بخشی از مقاله
چکیده :
با توجه به اثرات زیانبار جریان هجومی ،کاهش مقدار این جریان در ترانسفورماتورهاي قدرت داراي اهمیت زیادي می باشد.روشهایی که جهت کاهش جریان هجومی شناخته شده شامل کنترل لحظه سوئیچینگ ،کاهش شار پسماند و اضافه نمودن مقاومت در اولیه ترانسفورماتور می باشد.
در این مقاله چندنمونه ترانسفورماتور قدرت واقعی 230/66/20کیلوولت160MVA و63/20کیلوولت 40MVAشبیه سازي گردیده و جریان هجومی آن با مقادیر اندازه گیري شده در همان ترانسفورماتورها مقایسه شده است. سپس یک مدار کنترلی جهت کاهش شار پسماند به روش VFCV - با اعمال ولتاژ ثابت با فرکانس متغیر - طراحی گردیده که در آن با اندازه گیري مقدار جریان در حین اعمال ولتاژبه ترانسفورماتورو مقایسه آن با جریان اشباع، فرمان تغییر پلاریته ولتاژ را به سوئیچ هاي مدار کاهش شار صادر می نماید. تاثیر این الگوریتم بر میزان جریان هجومی ترانسفورماتورهاي مذکور شبیه سازي ومقایسه شده است.
-1 مقدمه:
ترانسفورماتورهاي قدرت یکی از مهمترین وگران ترین تجهیزات سیستم هاي قدرت می باشند که بدلیل اهمیت آنها حفاظت آنها در مقابل خطاهاي داخلی ، اتصال کوتاه خارجی ،اضافه ولتاژ ، اضافه بار و ... نیز اهمیت بسیاري دارد . جریان هجومی،یکی از مسائل قدیمی مطرح در مهندسی برق می باشد،که همواره از چالش هاي جدي درنظرطراحان ترانسفورماتور،مهندسین بهره بردار و مهندسین رله وحفاظت می باشد.اگر چه مقدار جریان هجومی به نسبت از جریان اتصال کوتاه کمتر می باشد ولی تکرار وقوع آن ونیزمدت زمان جاري شدن این جریان در ترانسفورماتور سبب توجه ویژه به این پدیده می باشد .
همچنین وقوع جریان هجومی می تواند باعث عملکرد اشتباه رله هاي حفاظتی گردیده [10] و مشکلات سیستمی براي شبکه قدرت بوجود آورد. سه حالت عمده ي بروز این پدیده عبارتند از:
-1 جریان هجومی برقداري1 که در لحظه برقداري ترانسفورماتور به علت اشباع هسته ، بوجود می آید
-2 جریان هجومی در حین پاك سازي خطا هایی که در مجاورت ترانسفورماتور - خارج از آن - رخ می دهد. میزان جریان هجومی در این حالت کمتراز جریان هجومی برقداري می باشد،زیرا در این حالت شار پسماند در هسته وجود ندارد.
-3 جریان هجومی همدردي3 که در لحظه برقدارنمودن یک ترانسفورماتور بصورت موازي با ترانسفورماتور برقدارمی تواند سبب جاري شدن جریان هجومی همدردي در ترانسفورماتور برقدار قبلی گردد.
روشهاي جلوگیري از وقوع جریان هجومی نیز همواره در دست تحقیق بوده وکارهاي فراوانی بر روي آن انجام پذیرفته است. به طور کلی سه روش عمده جهت کاهش جریان هجومی شناخته شده است.
- 1 کنترل لحظه کلیدزنی[5],[4] که با کنترل زاویه ولتاژدر لحظه وصل کلید ،ولتاژ لحظه وصل بگونه اي انتخاب میگردد که کمترین شارمغناطیسی ودر نتیجه کمترین جریان هجومی را در بر بگیرد. که البته با توجه به تاثیر زیاد مقدار شار پسماند در انتخاب این لحظه ،این روش به تنهایی روش مناسبی نبوده ،همچنین هزینه هاي اجراي آن زیاد می باشد.
- 2 روش دوم کاهش شار پسماند ترانسفورماتور می باشد [7],[6]که هم از نظر تکنیک ساخت وهم از نظر هزینه مناسب تر میباشد.
- 3 روش سوم نیز اتصال مقاومت در سمت اولیه ترانسفورماتور[9],[8] است که این روش نیز به لحاظ اجرایی وهزینه مناسب نمی باشد . هدف از انجام این مقاله کاهش مقدار جریان هجومی در ترانسفورماتورهاي قدرت براساس کاهش شار پسماند ترانسفورماتور می باشد.که در آن چند نمونه واقعی از ترانسفورماتورهاي قدرت در پست هاي انتقال [3]وفوق توزیع شبیه سازي ونتایج جریان هجومی آن با نتایج واقعی جریان هجومی مربوط به همان ترانسفورماتورها مورد مقایسه قرار گرفته است. همچنین یک مدار کنترلی مربوط به کاهش شار پسماند شبیه سازي وتاثیرآن برکاهش جریان هجومی مشاهده گردیده است.
-2 روشهاي کاهش شار پسماند ترانسفورماتور :
جهت کاهش شار پسماند روشهایی وجود دارد که در زیر به شرح مختصر آن پرداخته شده است:
1- 2 استفاده از یک منبع ولتاژ سینوسی
این روش قابل استفاده براي ترانسفورماتورهاي کوچک و یا PT وCT میباشد. در این روش با استفاده از یک دستگاه واریاك - به شرط آنکه ولتاژ واریاك به حد نامی ترانسفورماتور برسد - یک ولتاژ با دامنه متغیر به ترمینال فشار ضعیف ترانسفورماتور اعمال میگردد و دامنه ولتاژ را افزایش داده تا به حد نامی خود برسد. سپس دامنه ولتاژ را کاهش داده تا به ولتاژ صفر برسد. باانجام این عملیات شار پسماند کاهش مییابد، تا زمانیکه با صفر شدن ولتاژ، شار پسماند نیز صفر گردد.این روش درنیروگاهها قابل انجام بوده ولی یک روش کارگاهی نبوده ودر پست هاي فشار قوي براي ترانسفورماتورهاي قدرت بزرگ نیز قابل استفاده نمی باشد.
2- 2 استفاده از یک منبع ولتاژ مستقیم :
طبق قانون فارادي زمانی که ولتاژ DC به یک سلف اعمال میشود یک جریان خطی i - t - متناسب با زمان، شروع به افزایش میکند که مقدار این جریان از رابطه - - 1 زیر بدست می آید. چنانچه در شکل - 1 - مشاهده می شود ولتاژ اعمالی به یک سلف تاثیر مستقیم بر روي جریان عبوري از سلف خواهد داشت. همچنین طبق رابطه - 2 - مقدار جریان نیز رابطه مستقیم با مقدار شار دارد .حال با دانستن این موارد می توان با تغییر پلاریته ولتاژ متصل شده به یک سلف، مقدار جریان ودر نتیجه مقدار شار آنرا در جهت مثبت ویا منفی افزایش داد.
