whatsapp call admin

مقاله بررسی تغییرات مشخصه آنالیز پاسخ فرکانسی در شرایط مختلف تست FRAدرترانسفورماتورهای قدرت

word قابل ویرایش
20 صفحه
دسته : اطلاعیه ها
10700 تومان
107,000 ریال – خرید و دانلود

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

 

بررسی تغییرات مشخصه آنالیز پاسخ فرکانسی در شرایط مختلف تست FRAدرترانسفورماتورهای قدرت
چکیده :
آنالیز پاسخ فرکانسی ویا به عبارت دیگر روش تابع انتقال ازجمله تکنیکهای قدرتمند در مانیتورینگ ترانسفورماتورهای قدرت می باشدکه می تواندکمک قابل توجهی به افزایش طول عمر ترانسفورماتور وقابلیت اطمینان درشبکه سراسری برق نماید .یکی از چالشهای مهمی که در این روش وجود دارد،چگونگی تغییرات تابع انتقال سیم پیچ ترانسفورماتور دراثروقوع خطاهای مختلف می باشد.با توجه به اینکه درآنالیزپاسخ فرکانسی، روشهای مدلسازی کارایی چندانی ندارند، لذا تحقیقات ومطالعات دراین زمینه بر روی شبیه سازی خطاهای مختلف و اندازه گیریهای متعدد متمرکز شده است .در این تحقیق ابتدا روش آنالیز پاسخ فرکانسی ١ معرفی شده و بررسی روی شرایط مختلف هنگام اجرای تست که در پاسخ تاثیر گذار هستند انجام شده است . از اجرای این روش دو مجموعه پاسخ به دست می آید که یکی از آنها مرجع و دیگری اندازه گیری شده است . این دو مجموعه پاسخ با یکدیگر مقایسه می شوند ،اگر تفاوتی بین آنها وجود داشت ، به این معنی است که ترانسفورماتور دچار عیب شده است .نتایج این تست نسبت به شرایط سیستمهای اندازه گیری از قبیل مقدار امپدانس موازی،سیمهای رابط و غیره حساسیت زیادی نشان می دهد.در این تحقیق عوامل تاثیرگذار بر نتایج این تست بررسی شده اند.
کلید واژه – آنالیزپاسخ فرکانسی ، تابع تبدیل ، ترانسفورماتور، عیب یابی سیم پیچ

١-مقدمه
ترانسفورماتورهای قدرت اجزای گرانقیمتی هستند که باید شرایط آنها به دقت کنترل شود تا هر زمان که به کوچکترین مشکلی برخوردند، تحت تعمیر قرار گیرند . آنالیز پاسخ فرکانسی هنگامی که احتمال تغییر شکل و یا جابجایی در سیم پیچ وجود داشته باشد به عنوان یک تکنیک مناسب جهت تشخیص عیب به شمار می رود. در این روش امکان تخمین محل خطا مبتنی بر مقایسه شکل موجهای سه فاز اندازه گیری شده از قبل و اندازه گیری شده جدید وجود دارد. در این تحقیق تأثیر اندازه گیری پارامترهایی از قبیل کابلهای اندازه گیری، بوشینگها ، روغن عایقی و اتصال تپ در مشخصه های آنالیز پاسخ فرکانسی، بررسی شده است .
٢-اصل آشکار سازی خطا
امپدانس ترانسفورماتوری ترکیبی از مقادیر اجزاء سیم پیچ ( مقاومتها، راکتانسهای نشتی و خازنها) و اجزاء تحریک ( رسانایی، مولفه موهومی ادمیتانس و خازن ) می باشد. اجزاء سلف و خازن (L,C) ایجاد رزونانس می کنند.فرکانس رزونانس نیز عموما ( fr)رابطه زیر به دست می آید.[۴]

آنالیز پاسخ فرکانسی در طول یک طیف فرکانسی اجرا می شود و قادر است تعدادی از نقاط رزونانس را آشکار کند.بنابراین امکان تخمین محل های دچار نقص شده که از روش های معمولی قابل تشخیص نیستند، با این تکنیک وجود دارد.
٣-روش اندازه گیری
یک شکل موج طی یک محدوده فرکانسی از ۱۰۰Hz تا ۱Mhz و یا ۲Mhz که بهینه ترین بازه برای جلوگیری از تاثیر نویزهای اطراف ترانسفورماتور می باشد، به ترمینال فشار قوی ترانسفورماتور اعمال می شود .امپدانس یا ادمیتانس ترانسفورماتور ( تابع تبدیل ) با حدود ٨٠٠ نقطه نمونه برداری فرکانسی محاسبه شده و رسم می شود. حداکثر ولتاژ اعمالی نیز١٠ولت می باشد. امپدانس ورودی ابزار اندازه گیری است و امپدانس مشخصه کابل اندازه گیری هم …۵٠ است .[۴]
۴-تاثیر پارامترهای اندازه گیری ترانسفورماتور
هدف از اندازه گیری پاسخ فرکانسی این است که با مشاهده بعضی تفاوت ها در شکل موج مشخصه های پاسخ فرکانسی وجود دارد ، عیوب و خرابی ها در ترانسفورماتور تشخیص داده شود. نتایج تست پاسخ فرکانسی فقط به شرایط سیم پیچ ترانسفورماتور بستگی ندارد وازسیستمهای اندازه گیری نیز به شدت تاثیر می پذیرد .در صورتیکه پارامترهای اندازه گیری باعث ایجاد تفاوتهایی در پاسخ شوند، عملیات تشخیص عیب نمی تواند با دقت انجام شود . در این تحقیق تاثیر پارامترهای اندازه گیری نظیر مقدار امپدانس موازی،کابل های اندازه گیری (طول ونحوه اتصال ) و بوشینگهای تست ، روغن عایقی و اتصال تپ ها ، روی مشخصه های پاسخ فرکانسی بررسی می شوند.[۴]
۴-١-تاثیرمقدارامپدانس موازی
در اندازه گیریهایFRA برای اندازه گیری جریان پاسخ از یک مقاومت شنت استفاده می شود .اندازه گیریها دریک طیف فرکانسی انجام می شود که در آن اندازه گیریهای مرتبط با جابجایی های خیلی کوچک سیم پیچ ،که درفرکانسهای بالاتر(MHz١<) آشکار می گردد، اهمیت خاصی پیدا می کند .در فرکانسهای کمتر امپدانس موازی (معمولا ۵٠ اهم ) درمقایسه با امپدانس ترانسفورماتور چندان مهم نیست .
اما درفرکانسهای خیلی بالاتر، امپدانس موازی نسبت به امپدانس ترانسفورماتور قابل ملاحظه خواهد بود. معمولا امپدانس موازی می باشد که امپدانس ورودی طیف دستگاه تحلیلگر می باشد. برای ارزیابی اثر امپدانس شنت روی اندازه گیری هایFRA تحقیقات روی یک ترانسفورماتور توزیع وبا سه مقدارمقاومت موازی ۵٠و ١٠ و ١ اهم انجام شده است .دو مقدار اول ، مقادیر معمول برای تستهایFRA می باشند.

شکل (١) اثر مقاومت شنت روی پاسخ فرکانسی تا MHZ١٠
واضح است که برای جابجایی های کوچکتر درسیم پیچ ، منحنی های تابع ادمیتانس با مقاومت موازی کوچکتر، بیشتر تغییر می کند .البته حساسیت نسبی آشکارسازی به اندازه و نوع ترانسفورماتور نیز بستگی دارد .باتوجه به شکل (١) تابع ادمیتانس ورودی در بازه MHz١٠- MHz٢ فرکانسهای رزونانس مختلفی دارد که این با برخی ازمدلهای فرکانس بالای ترانسفورماتور که بصورت خالص خازنی است ، درتعارض می باشد. دریک اندازه گیری عملیFRA ،تابع انتقال اندازه گیری شده ، نه تنها شامل تابع شبکه ،ترانسفورماتور بلکه شامل مقاومت موازی و امپدانسهای سیمها نیزمی باشد .به عبارتی مقاومت موازی علاوه براینکه حساسیت اندازه گیری راکاهش می دهد، رزونانسهای مداررا نیزفرومی نشاند .این اثرمی تواند خیلی مهم باشد. بنابراین ، می توان نتیجه گرفت که حساسیت آشکارسازیFRA ،با افزایش مقاومت موازی بطور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد .البته مقدار بهینه این امپدانس در اندازه گیری ها همان است که تعادلی بین میزان حساسیت و جلوگیری از تاثیر نویز بر پاسخ ایجاد می کند.
۴-٢-تأثیر بوشینگ فشار قوی
یک ترانسفورماتور توزیع ،که بوشینگ اصلی آن با یک بوشینگ از نوع کاغذ روغنی۲۷KV جایگزین شده است برای مطالعه اثربوشینگ روی نتایج تستهایFRA بکارگرفته شده است .اندازه گیری در بالای بوشینگ به مفهوم اندازه گیریهای FRA در ترمینال ورودی بوشینگ می باشد ، در اندازه گیری پایین اندازه گیریهای FRA مستقیما در سرسیم پیچ فشارقوی درون ترانسفورماتور انجام می شود .در هر دوحالت پالس ورودی به بالای بوشینگ فشارقوی اعمال می شود.
جریان کوپل شده به سیم پیچ ثانویه نیزبوسیله یک مقاومت شنت اندازه گیری می شود .تنها تفاوت در نقطه اندازه گیری ولتاژ است که یکی دربالای بوشینگ ودیگری درپایین بوشینگ انجام می شود .تابع تبدیل ادمیتانس در دو حالت در شکل (٢) آمده است .
نتایج نشان می دهد که ادمیتانس اندازه گیری شده در سرسیم پیچ فشار قوی کوچکتر از اندازه گیری در ترمینال بالای بوشینگ است . درفرکانسهای بالاترازMHz٣ اندوکتانس سیم بوشینگ ، ولتاژخازن معادل سیم پیچ را کاهش می دهد .
بنابراین ادمیتانس اندازه گیری شده در بالای بوشینگ بزرگتر می شود.

شکل (٢).اندازه گیری های FRA در بالا و پایین بوشینگ
ادمیتانس های اندازه گیری شده تا فرکانس MHz٣ ، تقریبا یکسان هستند. برای بالاتر ازMHz٣ اندازه گیریهای بالا و پایین بوشینگ بطور قابل ملاحظه ای تفاوت می یابند .نکته بسیار مهم اینجاست که همه این اندازه گیریها با سیمهای رابط خیلی کوتاه انجام شده اند .درحالیکه دریک اندازه گیری درون سایت مخصوصا در ترانسفورماتورهای قدرت بزرگ ، ابعاد فیزیکی مساله سازمی گردد .برای یک بوشینگ فشار قوی که ۵ متر طول دارد سیگنالهای اعمالی باید این طول سیم را طی کرده تا به بوشینگ و سپس به سیم پیچ اعمال شوند .مولفه های فرکانس بالای سیگنال منبع بوسیله خازنهای بوشینگ زمین می شوند . همچنین اندوکتانسهای سیم وبوشینگ درمقایسه با امپدانس ترانسفورماتور در فرکانسهای بالا قابل ملاحظه می گردند .این بدان معناست که امپدانس سیم پیچ و بوشینگ می تواند تغییرات مورد انتظار درامپدانس ترانسفورماتور را بپوشاند.
بنابراین می توان نتیجه گرفت که اندازه گیریهایFRA تا حدود فرکانس Mhz٣ تحت تاثیربوشینگ فشار قوی وسیم رابط نیست اما در فرکانسهای بالاتر از Mhz٣ این امپدانسها

۳ – ۴ – تاثیر اتصال نقطه خنثی سیم پیچ فشار قوی
چگونگی اتصال نقطه خنثی ترانسفورماتور فشار قوی می تواند روی نتایج اندازه گیریهای FRA تاثیر بگذارد . نتیجه تست انجام شده روی یک ترانسفورماتور توزیع در دو حالت در شکل (۴) نشان داده شده است . در یک حالت نقطه خنثی سیم پیچ فشار قوی معلق می باشد. در حالت دیگر نیز نقطه خنثی به مخزن ترانسفورماتور متصل شده است. (زمین شده است) ولتاژ ورودی به یک سر بوشینگ اعمال شده و جریان کوپل شده از طریق یک مقاومت شنت که بین سیم پیچ فشار ضعیف و تانک قرار دارد، اندازه گیری شده است. با توجه به شکل (۴) می توان گفت که نتایج از نوع اتصال نوترال تاثیر پذیر است. برای فرکانسهای کمتر Mhz
۱٫۵ این تاثیر اصلا مهم نیست و نتایج در دو حالت کاملا یکسان است. اما در فرکانسهای بالاتر از ۲Mhz، مقداری تفاوت وجود دارد . بنابراین در تست برای آشکارسازی تغییرات کوچک در سیم پیچ این نکته حائز اهمیت است که در مقایسه منحنی های تابع انتقال ، شرایط اتصال زمین باید کاملا یکسان باشد.
۴-۴-تاثیرسیم های رابط اندازه گیری
اثرات سیمهای رابط فشارقوی وزمین با استفاده ازدوسری از کابلهای کواکسیال مختلف بررسی می گردد. یکی سیمهای رابط استاندارد با طولهای مناسب که برای اندازه گیریهای FRA درترانسفورماتورهای قدرت می باشد و دیگری سیمهای رابط خیلی کوتاه که در مورد ترانسفورماتورهای توزیع به کار می رود .درشکل (۵) تابع انتقال ادمیتانس یک ترانسفورماتور توزیع برای دو نوع سیم رابط کوتاه واستاندارد نشان داده است .این سیمها شامل سیمهای زمین پروب وسیگنال ژنراتور و سیمهای رابط بین بوشینگ و وسیله اندازه گیری بوده اند .این نکته قابل توجه است که دوتابع ادمیتانس در بازه فرکانسی۴۰۰KHz-0 تقریبا یکسان هستند. بین ۴۰۰KHz تا ۲MHz ادمیتانسهاکمی اختلاف دارند ولی برای فرکانسهای بالایMHz ٢ میزان اختلاف افزایش می یابد .این امر بیانگر آن است که پیکربندی با سیمهای کوتاه ، درمقایسه با سیمهای استاندارد امپدانس خیلی کوچکتری ( درفرکانسهای بالاتر از ۲MHz) از خود نشان می دهد .بنابراین پیکربندی با سیمهای کوتاه ،حساسیت خیلی بیشتری نسبت به تغییرات فرکانس بالای سیم پیچی ترانسفورماتور ازخودنشان می دهد.

همچنین هنگام استفاده ازسیمهای بلند برای فرکانسهای بالاتر ازKHz۵٠٠ ادمیتانس اندازه گیری شده قابل مقایسه با ادمیتانس سیم رابط است .لذا حساسیت نسبت به تغییرات در سیم پیچ ترانسفورماتور به شدت کاهش می یابد .بنابراین در یک دسته بندی می توان گفت که اندازه گیریهای با سیمهای بلند تا فرکانس KHz۵٠٠ واندازه گیریهای با سیمهای استاندارد تا فرکانس MHz٢٣ تا حدود زیادی معتبر می باشند [١] .
البته در مرجع [٣] تأثیر کابلهای اندازه گیری روی مشخصه FRA توسط اندازه گیری امپدانسی و همچنین با شبیه سازی توسط نرم افزار ATP-EMTP بررسی شده است که نتایج نشان می دهد که تا مرز KHZ١٠ اثری ندارد ولی ازفرکانس KHZ١٠ به بالا اثر خود را که زیاد هم هست به خوبی نشان می دهد . در واقع از اولین فرکانس رزونانس به بالا طول کابل اندازه گیری روی مشخصه تأثیر گذار است .و این تأثیر هم به دلیل خاصیت خازنی کابل اندازه گیری نسبت به زمین است .
البته نتایج شبیه سازی و اندازه گیری تقریبا مشابه هستند ، فقط کمی اختلاف در شکل (۶) مشاهده می شود و به دلیل زمین شدن غلاف کابل اندازه گیری در عمل است که باعث کوچکتر شدن میزان خاصیت خازنی به زمین در طول اندازه گیری نسبت به حالت شبیه سازی شده است .لازم به ذکر است که مشخصات کابل مورد استفاده در این آزمایش در طولهای مختلف ، کابلی است با امپدانس مشخصه ۵٠ اهم ، امپدانس کاپاسیتانس

عوامل متعدد دیگری مانند موقعیت تپ چنجر،دما، الگوریتم نرم افزاری بکارگرفته شده ، پیری عایق و … روی نتایج اثرگذارند .
توضیحات بیشتر در این زمینه درمرجع [٢] آمده است . البته در مرجع [۴] نیز دو عامل عایق روغنی و موقعیت اتصال تپ نیز به طور مجزا توسط تحلیل نمودار امپدانس بر حسب فرکانس در شرایط مختلف بررسی شده است که در ذیل به آن پرداخته شده است .
۴-۵-تاثیر حضور یا عدم حضور عایق روغنی [۴]
در اکثر موارد اندازه گیری FRA با حضور روغن انجام می شود در بعضی از موارد به دلیل محدودیت های زمانی ، در فرآیند عملیات مونتاژ ، تست و دمونتاژ ، امکان مقایسه نتایج در دو حالت با و بدون حضور روغن وجود ندارد و در اینجا با لحاظ کردن چنین مواردی اندازه گیری FRA و شبیه سازی آن در حالت با روغن و بدون روغن عایقی روی ترانس قدرت سه فاز (۴۰MVAو ۱۳۲KV)اجرا شده است البته عایق های جامد هم در بین عایق روغن غوطه ور است با توجه به شکل (٧-الف ) نوسان مشخصه امپدانس در فرکانس رزونانس و محدوده فرکانسی بالاتر در هر دو حالت با و بدون روغن مشهود است البته مشخصه بدون روغن شبیه حالت با روغن است ، فقط به طور افقی گسترش یافته است .
نتایج شبیه سازی توسط ATP-EMTP هم مشابه نتایج اندازه گیری شده است . شکل (٧-ب ) . تفاوت بین دو نمودار در اولین فرکانس رزونانس و در محدوده فرکانسی بالاتر از آن به علت اختلاف در ثابت های دی الکتریک بین عایق های هوا و روغن که عدد مربوط به عایق روغنی بزرگتر است از عایق هوا ، بنابراین طبق رابطه (١) فرکانس رزونانس در حالت بدون عایق روغن بالاتراز حالت با عایق روغن است

البته ساختار عایقی اطراف سیم پیچ فشار قوی که ولتاژ به آن اعمال می شود ،منحصرا ،یک ساختار عایقی روغن . هوا نیست (شکل (٨))، بلکه یک ساختار ترکیبی از عایق های جامد و عایق بندی روغن . هوا است

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 10700 تومان در 20 صفحه
107,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد