آشنایی با انواع ترانسفورماتورهای قدرت توزیع نمونه محاسبات

آشنایی با ترانسفورماتورهای سه فاز

آشنایی با انواع ترانسفورماتورها:۱- ترانسفورماتور روغنی و نوع دیگر آن هرمتیک ۲- ترانسفورماتور خشک
اجزای ترانسفورماتورها عبارتند از:
۱- مخزن روغن ۲- سیم پیچ ها(فشار قوی-فشار ضعیف) ۳- رطوبت گیر(سیلیکاژل) ۴- تپ چنجر ۵- ترمومتر ۶- هسته ۷- رادیاتور ۸- شیر تخلیه روغن ۹- برقگیر ۱۰- پیچ اتصال به زمین ۱۱- رله بوخهلتس ۱۲- روغن نما ۱۳-مقره . که با آنها آشنا خواهید شد.

کلیک کنید فیلم آموزشی فارسی طراحی ترانسفورماتور

در این مقاله ابتدا با عناصر ضروری که در بالا گفته شد آشنا شده و سپس مواردی که در محاسبه و طراحی و راه اندازی ترانسفورماتورها مورد نیاز هست از جمله :

۱- گروه برداری ترانسفورماتورهای سه فاز جهت موازی کردن ترانس ها (که در یک پست به طور کامل گفته شده است)
۲- اتصال کوتاه
۳- افت ولتاژ UK %
4- کلاس عایقی
۵- راندمان ترانس
۶- سهم بار هر ترانس
۷- برآورد ظرفیت ترانس
آشنا خواهید شد.
همچنین باید گفت که بدلیل تشابه زیاد ترانس های خشک و معمولی توضیح در مورد قطعات ترانس خشک گفته نمیشود.

ترانسفورماتور
• تقسیم بندی ترانس ها
* از لحاظ عملکرد
* از لحاظ کاربرد

• از لحاظ عملکرد
- ترانس های قدرت
- ترانسهای تنظیم کننده
- اتوترانسها

• از لحاظ کاربرد
- ترانس های قدرت و توزیع
- ترانس های صنعتی همچون ترانس های جوش و کوره های القایی
- ترانس های خاص همچون ترانس های حفاظت ، تست و اندازه گیری

• ترانس های خشک(Dry-type)
*از عایق های رزینی همچون صمغ ریختگی بری انتقال حرارت به مجیط بیرون استفاده می شود . ابعاد این ترانس نسبت به ترانس های روغنی بزرگتر است .
*بدلیل عدم نیاز به حفاظت های خاص خطر آتش سوزی در آنها وجود ندارد و دارای IP00 هستند.

• کاربرد

ترانس خشک

* سیستم های توزیع
* ساختمان های بلند و فروشگاه های بزرگ
* صنایع نفت و سیمان

* معادن ، راه آهن ، فرودگاه و …

 

 

• ترانسفورماتورهای روغنی(Oil Immersed)
* روغن به عنوان عایق ، خنک کننده و جاذب رطوبت هوا عمل می کند .
* سیم پیچ ها و هسته ترانس در داخل مخزن روغن قرار می گیرد.
* روغن مورد استفاده روغن معدنی است و نباید از آسکارل به دلیل سمی بودن و ملاحظات زیست محیطی استفاده نمود.
* بیشتر ترانس های توزیع از نوع ترانس روغنی هستند.

ترانس با منبع انبساط

ترانس روغنی

- برای جمع شدن روغن جهت جلوگیری از تماس آن با هوا به هنگام بارگذاری ترانس
- منبع انبساط جهت جلوگیری از انفجار دارای لوله تنفس بوده و از این طریق با هوا در تماس است و در این مجرا برای جلوگیری از رطویت هوا به داخل ترانس یک فیلتر رطوبت گیر نصب می شود .

* سیستم خنک کنندگی ترانس روغنی ONANوONAF و یا OFAF است .

* نسبت میزان باردهی به ترتیب ۱ و ۱٫۵ و ۲ می باشد.

 

ترانس های هرمیتک
• مخزن روغن دارای خاصیت ارتجاعی بوده و در قدرت های کم افزایش حجم روغن بدین وسیله جبران می شود .
• در ترانس های با قدرت بالا از کیسه نیتروژن برای جذب گرمای و رطوبت استفاده می شود .
• دارای سیستم مونیتورینگ با خاص روغن برای حفاظت ترانس هستند. زیرا اگر بیش از حد داغ شود احتمال انفجار ترانس وجود دارد(Tumetic Protection ) .
• از مزایای این ترانس کاهش هزینه مراقبت و نگهداری ، حذف رطوبت گابر و رله بوخهلتس و منبع انبساط و در نتیجه کاهش ارتفاع ترانس است .
• کاربرد

ترانس هرمتیک

* برای مناطق با رطوبت بالا
* محدودیت در خدمات سرویس دهی و مکان پست

 

 تجهیزات ترانس روغنی
• تجهیزات اصلی شامل هسته ، سیم پیچ های اولیه و ثانویه ، مخزن روغن و بوشینگ ها برای خروج سر سیم های اولیه و ثانویه
• تجهیزات کنترلی شامل : ۱- منبع انبساط روغنی ۲- تب چنجر ۳- ترمومترها ۴- نشان دهنده سطح روغنی ۵- رله بوخهلتس ۶- شیر تخلیه روغنی ۷- لوله تنفس ۸- مقره ۹- برقگیر و …
هسته : هسته ترانس جهت برقراری میدان مغناطیسی با حداقل مقاومت مغناطیسی است که به صورت ورقه ورقه و با ضخامت حدود ۳۰/۰ میلی متر ساخته می شود و از جنس استیا ، آلیاژ آهن و نیکل ساخته می شود . از نظر چیدن هسته به خاطر قرار گرفتن سیم پیچ ها روی هسته ، ترانس ها را به دو دسته تقسم می کنند:
• ترانس های نوع هسته ای (Core type) یا استوانه ای ( کاربرد در ترانس های توزیع)
• ترانسی زرهی shell type

 

هسته ترانس

 

 

سیم پیچ ترانس:
• سیم پیش ترانس های توزیع به صورت استوانه ای یک لوله و چند لابه با هادی های گرد است . در سمت فضار قوی و در سمت فشار ضعیف اسوانه ای با هادی های چهار گوش است .
• سیم پیچ ها به صورت استوانه های متحدالمرکز روی ستون های هسته قرار داده می شوند و معمولا سیم پیچ ها فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند و این ترتیب به این دلیل رعایت می شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است .

سیم پیچی ترانس

 

مخزن: یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ های ترانس در آن چای می گیرند و شامل انواع زیرند :
• تانک با ورق ساده مجهر به پره ها برای قدرت های کمتر از ۵۰KVA
• تانک با تیوپ های خارجی خنگ کن به پره های برای قدرت بیش از ۵۰KVA تا ۵۰۰ KVA
• تانک با رادباتور جداشدنی : برای ترانس های ۵۰۰KVA و بالاتر.
• تانک با فن های مجرا – عموما ترانس های قدرت .

ترمومتر: برای تشخیص درجه حرارت گرم ترین نقطه سیم پیچی ترانس بکار می رود به این معنب غلاف ترموستر داخل روعن بوده و دمای روغن را حس می کند ، سپس توسط یک CT جریانی متناسل با جریان عبوری از سیم پیح از کویل حرارتی عبور می کند . ترمومترها از نوع عقربه ای هستند و دارای سه کنتاکت آلارم ، تریپ و قرمز هستند :

• کنتاکت آلارم: قابل تنظیم است و اگر دما به حدود ۶۰ یا ۷۰ درجه برسد این کنتاکت بسته شده و می توان آن را به یک آژیر وصل نمود و اگزور فن پست را روشن کرد و یا بار ترانس را کم نمود .
• کنتاکت تریپ : اگر دما در اثر سهل انکاری به ماکزیمم مقدار تنظیم آن برسد ترانس بی بار می شود .
• کنتاکت قرمز : ماکزیمم دمای ترانس را در دوره کاری نشان می دهد .

 

ترمومتر

• روغن نما

 

روغن نما (نمایشگر میزان روغن)

 

رله بوخهلتس(بوخهلتز): برای ترانس های ۳۱۵KVA تا ۶۳۰KVA مکانش نصب شده و قیمتش به طور جداگانه اخذ می شود و برای ۶۳۰ KVA خودش هم نصب می شود و دارای دو کنتاکت آلارم و تریپ است و برای تشخیص اتصالات حلقه سیم پیچ ها و اتصال کوتاه در داخل ترانس بکار می رود در در لوله رابط بین تانگ و منبع انبساط روغن نصب می شود .
عموما روی ترانسفورماتورها۱۰۰۰KVA ی به بالا کنسرواتور دار نصب می گردد.

رله بوخهلتس (بوخهلتز)

 

• رطوبت گیر (سیلیکاژل)

برای جلوگیری از ورود رطوبت هوا با روغن مورد استفاده قرار می گیرد.

سلیکاژل

 

تپ چنجر:
• به منظور کنترل ولتاژ با جابه جایی توان راکتیو خطوط برای جبران افت ولتاژ ناشی از خطوط در شبکه های توزع استفاده می شود که در سمت ۲۰KV ( فشار قوی) نصب می شود و با تغییر تعداد دوره های سیم پیچ اولیه ولتاژ ثانویه را کنترل می نماید که کارخانه ها آنها را در تپ های ۲/۵ ± درصد با تعداد تپ های ۳ ، ۵ و ۷ پله ای می سازد .
• برای افزایش ولتاژ ثانویه بایستی تعداد دور اولیه را کاهش داد. به عبارتی اگر تپ در ترانس پنج حالته روی ۵%+ تنظیم شود این بدین معنی است که ولتاژ ثانویه ۵% افزایش می یابد .
• تنظیم تپ چنحر در پست های توزیع عموما فصلی است و به صورت Off loal و دستی انجام می گیرد (IEFC78) . به عنوان مثل در تپ پنج حالته داریم :
-۵% -۲٫۵% ۰ ۵% ۲٫۵%
• از تپ حنچرهای on-load عموما با تپ ۱۰%± در ترانس قدرت که به صورت اتوماتیک صورت می گیرد استفاده می شود .

تب چنجر

 

• پیچ اتصال به زمین تراتسفورماتور

پیچ اتصال به زمین

• برقگیر

برقگیر

 

مشخصه های اصلی ترانس بر طبق استاندارد IEC

• ولتاژ ثانویه ترانس در حالت بارداری کامل ۴۰۰ ولت است ، بنابراین ترانس در حالت بی باری برای ایجاد ولتاژ ۴۲۰ طراحی می شود .

NL FL
400 420
380 400

• فرکانس :
* ترانس را در فرکانسهای مختلف نمی توان استفاده کرد . مگر در شرایط بد بخصوص از ۵۰HZ به ۶۰HZ ، در این حالت بایستی ظرفیت ترانس در کمتر از بار نامی استفاده شود .
* همچنین پست های کارخانجات که بخصوص دارای کوره ی القایی هستند همچون ذوب آهن به دلیل هارمونیک زا بودن بارهای غیر خطی ، ترانس بیشتر داغ می شوند و نمی توان از ترانس بارکامل را اخذ نمود( عموما ۸۰ درصد )

گروه برداری : بیانگر نوع اتصالات سیم پیچ های اولیه و ثانویه و اختلافات فاز و ولتاژهای همنام اولیه و ثانویه است .

 

 

 

UK% : بیانگر میزان افت ولتاژ و جریان اتصال کوتاه دایمی در ترمینا ترانس است و مانند شمشیر دولیه بین این دو مساله عمل می کند .

علت انتخاب UK% پائین در ترانس های توزیع کاهش میزان افت ولتاژ به دلیل بالا بودن R/X ترانس های است .

• محدوده UK% :

• در ترانسهای توزیع کوچک سعی می شود که به منظور پائین آوردن افت ولتاژ UK%=4% انتخاب شود .
• در ترانسهای توزیع بزرگ سعی می شود که به منظور پائین آوردن اثرات جریان کوتاه بر روی تجهیزات UK=6% انتخاب گردد.

تغییرات ولتاژ از بی باری تا بارداری :

• کلاس عایقی : بیانگر عمر ترانس و دمای قابل تحمل ترانس است .
* اگر مجموع دمای محیط و درجه حررات عایق ترانس بیش از دمای کلاس عایقی باشد توان بار گذاری و عمر ترانس کاهش می یابد .
* از این رو بایستی ترانس را در دوره کمتری مورد Overload قرار داد .
* کلاس عایقی ترانس از نوع A است و در برخی موارد از کلاس نوع B هم استفاده میشود .

• راندمان ترانس :

• موازی کردن ترانس ها : برای تغذیه بار بیشتر و بالا بردن قابلیت اطمینان
• به منظور جلوگیری از ایجاد جریان خطرناک گذار شرایط زیر بایستی مهیا شود :
* گروه برداری ترانس ها یکسان باشد و ( ترمینال های همنام اولیه و ثانویه به هم اتصال یابد . مگر در ترانس ها باد عدد اختلاف فاز ۵ و ۱۱ می توان با تغییر سربندی ها آنها رو با هم موازی نمود ).
* نسبت تبدیل ترانس ها با هم یکسان باشد ( ۲۰/۰٫۴kv) در غیر این صورت جریان چرخش ایجاد می گردد .
* امپدانس درصد اتصال کوتاهشان باهم باشد ( حداکثر اختلاف ۱۰ % ) و بهتر است ترانس با قدرت کمتر Uk % بزرگتری داشته باشد .

• سهم بار هر ترانس :

• مثال :

*بنابراین باید یا ظرفیت ترانس اولی افزایش یابد یا اینکه بار را کاهش دهیم . دلیل این است که اختلاف UK بیش از ۱۰ درصد است . اگر Uk1=6% انتخاب شود داریم : Uk,eq=6%

• مدت زمان اضافه بار مجاز ترانس :
* می توان ترانس را به ازای هر ۱۲ ساعت کارکرد با بار نامی به مدت یک ساعت تا ۱۰ % بار نامی Overload نمود ( قاعده سر انگشت ) .

 

• برآورد ظرفیت ترانس – های توزیع :
* تعیین ضرایب تاثیر عوامل محیطی موثر در کاهش ظرفیت همانند درجه حرارت و ارتفاع از سطح دریا
* بر اساس استاندارد وزارت نیرو به منظور افزایش طول عمر ترانسفورماتور بهتر است بیش از ۸۰% ظرفیت نامی آن مورد استفاده قرار نگیرد . بنابراین این ظرفیت واقعی ترانس ها توزیع از رابطه زیر بدست می آید :

KT : ضریب دمای محیط در صورت افزایش درجه حرارت محیط از 〖۳۰〗^° C که مطابق جدول زیر می توان از قاعده زیر استفاده نمود که :
به ازای افزایش حداکثر دمای محیط ۱ درجه نسبت به 〖۳۰〗^° C یک درصد کاهش قدرت .
به ازای کاهش حداکثر دمای محیط ۱ درجه نسبت به 〖۳۰〗^° C یک و نیم درصد افزایش قدرت .
Kh : ضریب افزایش ارتفاع بالای ۱۰۰۰ متر نسبت به سطح دریا که مطابق جدول زیر می توان از قاعده زیر استفاده نمود که :
به ازای افزایش یا کاهش هر ۲۰۰ متری از ۱۰۰۰ متر ، یک درصد کاهش یا افزایش قدرت .

• اثر دما و ارتفاع در ظرفیت ترانس های توزیع :

مثال : منحنی بار مشترکین یک شهرک مسکونی مطابق شکل زیر است . اگر دمای متوسط محیط 〖۳۰〗^° C و حداکثر دمای محیط 〖۳۵〗^° C و ارتفاع منطقه ۱۴۰۰ متر از سطح دریا باشد . مطلوبست ظرفیت ترانس :

* بر اساس با تلاقی خط فوق با منحنی شکل :

کلیک کنید فیلم آموزشی فارسی طراحی ترانسفورماتور