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