مقاله در مورد ترانسفورماتور

بخشی از مقاله

ترانسفورماتور

ترانسفورماتور هاي جريان Current transformer
در پستهاي فشارقوي به منظور اندازه گيري مقدار جريان و يا حفاظت تجهيزات توسط رله هاي حفاظتي الكتريكي ازترانسفورماتورهاي جريان استفاده مي شود كه داراي دو وظيفه اصلي مي باشند :

1ـ پايين آوردن مقدار جريان فشار قوي بطوري كه قابل استفاده براي اندازه گيري از قبيل آمپر متر و مگا واتمتر و كنتورهاي اكتيو و راكتيو و همچنين رله هاي حفاظتي جرياني باشد .

2 ايزوله كردن و جدا كردن دستگاههاي اندازه گيري و حفاظتي از ولتاژ فشار قوي در اوليه . بطور كلي ترانسفورماتور هاي جريان اوليه آنها در مسير جريان مورد حفاظت و يا اندازه گيري قرار گرفته و در ثانويه آن ، با نسبتي معين جرياني متفاوت داريم مثلاً ترانس جريان با نسبت 200/1 يعني ترانسي كه بازاي 200 آمپر در طرف اوليه 1 آمپر در طرف ثانويه ( به شرط برقراري مدار ) ايجاد مي كند .

طبعاً هر قدر جريان اوليه تغيير كند جريان در طرف ثانويه نيز به همان نسبت تغيير مي كند . ولي به خاطر محدوديت هسته ترانس جريان براي عبور خطوط قواي مغناطيسي اين قاعده تا حد معيني از افزايش جريان ارتباط دارد . به خاطر حفاظت وسايل اندازه گيري در برابر ضربه هاي ناشي از اضافه جريان معمولاً ازترانس جريان نهايي استفاده مي شود كه هسته آنها خيلي زود اشباع مي شود . برعكس براي اينكه سيستمهاي حفاظتي دقيقتر عمل كنند به ترانس جريانهاي احتياج داريم كه هر چه ديرتر اشباع بشوند مثلاً ده ، پانزده يا بيست برابر جريان نامي . طرز كار ترانس جريان نيز بدين

صورت است كه جريان مدار از اوليه آن عبور كرده و باعث ايجادخطوط قواي مغناطيسي مي شود اين خطوط قوا به نوبه خود درثانويه ايجاد جريان مي كند . جريان موجود در سيم پيچ ثانويه خطوط قواي ديگري را در هسته بوجود مي آورد كه جهت آن مخالف جهت خطوط قواي اوليه بوده و آنرا خنثي مي كند چنانچه مدار ثانويه ترانس جريان در حالي كه ترانس در معرض جريان اوليه است باز

شود . خطوط قواي مربوط به ثانويه صفر شده و در هسته فقط خطوط قواي مربوط به اوليه باقي مي ماند كه اين خطوط قواي هسته را گرم كرده و باعث سوختن ترانس جريان مي شود . لذا هميشه اخطار مي شود كه ثانويه ترانس جريان كه درمدار قرار گرفته باز نشود يا به مداري با مقاومت بيشتر از حد مجاز متصل نشود .
پارامترهاي اساسي در C.t ها

1- نقطه اشباع 2ـ كلاس و دقت ترانس جريان
3ـ نسبت تبديل ترانس 4ـ ظرفيت ترانس جريان
1ـ نقطه اشباع ترانس : ترانسفورماتورهاي جريان برايجدا كردن مدار دستگاههاي سنجش و حفاظتي از شبكه فشار قوي بكار مي رود و اصولاً طوري انتخاب مي شوند كه در شرايط عادي و اضطراري شبكه بتواند بخوبي كار كند و جريان ثانويه لازم را براي دستگاههاي اندازه گيري و

حفاظتي تأمين كند اما مسئله اصلي اين است كه درهنگام اتصال كوتاه چون جريان اوليه ترانسفورماتور زياد است بالطبع جريان ثانويه نيز زياد خواهد شد ولي بايد ترانسفورماتور جريان طوري عمل كند تا اين جريان زياد نتواند ازدستگاههاي اندازه گيري عبور كرده و دستگاه را بسوزاند علاوه بر آن كه اين جريان نبايد سبب فرمان غلط به دستگاههاي حفاظتي شده و يا اينكه مانع عمل آنها شود بعبارت ديگر بايد ترانسفورماتورهاي جريان طوري ساخته شود كه در جريانهاي زياد اشباع شده و مانع شود جريان زيادي از دستگاههاي اندازه گيري عبور كند ولي براي رله هاي حفاظتي

وضعيت فرق ني كند و ترانسفورماتور جرياني مورد احتياج است كه درجريانهاي زياد اشباع شده و جريان زياد را تا حد معيني اجازه دهد تا از رله هاي حفاظتي عبور نمايد مشخصه مغناطيسي يا تحريك C.T بستگي به جنس هسته تعداد حلقه هاي سيم پيچي و سطح مقطع و طول هسته دارد براي يك نوع C.T و هسته هاي مختلف براي آن ، منحني هاي مغناطيسي آنها مشخص شده است . مشاهده مي شود كه با درنظر گرفتن جنس هسته مقدار چگالي فلو با توجه به تغييرات نيروي تحريك تغيير نموده و منحني مختلف حاصل مي شود . تغييرات جريان ثانويه را با توجه به

تغييرات جريان اوليه ملاحظه مي كنيداگر جنس هسته ازنوع آهن نيكل دار انتخاب شود مطابق منحني c برابر جريات حساس است و اگر از نوع a انتخاب شود تا ده برابر و براي b تا 15 برابر جريان ثانويه حساس و بعد از آن اشباع شده و اجازه نمي دهد نقطه kp كه آنرا مقطه شروع اشباع knee point مي گويند بازاي افزايش 50% جريان تحريك ولتاژ تنها 15% افزايش مي يابد . مشاهده مي شود از نقطه kp به بعد نسبت تبديل C.T معلوم نيست وجريان ثانويه تقريباً ثابت است تنها اندكي افزايش خواهد داشت. بنابراين نقطه kp در انتخاب ت

رانسفورماتور جريان پارامتر مهمي است وحتماً بايد مد نظر باشد .
2ـ كلاس و دقت اندازه گيري ترانس جريان
مبدلهاي جريان اصولاً براي كلاسهاي 0.5,0.2,0.1,1,2,5 و10p20 و10p10 و5p20 و5p10 مي باشد . بنابراين كلاس ترانسفورماتور هاي جريا اصولاً يكي از اعداد بالاست . اگر كلاس ترانسفورماتور جريان بصورت apn نشان داده شده باشد اصولاً a مقدار خطاي جريان بر حسب درصد وn مضربي از جريان نامي اوليه مي باشد مثلاً در ترانسفورماتور 5p10 يعني تا ده برابر جريان نامي ترانسفورماتور جريان مقدار خطا 5% خواهد بود مشخصات نسبت تبديل ترانسفورماتور جريان را براي 10p5 و 10p10 در بارهاي مختلف نشان مي دهد . براي ترانسفورماتور10p5 در 5 برابر جريان نامي خطاي حاصل ده درصد است اما درده برابر جريان نامي خطا به سي درصد مي رسد بنابراين ترانسفورماتور مذكور با اين كلاس براي سيستم حفاظتي مناسب نيست اما خطاي ترانسفورماتور10p10 در ده برابر جريان نامي فقط دردرصد مي باشد و اين امر نشان مي دهد كه ترانسفورماتور با كلاس 10p10 براي حفاظت مناسبتر مي باشد و اصولاً اكتيوتر است به همين دليل است كه اصولاً ترانسفورماتور هاي مخصوص رله حفاظت سيستم ها بايد متناسب با بار

دستگاههاي حفاظتي و داراي عدد ازدياد جريان 25>n>10 و كلاس يك باشد بطوريكه هم بزودي اشباع تشود وهم اينكه دقت خوبي داشته باشد البته انتخاب اين c,t اصولاً تسنگي به نوع حفاظت و وضعيت سيستم دارد . اما ترانسفورماتور جريان مخصوص دستگاههاي امدازه گيري بايد داراي عدد n>5 باشد تا ترانسفورماتور بزودي اشباع شده و مانع سوختن دستگاههاي اندازه گيري گردد .

3ـ نسبت تبديل ترانس جريان :
جريان اوليه c,t طبق استاندارد Iee-185 مطابق اعداد زير مي باشد . اصولاً در انتخاب جريان اوليه يكي از اعداد زير انتخاب شود :
10-12.5-15-20-25-30-40-50-6-75-100-125-150Amp در صورتيكه نياز به جريان اوليه بيشتري باشد بايد ضريبي از اعداد بالا انتخاب گردد .
جريان ثانويه ترانسفورماتور جريان نيز طبق IEe-185 مطابق اعداد1-2-5 مي‌باشد كه بر اساس نياز يكي از اعداد فوق بايد انتخاب شود براي انتخاب نسبت تبديل ترانس c,t بايد جريان اوليه را

متناسب با جران هاي دستگاههاي حفاظت شونده و بار دستگاههاي كه لازم است بار آنها اندازه گيري شود انتخاب كرد جريان ثانويه c,t را اصولاً مي توان مطابق فاصله دستگاههاي اندازه گيري و حفاظت c,t انتاب كرد : اگر فاصله كم باشد جريان ثانويه 5 و اگر ترانسفورماتور جريان از محل دستگاههاي سنجش و يا حفاظتي دور باشد بهتر است بجاي جريان ثانويه 5 آمپر از جريان 1 آمپر استفاده كرد زيرا افت توان و ولتاژ در سيمهاي رابط كمتر خواهد شد .

4ـ ظرفيت ترانس جريان

ظرفيت ترانسفورماتر جريان عبارتست از حاصلضرب جريان نامي ثانويه ترانسفورماتور جريان در مقدار افت ولتاژ ناشي از گردش اين جريان در مدار تغذيه شونده از c,t كه برحسب V.A بيان مي شوند . طبق استاندارد IEe-185 مقدار ظرفيتهاي ترانسفورماتورهاي جريان تا 0V.A برابر صورت زير استاندارد نموده اند :25-5-10-15-30-(VA) از 30VA به بالا را اصولاً بر حسب نياز انتخاب مي

نمايند . براي اينكه مقدار خطا درترانسفورماتور هاي جريان به مقدار محاسبه شده باقي بماند لازم است مقدار توان گرفته شده از c.t معادل مقدار توان ترانسفورماتور باشد . در اين حالت بايد مجموع مقاومتهاي مدار خارجي سيم پيچ ثانويه حتي المقدور برابر مقاومت خارجي نامي ترانسفورماتور

باشد . تا از خراب شدن آن جلوگيري به عمل آيد و در ضمن از خراب شدن دستگاه هاي اندازه گيري نيز حفاظت شود . با توجه به مطالب گفته شده در انتخاب ظرفيت c,t بايد قدرت مصرف كليه وسايلي كه از ثانويه تغذيه ميشوند در نظر گرفت . در زير مصرف يك سري از وسايل اندازه گيري و رله ها مشخص شده است .
نوع وسيله قدرت به ولت آمپر (VA)
آمپر متر 3

آمپر متر ثابت 5-10
وات متر 3
متر 5-10
رله اضافي جريان زماني 8-5
رله حرارتي 9-16
رله قدرت 1-5
رله ديستانس 4-30
رگولاتور ولتاژ 35-135
رله ديفرانسيل 0.1-0.4
طول و سطح مقطع سيم براي 5A قدرت مصرفي (VA)
2.5mm2100m 5/3
4mm-100m 2.2
6mm2-100m 1.5
10mm2-100m 0.9
تذكر : مي توان قدرت مصرفي كارها را از رابطه Ris2 نيز بدست آورده كه R مقاومت سيم بر حسب اهم و Is جريان ثانويه ترانسفورماتور جريان مي‌باشد .

انواع ترانسهاي جريان ازنظر ساختمان

c.t ها از نظر ساختمان داخلي به دو دسته كلي تقسيم مي شوند :
1ـ نوع حلقه اي Ring Type : در اين نوع ترانس جريان كه عمدتاً از هسته و سيم پيچ ثانويه نشكيل شده است شكل ظاهري ترانس بصورت يك حلقه ايست كه سيم طرف فشار قوي از ميان اين حلقه عبور كرده و حكم اوليه ترانس را دارا مي‌باشد .

2ـ نوع پايه اي Past Type : در اين نوع ترانس جريان به شكل يك ستون مي‌باشد كه قسمت فوقاني آن محل ورود و خروج سيم فشار قوي مي باشد و سرهاي ثانويه از پايين ترين قسمت ترانس جريان گرفته مي شود كه خود به دو نوع تقسيم مي گردد :
الف) هسته بالا (Top Core) ب) هسته پايين (Tank Type)
در نوع هسته بالا سيم پيچ ثانويه و هسته ترانس در قسمت فوقاني قرار رگفته است و سيم فشار قوي مستقيماً از هسته عبور مي نمايد و مجموعاً توسط مقره اتكائي بوشينگي از پايه و زمين جدا مي گردند .

سيمهاي ثانويه از سوراخ وسط مقره بوشينگي بطرف پايين هدايت شده و به جعبه ترمينال c.t متصل مي گردند . ضمناً از روغن عايق نيز براي عايقبندي سيم پيچي ثانويه و اوليه و هسته نسبت به هم استفاده مي گردد .
در نوع هسته پايين هسته و سيم پيچهاي ثانويه در قسمت تحتاني c,t قرار گرفته است و مقره بوشينگي بر روي آن قرارگرفته است و در قسمت بالا به عنوان نقطه اتكا براي سيم فشار قوي عمل مي نمايد و اين سيم از طريق سوراخ وسط مقره بوشينگي بطرف پايين قرار گرفته است هدايت شده و مجدداً پس از عبور از هسته بطرف بالا بر مي گردد .
مزايا و معايب c,t هاي هسته پايين و هسته بالا نسبت به يكديگر :
1ـ در c,t هاي هسته بالا چون هسته و سيم پيچهاي ثانويه دربالا قرار گرفته است نياز به استحكام مكانيكي ويژه اي دارد و بايستي داراي فونداسيوني باشد كه در مقابل باد و طوفان و زلزله و نيروهاي ديناميكي ناشي از جريان اتصال كوتاه ترانس جريان را نگه دارد . در صورتي كه در c,t هاي هسته پايين نياز فوق كمتر خواهد بود .

2ـ درترانسهاي هسته پايين چون سيم فشار قوي مسير كل بوشينگ را بصورت رفت و برگشت طي نموده و از طرفي به قسمت پايين كه به زمين نزديكتر است وارد مي شود لذا عايقبندي آن بمراتب از هسته بالا كه سيم فشار قوي مسير كوتاهي درداخل c,t طي مي كند و در قسمت بالاي مقره بوشينگي قرار گرفته است مشكلتر مي باشد .
3ـ در ترانسهاي هسته پايين به هنگام اتصال كوتاه سيمهاي فشار قوي رفت و برگشت چون حامل جريان خيلي زيادي هستند نيروهاي زياد بر هم وارد مي نمايند و موجب خسارت ديدن c,t مي گردند . در صورتي كه اين حالت درترانسهاي جريان هسته بالا وجود ندارد .

4ـ ميدان مغناطيسي در هسته ترانس جريان هسته بالا بعلت اينكه سيم فشار قوي مستقيم و عمود بر سطح مقطع حلقه هسته عبور مي نمايد يك ميدان يكنواخت مي باشد . در صورتي كه اين ميدان در ترانس جريان هسته پايين غير يكنواخت مي باشد و ترانس هسته پايين در معرض ناپايداري حرارتي قرار دارد .

3ـ3ـ3) مشخصات الكتريكي ترانسهاي جريان

هر ترانس جريان با پارامترهاي ومشخصات زير كه بر روي پلاك آن ثبت شده است مشخص مي گردد:
1ـ جريان اوليه بر حسب آمپر
2ـ جريان ثانويه هاي مختلف بطور جداگانه بر حسب آمپر
3ـ ولتاژ نامي بر حسب كيلو ولت
4ـ مقدار ظرفيت و بار مجاز يا Borden هر يك از ثانويه ها بر حسب ولت آمپر
5ـ جريان ديناميكي قابل تحمل توسط c,t به هنگام بروز اتصال كوتاه بر حسب كيلومتر آمپر(Idyn)
6ـ جريان حرارتي قابل تحمل توسط c,t بر حسب كيلو آمپر (Ith)
7ـ كلاس دقت هر كدام ازثانويه ها ، كلاس دقت مشخص كننده مقدار خطاي c,t در نسبت تبديل مي باشد بصورت apn نشان داده مي شود .
ترانسفورماتورهاي ولتاژ
ترانس ولتاژ به ترانسفورماتوري گفته مي شود كه ولتاژ را با نسبت معيني تغيير داده و براي وسايل حفاظتي يا اندازه گيري قابل استفاده مي سازد . از آنجائيكه ساختن دستگاههاي حفاظت و يا اندازه گيري كه بتواند مستقيماً درارتباط الكتريكي با ولتاژهاي فشار قوي قرار بگيرند مقدور نيست لذا از ترانسهاي ولتاژ استفاده مي شود . ترانسهاي ولتاژ دو وظيفه عمده به عهده دارند :1ـ ايزوله كردن دستگاه اندازه گيري از شبكه 2ـ كاهش فشار الكتريكي به مقدار قابل سنجش ( انواع ترانسفورماتورهاي ولتاژ)

1ـ ترانسفورماتورهاي اندكتيو ( مغناطيسي ) 2ـ تقسيم كننده هاي مقاومتي 3ـ تقسيم كننده خازني ترانس اندوكتيو : براي ولتاژهاي متوسط (6.6kv تا66kv )
ترانس يا تقسيم كننده خازني : درولتاژهاي بالاتر از 66kv
ترانس با تقسيم كننده مقاومتي : كاربرد آزمايشگاهي و در سيستمهاي قدرت كاربردي ندارد .
معمولاً v,t هاي فشار قوي بين خط و زمين قرار مي گيرند يعني ولتاژ فازي به‌ آنها اعمال مي شود ( بطور مثال و….) در نتيجه بايد مقدار امپداتس سيم پيچ اوليه خيلي بالا باشد و عايقبندي سيم پيچ هر چه ولتاژ بالاتر مي رود زيادتر و مشكلتر خواهد بود به همين منظور در ولتاژ خيلي بالاتر از Cvt

استفاده مي شود ولتاژ اعمال مي شود و در ثانويه كه مقدار دور آن خيلي كم است ولتاژ ولت روي هر كر ظاهر مي‌شود . خروجي v,t را معمولاً بصورت (a) سر كلاف و (n) ته كلاف مشخص مي نمايد كه شمارش تعداد كرهاي يك v,t با اعدايكه در سمت چپ حروف گذاشته مي شود . ولتاژ

بين كر اول فاز R با كر اول فاز S ، 110 ولت مي باشد كه خروجي v,t ها را براي سه فاز بصورت ستاره اتصال مي‌دهند و به مصرف مي رسانند . كليه مصرف كننده ها بايد به شكل موازي با v,t (خروجي) ، در ابتداي خروج سيم پيچ ثانويه از v,t يك عد فيوز قرار مي دهند .

در ولتاژهاي بالا روش اقتصادي اين است كه از c.v.t استفاده شود چون در v,t عايق بندي و ايزوله كردن سيم پيچ نسبت به پايه استراكچر مسئله عمده و پرخرجي خواهد شد .
ولي در Cvt توسط يك سري خازن كه درمدار قرار مي دهند ولتاژ را پايين ميآورند وولتاژ كم را به يك سيم پيچ اوليه داده ( حدود 10kv ) و از ثانويه 110v خروجي گرفته مي شود .

دو مجموعه خازن C1 وC2 درمدار ديده مي شود مجموعه C1 ظرفت آن پايين و مجموعه C2 با ظرفيت بالا مي‌باشد درنتيجه XC1 خيلي بالا و XC2 خيلي پايين خواهد بود و به همين نسبت ولتاژ فاز بازمين كه به cvt اعمال مي شود به نسبت مقاومت افت مي‌نمايد و از دو سر مجموعه خازن C2 ( ولتاژ كم ) گرفته مي شود و به سيم پيچ اوليه v,t داده مي شود . استفاده از خازن در cvt بدو منظور است :
1ـ با استفاده از خازن متوالي به طور سري ولتاژ پايين آمده و بدينوسيله حجم ترانس و عايق بندي آنرا كاهش مي دهند واقتصادي تر مي باشد و بخصوص در ولتاژهاي بالا.
2ـ از خازن مي توان بعنوان كوپلاژ سيگنال PLC به خط فشار قوي استفاده نمود .

مشخصات الكتريكي ترانسهاي ولتاژ

1ـ ولتاژ برحسب كيلو ولت 2 ـ ولتاژ ثانويه ها بر حسب ولت
3ـ مقدار ظرفيت يا بار مجاز يا Burden بر حسب ولت آمپر +
4ـ كلاس دقت كه مشخص كننده ميزان خطا در نسبت تبديل مي باشد و غالباً با يك عدد نشان داده مي شود كه تعيين كننده ميزان درصد خطا درولتاژ نامي مي‌باشد .

خروج دستي ترانسفورماتور جهت سرويس وتعميرات
1. كنترل بار ترانسفورماتور هاي در مدار وكاهش بار از طريق شبكه 20 كيلو ولت ( در صورت نياز)
2. خارج نمودن خازنهاي مربوطه
3. بستن فيدر 20 كيلو ولت ارتباط در صورت باز بودن
4. با زنمودن فيدر 20 كيلو ولت ترانسفورماتور
5. جابجائي تغذيه داخلي پست بر روي ترانسفورماتور هاي ديگر
6. با زنمودن ديژنكتور 63 كيلو ولت در پست مبدا
7. باز نمودن سكسيونرهاي طرفين دژنكتور يا عقب كشيدن دپار در پست م

بدا
8. بيرون كشيدن فيدر 20 كيلو ولت ترانسفور ماتور
9. زمين كردن سر كابل 20 كيلو ولت ترانسفور ماتور در پست مقصد
10. خارج نمودن فيدر خازن در پستهاي كوژلكس وكالريماك (مستقيماً به شينه 20 كيلو ولت ترانسفورماتور در محوطه وصل است)
11. زمين كردن سر كابل 63 كيلو ولت در پست مبدا
12. صدور اجازه كار به اكيپ تعميرات توسط اپراتور يا مسئول مانور با هماهنگي مركز ديسپاچينگ فوق توزيع مربوطه

بر قدار كردن ترانسفور ماتور پس از پايان كار سرويس وتعميرات
1. برگشت دادن اجازه كار توسط اكيپ تعميرات به اپراتور يا مسئول مانور
2. اعلام مراتب توسط اپراتور يا مسئول مانور به مركز ديسپاچينگ فوق توزيع مربوطه
3. برداشتن زمين از سر كابل 20 كيلو ولت ترانسفورماتور در پست مقصد

4. برداشتن زمين از سر كابل 63 كيلو ولت در پست مبدا
5. جا زدن دپار يا بستن سكسيونرهاي طرفين ديژنكتور در پست مبدا
6. جا زدن فيدرهاي خازن وترانسفورماتور
7. وصل ديژنكتور 63 كيلو ولت در پست مبدا
8. وصل فيدر 20 كيلو ولت ترانسفور ماتور در صورت بر قدار بودن سر كابل 20 كيلو ولت ترانسفورماتور
9. با زكردن فيدر 20 كيلو ولت ارتباط در صورت نياز
10. در مدار قرار دادن خازنها در صورت نياز

تبصره : كليه موارد انجام عمليات در پستها با اطلاع وموافقت مركز ديسپاچينگ مربوطه انجام مي شود .

عمليات در پستهاي فوق توزيع داراي باسبار 63 كيلو ولت
الف) عمليات هنگام بي برق شدن پست
1. اعلام عملكرد رله ها به مركز ديسپاچينگ فوق توزيع مربوطه