توضیح نصب و راه اندازی ترانسفورماتورهای روغنی و خشک

نصب و راه اندازی ترانسفورماتورهای روغنی وخشک و به تعاریف ونکات مهم در این مقاله اشاره شده‌است.

تعریف ترانسفورماتور

ترانسفورماتور وسیله‌ای است که انرژی الکتریکی را به وسیلهٔ دو یا چند سیم‌ پیچ و از طریق القای الکتریکی از یک مدار به مداری دیگر منتقل‌می‌کند. به این صورت که :

جریان جاری در مدار اول (اولیهٔ ترانسفورماتور) موجب به وجودآمدن یک‌میدان مغناطیسی در اطراف سیم‌پیچ اول می‌شود، این میدان مغناطیسی به نوبهٔ خود موجب به وجود آمدن یک ولتاژ در مدار دوم می‌شود که با اضافه کردن یک بار به مدار دوم این ولتاژ می‌تواند به ایجاد یک جریان ثانویه‌بینجامد.

ولتاژ القاشده در ثانویه VS و ولتاژ دو سر سیم‌پیچ اولیه VP دارای یک نسبت با یکدیگرند که به طور آرمانی برابر نسبت تعداد دور سیم پیچ ثانویه به سیم‌ پیچ اولیه‌‌است. به این ترتیب با اختصاص دادن امکان تنظیم تعداد دور سیم‌ پیچ‌های ترانسفورماتور، می‌توان امکان تغییر ولتاژ در سیم‌ پیچ ثانویهٔ ترانس را فراهم کرد.

یکی از کاربردهای بسیار مهم ترانسفورماتورها کاهش جریان پیش از خطوط انتقال انرژی الکتریکی است.

دلایل استفاده از ترانسفورماتور 

دلیل استفاده از ترانسفورماتور در ابتدای خطوط این‌است که همه هادی‌های الکتریکی دارای میزان مشخصی مقاومت الکتریکی هستند، این مقاومت می‌تواند موجب اتلاف انرژی در طول مسیر انتقال انرژی الکتریکی شود.

میزان تلفات در یک هادی با مجذور جریان عبوری از هادی رابطهٔ مستقیم دارد و بنابر این با کاهش جریان می‌توان تلفات را به شدت کاهش داد. با افزایش ولتاژ در خطوط انتقال به همان نسبت جریان خطوط کاهش می‌یابد و به این ترتیب هزینه‌های انتقال انرژی نیز کاهش می‌یابد، البته با نزدیک شدن خطوط انتقال به مراکز مصرف برای بالا بردن ایمنی ولتاژ خطوط در چند مرحله و باز به وسیله ترانسفورماتورها کاهش می‌یابد تا به میزان استاندارد مصرف برسد.

به این ترتیب بدون استفاده از ترانسفورماتورها امکان استفاده از منابع دوردست انرژی فراهم‌نمی‌آمد. ترانسفورماتورها یکی از پربازده‌ترین تجهیزات الکتریکی هستند به طوری که در برخی ترانسفورماتورهای بزرگ بازده به ۹۹٫۷۵٪ نیز می‌رسد. امروزه از ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌های مختلفی استفاده‌می‌شود از یک ترانسفورماتور بند انگشتی که در یک میکروفن قرار دارد تا ترانسفورماتورهای غول‌پیکر چند گیگا ولت-آمپری. همه این ترانسفورماتورها اصول کار یکسانی دارند اما در طراحی و ساخت متفاوت‌هستند.

ترانسفورماتور خشک

ساخت ترانسفورماتور فشار قوی فاقد روغن در طول عمر یكصد ساله ترانسفورماتورها، یك انقلاب محسوب‌می‌شود. ایده استفاده از كابل با عایق پلیمر پلی اتیلن (XLPE) به جای هادیهای مسی دارای عایق كاغذی از ذهن یك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده‌است. تكنولوژی استفاده از كابل به جای هادی‌های مسی دارای عایق كاغذی، نخستین بار در سال ۱۹۹۸ در یك ژنراتور فشار قوی به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته‌شد.

در این ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادی‌های شمشی ( مستطیلی ) در سیم پیچی استاتور استفاده می شد، از هادی‌های گرد استفاده‌شده‌است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط می شود، هادی‌های سیلندری ، توزیع میدان الكتریكی متقارنی دارند. بر این اساس ژنراتوری می توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه تولیدكند بطوریكه نیاز به ترانسفورماتور افزاینده نباشد. درنتیجه این كار، تلفات الكتریكی به میزان ۳۰ در صد كاهش‌می یابد.

دریك كابل پلیمری فشار قوی، میدان الكتریكی در داخل كابل باقی می ماند و سطح كابل دارای پتانسیل زمین می‌باشد. درعین‌حال میدان مغناطیسی لازم برای كار ترانسفورماتور تحت تاثیر عایق كابل قرارنمی‌گیرد. دریك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژی كابل، امكانات تازه ای برای بهینه كردن طراحی میدان‌های الكتریكی و مغناطیسی، نیروهای مكانیكی و تنش های گرمایی فراهم كرده‌است.

درفرایند تحقیقات و ساخت ترانسفورماتور خشك درABB، درمرحله نخست یك ترانسفورماتور آزمایشی تكفاز با ظرفیت ۱۰ مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش‌گردید.“ Dry former” اكنون در سطح ولتاژهای از ۳۶ تا ۱۴۵ كیلو ولت و ظرفیت تا ۱۵۰ مگا ولت آمپر موجود‌است. با توجه به قیمت نسبتا بالای ترانسفورماتورهای خشک رزینی، سهم ترانسفورماتورهای مذکور از مجموع ترانسفورماتورهای نصب شده در شبکه توزیع بسیار کمتر‌است. 

برج ها، مراکز تجاری و عمومی و همچنین سایت‌های صنعتی بیشترین محل مصرف ترانس‌های خشک رزيني هستند. این نوع از ترانسفورماتورها به گونه­ای هستند که سیم پیچ­های آن در دی­الکتریک مایع غوطه­ور نمی­باشند، بلکه از مواد جامد جهت این امر استفاده می‌شود. از این نوع ترانسفورماتورها در بدترین شرایط محیطی، آب و هوایی و آتش سوزی بهره برداری می شود، لذا ایمن ترین و قابل اطمینان ترین نوع ترانسفورماتور توزیع می‌باشد.

قسمت‌های مختلف آن با توجه به شکل عبارتند از :

1. ترمینال فشار ضعیف
2. ترمینال فشار قوی
3. بوبین فشار ضعیف
4. بوبین فشار قوی
5. لینک تپ چنجر غیر قابل تغییر تحت پتانسیل
6. هسته
7. فریم هسته
8. چرخهای دو جهته
9. ترمینال زمین
10. قلابهای حمل
11. پلاک مشخصات
12. جعبه مدار کمکی

ترانسفورماتور روغنی

روغن ترانسفورماتور و یا روغن عایق ترانسفورماتور در دمای بالا پایدار و دارای خواص عایق الکتریکی بسیار عالی است. ترانس روغنی در ترانسفورماتورهای نفت، برخی از انواع خازن‌های با ولتاژ بالا، بلسترهای لامپ فلورسنت و برخی انواع سوئیچ‌های ولتاژ و قطع کننده‌های مدار استفاده‌می‌شود.

توابع آن به عایق، سرکوب تخلیه کرونا و قوس، و به عنوان خنک کننده خدمت می‌کنند. روغن‌ترانسفورمر اغلب بر اساس روغن معدنی است، اما فرمول‌های جایگزین با ویژگی‌های مهندسی بهتر و یا خواص زیست محیطی در حال افزایش‌است. در حالی که ترانسفورماتور در حال کاراست روغن ترانسفورماتور در معرض تنش‌های الکتریکی و مکانیکی قراردارد.

علاوه بر این، آلودگی ناشی از تعاملات شیمیایی با سیم پیچ و سایر عایق‌های جامداست که با دمای کارکرد بالا کاتالیزمی‌شود. خصوصیات شیمیایی روغن ترانسفورماتور به تدریج تغییرمی‌کند و بعد از سال‌ها آن را برای هدف مورد نظر خود بی اثر می‌کند.

روغن در ترانسفورماتورهای بزرگ و دستگاه‌های الکتریکی به طور پیوسته برای خواص الکتریکی و شیمیایی آن آزمایش شده‌است  تا اطمینان حاصل‌شود که برای استفاده بیشتر مناسب‌است. گاهی اوقات وضعیت روغن را می توان با فیلتراسیون بهتر کرد.

در این مقاله فنی ۱۰ دستورالعمل کلی برای نصب و آزمایش ترانسفورماتورهای قدرت نوع خشک و مایع جهت بکارگیری ارائه می‌گردد:

1. تست‌های خاص و ویژه ترانسفورماتور
2. ملاحظات مکانی
3. بازرسی مقدماتی پس از دریافت ترانسفورماتور
4. برنامه ریزی برای جلوگیری از بروز آلاینده ها
5. ایجاد اتصالات لازم جهت کار
6. کنترل سطح صدا
7. اطمینان از زمین شدن ترانسفورماتور
8. تست و بازرسی نهایی
9. اعمال بار
10. تنظیمات درست تپ
11. تست‌های خاص و ویژه ترانسفورماتور
    

    مقالات مرتبط:

نصب و راه اندازی ترانسفورماتورهای روغنی و خشک

۱۰ دستورالعمل کلی برای نصب و راه اندازی ترانسفورماتورهای قدرت

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