دانلود مقاله کاربرد الکترونیک قدرت در تپ چنجر ترانسفورماتورهای توزیع

بخشی از مقاله

يكي از حوزه هاي استفاده از الكترونيك قدرت در صنعت برق، تپ چنجر ترانسفورماتورها مي باشد . تپ الكترونيكي برخلاف نوع مكانيكي ، كنترل دائم و تنظيم جريان ولتاژ ترانسفورماتور را ممكن ميسازد . بدين منظور ، بايستي امكان تغيير تپ در شرايط بار كامل ترانس فراهم گردد . مهمترين مسئله در طراحي مبدل قدرت براي اين منظور، اندوكتانس سرگردان تپ هاي سوئيچ شده مي باشد . اگر عمل تغيير تپ بين دو تپ مختلف در فركانس بالا صورت بگيرد ، امكان تنظيم دائمي ولتاژ ثانويه در بار كامل ترانس وجود دارد . كل سيستم در شكل زير نشان داده شده است :

شكل ( 1 ) - مبدل قدرت ، اتصالي بين شبكه قدرت و ترانس
طراحي مبدل قدرت
به دلايل زير از لحاظ فني، امكان استفاده از يك مبدل قدرت معمول تجاري سه فاز حتي در سيستم توزيع وجود ندارد :
1. ولتاژ فاز شبكه توزيع (در محدوده تا 20 كيلوولت) از حد ظرفيت بلوكه كردن نيمه هاديهاي قدرت معمول ، بيشتر است .

2. كل سيستم مذكور ، شامل مبدل قدرت ، بايستي در شرايط وقوع اتصال كوتاه ترانس در مدار باقي بمانند ( مثلا براي جريان نامي 22 آمپر اوليه ، جريان اتصال كوتاه تا 550 آمپر را تحمل كند) .
3. با برقدار كردن ترانس، جرياني در حدود چهار برابر جريان نامي برقرار ميشود كه در نتيجه ثانويه ترانس، تا لحظاتي قادر نيست برق 400 ولت مورد نياز دستگاههاي كنترلي فوق را تامين كند .
بنابراين ، براي ساختن مبدل قدرتي كه بر مشكلات فوق غلبه كند ، موارد زير در مرحله تحقيق و بررسي قرار دارند :

1. تحقيق در مورد توپولوژي و مفاهيم كنترلي (مدولاسيون) مبدل .
2. مدل شبيه سازي شده از ترانس قدرت با مبدلهاي قدرت براي توپولوژيهاي مختلف .
3. توپولوژيهاي مختلف ممكن از مبدل قدرت و تكنيكهاي مرتبط كنترل از طريق شبيه سازي .
4. انتخاب توپولوژي بهينه از مبدل قدرت با توجه به قابليت اطمينان سيستم ، پيچيدگي و هارمونيكها و دقت شكل موج ترانس .

5. اثبات توپولوژي در نظر گرفته شده از لحاظ تجربي .
6. انجام آزمون در يك آزمايشگاه ولتاژ بالا و ارزيابي نتايج با توجه هارمونيكهاي شكل موج مبدل .
منبع : Its
آدرس : http://ee.its.tudelft.nl/EPP/ReInd_001.htm

آيا تانك ترانسفورماتورها بايد تحت فشار قرار گيرند؟
از شركت سرويس دهنده ترانسفورماتور ، DYNEX اغلب اين پرسش مي شود كه آيا يك تانك روغن ترانسفورماتور بايد تحت فشار باشد يا درحالت خلأ نگهداري شود و يا اصلا" چنين موضوعي اهميت دارد؟

نشتي در اثر تلفات فشار (مثبت يا منفي) بوجود مي آيد. در يك ترانسفورماتور تحت فشار در صورت ايجاد نشتي احتمال اينكه روغن از تانك با فشار خارج گردد خيلي بيشتر مي باشد. روغن ريزي حادثه ناخوشايندي مي باشد زيرا روغن هاي بكاررفته آلوده كننده مي باشند و گاهي سبب مشكلات زيست محيطي مي گردند. وقتي تانك ترانسفور تحت فشار باشد كشيدن يك نمونه روغن راحتتر است و در اثر نشتي آلودگيها به داخل ترانسفورماتور كشيده نمي شوند.
اثرات فشارمنفي

اگر از يك تانك ترانسفورماتور كه در خلأ نگهداري مي شود يك نمونه روغن كشيده شود، چه اتفاقي خواهد افتاد؟
روغن نمونه معمولا" از كف تانك كشيده مي شود (غير از آسكارل ) هنگامي كه شير باز مي شود ممكن است كه هوا به داخل تانك كشيده شود. اگر هوا بوسيله رطوبت، گرد و غبار، يا ناخالصي ها آلوده باشد، روغن مي تواند آلوده گردد حتي اگر براي فقط يك مدت زمان كوتاه باشد. همچنين اين امكان را فراهم مي آورد تا يك حباب هوا درون روغن حركت كند و اين مي تواند بطور لحظه اي قدرت دي الكتريك متوسط بين دو نقطه در جايي كه يك اختلاف پتانسيل بالا وجود دارد را ضعيف كند كه در نتيجه آن ممكن است يك جرقه الكتريكي توليد گردد.

يك ترانسفورماتور كه در فشار اتمسفر نگهداري شده بسيار خوب عمل مي كند. در حقيقت، اگر ترانسفورماتور آب بندي شده باشد، فشار داخلي با درجه حرارت بالا و پايين مي رود و اين فقط به واسطه انبساط حرارتي گازهاي داخلي ( هوا، نيتروژن يا هر آنچه داخل آن است ) ، روغن و خود تانك ترانس مي باشد و دستگاه كاملا"بطور رضايت بخشي از همه جهت وبر اساس طول عمر مورد انتظار عمل خواهد كرد.

وضع نهايي مشخص شده بوسيله DYNEX نشان مي دهد كه يك فشار مثبت نسبتا" كم از 1 تا 2 پوند در هر اينچ مربع مطلوب است. در حاليكه اين ميزان فشار سبب صدمه ديدن گاسكت (واشر) و ايجاد نشتي نمي گردد . استخراج نمونه هاي روغن براي تجزيه هاي پريوديك معين جهت تشخيص علائم آغازين خطاهاي داخلي بآساني انجام مي گيرد و بوسيله كنترل فشار علايم نشتي ها مي تواند تشخيص داده شود. همچنين اگر چنانچه يك نشتي گسترش يابد، احتمال اينكه ناخالصيهايي از محيط اطراف به داخل وارد گردند كمتر است. در اين حالت نشتي هاي روغن ترانسفورماتور مي توانند برطرف گردند و اين كار هزينه كمتري نسبت به تعويض يا تعمير ترانسفورماتور دارد.

بررسي نشتي ها:
1- گيج فشار را در اول هفته عملكرد ترانسفورماتور در طول روز بررسي كنيد. اگر گيج فشار- خلأ در صفر بماند، نشان دهنده خطاي آب بندي است. اگر ترانسفورماتور را نمي توان بي برق نمود. دقت كنيد كه به قسمتهاي زنده آن مانند ترمينالهاي بوشينگ و هاديهاي آن نزديك نشويد.
2- نيتروژن يا هواي خشك را بطور آهسته در فشار پايين اضافه كنيد تا گيج 5 PSI را نشان دهد. بوسيله يك برس، محلول آب صابون به كليه قسمتهاي بالاي سطح مايع استعمال كنيد. حبابهاي كوچك محلهاي نشتي را مشخص مي نمايند.

3- بعد از اينكه نشتي تعمير شد، نيتروژن با هواي خشك باندازه كافي اضافه كنيد تا فشار هوا به 0.5 PSI برسد ( دماي مايع بالا ). جهت بدست آوردن فشار نرمال در دماهاي ديگر، مي توان از منحني زير استفاده كرد.

منبع : سايت خبري شركت dynex
آدرس : http://www.dynex.com
افزايش كارآيي كنتاكتهاي تپ چنجرهاي On-Load به كمك كنتاكتهاي جديد ELR
حركت به سمت خصوصي سازي در صنعت برق توليدكنندگان برق را به استفاده بهينه و بسيار كارا از تجهيزات موجودشان ترغيب مي كند . لذا در راستاي اين سياست در حال حاضر توجه ويژه اي به كيفيت تجهيزات مورد استفاده و بهبود عملكرد و افزايش فاصله زماني تعمير و نگهداري توسط توليدكنندگان مبذول مي شود .

از آنجا كه ترانسفورماتورهاي قدرت يكي از گرانترين تجهيزات در صنايع برق مي باشند ، لذا توليدكنندگان براي كاهش هزينه هاي سرمايه گذاري سعي مي كنند ترانسفورماتورهاي قدرت خود را در وضعيت اضافه بار نسبت به مقادير نامي آن قرار دهند. اين اضافه بار باعث افزايش درجه حرارت ترانسفورماتور و ساير بخشهايي كه جريان از آن عبور ميكند مي شوند . يكي از حساسترين قسمتها كنتاكت هاي تپ چنجر هاي زير بار مي باشند كه با افزايش درجه حرارت ، تخريب و به حالت زغالي درمي آيند .

برنامه هاي وسيع تحقيقاتي براي رفع اين مشكل اجرا شده است و آخرين تكنولوژي كه در مرحله آزمايش و پياده سازي عملي بسيار موفق بوده است ، روشي است كه توسط نيكولز براي شركت گاز و برق پاسيفيك انجام شده است .

در بررسيهاي اوليه اي كه نيكولز بر روي كنتاكتهاي سوخته انجام داده است اين نتيجه را داده است كه طرح جديد كنتاكت ها بايد داراي هدايت الكتريكي و حرارتي بالاتر ، مقاومت بالاتري در برابر جوش خوردن و در برابر سائيدگي مكانيكي داشته باشد . در اين طراحي نيكولز در نظر داشت كه طرح مورد نظر قابل انطباق براي انواع تپ چنجرها باشد .

براي اينكار طرح استفاده از كنتاكت هاي با پوشش نقره بالا و ايجاد كنتاكت هايي با مقاومت خيلي پائين ELR ارائه شد. براي ايجاد اين روكش ابتدا با استفاده از سلف فركانس بالا اين آلياژ نقره اي بر روي كنتاكت جوش خورده است و سپس مقادير اضافي آن ماشينكاري شده است . اين سطح نقره اي باعث ايجاد مقاومت كم و تماس استاتيكي بهتري براي كنتاكت هاي كليد مي شود .
اين طرح در پروژه هاي مختلفي مورد استفاده واقع شده و باعث جلوگيري از تخريب كنتاكتها و عدم نياز به تعمير و نگهداري در دوره هاي زماني كوتاه شده است .

روشي جديد براي آشكارسازي گازهاي ترانسفورماتورها با استفاده از امواج صوتي
خلاصه
ترانسفورماتورهاي قدرت بزرگترين بخش سرمايه گذاري را در پستهاي انتقال و توزيع تشكيل مي دهند . پيامد سود اقتصادي ناشي از خارج شدن يك ترانسفورماتور از شبكه ، مي تواند يك زيان چند ميليون دلاري باشد . بالعكس ،

راه اندازي بموقع يك ترانسفورماتور معيوب معمولا مي تواند از اين زيان عظيم جلوگيري كند . شرايط خطا در يك ترانسفورماتور قدرت مي تواند به طرق مختلف آشكارسازي شود . يك روش بر اساس آشكارسازي محصولات ناشي از تنزل كيفيت روغن عايقي ، كه معمولا گازهاي محلول در آن هستند ، مي باشد . اين گازها در نتيجه تلفات غيرعادي در داخل ترانسفورماتور توليد مي شوند . انرژي گرمائي آزاد شده بواسطه خطاهايي از قبيل اضافه دما ، تخليه جزئي و وقوع قوس الكتريكي ، غالبا براي توليد حباب هاي گاز كافي است . بعلاوه ، شرايط رطوبت بالا و اضافه بارهاي ناگهاني مي تواند باعث تشكيل حبابهاي بخار آب شود كه از عايق هاي سيم پيچ آزاد مي شوند . هنگامي كه بكمك نتايج تحليل آزمايش گازهاي محلول در روغن ( DGA [1]) ، مشخص گرديد كه يك ترانسفورماتور گاز توليد مي كند ، بيشتر شركتهاي دارنده ترانسفورماتور ،

براي اينكه بفهمند كه درون ترانسفورماتور چه مي گذرد تا بدينوسيله از وقوع يك خرابي فاجعه انگيز جلوگيري نمايند ، برنامه اي جهت آزمايشهاي مرتب با فاصله زماني كمتر ، به مورد اجرا مي گذارند كه بشكل هفتگي و يا حتي روزانه انجام مي شود . كساني كه تاكنون درصدد تفسير نتايج عددي حاصل از اين آزمون ها برآمده اند، احتمالا با اين نكته موافقند كه اين كار يكي از مشكلترين تجزيه تحليل هاست و در اغلب اوقات نيز نتيجه بخش نيست. معمولا اطلاعات اضافي زيادي، در كنار اخذ مشورت از افراد خبره در امر ترانسفورماتور، مورد نياز است تا بتوان در اين مورد تصميم گيري كرد. در حال حاضر روشي براي انجام اين تجزيه تحليل در دسترس نيست.

 آشكار سازي امواج صوتي حاصله از وقوع تخليه جزئي در ترانسفورماتور نيز يك روش مشهور است كه تجهيزات مورد نياز آن در دسترس مي باشد. وانگهي اين امر روشن شده است كه حتي وقتي در ترانسفورماتور تخليه جزئي وجود ندارد، باز امواج صوتي از آن منتشر مي گردد و نيز مشخص شده است كه انتشار اين امواج نتيجه تشكيل حباب هاي گاز است . لذا تجزيه و تحليل اين علائم براي تعداد قابل ملاحظه اي از ترانسفورماتورها، مي تواند به يك روش تشخيص جديد براي آشكارسازي ، جايابي و تعيين مشخصات نقاط مولد گاز منجر شود. براي اين منظور بايد روشهايي براي آشكارسازي صوت، توسعه داده شود و پايگاه اطلاعاتي لازم براي شناسايي منابع مختلف توليد گاز و ميزان جدي بودن آنها ايجاد گردد. هدف نهايي از اين كار، ارائه يك روش آزمايش و الگوريتم ارزيابي نتايج آن است تا بتوان معيارهايي را براي اين مسئله پيدا نمود .

اين پروژه مشتمل بر دو مرحله است . در مرحله اول ، مفاهيم مربوط به اين روش ارائه مي شود و در مرحله دوم اطلاعات مربوط به توليد گاز در ترانسفورماتورها جمع آوري مي گردد .
مرحله اول : ميزان مؤثر بودن استفاده از امواج صوتي در آشكارسازي منابع توليد گاز نمايانده مي شود . در اين رابطه يك كار مقدماتي بر روي تجهيزات سيكل خنك كننده مؤسسه پلي تكنيك رنسلر ( RPI ) انجام خواهد شد . شرايط خطا شبيه سازي خواهد شد تا تغييرات ميزان گاز توليد شده بوسيله اضافه دماي هادي، تخليه جزئي و وقوع قوس الكتريكي را را بازسازي كند . اعضاي تيم مؤسسه PAC ، آزمايش اندازه گيري تشعشعات صوتي را با استفاده از جديدترين لوازم اندازه گيري ، بر روي سيكل خنك كننده انجام خواهند داد .

مقدار و نوع گازهاي توليدي ، بوسيله اندازه گيري هاي ON line و off line ، از طريق اندازه گيري گاز موجود در روغن و نيز گاز ايجاد شده در فضاي بالاي منبع انبساط سيكل ، مشخص خواهد شد . اين آزمايش ها به نحوي انجام مي شوند كه هر دو نوع تحولات گذرا و ديناميك موجود در گاز را نشان دهند . نمونه گازهاي توليد شده ، در تمامي بازه دمايي و نرخ هاي مختلف عبور جريان روغن ، گرفته خواهد شد . اين اطلاعات بوسيله RPI و PAC مورد تجزيه و تحليل قرار خواهند گرفت .

مرحله دوم : پس از تكميل موفقيت آميز مرحله يكم ، مرحله دوم پروژه آغاز مي شود . در اين مرحله ، شش شركت برق توسط EPRI و PAC تعيين مي شوند و ترانسفورماتورهايي كه در اين شركتها گاز توليد مي كنند ، همراه با ترانسفورماتورهاي مشابه آنها كه گاز ايجاد نمي نمايند مورد بررسي قرار خواهند گرفت . در اين مرحله حداقل 30 ترانسفورماتور مولد گاز جهت ايجاد پايگاه اطلاعاتي لازم مورد مطالعه قرار خواهند گرفت . بر روي هر ترانسفورماتور ، حداقل بمدت 24 ساعت آزمايش خواهد شد. تجهيزات بنحوي تنظيم مي شوند كه انرژي صوتي با فركانس قدرت و نيز پمپ ها ، فن ها ، تب و بار در نظر گرفته شوند.

اين اطلاعات با استفاده از تجزيه تحليل گرافيك ، تجزيه تحليل هاي آماري و شبكه هاي عصبي مورد ارزيابي قرار خواهد گرفت تا اغتشاشات ناشي از نويزهاي موجود در محيط و اعوجاجات علائم ايجاد شده در اثر ساختمان داخلي ترانسفورماتور، شناسايي و حذف شوند. آنگاه با استفاده از افراد خبره انتخاب شده توسط EPRI ، اين اطلاعات به طراحي و مشخصات خاص هر ترانسفورماتور مرتبط خواهد شد. هرگاه كه شركت برق ذيربط، تصميم به باز كردن محفظه ترانسفورماتور بگيرد، اطلاعات فوق الذكر با يافته هاي فيزيكي حاصله از بازبيني مقايسه خواهند شد. يكي از اهداف كار آنستكه بتوانيم توصيه اي براي اقدامات لازم بنمائيم كه اين توصيه در قالب موارد ذيل دسته بندي مي شود :
الف – ادامه مشاهده ب – انجام DGA با دفعات بيشتر

ج – مراقبت on line يا روزانه د – اقدام فوري
دستاوردهاي اين پروژه مشتمل بر موارد زير هستند :
• يك گزارش به شركت ذينفع در رابطه با منابع توليد گاز در ترانسفورماتورهاي ذيربط
• يك گزارش حاوي جزئيات آزمايش و روشهاي آن، پايگاه داده هاي مربوط به نتايج آزمايشهاي ميداني و تجزيه و تحليل داده ها.

• توسعه يك پايگاه اطلاعاتي اوليه براي مرتبط ساختن الگوهاي انتشار علائم صوتي به نوع خطا و ميزان جدي بودن آن
• تهيه برنامه اي براي غني كردن نرم افزار محل يابي بر مبناي داده هاي تجزيه و تحليل شده و پايگاه داده ها.
• تهيه يك برنامه براي ايجاد يك ابزار تجاري و ايجاد پروسه آزمايش براساس ارزيابي هاي ميداني

شركت كنندگان در اين برنامه، اين امتياز را خواهند داشت كه آزمايش هاي اضافي برروي ترانسفورماتورهاي مولد گاز خود داشته باشند و اين آزمايش ها توسط خبرگان ترانسفورماتور مورد تجزيه و تحليل قرار گيرد و در خريدهاي آينده خدمات و لوازم نيز تحقيقات قابل ملاحظه اي خواهند داشت.

افزايش طول عمر تراسفورماتور بوسيله مونيتورينگ صحيح و درك درست نتايج آن
پيش از اين اطلاعات مربوط به وضعيت ترانسفورماتورهاي MVA 25 و بالاتر محدود به اطلاعات آلارم دماي بالاي روغن ، نتايج آناليزساليانه گازهاي حل شده در روغن (DGA ) و اطلاعات اندك ديگري براي ترانسفورماتورهاي بزرگتر ميگردد. امروزه فن آوري ، امكانات جديدي را براي اندازه گيري سريع گازهاي حل شده در روغن ترانسفورماتور و ساير پارامترهاي