اختصاصی از
اینو دیدی دانلود مقاله ترانسفورماتور دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مقدمه
قسمت اعظم انرژی الکتریکی مورد نیاز انسان در تمام کشورهای جهان ، توسط مراکز تولید مانند نیروگاههای بخاری ، آبی و هسته‌ای تولید میشود. این مراکز دارای توربینها و آلترناتیوهای سه فاز هستند و ولتاژی که بوسیله ژنراتورها تولید میشود، باید تا میزانی که مقرون به صرفه باشد جهت انتقال بالا برده شود. گاهی چندین مرکز تولید بوسیله شبکه‌ای به هم مرتبط می‌شوند تا انرژی الکتریکی مورد نیاز را بطور مداوم و به مقدار کافی در شهرها و نواحی مختلف توزیع کنند.
در محلهای توزیع برای اینکه ولتاژ قابل استفاده برای مصارف عمومی و کارخانجات باشد، باید ولتاژ پایین آورده شود. این افزایش و کاهش ولتاژ توسط ترانسفورماتور انجام میشود. بدیهی است توزیع انرژی بین تمام مصرف کننده‌های یک شهر از مرکز توزیع اصلی امکانپذیر نیست و مستلزم هزینه و افت ولتاژ زیادی خواهد بود. لذا هر مرکز اصلی به چندین مرکز یا پست کوچکتر (پستهای داخل شهری) و هر پست نیز به چندین محل توزیع کوچکتر (پست منطقه‌ای) تقسیم میشود. هر کدام از این مراکز به نوبه خود از ترانسهای توزیع و تبدیل ولتاژ استفاده میکنند.
بطور کلی در خانواده و توزیع انرژی الکتریکی ، ترانسفورماتورها از ارکان و اعضای اصلی هستند و اهمیت آنها کمتر از خطوط انتقال و یا مولدهای نیرو نیست. خوشبختانه به دلیل وجود حداقل وسایل دینامیکی در آنها کمتر با مشکل و آسیب پذیری روبرو هستند. مسلما این به آن معنی نیست که میتوان از توجه به حفاظتها و سرویس و نگهداری آنها غفلت کرد. در این مقاله نخست مختصری از تئوری و تعاریفی از انواع ترانسفورماتورها بیان میشود، سپس نقش ترانسفورماتورها در شبکه تولید و توزیع نیرو و در نهایت شرحی در مورد سرویس و تعمیر ترانسها ارائه میشود.
تئوری و تعاریفی از ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها به زبان ساده و شکل اولیه وسیله‌ای است که تشکیل شده از دو مجموعه سیم پیچ اولیه و ثانویه که در میدان مغناطیسی و اطراف ورقه‌هایی از آهن مخصوص به نام هسته ترانسفورماتور قرار می‌گیرند. مقره‌ها یا بوشینگها یا ایزولاتورها و بالاخره ظرف یا محفظه ترانسفورماتور.
کار ترانسفورماتورها بر اساس انتقال انرژی الکتریکی از سیستمی با یک ولتاژ و جریان معین به سیستم دیگری با ولتاژ و جریان دیگر است. به عبارت دیگر ترانسفورماتور دستگاهی است استاتیکی که در یک میدان مغناطیسی جریان و فشار الکتریکی را بین دو سیم پیچ یا بیشتر با همان فرکانس و تغییر اندازه یکسان منتقل میکند.
انواع ترانسفورماتورها
سازندگان و استانداردها در کشورهای مختلف هر یک به نحوی ترانسفورماتورها را تقسیم بندی کرده و تعاریفی برای درجه بندی آنها ارائه داده‌اند. برخی ترانسها را بنا بر موارد و ترتیب بهره برداری آنها متفاوت شناخته‌اند، مانند ترانسهای انتقال قدرت ، اتو ترانس و یا ترانسهای تقویتی و گروهی از ترانسها را به غیر از ترانسفورماتور اینسترومنتی(ترانس جریان و ولتاژ) ، ترانس قدرت می‌نامند و اصطلاحا ترانس قدرت را آنهایی می‌دانند که در سمت ثانویه آنها فشار الکتریکی تولید میشود.
این نوع تقسیم بندی در عمل دامنه وسیعی را در بر میگیرد که در یک طرف آن ترانسفورماتورهای کوچک و قابل حمل با ولتاژ ضعیف برای لامپهای دستی و مشابه آن قرار می‌گیرند و طرف دیگر شامل ترانسهای خیلی بزرگ برای تبدیل ولتاژ خروجی ژنراتور به ولتاژ شبکه و خطوط انتقال نیرو است. در بین این دو اندازه (حد متوسط) ترانسهای توزیع و یا انتقال در مؤسسات الکتریکی و ترانسهای تبدیل به ولتاژهای استاندارد قرار دارند.
ترانسها اغلب به صورت هسته‌ای یا جداری طراحی می‌شوند. در نوع هسته‌ای در هر یک از سیم پیچها شامل نیمی از سیم پیچ فشار ضعیف و نیمی از سیم پیچ فشار قوی هستند و هر کدام روی یک بازوی هسته‌ای قرار دارند. در نوع جداری ، سیم پیچها روی یک هسته پیچیده شده‌اند و نصف مدار فلزی مغناطیسی از یک طرف و نصف دیگر از طرف هسته بسته میشود.
در اکثر اوقات نوع جداری برای ولتاژ ضعیف و خروجی بزرگ و نوع هسته‌ای برای ولتاژ قوی و خروجی کوچک بکار می‌روند (بصورت سه فاز یا یک فاز).
ترانسهای تغذیه و قدرت مانند ترانس اصلی نیروگاه ترانس توزیع و اتو ترانسفورماتور ، ترانسفورماتورهای قدرت معمولا سه فاز هستند، اما گاهی ممکن است در قدرتهای بالا به دلیل حجم و وزن زیاد و مشکل حمل و نقل از سه عدد ترانس تک فاز استفاده کنند. ترانسهای صنعتی مانند ترانسهای جوشکاری ، ترانسهای راه اندازی و ترانسهای مبدل ترانس برای سیستمهای کشش و جذب که در راه آهن و قطارهای الکتریکی بکار میرود. ترانسهای مخصوص آزمایش ، اندازه گیری ، حفاظت مصارف الکتریکی و غیره.
ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشک
در ژوئیه 1999، 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 ژنراترو 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 90 مطرح شد. بررسی، طراحی و ساخت این ترانسفورماتور از بهار سال 1996 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 1998 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 30 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 10 مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش گردید. “ Dry former” اکنون در سطح ولتاژ های از 36 تا 145 کیلو ولت و ظرفیت تا 150 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 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 کیلو ولت کار می کند. این واحد در ژانویه سال 2000 راه اندازی گردید. اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه کوچکی با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مرکز سوئد قرار دارد اما به دلیل نوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است. در دهه 80 میلادی ، توربین های مدرن قابل کنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، 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:
1- به روغن برای خنک شده با به عنوان عایق الکتریکی نیاز ندارد.
2- 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.
3- 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.
4- 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.
5- 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.
6- 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.
7- 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 .
8- 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 1999 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.
منبع :
1 - مجله T&D – - آگوست 1999
2- مجله -PEI - مه 2000
3- http://www.abb.com
فن آوری ترانسفورماتورهای HTSدر جهان
پس از کشف مواد HTS در سال 1986 ، تحقیقات جهت امکان عملی ساخت ترانسفورماتورهای HTS شروع شد. طبق برآورد های اولیه، در صورت استفاده از این ترانسفورماتورها ، بیش از 35% نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی، صرفه جویی می شد. اما با توجه به مشخصات ناشناخته تلفات ac ، این مقدار بطور دقیق قابل محاسبه نبود. در تحقیقی که در سال 1993 در آمریکا انجام شد، معلوم شد که هزینه لازم در طول عمر مفید ترانسفورماتور HTS بطور متوسط ، نصف هزینه ترانسفورماتور معمولی است . بدین ترتیب در صورت استفاده از این نوع ترانسفورماتورها در ایالات متحده تا سال 2030 مبلغ 25 میلیارد دلار صرفه جویی خواهد شد. تحقیقات در سال 1994 نشانداد در صورت استفاده از ترانسفورماتورهای HTS در محدوده قدرت تا 500 MVA ، صرفه جوئی در هزینه 70% (نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی ) و کاهش وزن آنها 40% خواهد بود .
در ژاپن بدلیل تراکم بالای جمعیت ، یکی از فواید اساسی ترانسفورماتورهای HTS ، کاهش قابل ملاحظه وزن و حجم آنهاست . همانطوریکه کابلهــــــای HTS قابلیت انتقال بیشتر توان را از طریق کانالهای موجود دارا هستند، ترانسفورماتورهای HTS نیز می توانند در فضای موجود، قدرت بیشتری نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی تامین کنند. بهمین دلیل در ژاپن مزیت کوچک شدن فضای اشغال شده و وزن ترانسفورماتورها بعنوان مهمترین مزیت این نوع ترانسفورماتورها مطرح است . در اروپا ، علاقه به استفاده از ترانسفورماتورهای کوچک HTS در قطارهای سریع السیر ، رشد روز افزونی یافته است . پتانسیل وکشش بازار جهانی برای ترانسفورماتورهای ابررسانا بیش از 1 میلیارد دلار میباشد .
بررسی آمارهای موجود نشان میدهد که در ایالات متحده بیش از90% ترانسفورماتورها، قدرتی در محدوده 10 تا 100 MVA داشته وقیمت مجموع آنها، برابر با 70% قیمت کل ترانسهای موجود درامریکا میباشد (جدول 1) . درحال حاضرسه پروژه H TS درایالات متحده ، اروپا وژاپن درحال انجام هستند.جدول (2) ترکیب تیمهای تحقیقاتی،ظرفیت ترانسفورماتورهای تحت توسعه و مواد HTS مورد استفاده توسط هریک ازگروهها را نشان میدهد.
جدول ( 1 ) - بازار ترانسفورماتورهای جدول ( 2 ) - پروژه های ترانسفورماتور
قدرت در سالهای 1995 و 1996 H TS در جهان
در ایالات متحده این تحقیقات توسط شرکت IGC و با همکاری لابراتور ملی Oak Ridge انجام میشود. IGC باحمایتهای مالی Waukesha Electric و Rochester Gas & Electric ، طرح یک ترانسفورماتور HTS 1000KVA ارائه کرده و در حال ساخت آن است . دراین ترانسفورماتورازنوارهای نقره باپوشش HTS استفاده شده است .استفاده ازسیستم BSCCO-2212 عملکرد پایدارسیستم را تا دمای 30K عملی میسازد . درصورت استفاده از هادیهایBSCCO-2223 ، میتوان دمای عملکرد ترانسفورماتور را به 77K رساند . در این وضعیت بالا بودن قیمت BSCCO-2223 و ضعیفتر شدن عملکرد ترانسفورماتور (بعلت بالا رفتن دما) را نیز باید در نظر گرفت . گرچه نمونه اولیه ترانسفورماتور مذکور برای قدرت 1MVA ارائه گردید ، اما هدف نهائی مؤسسه IGC و Waukesha ساخت یک ترانسفورماتور 30MVA ، 60Hz,138/13.8KV و امپدانس 10% با اتصال مثلث – ستاره است .
از طرف دیگر شرکت ABB با همکاری Electricite de France ، با استفاده از نوارهای مولتی فیلامان BSCCO-2223 ساخت ASC ، یک ترانسفوماتور 50HZ .13.72/0.42KV , 630KVA و امپدانس 4.6% با اتصال مثلث – ستاره ساخته است .
فن آوری ترانسفورماتورهای HTS در ژاپن
پس از طراحی و ساخت یک ترانسفورماتور 220 KVA , LTS توسط شرکت Alsthom و عملکرد موفق آن تحت بار70KW ، در ژاپن ترانسفورماتورهای LTS کوچکتر با قدرتهای10KVA تا 100KVA فراوانی ساخته شد.پس از آن ترانسهای با قدرت بیشتر توسط دانشگاه Nagoya با همکاری Takaoka (100 KVA) وkansai Electric با همکاری Mitsubishi (2000 KVA با استفاده از Nb3Sn) ، دانشگاه Osaka با همکاری Toshiba (40 KVA) و دانشگاه Kyushu با همکاری Toshiba (1000 KVA) ساخته و تحت آزمایش قرار گرفت .
هادیهای H TS در دمای بالاتری ( نسبت به هادی LTS ) کار می کنند و اگرچه تلفات آنها بیشتر است اما با توجه به کاهش هزینه خنک سازی هادی این امر قابل قبول می باشد .
در ایالات متحده و اروپا شرکتهای برق سهم بزرگی در توسعه برنامه های ترانسفورماتورهای ابررسانا برعهده دارند اما در ژاپن ، قسمت عمده کار بر عهده مراکز صنعتی و دانشگاهی بوده و حمایت آشکاری از سوی شرکت های برق دیده نمی شود. ژاپنیها که در زمینه ساخت ترانسفورماتورهای LTS فعالیت گسترده ای داشته اند، گزارش چندانی در مورد ترانسفورماتورهای H TS ارائه نکرده اند . در سال 1996 در ژاپن جزئیاتی از برنامه ساخت تـــــرانسفورمـــــاتور HTS 500 KVA تحــــت حمـــایت شـــرکتهـــای Fuji Electricو SEC (Sumitomo Electric) ، ارائه گردید . احتمالاً تامین نوارهای HTS بر عهده Sumitomo و طراحی و ساخت ترانسفورماتور به عهده Fuji Electric و دانشگاه Kyushu است. در جدول ( 3 ) مشخصات نوارهای HTS و توالیهای سیم پیچی آمده است .
جدول ( 3 ) - مشخصات نوارهای HTS و توالیهای سیم پیچی در ترانسفورماتور HTS ساخت SEC- Fuji و دانشگاه Kyushu
پارامترهای طراحی این ترانسفورماتور 500 KVA (شکل 1) در جدول (4 ) آمده است . در این جدول برای قطر سیم پیچ دو مقدار داده شده است که این دو مقدار مربوط به لایه های دوگانه سیم پیچند . علت لایه – لایه سازی سیم پیچها کاهش اثر میدان خودی هادی است .
تلفات با استفاده از روش کالریمتری ، 115 Wتخمین زده شده است و شامل تلفات ac سیم پیچها و حرارت نشتی از Cryostat و هادیهای جریانی می باشد . اهداف بعدی تیم SEC-Fuji و دانشگاه Kyushu تغییر سیستم سرمایش از حمام نیتروژن مایع به سیستم جریان دائم نیتروژن Supercooled است . هدف از این تغییرات ، افزایش ظرفیت انتقال جریان سیم پیچها و استقامت عایقی سیستم عایق است .
شکل ( 1 ) – ترانسفورماتور HTS ساخت جدول (4 ) - پارامترهای طراحی ترانسفورماتور (Fuji)
SEC – Fuji و دانشگاه Kyushu
منبع : مؤسسه Loyola
آدرس : http://itri.loyola.edu
کاربرد الکترونیک قدرت در تپ چنجر ترانسفورماتورهای توزیع
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 :
شکل ( 1 ) - مبدل قدرت ، اتصالی بین شبکه قدرت و ترانس
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 :
1. ولتاژ فاز شبکه توزیع (در محدوده تا 20 کیلوولت) از حد ظرفیت بلوکه کردن نیمه هادیهای قدرت معمول ، بیشتر است .
2. 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) .
3. 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 :
1. تحقیق در مورد توپولوژی و مفاهیم کنترلی (مدولاسیون) مبدل .
2. مدل شبیه سازی شده از ترانس قدرت با مبدلهای قدرت برای توپولوژیهای مختلف .
3. توپولوژیهای مختلف ممکن از مبدل قدرت و تکنیکهای مرتبط کنترل از طریق شبیه سازی .
4. انتخاب توپولوژی بهینه از مبدل قدرت با توجه به قابلیت اطمینان سیستم ، پیچیدگی و هارمونیکها و دقت شکل موج ترانس .
5. اثبات توپولوژی در نظر گرفته شده از لحاظ تجربی .
6. انجام آزمون در یک آزمایشگاه ولتاژ بالا و ارزیابی نتایج با توجه هارمونیکهای شکل موج مبدل .
منبع : Its
آدرس : http://ee.its.tudelft.nl/EPP/ReInd_001.htm
ترانسفورماتورها یکی از مهمترین عناصر شبکه های انتقال و توزیع هستند . در ترانسفورماتورها انرژی الکتریکی در مس سیم پیچها ، آهن هسته ، تانک ترانس و سازه های نگهدارنده بصورت حرارت تلف می شود. حتی در زمانیکه ترانسفورماتور بدون بار است ، در هسته تلفات بی باری (NLL) بوجود می آید. در نتیجه مطالعات و بررسیهای انجام شده ، در 50 ساله اخیر محققان موفق شده اند با صرف هزینه ای دو برابر برای هسته ، تلفات بی باری را به یک سوم کاهش دهند. اخیراً با جایگزینی فلزات بیشکل و غیر بلوری (Amorphous) بجای آهن سیلیکونی درهسته ترانسفورماتورهای توزیع با قدرت نامی کوچکتر از 100 KVA ، تلفات بی باری باز هم کاهش یافته است . این کار هنوز در مورد ترانسفورماتورهای بزرگ با قدرت نامی بزرگتر از 500KVA انجام نشده است . اگرچه برای هر ترانسفورماتور ، 1 درصد توان نامی آن بعنــوان توان تلفـاتی در نظر گرفتـه می شود، اما باید توجه داشت که آزاد سازی بخش کوچکی از این تلفات در طول عمر ترانسفورماتور صرفه جوئی کلانی به همراه خواهد داشت . در ترانسفورماتورهای قدرت معمول ، تقریباً 80% از کل تلفات ، مربوط به تلفات بارداری ترانسفورماتور (LL) است که از این 80% ، سهم تلفات اهمی سیم پیچها 80 % بوده و 20 % دیگر مربوط به تلفات ناشی از جریانهای فوکو و شارهای پراکنده است . لذا تلاشهای زیادی جهت کاهش تلفات بارداری صورت می گیرد. در ابررساناها بعلت عدم وجود مقاومت اهمی در برابر جریان d c تلفات اهمی برابر با صفر است . لذا با استفاده از ابررساناها در ترانسفورماتورها، تلفات کل ترانسفورماتور، کاهش قابل ملاحظه ای خواهد یافت. در مقابل جریان ac ، در ابر رساناها تلفاتی از نوع تلفات فوکو رخ می دهد. گرمای بوجود آمده از این تلفات باید با استفاده از سیستم های خنک کننده دفع گردد.بررسیهای بعمل آمده حاکی از آن است که ترانسفورماتورهای ابررسانا با قدرت 10 MVA و بالاتر عملکرد نسبتا بهتری داشته و نسبت به ترانسفورماتورهای معمولی قیمت پایینتری خواهند داشت .
تلاشهایی که جهت توسعه ترانسفورماتورهای ابررسانا انجام می گیرد صرفاً بخاطر مسایل اقتصادی و کاهش هزینه کل نیست. یکی دیگر از دلایل طرح این مبحث آنست که در مراکز پر تراکم شهری، رشد مصرف 2 درصدی (سالیانه ) به معنی نیاز به ارتقاء ظرفیت سیستم های موجود است . از طرفی بسیاری ازپستهای توزیع بصورت سرپوشیده (Indoor) بوده و در کنار ساختمانها نصب شده اند. در این نوع پست ها همانند دیگر پستهای توزیع از ترانسهای روغنی استفاده میشود که استفاده از روغن مشکلات و خطرات زیست محیطی و ایمنی مربوط به خود را دارد. در حالیکه در ترانسفورماتورهای ابررسانا، ماده خنک کننده نیتروژن است که خطری برای افراد و موجودات زنده نداشته ، بعلاوه ، خطر آتش سوزی نیز وجود ندارد. بهمین لحاظ خنک کننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهای ابررسانا به هیچ عنوان قابل مقایسه با روغنهای قابل اشتعال و مواد شیمیایی همچون PCB نیست .
توجه جدی به ترانسفورماتورهای ابررسانا از زمان شناخت ابررساناهای دمای پایین LTS ( اعم از Nb-Ti و Nb3-Sn ) از اوایل دهه 1960 ، آغاز شد. مطالعاتی که در آن زمان بر روی این ترانسفورماتورها انجام شد ، نشان داد که جهت بهره برداری از این ترانسفورماتورها، باید آنها را در دمای 4 .2K نگه داشت که انجام چنین کاری اقتصادی نیست . بهمین دلیل گامها بسوی کشف موادی با قابلیت ابررسانایی در دماهای بالاتر ، برداشته شد. در اواسط دهه 1970 ، شرکت Westing House ، طرح یک ترانسفورماتور نیروگاهی 550/22kv , 1000MVA را مورد مطالعه قرار داد و به این نتیجه رسید که مشکلاتی از قبیل انتقال جریان ، عملکرد فوق جریان (Overcurrent) و حفاظت همچنان وجود خواهند داشت .
از سال 1980 ، توسعه ترانسفورماتورهای LTS توسط شرکت های GEC-Alsthom , ABB ، در اروپا و چند شرکت صنعتی و مرکز دانشگاهی در ژاپن، مورد پیگیری قرار گرفت . پیشرفت های بعمل آمده در تولید هادیهای طویل Nb-Ti و مواد با مقاومت بالا (Cu-Ni) بر کاهش تلفات ac تاثیر زیادی داشته است . مساله عملی بودن کاهش وزن و افزایش راندمان نیز بر روی ترانسفورماتورهای با قدرتهای کمتر از 100KVA (تکفاز 80KVA Alsthom) ، (Toshiba)30KVA و سه فاز 40KVA (دانشگاه Osaka) مورد بررسی قرار گرفت . هم چنین ترانسفورماتورهای بزرگتری نیز ساخته شده و آزمایشهای مربوطه را با موفقیت پشت سر گذاشتند. در یک ترانسفورماتور تکفاز 330KVA ساخت ABB پیش بینی های لازم برای محدود سازی جریان خطا و حفاظت در برابر یخ زدگی در نظر گرفته شد. شرکت برق Kansai Electric نیز گزارشی از ترانسفورماتور LTS با هادی Nb3Sn با قدرت 2000 KVA ارائه نموده است .
منبع : مؤسسه Loyola
آدرس : http://itri.loyola.edu
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 گاز تولید می کنند ، همراه با ترانسفورماتورهای مشابه آنها که گاز ایجاد نمی نمایند مورد بررسی قرار خواهند گرفت . در این مرحله حداقل 30 ترانسفورماتور مولد گاز جهت ایجاد پایگاه اطلاعاتی لازم مورد مطالعه قرار خواهند گرفت . بر روی هر ترانسفورماتور ، حداقل بمدت 24 ساعت آزمایش خواهد شد. تجهیزات بنحوی تنظیم می شوند که انرژی صوتی با فرکانس قدرت و نیز پمپ ها ، فن ها ، تب و بار در نظر گرفته شوند. این اطلاعات با استفاده از تجزیه تحلیل گرافیک ، تجزیه تحلیل های آماری و شبکه های عصبی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت تا اغتشاشات ناشی از نویزهای موجود در محیط و اعوجاجات علائم ایجاد شده در اثر ساختمان داخلی ترانسفورماتور، شناسایی و حذف شوند. آنگاه با استفاده از افراد خبره انتخاب شده توسط EPRI ، این اطلاعات به طراحی و مشخصات خاص هر ترانسفورماتور مرتبط خواهد شد. هرگاه که شرکت برق ذیربط، تصمیم به باز کردن محفظه ترانسفورماتور بگیرد، اطلاعات فوق الذکر با یافته های فیزیکی حاصله از بازبینی مقایسه خواهند شد. یکی از اهداف کار آنستکه بتوانیم توصیه ای برای اقدامات لازم بنمائیم که این توصیه در قالب موارد ذیل دسته بندی می شود :
الف – ادامه مشاهده ب – انجام DGA با دفعات بیشتر
ج – مراقبت on line یا روزانه د – اقدام فوری
دستاوردهای این پروژه مشتمل بر موارد زیر هستند :
• یک گزارش به شرکت ذینفع در رابطه با منابع تولید گاز در ترانسفورماتورهای ذیربط
• یک گزارش حاوی جزئیات آزمایش و روشهای آن، پایگاه داده های مربوط به نتایج آزمایشهای میدانی و تجزیه و تحلیل داده ها.
• توسعه یک پایگاه اطلاعاتی اولیه برای مرتبط ساختن الگوهای انتشار علائم صوتی به نوع خطا و میزان جدی بودن آن
• تهیه برنامه ای برای غنی کردن نرم افزار محل یابی بر مبنای داده های تجزیه و تحلیل شده و پایگاه داده ها.
• تهیه یک برنامه برای ایجاد یک ابزار تجاری و ایجاد پروسه آزمایش براساس ارزیابی های میدانی
شرکت کنندگان در این برنامه، این امتیاز را خواهند داشت که آزمایش های اضافی برروی ترانسفورماتورهای مولد گاز خود داشته باشند و این آزمایش ها توسط خبرگان ترانسفورماتور مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و در خریدهای آینده خدمات و لوازم نیز تحقیقات قابل ملاحظه ای خواهند داشت.
منبع :EPRI
آدرس: http://www.epri.com
افزایش کیفیت توان توسط نسل جدید ترانسفورماتورها
کنسورسیوم آنالیزسیستم های انرژی (ESAC [1]) متشکل ازدانشگاه های پوردو، میسوری، ویسکانسین، ناوی و شرکت ABB باریاست دانشگاه پوردو ودانشگاه میسوری تصمیم دارند یک گام اساسی درجهت جانشین نمودن فناوری که درطی یکصدسال گذشته برترانسفورماتورهای غوطه وردر روغن حاکم بوده است بردارند.
این ترانسفورماتورهای جدید بر اساس فناوری نیمه هادیها طراحی می شوند . بدین معنا که عناصر نیمه هادی نظیر ترانزیستورهاو مدارات مجتمع ( آی سی ها ) جانشین سیم پیچ های مسی وهسته های آهن سنگین وزن در ترانسفورماتورهای معمولی می شوند. پروژه فوق تحت نظر اداره مرکزی شرکت ABB واقع در شهر زوریخ درسوئیس انجام میگیرد. اخیرا"پروفسور اسکات سادهاف (Scott Sudhoff ) از دانشگاه پوردو مقاله ای در زمینه احتمال جانشین شدن ترانسفورماتورهای نیمه هادی بجای ترانسفورماتورهای معمولی طی دهه آینده، انتشار داده است .
ترانسفورماتورهای توزیع عنصر اساسی شبکه های قدرت هستند ، آنها ولتاژ خطوط فشار قوی را به ولتاژ 2 2 0V مصرف کننده تبدیل میکنند، که خروجی یک ترانسفورماتور چندین منزل مسکونی را تغذیه میکند .
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 44 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله ترانسفورماتور 
