است .

در مرحله اول ، مفاهیم مربوط به این روش ارائه می شود و در مرحله دوم اطلاعات مربوط به تولید گاز در ترانسفورماتورها جمع آوری می گردد .

مرحله اول : میزان مؤثر بودن استفاده از امواج صوتی در آشکارسازی منابع تولید گاز نمایانده می شود .

در این رابطه یک کار مقدماتی بر روی تجهیزات سیکل خنک کننده مؤسسه پلی تکنیک رنسلر ( RPI ) انجام خواهد شد .

شرایط خطا شبیه سازی خواهد شد تا تغییرات میزان گاز تولید شده بوسیله اضافه دمای هادی، تخلیه جزئی و وقوع قوس الکتریکی را را بازسازی کند .

اعضای تیم مؤسسه PAC ، آزمایش اندازه گیری تشعشعات صوتی را با استفاده از جدیدترین لوازم اندازه گیری ، بر روی سیکل خنک کننده انجام خواهند داد .

مقدار و نوع گازهای تولیدی ، بوسیله اندازه گیری های ON line و off line ، از طریق اندازه گیری گاز موجود در روغن و نیز گاز ایجاد شده در فضای بالای منبع انبساط سیکل ، مشخص خواهد شد .

این آزمایش ها به نحوی انجام می شوند که هر دو نوع تحولات گذرا و دینامیک موجود در گاز را نشان دهند .

نمونه گازهای تولید شده ، در تمامی بازه دمایی و نرخ های مختلف عبور جریان روغن ، گرفته خواهد شد .

این اطلاعات بوسیله RPI و PAC مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهند گرفت .

مرحله دوم : پس از تکمیل موفقیت آمیز مرحله یکم ، مرحله دوم پروژه آغاز می شود .

در این مرحله ، شش شرکت برق توسط EPRI و PAC تعیین می شوند و ترانسفورماتورهایی که در این شرکتها گاز تولید می کنند ، همراه با ترانسفورماتورهای مشابه آنها که گاز ایجاد نمی نمایند مورد بررسی قرار خواهند گرفت .

در این مرحله حداقل 30 ترانسفورماتور مولد گاز جهت ایجاد پایگاه اطلاعاتی لازم مورد مطالعه قرار خواهند گرفت .

بر روی هر ترانسفورماتور ، حداقل بمدت 24 ساعت آزمایش خواهد شد.

تجهیزات بنحوی تنظیم می شوند که انرژی صوتی با فرکانس قدرت و نیز پمپ ها ، فن ها ، تب و بار در نظر گرفته شوند.

این اطلاعات با استفاده از تجزیه تحلیل گرافیک ، تجزیه تحلیل های آماری و شبکه های عصبی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت تا اغتشاشات ناشی از نویزهای موجود در محیط و اعوجاجات علائم ایجاد شده در اثر ساختمان داخلی ترانسفورماتور، شناسایی و حذف شوند.

آنگاه با استفاده از افراد خبره انتخاب شده توسط EPRI ، این اطلاعات به طراحی و مشخصات خاص هر ترانسفورماتور مرتبط خواهد شد.

هرگاه که شرکت برق ذیربط، تصمیم به باز کردن محفظه ترانسفورماتور بگیرد، اطلاعات فوق الذکر با یافته های فیزیکی حاصله از بازبینی مقایسه خواهند شد.

یکی از اهداف کار آنستکه بتوانیم توصیه ای برای اقدامات لازم بنمائیم که این توصیه در قالب موارد ذیل دسته بندی می شود : الف – ادامه مشاهده ب – انجام DGA با دفعات بیشتر ج – مراقبت on line یا روزانه د – اقدام فوری دستاوردهای این پروژه مشتمل بر موارد زیر هستند : · یک گزارش به شرکت ذینفع در رابطه با منابع تولید گاز در ترانسفورماتورهای ذیربط · یک گزارش حاوی جزئیات آزمایش و روشهای آن، پایگاه داده های مربوط به نتایج آزمایشهای میدانی و تجزیه و تحلیل داده ها.

· توسعه یک پایگاه اطلاعاتی اولیه برای مرتبط ساختن الگوهای انتشار علائم صوتی به نوع خطا و میزان جدی بودن آن · تهیه برنامه ای برای غنی کردن نرم افزار محل یابی بر مبنای داده های تجزیه و تحلیل شده و پایگاه داده ها.

· تهیه یک برنامه برای ایجاد یک ابزار تجاری و ایجاد پروسه آزمایش براساس ارزیابی های میدانی شرکت کنندگان در این برنامه، این امتیاز را خواهند داشت که آزمایش های اضافی برروی ترانسفورماتورهای مولد گاز خود داشته باشند و این آزمایش ها توسط خبرگان ترانسفورماتور مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و در خریدهای آینده خدمات و لوازم نیز تحقیقات قابل ملاحظه ای خواهند داشت.

افزایش طول عمر تراسفورماتور بوسیله مونیتورینگ صحیح و درک درست نتایج آن پیش از این اطلاعات مربوط به وضعیت ترانسفورماتورهای MVA 25 و بالاتر محدود به اطلاعات آلارم دمای بالای روغن ، نتایج آنالیزسالیانه گازهای حل شده در روغن (DGA ) و اطلاعات اندک دیگری برای ترانسفورماتورهای بزرگتر میگردد.

امروزه فن آوری ، امکانات جدیدی را برای اندازه گیری سریع گازهای حل شده در روغن ترانسفورماتور و سایر پارامترهای بحرانی تقریبا" بطور همزمان ، فراهم آورده است .

هر یک از انواع خطاهای ترانسفورماتور ترکیب متفاوتی از گازها را تولید می کند .

تقریبا" تمامی خطاها مقادیر مختلفی گاز هیدروژن تولید می کنند که چگونگی مونیتورینگ هیدروژن که اغلب بعنوان علامت اصلی هشدار دهنده است ، اساس انواع روشهای آنالیز گازهای محلول در روغن ترانسفورماتور می باشد .

سه نوع فن آوری اندازه گیری گاز محلول در روغن مورد استفاده قرارگرفته است : 1) فن آوری سنسور نیمه هادی که از یک تراشه سیلیکونی استفاده می کند .

هنگامی که این سنسور در معرض گاز هیدروژن قرار می گیرد یک سیگنال الکتریکی تولید می کند .ویژگی پاسخ به هیدروژن در این فن آوری بسیار خوب است .

2) فن آوری پیل سوختی نیز در مونیتورینگ میزان هیدروژن در روغن ترانسفورماتور استفاده شده است .

اکسیداسیون الکتروشیمیایی هیدروژن در الکترودهای آشکارساز ، یک جریان الکتریکی متناسب با مقدار هیدروژن تولید می کند .

برای مولکولهای کوچکی مانند هیدروژن می توان گفت که 100 در صد گاز موجود در واکنش شرکت کرده و از آنها پاسخ دریافت می شود .

سایر مولکولها مانند استیلن ، اتیلن و مونوکسیدکربن نیز می توانند در اکسیداسیون شرکت کرده و تولید سیگنال الکتریکی کنند .

این سیگنال تولید شده بخشی از کل سیگنال الکتریکی خروجی است که نمی توان تشخیص داد سهم هر گاز درتولید سیگنال به چه میزان است .

3) طیف نگاری گاز ، سومین فن آوری استفاده شده در اندازه گیری گازهای محلول درروغن است .

نمونه های گاز که یا از فضای بالای تانک روغن ترانسفورماتور گرفته شده و یا از روغن ترانسفورماتور بدست آمده است ، از لوله های بلند و نازکی عبور داده می شوند .

اندازه گیری های انجام شده روی قابلیت هدایت گرمایی گازها ، سیگنالهایی تولید می کند که با تبدیل این سیگنالها می توان نوع گاز موجود در نمونه اصلی را تشخیص داد .

برای ارزیابی این سه فن آوری، دو ترانسفورماتور که دارای شرایط و نسبت تبدیل کاملا" یکسانی هستند را در نظر می گیریم.

ابتدا یکی از آنها را تحت آزمایش تخلیه جزئی قرار می دهیم.

در این حالت میزان هیدروژن 600 PPM ، متان 80 PPM و مونوکسید کربن بدون تغییر است.

فن آوری پیل سوختی و سنسور نیمه هادی نشان می دهند که چیزی تغییر کرده اما دقیقا" مشخص نیست که چه گازی در روغن حاصل شده است.

روش طیف نگاری کاملا" میزان انواع گازها را نشان می دهد.

در مرحله بعد ترانسفورماتور دیگر تحت آزمایش خطای قوس قرار می گیرد.

در این حالت هیدروژن 800 PPM و استیلن 200 PPM می باشد.

در این حالت نیز روش پیل سوختی و سنسور نیمه هادی تنها به میزان گاز تولید شده اشاره دارند اما طیف نگاری به تفکیک میزان هر یک از گازهای تولید شده را ارائه می دهد.

نتایج نشان می دهد که بعضی از خطاها در یک مدت زمان طولانی ، مقدار کمی گاز تولید می کنند در صورتیکه سایر خطاها مقادیر قابل ملاحظه ای گاز در زمانی کوتاه تولید می کنند .

ارتباط دادن این داده ها با خطاهای ترانسفورماتور عامل مهمی در اتخاذ تصمیمی مناسب برای بهره برداری و نگهداری از ترانسفورماتورها است .

برخی از آنها بیانگر این نکته هستند که قابلیت اطمینان بلندمدت ترانسفورماتور مناسب و یا بسیار نامناسب است و یا اینکه عمر مفید ترانسفورماتور به اتمام رسیده است .

سایر مقادیر اندازه گیری شده ، نشان دهنده وقوع خطاهای جدی هستند که ممکن است نتایج ناگواری را در پی داشته باشد .

ترانسفورماتور 1000 کیلوولت با روند رو به رشد مصرف انرژی الکتریکی در قرن بیست و یکم ، شرکت برق توکیو (TEPCO) تصمیم به توسعه شبکه انتقال 1000 کیلوولت داشته و لذا در حال حاضر مشغول آزمایش های میدانی تجهیزات 1000 کیلوولت در پست (شین هارونا) می باشد.

در این راستا برای تامین تجهیزات مورد نیاز سیستم قدرت 1000 کیلوولت با همکاری شرکت میتسوبیشی الکتریک ( کارخانه آکو ) یک اتو ترانسفورماتور تکفاز نوع shell یا زرهی با تنظیم کننده ولتاژ تحت بار (LVR) طراحی و ساخته شده که در متن حاضر به معرفی مشخصات ، ساختمان، آزمایش ها و چگونگی حمل و نقل آن پرداخته می شود.

در حالت سه فاز ظرفیت سیم پیچ های اولیه و ثانویه 3000 مگاولت آمپر و ظرفیت سیم پیچ ثانویه آن دارای ظرفیت 1200 مگاولت آمپر می باشد که برای تامین بار راکتیو مورد نیاز خطوط 1000 کیلوولت در نظر گرفته شده است .

برای اینکه در حین اتصال کوتاه با جریان های شدیدی درگیر نباشیم و تجهیزات منصوبه غیر عادی نباشند به جای اینکه همانند ترانسفورماتور 500 کیلوولت سمت ثالثیه را 63 کیلوولت انتخاب کنیم ، از سطح ولتاژ 147 کیلوولت استفاده می کنیم.

برای این ترانس امپدانس درصد، 18 درصد انتخاب شده است، که از یک طرف ماکزیمم پایداری را برای شبکه ایجاد نماید و از طرف دیگر جریان اتصال کوتاه محدود میشود و در نهایت یک طرح اقتصادی برای ترانسفورماتور انتخاب شده است .

این ترانسفورماتور دارای 27 تپ در بازه های ولتاژ خط 6/1136 کیلوولت تا 6/986 کیلوولت بوده و برای بررسی قدرت عایقی آن در برابر اضافه ولتاژهای گذرا، آزمایش های ولتاژ ایستادگی در فرکانس قدرت با شرایط و آزمایش ولتاژ ایستادگی(در اولیه 1950 کیلوولت و در ثانویه 1300 کیلوولت) انجام شده است.

در آزمایشهای بالا E ولتاژ فازی معادل می باشد.

برای رعایت شرایط زیست محیطی سطح صدای قابل قبول 65 دسی بل برای آن در نظر گرفته شده که برای کنترل این سطح از صفحات چند صدای فلزی در ترانسفورماتور استفاده شده است خنک سازی این ترانسفورماتور با روغن و هوای تحت فشار انجام می گیرد.

از آنجا که هر ترانسفورماتور 1000 کیلوولت هم از نظر ولتاژ و هم از نظر ظرفیت معادل دو برابر ترانسفورماتور 500 کیلوولت میباشد و از طرفی بیشتر سیستم های حمل و نقل ریلی و دریائی و یا فضایی در حد یک ترانس 500 کیلوولت میباشند ، لذا این ترانس به دو واحد که هر واحد ظرفیت و حجم یک ترانس 500 کیلوولت را دارد تقسیم می شود.

در ترانس تهیه شده هر واحد در حالت تکفاز ظرفیت 3/1500 مگاولت آمپر و هر کدام تنظیم کننده ولتاژ جداگانه داشته و در محل نصب این دو واحد از طریق یک داکت T شکل با بوشینگ روغن – گاز با هم موازی می شوند.

برای کاهش عایق ها و در نتیجه کاهش حجم ترانسفورماتور طراحی سیم پیچی و عایق ها باید به گونه ای باشد که شدت میدان الکتریکی تا حد ممکن کاهش یافته و درجه خلوص روغن ترانس نیز تا حد ممکن بالا باشد.

برای بارگیری در کشتی، متعلقات هر ترانسفورمرز نظیر واحدهای خنک کنندگی و سایر بخش های آن جدا شده و در فضایی با طول 8 متر ، عرض 3 متر و ارتفاع 4 متر قرار داده می شوند.

عموما بارگیری به گونه ای است که برای مسافت های طولانی در حد 1000 کیلومتر هیچگونه آسیبی به واحد نرسد.

در محل نصب ترانسفورماتور در پست، هر دو واحد جداگانه برروی یک قاب فلزی برروی زمین بسته شده و سپس از طریق داکت T شکل به همدیگر وصل می شوند تا یک ترانس تکفاز 1000 کیلوولت را تشکیل دهند.

سپس این ترانس تکفاز تحت آزمایش کارآگاهی نسبت تبدیل ، مقاومت ، امپدانس سیم پیچها و مقاومت عایقی قرار می گیرد.

اولیه و ثانویه و ثالثیه ترانس تکفاز 1000 کیلوولت از طریق اتصال گازی ( SF6 ) متصل می گردند.

سپس با استفاده از سه ترانس تکفاز ، بانک ترانس های سه فازی ایجاد می کنند.

در نهایت این ترانس سه فاز تحت آزمایش های تضمین سیستم خنک کنندگی ، آزمایش جریان هجومی، تعیین جریان نشتی قرار می گیرند.

این آزمایشات برای یک دوره دو ساله انجام می شود.

ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک در ژوئیه 1999، شرکت ABB، یک ترانسفور ماتور فشار قوی خشک به نام “Dryformer “ ساخته است که نیازی به روغن جهت خنک شدن بار به عنوان دی الکتریک ندارد.در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادیهای مسی با عایق کاغذی از کابل پلیمری خشک با هادی سیلندری استفاده می شود.تکنولوژی کابل استفاده شده در این ترانسفورماتور قبلاً در ساخت یک ژنراترو فشار قوی به نام "Power Former" در شرکتABB به کار گرفته شده است.

نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اکنون در نیروگاه هیدروالکترولیک “Lotte fors” واقع در مرکز سوئد نصب شده که انتظار می رود به دلیل نیاز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هایی که از ایمنی بیشتری برخوردار باشند و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند، با استقبال فراوانی روبرو گردد.

ایده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه 90 مطرح شد.

بررسی، طراحی و ساخت این ترانسفورماتور از بهار سال 1996 در شرکت ABB شروع شد.

ABB در این پروژه از همکاری چند شرکت خدماتی برق از جمله Birka Kraft و Stora Enso نیز بر خوردار بوده است.

تکنولوژی ساخت ترانسفورماتور فشار قوی فاقد روغن در طول عمر یکصد ساله ترانسفورماتورها، یک انقلاب محسوب می شود.

ایده استفاده از کابل با عایق پلیمر پلی اتیلن (XLPE) به جای هادیهای مسی دارای عایق کاغذی از ذهن یک محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش کرده است.

تکنولوژی استفاده از کابل به جای هادیهای مسی دارای عایق کاغذی، نخستین بار در سال 1998 در یک ژنراتور فشار قوی به نام “ Power Former” ساخت ABB به کار گرفته شد.

در این ژنراتور بر خلاف سابق که از هادیهای شمشی ( مستطیلی ) در سیم پیچی استاتور استفاده می شد، از هادیهای گرد استفاده شده است.

همانطور که از معادلات ماکسول استنباط می شود، هادیهای سیلندری ، توزیع میدان الکتریکی متقارنی دارند.

بر این اساس ژنراتوری می توان ساخت که برق را با سطح ولتاژ شبکه تولید کند بطوریکه نیاز به ترانسفورماتور افزاینده نباشد.

در نتیجه این کار، تلفات الکتریکی به میزان 30 در صد کاهش می یابد.

در یک کابل پلیمری فشار قوی، میدان الکتریکی در داخل کابل باقی می ماند و سطح کابل دارای پتانسیل زمین می باشد.در عین حال میدان مغناطیسی لازم برای کار ترانسفورماتور تحت تاثیر عایق کابل قرار نمی گیرد.در یک ترانسفورماتور خشک، استفاده از تکنولوژی کابل، امکانات تازه ای برای بهینه کردن طراحی میدان های الکتریکی و مغناطیسی، نیروهای مکانیکی و تنش های گرمایی فراهم کرده است.

در فرایند تحقیقات و ساخت ترانسفورماتور خشک در ABB، در مرحله نخست یک ترانسفورماتور آزمایشی تکفاز با ظرفیت 10 مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش گردید.

“ Dry former” اکنون در سطح ولتاژ های از 36 تا 145 کیلو ولت و ظرفیت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.

نیروگاه مدرن Lotte fors ترانسفورماتور خشک نصب شده در Lotte fors که بصورت یک ترانسفورماتور – ژنراتور افزاینده عمل می کند ، دارای ظرفیت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 کیلو ولت کار می کند.

این واحد در ژانویه سال 2000 راه اندازی گردید.

اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه کوچکی با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مرکز سوئد قرار دارد اما به دلیل نوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است.

در دهه 80 میلادی ، توربین های مدرن قابل کنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، کل سیستم کنترل آن نوسازی گردید.

این نیروگاه اکنون کاملاً اتوماتیک بوده و از طریق ماهواره کنترل می شود.

ویژگیهای ترانسفورماتور خشک ترانسفورماتور خشک دارای ویژگیهای منحصر بفردی است از جمله: 1- به روغن برای خنک شده با به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد.

2- سازگاری این نوع ترانسفورماتور با طبیعت و محیط زیست یکی از مهمترین ویژگی های آن است.

به دلیل عدم وجود روغن، خطر آلودگی خاک و منابع آب زیر زمینی و همچنین احتراق و خطر آتش سورزی کم میشود.

3- با حذف روغن و کنترل میدانهای الکتریکی که در نتیجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ایمنی افراد ومحیط زیست کاهش می یابد، امکانات تازه ای از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم میشود.به این ترتیب امکانات نصب ترانسفورماتور خشک در نقا شهری و جاهایی که از نظر زیست محیطی حساس هستند، فراهم میشود.

4- در ترانسفورماتور خشک به جای بوشینگ چینی در قسمتهای انتهایی از عایق سیسیکن را بر استفاده میشود.

به این ترتیب خطر ترک خوردن چینی بوشینگ و نشت بخار روغن از بین میرود.

5- کاهش مواد قابل اشتعال، نیاز به تجهیزات گسترده آتش نشانی کاهش میدهد.

بنابراین از این دستگاهها در محیط های سر پوشیده و نواحی سرپوشیده شهری نیز می توان استفاده کرد.

6- با حذف روغن در ترانسفورماتور خشک، نیاز به تانک های روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن کاملاً از بین میرود.بنابراین کار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال کابلها و نصب تجهیزات خنک کننده خواهد بود.

7- از دیگر ویژگی های ترانسفورماتور خشک، کاهش تلفات الکتریکی است.

یکی از راههای کاهش تلفات و بهینه کردن طراحی ترانسفورماتور، نزدیک کردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژی تا حد ممکن است تا از مزایای انتقال نیرو به قدر کافی بهره برداری شود.

با بکار گیری ترانسفورماتور خشک این امر امکان پذیر است .

8- اگر در پست، مشکل برق پیش آید، خطری متوجه عایق ترانسفورماتور نمی شود.

زیرا منبع اصلی گرما یعنی تلفات در آن تولید نمی شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنک شدن است و هوا هم مرتب تعویض و جابجا می شود، مشکلی از بابت خنک شدن ترانسفورماتور بروز نمی کند.

نخستین تجربه نصب ترانسفررماتور خشک ترانسفورماتورخشک برای اولین بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors سوئد به آسانی نصب شده و از آن هنگام تاکنون به خوبی کار کرده است.

در آینده ای نزدیک دومین واحد ترانسفورماتور خشک ساخت ABB (Dry former ) در یک نیروگاه هیدروالکتریک در سوئد نصب می شود.

چشم انداز آینده تکنولوژی ترانسفورماتور خشک شرکت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشک Dryformer است.

چند سال اول از آن در مراکز شهری و آن دسته از نواحی که از نظر محیط زیست حساس هستند، بهره برداری می شود.

تحقیقات فنی دیگری نیز در زمینه تپ چنجر خشک، بهبود ترمینال های کابل و سیستم های خنک کن در حال انجام است.

در حال حاضر مهمترین کار ABB، توسعه و سازگار کردن Dryformer با نیاز مصرف کنندگان برای کار در شبکه و ایفای نقش مورد انتظار در پست هاست.

فهرست مطالب عنوان صفحه کاربرد الکترونیک قدرت در تپ چنجر ترانسفورماتورهای توزیع 1 آیا تانک ترانسفورماتورها باید تحت فشار قرار گیرند؟

3 افزایش کارآیی کنتاکتهای تپ چنجرهای On-Load به کمک کنتاکتهای جدید ELR 5 روشی جدید برای آشکارسازی گازهای ترانسفورماتورها با استفاده از امواج صوتی 7 افزایش طول عمر تراسفورماتور بوسیله مونیتورینگ صحیح و درک درست نتایج آن 10 ترانسفورماتور 1000 کیلوولت 12 ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک 14 موضوع : استاد ارجمند : جناب آقای مهندس شیرمحمدی ارائه دهنده : حسین خطائی خرداد 86