بخشی از مقاله
چکیده
ترانسفورماتور و اتو ترانس و اتوبوستر یکی از پر ارزش ترین تجهیزات اجزاء شبکه هستند که به لحاظ نداشتن اپراتور دائمی و در تماس بودن همیشگی با شرایط متغییر از جانب مصرف کننده، محیط خارجی و نیز شبکه توزیع برق و قرار گرفتن اکثر آ نها در فضای باز، در معرض خرابی وصدمات زیادی قرار می گیرند لذا نگهداری و تعمیرات به موقع این تجهیزات از اهمیت ویژه ای - از نظر اقتصادی و اجتماعی - برخوردار است.
نگهداری و تعمیرات به موقع می تواند باعث افزایش عمر دستگاه و منجر به دستیابی حداکثر قابلیت اطمینان گردد .در این مقاله به بررسی تاثیر نت در جهت افزایش طول عمر تجهیزات شبکه های توزیع از قبیل ترانسفورماتور ، اتوترانس ، اتوبوستر و... پرداخته می شود .
در ابتدا به بررسی طول عمر تجهیزات و پارامترهای مربوط به آن تعریف میشوند. در ادامه روشهای ارزیابی اثر نت بر افزایش عمر تجهیزات ارائه می شود. سپس الگوریتمی به منظور پیادهسازی اثر نت در جهت افزایش طول عمر تجهیز ارائه میگردد. و در پایان نیز به تجزیه وتحلیل یک تجربه اثر ب خش درنت بر روی یک دستگاه اتوبوستر از شبکه توزیع فارس پرداخته می شود
-1مقدمه
ترانسفورماتور ، اتوبوستر و اتو ترانس بعنوان یکی از باارزشترین تجهیزات شبکه الکتریکی مطرح هستند .خرابی هرکدام از انها دارای عواقب زیادی است که هزینه های سنگین تعمیر، کاهش قابلیت اطمینان شبکه، اختلال در برق رسانی، از دست رفتن سود ناشی از فروش برق در شبکه قدرت و یا تحمل زیان تأخیر در تولید محصولات در صنایع از جمله آن ها هستند .اگرچهمعمولاً در طراحی تجهیزات الکتریکی بخصوص ترانسفورماتورها، عمر مفیدی حدود 30 تا 40 سال در نظر گرفته می شود، اما مدت بهره برداری و دوره عملکرد این تجهیزات بیش از 50 سال بوده که در این خصوص، نحوه حفاظت و مراقبت از ترانسفورماتور بمنظور افزایش عمر و یا جلوگیری از کاهش عمر طبیعی نقش اساسی دارد.
انجام عملیات تعمیرات شامل سرویس و تعویض، نیازمند صرف هزینه خواهد بود .بنابراین بمنظور کاهش هزینه ها و تقلیل نرخ خرابی تجهیزات و افزایش طول عمر آنها، لازم است بایستی به صورت - Preventive maintenance - PM تعمیرات پیشگیرانه بهینه با هدف رسیدن به حداکثر سطح قابلیت اطمینان صورت گیرد .با توجه به اینکه انجام تعمیرات پیشگیرانه بایستی براساس مطالعات قابلیت اطمینان و دسترس پذیری صورت گیرد، تعیین و مطالعه قابلیت اطمینان ترانسفورماتور ، اتوبوستر و اتو ترانس به عنوان جزئی ازسیستم توزیع ضروری به نظر می رسد
اهمیت و جایگاه ترانسفورماتور ، اتوبوستر و اتو ترانس در سیستم توزیع ایجاب می کند که کلیه مراحل تولید، حمل و جابجائی و مراحل نصب،بهره برداری با دقت بالائی انجام گیرد .امروزه بحث نگهداری و تعمیرات دراین تجهیزات بسیار مورد توجه قرار گرفته است که می تواند به عنوان عاملی در بهبود و بالا بردن عمر تجهیزات و قابلیت اطمینان آن ها ذکر کرد .عیوبی که در این تجهیزات پیش می آید دیر یا زود باعث خارج شدن آن از سیستم می شود و در ادامه منجر به صرف هزینه زیاد زمانی و مالی می گردد.
در این مقاله به بررسی تاثیر نت در جهت افزایش طول عمر تجهیزات شبکه های توزیع از قبیل ترانسفورماتور ، اتوترانس ، اتوبوستر و ... پرداخته می شود . در ابتدا به بررسی طول عمر تجهیزات و پارامترهای مربوط به آن تعریف می شوند . در ادامه روشهای ارزیابی اثر نت بر افزایش عمر تجهیزات ارائه می شود. سپس الگوریتمی به منظور پیادهسازی اثر نت در جهت افزایش طول عمر تجهیز ارائه می گردد. و در پایان نیز به تجزیه وتحلیل یک تجربه اثر بخش درنت بر روی یک دستگاه اتوبوستر از شبکه توزیع فارس پرداخته می شود
-2عوامل موثر در کاهش عمر ترانسفورماتور،اتوترانس و اتوبوستر
-1-2 دسته اول :خروج برنامه ریزی شده
در این خروج ها، خاموشی اجباری بخشی از شبکه توزیع باهدف جبران کمبود توان اکتیو و پایداری فرکانس بصورت برنامه ریزی شده انجام شده و یا به منظور انجام تعمیرات پیشگیرانه روی این تجهیزات شبکه بی برق شده و پس از تکمیل عملیات تعمیر و سرویسمجدداً وصل خواهند شد.
2-2 -دسته دوم :عیوب سیم پیچ
مهم ترین عیوبی که در سیم پیچ ترانسفورماتور و اتوبوستر رخ می دهد، سوختن و خرابی عایق جامد، قطع شدن سرسیمها و محل اتصال سیم پیچ به هادی بوشینگ و نامناسب بودن کیفیت جوشکاری و لحیم کاری هادی سیم پیچ است .کاغذ عایق در ترانسفورماتور دارای دو نقش عمده است . از یک طرف به عنوان عایق عمل کرده و از طرف دیگر، نیروهای مکانیکی ناشی از جریان های اتصال کوتاه و وزن سیم ها را تحمل می نماید .
با توجه به اینکه کاغذ به عنوان عایق عمل می کند، باید دارای خواص عایقی مناسب بوده که از جمله آن ها می توان استقامت الکتریکی بالا، ضریب تلفات عایقی کم و مقاومت ویژه بالا را نام برد .حوادث غیرمترقبه، در شبکه توزیع از قبیل اتصال کوتاه می تواند موجب ایجاد گرمای موضعی شدید شده، عمر عایق را کاهش داده و آن را به تدریج مستهلک نماید .همچنین گرمای حاصل از اضافه بار و بارگیری سرد نیز به تدریج عایق کاغذی را د ر نقاط داغ کربونیزه نموده سرانجام منجر به بروز اتصالی در آن می گردد.
اعمال ولتاژهای ضربه ای از قبیل صاعقه نیز، در صورتی که پیش بینی لازم درزمان طراحی شده باشد، ممکن است موجب تخلیه الکتریکی در عایق جامد و خراب شدن آن گردد.
-3-2 دسته سوم :عیوب روغن
روغن های ترانسفورماتورعمدتاً ترکیبات پیچیده ای ازهیدروکربن های مشتق از نفت خام هستند که به جهت دارا بودن خواص مورد نیاز، از آن ها در ترانسفورماتوره ای قدرت استفاده می شود .روغن ترانسفورماتورهای قدرت نقش بسیار مهمی در عملکرد آن دارد که عایق کنندگی، خنک کنندگی و تشخیص عیب از طریق آن جمله مهم ترین وظایف روغن می باشد .با فرسوده شدن ترانسفورماتور، روغن آن برخی از خصوصیات شیمیایی و الکتریکی خود را ازدست خواهد داد که در نهایت موجب خرابی در آن می گردد.
-4-2دسته چهارم :عیوب بدنه
در این دسته از عیوب، مواردی مانند سوراخ شدن تانک، رادیاتور و یا کنسرواتور که منجر به نشتی تدریجی روغن ترانسفورماتور ویا اتوبوسترو پایین رفتن سطح آن و نیز ایجاد رطوبت می شودو به این تجهیزات آسیب جدی وارد خواهد شد .به عبارت دیگر با خارج شدن قسمت فعال از روغن و پایین آمدن کیفیت عایق، پس از مدت کوتاهی قوس الکتریکی ایجاد شده و عایق جامد خواهد سوخت.
- 5-2 دسته پنجم :عیوب هسته
وجود اشکال در هسته این تجهیزات می تواند موجب فوران اضافی و به اشباع رفتن هسته و داغ شدن آن گردد .داغ شدن بیش از حد هسته موجب خرابی عایق و ایجاد تلفات شدید و بروز اتصالی خواهد شد . اشکال دیگر، زمین شدن آن در بیش از یک نقطه و یا دو نقطه نزدیک به هم است .در صورتیکه در دو یا چند نقطه دور از هم زمین شود، مطابق قانون فارادی، نیروی محرکه الکتریکی بین سیم پیچ و تانک القاء شده و باعث گرمای شدید و از بین رفتن عایقها و حتی گاهی منجر به ذوب هسته خواهد شد.
- 6-2 دسته ششم :بار زیاد
بسیاری ازترانسهای توزیع قدیمی بعلت رشد بار منطقه وبسط بی رویه فیدرهای خروجی آن دچار بار زیاد و حتی فول باری می باشند با توجه به اینکه عمر ترانس به بار آن بستگی زیادی دارد یعنی هرچقدر بار ترانس بیشتر از بار نامی آن باشد سرعت زوال ترانس شدیدتر و هرچقدر از بار نامی ترانس کمتر استفاده شود عمر ترانس بیشتر می گردد .
فرمول عمر ترانس نسبت به درجه حرارت روغن و سیم پیچ آن - t - در درجه حرارت مابین 80 تا 140 درجه سانتیگراد طبق رابطه زیر می باشد که در آن p ضریب ثابت است
چنانچه ملاحظه می شود افزایش درجه حرارت ترانس از 80 درجه سانتیگراد شدیدا عمر ترانس را پائین می آورد ودر درجه حرارت بالای 98 درجه سانتیگراد رابطه عمر ترانس به درجه حرارت آن با فرض اینکه عمر طبیعی ترانس را 24 ساعت در نظر بگیریم بصورت زیر می باشد
با جایگذازی مقادیر مختلف t1 از درجه حرارت 98 تا 131/5 درجه سانتیگراد می بینیم که عمر ترانس از 24 ساعت به 0/5 ساعت تنزل پیدا می کند
-7-2دسته هفتم : اثر هارمونیکهای جریان بر دما و طول عمر ترانسفورماتور
حدود %50 از کاهش طول عمر ترانسفورماتور ها ناشی از تنش های حرارتی که بوسیله جریان بارهای غیر سینوسی ایجاد می شد افزایش دمای روغن نسبت به محیط در ترانسفورماتورهای روغنی که ناشی از هارمونیکهای بارهای غیر خطی می باشد طبق رابطه - 3 - قابل بررسی است که در ان دمای بالای روغن نسبت به محیط می باشد
افزایش دمای نقطه داغ هادی ترانسفورماتور نسبت به دمای بالای روغن نیز بصورت - 4 - است که در آن افزایش دمای نقطه داغ نسبت به دمای بالای روغن ، افزایش دمای سیم پیچی نسبت به محیط است
