ترانسفورماتور خشک رزینی
ترانسفورماتورهای شبکه توزیع عمدتا" از نوع ترانسفورماتورهای روغنی می باشند تفاوت اصلی این دو نوع ترانسفورماتور در استقامت الکتریکی و حرارتی عایقهای (Dry type) خشکمی توانند با سیستم IEC بکار رفته در آنهاست. ترانسفورماتورهای خشک بر اساس استاندارد بین المللی ۶۰۷۲۶طراحی و ساخته شوند . ترانسفورماتورهای خشک مورد بررسی در این A, E, B, F, H, C عایقی کلاسهای۱۵۵می باشندکه مقدار مجاز دمای متوسط سیم پیچها ◦C و دمای F مقاله دارای عایقهایی با کلاس حرارتی۱۰۰خواهد بود .[ ۱] در K 140 است به بیان دیگر جهش حرارتی مجاز سیم پیچها در محیط استاندارد برابر ◦Cدمای قابل تحمل کمتری داشته و لذا مقدار A حالیکه عایقهای ترانسفورماتورهای روغنی با کلاس حرارتی۱۰۰و بعبارت دیگر مقدار مجازجهش حرارتی سیم پیچهادرمحیط استاندارد ◦C مجاز دمای متوسط سیم پیجیها ۶۵ میباشد .
بدیهی است که این دو نوع ترانسفورماتور از دیدگاههای مختلف دارای مزایا و معایبی نسبت به یکدیگر می باشندکه از جمله مهمترین مزایای ترانسفورماتور خشک ایمن بودن آن در برابر انفجار و آتش سوزی بوده و در مقابلعیب آن به شمار میرود . (Cast resin ) عدم امکان تعمیر و بازسازی سیم پیچهای رزینیمعمولا" درون یک محفظه (outdoor) همچنین ترانسفورماتورهای خشک در صورت نصب در فضای آزادیا با تنفس Sealed قرار می گیرند که می تواند سه حالت داشته باشد: بدون تنفس (Enclosure )را امکانپذیر سازد. ولی برای نصب در فضای (Enclosed ) و یا بصورت با گردش هوا (totally enclosed )( Non-enclosed ) و درصورت عدم وجود شرایط خاص نیازی به حفاظ نخواهد بودکه بصورت (Indoor) بستهمی باشند .
ترانسفورماتورهای خشک رزینی تولید شده توسط ماد نیروبا توجه به دانش فنی جدید و تکنولوژی روز آن مزایای ذیل را دربر دارند:
-عملکرد بدون تخلیه جزئی
- بدون نیاز به نگهداری
- مناسب برای فضاهای محدود
- تلفات پائین
- استقامت بالا در برابر اتصال کوتاه
- امکان نصب در نزدیک ترین موقعیت به مراکز بار و مصرف
- کاهش هزینه های توزیع برق
- بدون آلودگی زیست محیطی ناشی از روغن
- عاری از مواد سمی
- سطح صدای پایین
- مقاوم در برابر رطوبت
- نصب آسان
- بدون خطر آتش سوزی
- قابل اشتعال نبودن خود دستگاه
ترانسفورماتورهای خشک رزینی ایران ترانسفو در بدترین گروه ها از نظر شرایط محیطی کار، امکان استفاده دارند:
- گروه محیطی : E2
- گروه آب وهوایی: C2
- گروه آتش سوزی: F1
کاربردها:
- 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
۱ - ترمینال فشار ضعیف
۲ - ترمینال فشار قوی
۳ - بوبین فشار ضعیف
۴ - بوبین فشار قوی
۵ - لینک تپ چنجر غیر قابل تغییر تحت پتانسیل
۶ - هسته
۷ - فریم هسته
۸ - چرخهای دو جهته
۹ - ترمینال زمین
۱۰- قلابهای حمل
۱۱- پلاک مشخصات
۱۲- جعبه مدار کمکی
تجهیزات استاندارد:
- پلاک مشخصات و دیاگرام اتصالات
- ترمینال زمین
- چرخ های دو جهته
- ترمینال های اولیه
- ترمینال های ثانویه
- قلاب های حمل
- اتصالات تنظیم ولتاژ
- نشانگر دما
- سنسورهای PTC یا PT100
تجهیزات اختیاری:
- گردش هوای اجباری بوسیله فن
- حفاظ
- بوشینگ های از نوع Plug-in
ترانسفورماتورهای تراکشن
یکی از عناصر ضروری در سیستم حمل و نقل ریلی، ترانسفورماتور تراکشن می باشد که برای تغذیه قطارها و راه‌آهن مورد استفاده قرار می گیرد. این ترانسفورماتورها برای تبدیل ولتاژ خطوط هوایی به ولتاژهایی پایین‌تر که قابل استفاده برای مبدل های تراکشن باشند بکار گرفته می شوند. طراحی ترانسفورماتورهای تراکشن با توجه به شرایط استفاده از آنها با ترانسفورماتورهای توزیع معمولی متفاوت بوده و نیازمند درنظرگرفتن ملاحظات خاصی به همین منظور می باشد که از جمله آنها می توان به پارامترهایی نظیر امپدانس بالا، استقامت در برابر اتصال کوتاه، پایداری در برابر تنش‌های مکانیکی و مسائلی از جمله کار با یکسوسازها، تلفات هارمونیکی، نوسانات دائمی جریان بار و محدودیت در ابعاد، وزن، دما و سطح صدای ترانس اشاره نمود
بررسی ساختمان انواع ترانس ها
ترانسفورماتور ها
ترانسفور ماتور 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 وبالعکس تبدیل نماید .
برخلاف ماشینهای الکتریکی که انرژی الکتریکی و مکانیکی را به یکدیگر تبدیل می کند ، در ترانسفور ماتور انرژی به همان شکل الکتریکی باقیمانده و فرکانس آن نیز تغییر نمیکند و فقط مقادیر ولتاژ و جریان در اولیه و ثانویه متفاوت خواهد بود . ترانسفورماتورها نه تنها به عنوان اجزاء اصلی سیستم های انتقال و پخش انرژی مطرح هستند بلکه در تغذیه مدارهای الکترونیک و کنترل ، یکسوسازی ، اندازه گیری و کوره های الکتریکی نیز نقش مهمی بر عهده دارند .
انواع ترانسفورماتورها را میتوان برحسب وظایف آنها بصورت های ذیر بسته بندی کرد :
از نظر نوع کار :
۱- ترانسفورماتورهای افزاینده ولتاژ در نیروگاهها و پستهای فشار قوی
۲- ترانسهای کاهنده ولتاژ در پستهای توزیع زمینی و هوایی ، برای پخش انرژی در سطح شهرها و کارخانه ها
۳- ترانسهای قدرت برای مقاصد خاص مانند کوره های ذوب آلومینیم ، یکسوسازها و واحدهای جوشکاری
۴- اتوترانسها جهت تبدیل ولتاژ با نسبت کم و راه اندازی موتورهای القایی
۵- ترانسهای کاهنده معمولی برای تامین ولتاژ لوازم الکترونیکی
۶- ترانسهای ولتاژ و جریان جهت مقاصد اندازه گیری و حفاظت
۷- ترانسهای زمین برای ایجاد نقطه صفر و زمین کردن نقطه صفر
۸- ترانسهای آزمایشگاه فشار قوی و ...
۹-ترانس های ایزوله کننده
۱۰-ترانس های ایجاد اختلاف فاز
و از نظر ماده عایق خنک کننده :
۱- ترانسفورماتورهای روغنی Oil immersed power Transformer
۲- ترانسفورماتورهای خشک Dry type transformer 3-ترانسفورماتورهای با عایق گازی
۳-سایر ترانسفورماتورها مانند ترانسفورماتورهای کوره ، ترانسفورماتورهای تغییر دهنده فاز و..
بعنوان ترانسفورماتورهای خاص قلمداد می گردند .
از نظر ولتاژ ورودی :
۱- تک فاز
۲-سه فاز
در زیر ابتدا به بررسی ساختمان ترانش وسپس انواع کاربرد انها میپردازیم
ساختمان ترانسهای قدرت روغنی
قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسفورماتورهای قدرت روغنی عبارتند از:
۱- هسته یک مدار مغناطیسی
۲- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
۳- تانک اصلی روغن
به جز موارد فوق اجزا دیگری نیز به منظور اندازه گیری وحفاظت به شرح زیر وجوددارند :
۱- کنسرواتوریا منبع انبساط روغن
۲- بک چنجر
۳- ترمومترها
۴- نشان دهنده های سطح روغن
۵- رله بوخ هلتز
۶- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شکن )
۷- رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
۸- پمپ و فن ها
۱۰ – شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانک
۱۱- شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانس
۱۲- مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
۱۳- تابلوی کنترل
۱۴- تابلوی مکانیزم تب چنجر
۱۵- چرخ ها
۱۶- پلاک مشخصات نامی
۱- هسته
هسته ترانس یک مدار مغناطیسی خوب با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی است تا فورانهای مغناطیسی براحتی از آن عبور کنند . هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه ها حدود۰٫۳ میلیمتر و حتی کمتر است . برای کاهش تلفات فوکو ورقه ها تا حد امکان نازک ساخته می شوند و لی ضخامت آنها نباید بحدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف شده و تاب بردارد .
در ترانسهای قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً ۰٫۳ یا ۰٫۳۳ میلیمترانتخاب می شود که این ورقه ها توسط لایه نازکی از وارنیش عایقی با یک سیم نازک عایقی ، نسبت به هم عایق می شوند .
۲- سیم پیچی های ترانس
در ساختمان سیم پیچ های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند که در ذیل به مهمترین آنها اشاره می نمائیم :
۱- در سیم پیچ هاباید جنبه های اقتصادی که همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس می باشد ، مراعات شود .
۲- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی که باید در آن کار کند محاسبه شود ، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس کاسته خواهد شد .
۳- سیم پیچ ها در مقابل تنش ها و کشش های حاصل از اتصال کوتاه های ناگهانی مقاوم شوند .
۴- سیم پیچ ها باید در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایقی ، مقاومت لازم را داشته باشند .
سیم پیچ ترانس ها نسبت به هم در نوع سیم پیچ ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سیمها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفوت خواهند بود . هر چه ولتاژ ترانس بالا برود ، تعداد حلقه های سیم پیچ بیشتر می شود و هر چه ظرفیت ترانس بیشتر شود ، اندازه سیم ها بزرگتر می گردد .
در ترانس با هسته ستونی ، سیم پیچها اعم از فشار قوی ، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم – بصورت استوانه متحدالمرکز روی ستونهای هسته قرار می گیرند . معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند و ترتیب فوق به این دلیل رعایت می شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است .
۳- تانک اصلی روغن
تانک ترانس یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یک پوشش حفاظتی را برای آنها ایفا می کند داخل این ظرف از روغن پر می شود بطوریکه هسته و سیم پیچ کاملاً در روغن فرو می روند . سطح خارجی تانک تلفات گرمایی داخل ترانس را به بیرون منتقل می کند از هر مترمربع سطح تانک حدوداً ۴۰۰ الی ۴۵۰ رات توان گرمایی به خارج منتقل می شود ، بطوریکه در ترانسهای کوچک ، همین سطح برای خنک کاری کافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور وفن نیاز نمی باشد . در ترانسهای تا KVA 50 بدنه تانک از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً MM3 میلیمتر ساخته می شود ، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنک کن ندارد . هر ۴ وجه ترانس از یک ورق یک پارچه درست می شود و فقط در یک گوشه جوشکاری می گردد .
تانک ترانس بایستی موجب شود که موارد مشروحه ذیل تأمین گردند :
- حفاظتی برای هسته ، سیم پیچ ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد .
- دارای استقامت کافی باشد که در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال کوتاه داخلی بتواند تنش های مکانیکی ایجاد شده را تحمل نماید .
- ارتعاشات و صدا در آن به حداقل برسد .
- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا کاملاً آب بندی باشد .
- سطوح کافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین کند .
- محلی برای نصب بوشینگها ، تب چنجر ، مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.
- از نظر باعاد در حدی باشد که براحتی قابل تحمل و حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد .
- حداقل تلفات ناکو در آن ایجاد شود .
- حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن وجود داشته باشد .
به این ترتیب طراحی تانک ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نفل آن نیز بستگی دارد .
۴- مقره ها ( بوشینگ ها )
سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانک ، عایقکاری شوند . برای این منظور از مقره ها استفاده می شود . مقره یا بوشینگ تشکیل شده است از یک هادی مرکزی که توسط عایق های مناسبی در میان گرفته شده است .
بوشینگها روی در پوش فوقانی ترانس نصب می شوند و در موارد نادری بوشینگها را روی دیواره جانبی تانک هم نصب می کنند . انتهای پایینی مقره در داخل تانک جای می گیرد ، در حالیکه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می شود .
ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانس و نیز هادی های شبکه می باشند . شکل و اندازه بوشینگها به کلاس ولتاژ ، نوع محل ( داخل ساختمان یا در هوای آزاد ) و جریان نامی آن بستگی دارد . بوشینگهای داخل ساختمانی نسبتاً کوچک بوده و سطح آن صاف است ، اما بوشینگهای هوای آزاد کاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی و ... قرار می گیرند ، بنابراین از نظر شکل کاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شکل چتر تشکیل می شوند ، تا سطح زیرین آنها در مقابل باران خشک نگه داشته شوند . دراین صورت سطح خارجی آنها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می گردد و در نتیجه استقامت الکتریکی بوشینگ افزایش می یابد .
در حال حاضر تمام ترانسهای با قدرت زیاد ، برای کار در هوای آزاد ساخته می شوند و مقره های عایقی ، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می باشند :
۰٫۵و۱و۳ و۶ تا ۱۰ و۲۰ و ۳۵ و۱۱۰ و۲۲۰ و۳۲۰ و۵۰۰ و۷۵۰ کیلووات
در ترانسهای قدرت از ۳ تا ۱۰ کیلووالت ، همان بوشینگ kv10 بکار می رود . برای ترانسهای kv 1 و کمتر از مقره چینی ساده یا مقره اپوکسی زرین ساخته می شود .
سیستم های اندازه گیری و حفاظت ترانس
۵- کنسر واتور یا منبع انبساط روغن
منبع ذخیره روغن که به اسامی منبع انبساط و کنسرواتور نیز نامیده می شود ، تانکی است که در بالاترین قسمت ترانس نصب می شود در حین تغییرات بار روزانه ، روغن ترانس انبساط وانقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود . اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد . در ترانسهایی که دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار هستند ، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد که قسمت کوچکتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر برای تانک اصلی در نظر گرفته می شود . از بالای هر قسمت منبع ذخیره ، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود ، که به آن مجرای تنفسی می گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد ، که داخل آن از ماده ای رطوبت گیر به نام سیلیکاژل پر می شود . به این ترتیب هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و کاملاً خشک خواهد بود .
در هر قسمت منبع ذخیره ، یک نشان دهنده سطح روغن نصب می شود تا سطح روغن را در حین کار ترانس بتوان نظارت کرد و همچنین دو سطح منبع دیگر که مجهز به کنتاکت آلارم می باشند نیز بر روی آنها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد .
۶- تپ چنجر
در بارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتورها و خطوط نیز تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود . کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ایجاد می شود . اساس کار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است . بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می گردد
تپ چنجرها بطور گسترده ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند . معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده %۱۵ +_ مقدور است . ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین ۱ تا ۵/۲ درصد تغییر می کند انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد .
۷- محل تپ چنجر : (( تپ چنجر ))
در ترانسفورماتورهای پست فولاد در داخل تانک اصلی ، قسمتی را برای بخش اصلی تب چنجر ( دایورترسوئیچ ) در نظر گرفته اند این قسمت کاملاً آب بندی شده است داخل آن نیز با روغن ترانس پر شده است . این روغن کاملاً از روغن تانک اصلی جداست و باهم مخلوط نمی شود . تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب کرده اند که دارای مزیت های زیرمی باشند :
الف) در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می کنند حذف جرقه ساده تر است .
ب) چون تعداد دور سیم پیچها ی فشار قوی بیشتر است ، لذا امکان تغییرات یکنواخت تروپه های کوچکتر به راحتی میسر است . در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عایق کاری آن نسبت به زمین ساده تر باشد .
بهره برداری از ترانسفورماتورهای با تنظیم کننده ولتاژ زیر بار :
اکثر ترانسفورماتورها دارای دستگاهی بنام تب چنجر بوده که کار آنها عملاً در مدار گذاشتن و خارج کردن تعدادی از حلقه های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانس می باشد . عموماً این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می گیرد .
تب چنجر ترانسفورماتورها عموماً بر ۲ نوع می باشند :
۱- On load tap changer : ترانسفورماتورهایی که تب آنها زمانی که تپ ترانسفورماتور زیربار است ، قابل تغییر می باشد .
۲- Off load tap changer : ترانسفورماتورهایی که تب آنها فقط زمانی که در مدار نباشند ، قابل تغییر می باشند .
این تغییر تپ در محل روی بدنه ترانس صورت می گیرد . به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینکه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد ، تب آنها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می دهیم . مکانیزم عمل تپ به طور کلی به این صورت است که اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را کم و در خلاف آن زیاد نماید .
ترانسفورماتورهایی که مجهز به سیستم اتوماتیک ولتاژ
( Avr = Automatic voltage regulation)
می باشند به طریق زیر تغییر تب صورت می گیرد :
الف) اتوماتیک ب) دستی و الکتریکی از اطاق فرمان
ج) دستی الکتریکی از محل د) دستی مکانیکی توسط اهرم مخصوص
هر تغییر Tab در اولیه ترانس قدرت به اندازه kv5 در ولتاژ ورودی ترانس تغییر ایجاد می کند .
ترانس فولاد از نوع تب چنجر on loud بوده یعنی در زیر بار قابل قطع و وصل کردن است .
و تب چنجر off loud در خطوط kv20 در ترانسهای نورد و فولادسازی این مجتمع کاربرد دارد .
۸- ترمومترها
این نشان دهنده ها ، از نوع عقربه ای بوده و برای تشخیص درجه حرارت گرمترین نقطه سیم پیچی ترانس بکار میرود . معمولاً به ازاء هر گروه سیم یک نشان دهنده بکار گرفته شده که روی یک از فازها نصب می شود . این روش اندازه گیری بصورت غیرمستقیم است به این معنی که غلاف ترمومتر داخل روغن بوده و دمای روغن را حس می کند، سپس توسط یک زف جریانی متناوب با جریان عبوری از سیم پیچ از کویل حرارتی عبور میکند
، لذا گرمایی متناسب با سیم پیچ ها در ترمومتر ایجاد می شود .
نشان دهنده حرارت ورغن :
این نشان دهنده نیز از نوع عقربه ای بوده و عنصر حساس آن در بالای ترانس و در حول و حوش گرمترین محل روغن نصب می شود و خود آن روی بدنه ترانس و در مجاورت ترمومترهای سیم پیچ ها نصب می گردد . نوع عنصر حساس ، اغلب مقاومت حساس به دما است .
۴- نشان دهنده سطح روغن :
اگر چه رله بوخهولتز می تواند کاهش سطح روغن را نشان دهد ولی ، برای داشتن ضریب اطمینان بالاتر ، نشان دهنده سطح روغن نیز بروی منبع ذخیره ( کنسرواتور) پیش بینی می شود . ممکن است نشان دهنده بصورت دریچه شیشه ای برای دیدن سطح روغن باشد . علاوه برآن ، نشان دهنده نوع عقربه ای که از طریق مغناطیس ، با شناور داخل منبع کنسرواتور در ارتباط است . نیز تعبیه می گردد و باید طوری نصب شود که از سطح زمین قابل رؤیت باشد . عقربه نشان دهنده باید نمایانگر سطوح حداکثر ، حداقل و نرمال بوده و کنتاکتهایی برای آلارم نیز باید پیش بینی شده باشد
۹- رله بوخهولتز
تجهیزات الکتریکی که داخل آنها پر از روغن است نظیر ترانسفورماتورها ، بوشینگهای آنها و ترمینال باکس مربوط به کابلها را می توان جهت محافظت از عیوب داخلی و از دست رفتن روغن آنها ، با رله بوخهولتز حفاظت کرد .
این رله که در لوله رابط بین تانک ومنبع ذخیره نصب می شود از دو گوی شناور که در داخل محفظه رله نصب شده اند و می توانند همراه با سطح روغن جابجا شوند ، تشکیل شده است . دو عدد کلید جیوه ای نیز با شناور همراه هستند و می توانند کنتاکتهایی را قطع یا وصل کنند رله بوخهلتز بسیار دقیق است و از آنجا که در مراحل اولیه آغاز شدن بسیاری از مشکلات ، آلارم می دهد . این شانس را به پرسنل بهره برداری می دهد که شرایط خطرناک را خیلی زود شناسایی کنند . و از آسیب های جدی به تجهیزات جلوگیری نمایند .
تنظیم درجه حساسیت رله بوخهولتز کاملاً تجربی است و بستگی به ترانس و رله دارد . در هر حال باید دقت داشت که رله خیلی حساس نباشد ، زیرا اضافه بار کم و جریانهای اتصال کوتاه شدید خارجی و حتی تغییرات درجه حرارت موسمی ، سبب جریان پیدا کردن روغن می شود که نباید رله بوخهولتز را بکار اندازد . پس از هر تریپ ترانس ، در اثر رله بوخهولتز باید گازهایی که در محفظه رله جمع شده است را خارج نمود تا شناور آن به حالت اولیه خود بازگردد.
در ضمن باید گازهایی را که به محفظه گاز رله خارج می کنیم ، از نظر قابلیت اشتعال مورد آزمایش قرار دهیم ، زیرا در صورتیکه ترانسفورماتور خوب تحت خلاء قرار نگرفته باشد ، هوای موجود در داخل روغن ، کم کم خارج شده و در رله جمع می گردد و می تواند سبب ظاهر شدن آلارم گردد .
همچنین ممکن است به طریقی هوا به داخل ترانسفورماتور نفوذ کرده باشد . این عمل در ترانسهایی که روغن آنرا جدیداً عوض کرده اند بیشتر پیش می آید . با وجود اینکه رله بوخهولتز یک رله بسیار خوبی است و می تواند از آغاز پیدایش نقص آن را تشخیص دهد ، و لیکن دارای محدویت هایی نیز هست که در ادامه ذکر می گردد.
محدودیت های رله بوخهولتز
۱-فقط خطاهایی را تشخیص می دهد که در سطح روغن پایین تر از رله اتفاق افتاده باشد .
۲- تنظیم کلید جیوه ای را نمی توان زیاد حساس گرفت ، زیرا در این صورت لرزشهای ناشی از بهره برداری ، زلزله ، شوکهای مکانیکی در خط و حتی نشستن پرنده ها ، ممکن است اشتباهاً آنرا به کار اندازند .
۳- می نیمم زمان عمل کردن آن ۰٫۱ ثانیه است و متوسط آن ۰٫۲ ثانیه . چنین رله ای خیلی کند به حساب می آید ، و لیکن با وجود آن ارزش این رله بسیار بالاست .
۴- از نظر اقتصادی رله بوخهولتز برای ترانسهای کمتر از kva 500 بکار برده نمی شود .
۱۰- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری
شیر فشارکن در اثر اتصال کوتاه ناگهانی و یا هر حادثه دیگر در هسته و سیم پیچها که منجر به ایجاد گاز شدید شود ، فشار داخل تانک می تواند به میزان خطرناکی افزایش یابد . برای جلوگیری از خطر انفجار تانک ، در بالای درپوش آن شیر فشار شکن نصب می گردد .
این شیزر در عرض چند میلی ثانیه عمل خواهد کرد و سبب تخلیه فشار خواهد شد . در همین موقع ، میکرو سویچی که همراه آن است ، سبب بسته شدن مدار تریپ می گردد . پس از کاهش فشار در اثر نیروی فنر ، شیر خود به خود بسته خواهد شد .
۱۱- رادیاتور یا مبدل حرارتی
نظر به اینکه روغن دارای خاصیت عایقی خوب و همچنین تبادل حرارتی زیاد می باشد . در ترانسفورماتورها بعنوان خنک کننده مورد استفاده قرار می گیرد . جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یک سیکل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد . لازم به توضیح است در بعضی از ترانسفورماتورهای واحدهای آبی روغن توسط کولرهای آبی ( Heat exchanger ) خنک می شود .
۱۲- پمپ و فن ها
جهت تبادل حرارتی بهتر با محیط اطراف ، اصولاً روغن از طریق رادیاتور و پمپ های روغن یک سیکل بسته را طی می نماید و حین عبور از رادیاتورها توسط فن ها با محیط اطراف تبادل حرارتی انجام می دهد .
ترانسفورماتورهای مجتمع فولاد دارای چهار عدد فن می باشد که در شرایط خاص ( حرارت بالا ) ۲ به ۲ شروع می کنند .
معمولاً در ترانس های قدرت که مجهز به پمپ روغن می باشند ، یک نشان دهنده فولی روغن در مسیر بای پاس و به موازات مسیر پمپ های روغن نصب می شود که در شرایط روشن بودن پمپ ها و جاری بودن روغن ، صفحه معلق آن به صورت مایل قرار می گیرد . اما به خاموش شدن پمپ و یا قطع جریان روغن – به هر دلیل دیگر – صفحه بر اثر نیروی وزن پایین آمده و بصورت قائم واقع می شود . در این حالت ، اغلب سبب بسته شدن کنتاکتی خواهد شد که موقعیت این صفحه را در اتاق فرمان گزارش می نماید . همچنین از طریق دریچه شیشه ای ، موقعیت آن قابل رؤیت است .
۱- شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانک
۲- شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانس
۳- مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
منبع ذخیره روغن توسط یک یا دو مجرای تنفسی به هوای آزاد مربوط می گردد و در ورودی آن یک ظرف شیشه ای کار گذاشته می شود که بسته به بزرگی منبع می تواند از یک یا چند قسمت تشکیل شده باشد . درون این ظرفها را با سیلیکاژل پر می کنند .
هنگامیکه بار ترانس زیاد باشد و روغن گرم شود بر اثر انبساط روغن مقداری از هوای داخل منبع ذخیره از طریق مجرای تنفسی خارج می شود . در انتهای ظرف سیلیکاژل یک مجرا وجود دارد که در بالای آن یک پیاله زنگی شکل بصورت معکوس قرار دارد و در ته ظرف مقداری روغن ترانس ریخته می شود . به این مجموعه تله هوا (air trap) میگویند .
هوا برای خارج شدن ا زمنبع ذخیره باید از این تله بگذرد هنگامیکه روغن منقبض می شود فشار داخل منبع ذخیره کاهش می یابد . و فشار هوای بیرون بر سطح روغن داخل تله ، سبب می گردد که سطح روغن داخل زنگ تا آنجا پائین بیاید که هوا بتواند از آن عبور کند و پس از گذشتن از سیلیکاژل به منبع ذخیره برسد . به این ترتیب روغن، ذرات معلق در هوا را می گیرد و سیلیکاژل که یک ماده رطوبت گیر است باعث جذب رطوبت هوا خواهد شد .
سیلیکاژل به صورت دانه های گرد کوچکی است که در شرایط خشک ، رنگ آن آبی است و با جذب رطوبت به رنگ صورتی در خواهدآمد . وقتی حدود ۷۵% درصد از سیلیکاژل داخل ظرف تغییر رنگ داد باید آن را تعویض نمود . سیلیکاژل صورتی شده را برای بازیافت به آزمایشگاه می فرستند سلیکاژل از پایین ظرف شروع به تغییر رنگ می کند . اگر در مواردی مشاهده شود این تغییر رنگ از بالای ظرف شروع شده است به این معنی است که نشتی هوا وجود دارد و باید آن را برطرف نمود .
۱- ابلوی کنترل
۲- تابلوی مکانیزم تب چنجر
۳- چرخ ها
۴- پلاک مشخصات نامی
ترانسهای قدرت T1 ,T2 (400/33KV) پست اتصالشان بصورت ستاره مثلث می باشد این بدان علت است که اتصال شماره – مثلث در پست های فرعی و در پایان خط انتقال بکار می رود و توسط آن ولتاژ فشار قوی به متوسط یا فشار ضعیف تبدیل می شود تا به ترانس توزیع متصل گردد .
از زیان دیگر این روش این است که چون هارمونی سوم جریان در مثلث بسته می تواند جریان یابد ، لذا جریان آن سینوسی بوده و در نتیجه ولتاژهای ثانویه سینوسی می باشند ( یعنی دارای هارمونی سوم ولتاژ نمی باشند ) .
کاربرد این اتصال :
۱- پست های فرعی انتهای خط انتقال انرژی
۲- تبدیل فشار قوی به فشار ضعیف
۳- در مواردی که همه مصرف کننده ها سه فاز داشته باشند .
اتصال زیگزاگ :
همانگونه که از اسمش پیداست این اتصال در ترانس زیگزاگ استفاده شده است :
مزایای این اتصال : ۱- از ثانویه ترانس قدرت در مقابل اتصال زمین حفاظت می کند .
۲- نامتعادلی بار را شدیداً کاهش می دهد .
۳- مانند اتصال مثلث هارمونی سوم ولتاژ را حذف می کند .
اتصال ترانس مصرف داخلی پست بصورت مثلث – ستاره می باشد : ۳۳KV/380Vاین اتصال در سیستمهای توزیعی ( چهار سمبه ) بکار می رود که همزمان می تواند هم مصرف کننده های سه فاز را تغذیه نماید و هم بصورت تکفاز در مصارف خانگی و روشنایی استفاده شود.
قطع و وصل ترانسفورماتورهای قدرت
جهت قطع ترانسفورماتور بایستی ابتدا بار ترانسفورماتوری که قرار است از مدار خارج گروه محاسبه شود . اگر امکان مانور دادن بار بر روی ترانسفورماتورهای پرالل وجود داشته باشد ، می توان پس از انجام مانور اقدام به قطع دژنکتور طرف ثانویه ترانسفورماتور نمود . بعد از آن پک ترانسفورماتور را در صورتیکه از نوع O.L.T.C باشد ، روی حالت زمان گذاشته و سپس دژکتور طرف اولیه قطع گردد .
در صورتیکه امکان مانور بار وجود نداشته باشد و یا خروج ترانسفورماتور اضطراری نباشد ، خاموشی به یکی از روزهای تعطیل یا در ساعاتی از شبانه روز که بار خروجی حداقل داشته باشد ، موکول می گردد . عمل وصل ترانسفورماتورها عیناً عکس عملیاتی است که در حالت قطع صورت می گیرد
ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک
در ژوئیه ۱۹۹۹، 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 ژنراتور 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 ۹۰ مطرح شد. بررسی، طراحی و ساخت این ترانسفورماتور از بهار سال ۱۹۹۶ 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 ۱۹۹۸ 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 ۳۰ 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 ۱۰ مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش گردید. “ Dry former” اکنون در سطح ولتاژ های از ۳۶ تا ۱۴۵ کیلو ولت و ظرفیت تا ۱۵۰ 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 ۲۰ مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ ۱۴۰ کیلو ولت کار می کند. این واحد در ژانویه سال ۲۰۰۰ راه اندازی گردید. اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه کوچکی با قدرت ۱۳ مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مرکز سوئد قرار دارد اما به دلیل نوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است. در دهه ۸۰ میلادی ، توربین های مدرن قابل کنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال ۱۹۹۶، 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:
۱- به روغن برای خنک شده با به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد.
۲- 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.
۳- 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.
۴- 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.
۵- 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.
۶- 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.
۷- 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 .
۸- 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 ۱۹۹۹ 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.
ساختمان ترانسفور ماتور ها ی خاص
از این ترانسفورماتور ها برای مقاصد خاص استفاده میشود ، بنابرای باید شایط عایق بندی در انها رعایت شود ، برای مثال در کوره های الکتریکی، سیم پیچ اولیه ترانس کوره به ولناژ ورودی وسیم پیچ ثانویه نقش المنت را بر عهده دارد ، با این حساب عایق وسیم پیچ ها و هسته ترانس باید توانای تحمل دمای بالا را داشته باشد .
ترانس های نصب شده در مناطق کوهستانی (که در انجا رعد وبرق زیاد میباشد ) را نیز میتوان جزء این خانوده حساب کرد ، (البته برای حفاظت ترانس در برابر رعد برق از لوازم مخصوصی استفاده میشود و ربطی به ترانس ندارد ، در ایجا هدف زدن مثالی کاربردی میباشد) عایق این ترانس ها باید توانای تحمل ولتاژ چندین هزار ولتی را داشته باشد.
معمولا ساختن ترانسفورماتور های خاص ، به دلیل استفاده از مواد مخصوص در ساختمان انها مقداری گران در میاید ، بنابرای شرکت با ساخت خانه (محلی برای نگه داری ترانس ) و نصب مدار های حفاظتی ( به بخش حفاظت از ترانس مراجعه کنید) و ...از ترانس معمولی خود در برابر خطرات احتمالی حفاظت میکنند .