هشت معیار که باید هنگام انتخاب نوع ترانسفورماتور (LV /MV) مناسب در نظر بگیرید

نوع ترانسفورماتور (LV /MV)

ترانسفورماتور توزیع MV / LV و روش انتخاب ترانسفورماتور

اگرچه قانون مشخصی وجود ندارد که یک مهندس برق مطابق با آن برای  انتخاب نوع ترانسفورماتور از آن پیروی کند ، اما همیشه مهم‌است که مهم ترین این معیارها را برای انتخاب ترانسفورماتور بدانیم. این مقاله فنی به طور خلاصه هشت معیار رایج و اساسی را که در انتخاب صحیح ترانسفورماتور توزیع MV / LV کمک خواهد کرد ، توضیح می‌دهد.

نوع ترانسفورماتور (LV /MV)

هشت معیار که باید هنگام انتخاب نوع ترانسفورماتور MV / LV مناسب در نظر بگیرید

خوب ، بیایید این هشت معیار را ذکر کنیم ، و تعجب نکنید که ما با هزینه شروع کردیم. متأسفانه ، تقریباً مثل همه چیز ، در دنیای مهندسی برق – همه چیز با پول و هزینه شروع‌می‌شود.

فهرست مطالب:

1. هزینه
2. تلفات
3. کاهش عمر عایق
4. امپدانس ترانسفورماتور و اتصال کوتاه ها
5. تپ سیم پیچ ها(انشعابات روی سیم پیچ ها)
6. اتصالات
7. ترمینال کابل‌ها
8. عملکرد موازی ترانسفورماتورها

===============================

1- هزینه

پول همیشه مهم است. شکل 1 مقایسه هزینه انواع مختلف ترانسفورماتور را نشان‌می‌دهد. ترانسفورماتور نوع SF6 و رزینی گرانترین ترانسفورماتورها هستند و ترانسفورماتور روغنی ارزان ترین نوع آن‌است. نوع رزینی به دلیل مشکل تبادل حرارتی دشوارتر و به علت این که تنها راه انتقال حرارت از طریق هدایت حرارتی است، تلفات بالاتری دارد.

 

شکل 1 – مقایسه هزینه انواع ترانسفورماتور

در عمومی ترین کاربرد ، هزینه ترانسفورماتور باید شامل هزینه و سرمایه نصب و هزینه کل تلفات توانی آن را در طول عمر پیش بینی شده ترانسفورماتور در نظر بگیرد.

 

ویدیوی این محصول

 

===============================

2- تلفات

جدول 1 نمونه ای از مقایسه کل تلفات (از جمله تلفات متغیر مسی و تلفات آهنی ثابت ( را در ترانسفورماتورهای رزینی و ترانسفورماتور‌های عایق سیلیکونی در بارهای مختلف نشان می‌دهد. در ضریب بار زیاد (80٪) اساساً هیچ تفاوتی در تلفات كل وجود ندارد: در 50٪ بارگذاری ترانسفورماتور روغنی سیلیكونی تلفات كمتری دارد (به دلیل تلفات داخلی بی باری کم این نوع ترانسفورماتور).

ضریب بار نسبت بار متوسط ​​به بار کامل ترانسفورماتوراست.

جدول 1 – مقایسه تلفات ترانسفورماتور نوع رزینی و  ترانسفورماتور سیلیکونی روغنی

جدول 2 – مقایسه تلفات انواع ترانسفورماتور (برای 1000 kVA ، 11kV / 415V )

 نمونه مشابه ای از مقایسه تلفات با دیگر انواع ترانسفورماتور را نشان می‌دهد. واحدهای عایق بندی شده با مایع به طور کلی بهتر از واحدهای از نوع خشک به ویژه در بارهای زیادهستند.

استفاده از ترانسفورماتورهای هسته amorphous  شروع به جایگزین کردن ترانسفورماتورهای واحدهای توزیع کوچک کرده است و نسبت به ترانسفورماتورها استاندارد و معمول با هسته سیلیکون تلفات هسته بسیار کمتری دارند.

===============================

3- کاهش عمر عایق

در حین کار ، بارگیری ترانسفورماتورها از اهمیت ویژه ای برخورداراست زیرا کل تلفات را تعیین می کند و این ‌تلفات به نوبه خود دمای کار ترانسفورماتور و از این رو عمر عایق ترانسفورماتور را تعیین می کنند.

اگر افزایش درجه حرارت عایق ترانسفورماتور بیش از مقدار مجاز و کلاس عایقی  آن شود ، ممکن‌است عمر ترانسفورماتور کاهش یابد. افزایش دما باعث افزایش واکنش های شیمیایی در عایق شده و با تغییر ترکیب عایق باعث خراب شدن آن می‌شود.

به عنوان یک قاعده کلی ، اغلب از 10 درجه سانتیگراد استفاده می‌شود ، افزایش دمای کار مداوم 10 درجه سانتیگراد بالاتر از مقدار تعیین شده،  عمر عایق  در حدود 50٪ کاهش می  یابد .

کاهش عمر در مقابل دمای عملکرد در راهنماهای بارگذاری  برای ترانسفورماتورها که به عنوان استاندارد در اکثر کشورها منتشر شده‌است آورده‌شده‌است. به عنوان مثال ، آنها در استاندارد های استرالیا AS 2374.7 (ترانسفورماتورهای پر شده با روغن) و AS 3953 (ترانسفورماتورهای خشک) قرار دارند.

هر دوی اینها با استانداردهای IEC  جایگزین شده اند.

در مورد جزئیات بارگذاری و افزایش دما ، جدول 3 را برای برخی از داده های معمول که می‌توانند برای تعیین وخامت عایق (یا کاهش طول عمر) استفاده شوند ، مشاهده کنید.

جدول 3 – میزان وخامت عایق ترانسفورماتور با تغییر در دمای کارکرد.

میانگین دمای کلی کار را می توان از ضریب متوسط ​​بار K تعیین کرد که از جزئیات بارگذاری سیکلی ترانسفورماتورها بدست می‌آید.

مقاله مرتبط:

تست افزایش دمای ترانسفورماتور قدرت

کلاس عایقی و افزایش دما در موتور الکتریکی چیست؟ (insulation class & Temperature Rise)

===============================

4-امپدانس ترانسفورماتور و اتصال کوتاه‌ها

از آنجا که امپدانس ترانسفورماتور بخش عمده ای از امپدانس هر مسیر اتصال کوتاه خواهد بود ، تأثیر امپدانس ترانسفورماتور بر روی جریان خطا آینده در سیستم قدرت بسیار اساسی‌است و بنابراین داده های دقیق امپدانس ترانسفورماتور لازم‌است تا چنین محاسباتی برای تعیین الزامات حفاظتی انجام شود.

در بعضی موارد که دقت مهم نیست ، می توان از داده‌های امپدانس عمومی مانند اطلاعات نشان داده‌شده در شکل 6 برای تعیین جریان خطا در ترانسفورماتورها استفاده کرد. همانطور که مشاهده می‌شود ، مقدار متوسط ​​5٪ یا 0.05 پریونیت برای امپدانس ترانسفورماتور (Z) یک تقریب خوب است و غالباً مورد استفاده قرار می گیرد.

معمولاً ، مؤلفه اندوکتانس نشتی ، سهم عمده ای در امپدانس ، خصوصاً برای ترانسفورماتورهای ولتاژ بالا با فاصله‌های سیم پیچ بزرگتر آنها دارد .

برای محاسبات دقیق خطا ، امپدانس را باید از داده های نشان داده‌شده بر روی پلاک نامی به طور دقیق مشخص‌کرد و مقاومت و اندوکتانس نشتی را باید دانست. پلاک به طور کلی فقط کل Z  را نشان‌می‌دهد

شکل 6 – (الف) امپدانس معمولی و سطح خطای معمول مربوط به توان نامی های مختلف

(ب) تأثیر امپدانس بر روی سطح خطای ترانسفورماتورهای 11kV/415V

===============================

5- تپ های سیم پیچ

ترانسفورماتورهای توزیع مورد استفاده در ساختمانها معمولاً برای تغییر سطح ولتاژ از امکانات تغییر تپ (OLTC) برخوردارنیستند. اما آنها دارای تپ های دائمی هستند که می توانند در حدود 10٪ تغییر در سطح ولتاژ را ایجاد کنند ، معمولاً در حدود 1٪ در هر مرحله.

تپ باید بصورت دستی تغییر کند در حالی که ترانسفورماتور بدون برق و جدا شده‌است. نقاط تپ معمولاً فقط در سیم پیچ ولتاژ بالا قراردارند.

شکل 7 ترانسفورماتور توزیع بزرگ با تپ قابل تغییر زیر بار را نشان می‌دهد. تپ چنجر در سمت چپ سه سیم پیچ‌است.

شکل 7 – ترانسفورماتور رزینی 12.5 MVA با تپ قابل تغییر زیر بار

تغییر تب با بار و بدون بار در ترانسفورماتور | OLTC و NLTC

===============================

6-نوع اتصال

به طور کلی ، ترانسفورماتورهای توزیع در سمت ولتاژ پایین به صورت ستاره متصل‌می‌شود تا هارمونیک های مضرب ۳ در گردش (3 ، 9 ، 15 و غیره) یک سیم پیچ سه فاز متصل به مثلث از بین برود . ولتاژ بالا تقریباً همیشه متصل به مثلث‌است.

در اتصالات سیم پیچ ترانسفورماتورها ساختارهای زیادی وجود دارد. این نوع اتصالات می توانند بر روی اندازه ولتاژها تأثیر بگذارند اما به ویژه باعث تغییر فاز بین سیم پیچ های اولیه و ثانویه  می‌شوند.

در صورت استفاده از ترانسفورماتور ارت زیگزاگ در ترانسفورماتورهای با سیم پیچ مثلث ، حدود 20 اتصال مختلف وجود دارد ، اما متداول ترین اتصالات سیم پیچ برای ترانسفورماتورهای توزیع استاندارد عبارتند از:

• DY11
• DY1
• DY5
• DY7

DY11 متداول ترین اتصال برای ترانسفورماتورهای توزیع‌است: این اتصال تغییر فاز 30 درجه بین اولیه و ثانویه می‌دهد.

شکل 8 را برای نمودارهای برداری مربوطه و توضیح نمادهای تغییر فاز و مقادیر تغییر فاز مشاهده‌کنید.

شکل 8 – اتصالات مختلف سیم پیچ ها در ترانسفورماتورها و نمودارهای برداری مرتبط

===============================

7-اتصال و ترمینال کابل‌ها

نوع ترانسفورماتور (LV /MV)

اتصال  کابل‌ها به ترانسفورماتورهای توزیع به طور کلی با استفاده از یک جعبه ترمینال روی ترانسفورماتور در طرف ولتاژ بالا و ولتاژ پایین برای هر دو نوع ترانسفورماتور حاصل می‌شود.

شکل 9 نمونه ای از اتصال و ترمینال  ولتاژ متوسط ​​(11 کیلو ولت) را نشان می‌دهد . توجه داشته باشید که استفاده از کلاهک در بعضی موارد برای افزایش طول مسیر خزش در مواردی که ترمینال و اتصالات در معرض هوا و آلودگی‌های احتمالی قرار دارد ، استفاده می‌شود   .

شکل 9 – نمونه ای از ترمینال و اتصال کابل‌های ولتاژ متوسط

ترمینال باکس LV معمولا در برابر عبور هوا عایق‌می‌شود، اما ترمینال باکس کابل ولتاژ بالا با عایق های چسبناکی مشتق یافته از نفت ، عایق بندی و پر می‌شود .

آب بندی مناسب ترمینال باکس برای جلوگیری از ورود رطوبت لازم‌است.  استفاده از کابل XLPE باعث می‌شود که اتصال در انتهای کابل کمی ساده تر انجام شود .

شکل 10 – ترانسفورماتور توزیع: جعبه اتصال کابلهای MV

اتصالات عایق بندی شده با کاغذ در ولتاژ بالا بسیار دشوارتراست و برای دستیابی به نتایج خوب (یعنی اتصال بدون مشکل عایق) به تخصص قابل توجهی نیاز دارد.

===============================

8-عملکرد موازی ترانسفورماتورها

نوع ترانسفورماتور (LV /MV)

هنگامی که ترانسفورماتورها بصورت موازی استفاده می‌شوند ، لازم‌است اطمینان حاصل شود که موارد زیر را برآورده می کنند:

1. نسبت ولتاژ یکسانی داشته باشید
2. تپ ترانس ها یکی باشد (همان ولتاژ)
3. دارای گروه برداری یکسان باشند تغییر فاز یکسان  بین اولیه و ثانویه
4. دارای  امپدانس یکسان باشند (این ارجحیت دارد اما ضروری نیست).

اگر این شرایط رعایت نشده باشد ، مشکلاتی به وجود می آید. مثلا:

1. در صورت تفاوت داشتن زاویه ها و مقدار امپدانس ها ، ترانسفورماتورها بار نابرابر خواهندداشت  این می تواند منجر به اضافه بار ترانسفورماتور و بارگیری سبک تر ترانسفورماتور دیگر شود. همان اصولی که در مورد تقسیم بار در فیدرهای متصل به کار می‌رود ، در مورد ترانسفورماتورها نیز کاربرد دارد.
2. اگر نسبت ولتاژ یا تپ یکسان نباشد ، جریانهای گردشی در دو ترانسفورماتور ایجاد می‌شوند که منجر به گرمای بیش از حد ترانسفورماتورها و تغییر احتمالی در نقاط کار روی منحنی های مغناطیس می‌شود.
3. اگر نمودارهای بردار متفاوت باشند ، ولتاژهای خط و فاز با هم مخلوط می‌شوند و استرس عایق تنش می‌یابد.

شکل 11 – نمودار تک خطی یک پست با دو ترانسفورماتور که به طور موازی در یک باس بار کارمیکنند

===============================

مقالات مرتبط :

رطوبت گیر سیلیکاژل در ترانسفورماتور قدرت

تست گروه برداری ترانسفورماتور قدرت

 

لینک مقاله زبان اصلی:

Eight criteria you should consider when choosing the right MV/LV transformer type