عملیات کلیدزنی در ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن، رویه‌های معمول و در عین حال حیاتی در سیستم قدرت هستند. به عنوان یک تامین کننده معتبر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن، من به طور مستقیم شاهد تأثیرات مختلفی که این عملیات می تواند بر ترانسفورماتورها و شبکه برق کلی داشته باشد، بوده ام. در این وبلاگ، به جنبه های متعدد تاثیر عملیات سوئیچینگ بر روی ترانسفورماتورهای غوطه ور روغنی خواهیم پرداخت.
تاثیر الکتریکی
اضافه ولتاژهای گذرا
یکی از مهمترین تأثیرات الکتریکی عملیات سوئیچینگ بر روی ترانسفورماتورهای غوطه ور روغنی، تولید اضافه ولتاژهای گذرا است. هنگامی که یک ترانسفورماتور روشن یا خاموش می شود، یک تغییر ناگهانی در مدار الکتریکی رخ می دهد. این می تواند منجر به ایجاد اضافه ولتاژهای گذرا با فرکانس بالا شود. این اضافه ولتاژها می تواند چندین برابر بیشتر از ولتاژ معمولی باشد.
به عنوان مثال، در طول انرژی یک ترانسفورماتور غوطه ور در روغن، جریان هجومی می تواند باعث افزایش سریع ولتاژ در سیم پیچ ها شود. بزرگی جریان هجومی به عوامل مختلفی مانند شار باقیمانده در هسته، لحظه سوئیچینگ و امپدانس سیستم بستگی دارد. اضافه ولتاژهای گذرا با بزرگی بالا می تواند سیستم عایق ترانسفورماتور را تحت فشار قرار دهد. عایق در ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن که از کاغذ و روغن تشکیل شده است، به گونه ای طراحی شده است که در برابر سطح معینی از تنش ولتاژ مقاومت کند. اضافه ولتاژهای گذرا بیش از حد می تواند منجر به تخلیه جزئی در داخل عایق شود که در طول زمان می تواند عملکرد عایق را کاهش داده و در نهایت باعث خرابی عایق شود.
جریان های هجومی
جریان های هجومی یکی دیگر از پیامدهای الکتریکی عمده عملیات سوئیچینگ است. هنگامی که یک ترانسفورماتور غوطه ور در روغن روشن می شود، جریان هجومی زیادی می تواند از سیم پیچ ها عبور کند. این جریان هجومی می تواند تا 10 تا 20 برابر جریان نامی ترانسفورماتور باشد. جریان هجومی زیاد می تواند باعث ایجاد تنش مکانیکی روی سیم پیچ ترانسفورماتور شود. نیروهای الکترومغناطیسی تولید شده توسط جریان هجومی می تواند منجر به تغییر شکل سیم پیچ شود. اگر تغییر شکل سیم پیچ شدید باشد، می تواند بر عملکرد الکتریکی ترانسفورماتور تأثیر بگذارد و حتی منجر به اتصال کوتاه بین پیچ ها شود.
علاوه بر این، جریان های هجومی نیز می تواند باعث ایجاد مشکلاتی در سیستم قدرت شود. آنها می توانند باعث کاهش ولتاژ در سیستم شوند که می تواند سایر تجهیزات الکتریکی متصل به همان شبکه را تحت تأثیر قرار دهد. برای کاربردهای صنعتی، کاهش ولتاژ می تواند عملکرد تجهیزات حساس مانند کنترل کننده های منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) و درایوهای فرکانس متغیر (VFD) را مختل کند.
تاثیر حرارتی
افزایش دما
عملیات سوئیچینگ همچنین می تواند تأثیر حرارتی بر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن داشته باشد. در طول دوره جریان هجومی، جریان بالایی که از سیم‌پیچ‌ها عبور می‌کند، گرمای اضافی ایجاد می‌کند. گرمای تولید شده متناسب با مجذور جریان است. اگرچه جریان هجومی یک پدیده گذرا است، جریان کوتاه مدت - جریان بالا - می تواند باعث افزایش قابل توجه دما در سیم پیچ ها شود.
روغن موجود در ترانسفورماتور نقش مهمی در دفع گرمای تولید شده در سیم پیچ ها دارد. با این حال، اگر جریان هجومی خیلی زیاد باشد یا اگر عملیات سوئیچینگ مکرر باشد، روغن ممکن است نتواند گرما را به طور موثر دفع کند. این می تواند منجر به افزایش دمای موضعی در سیم پیچ ها شود که می تواند پیر شدن عایق را تسریع کند. پیری عایق یک فرآیند وابسته به دما است و دمای بالاتر می تواند طول عمر عایق را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.
تخریب نفت
گرمای تولید شده در حین عملیات سوئیچینگ نیز می تواند بر کیفیت روغن ترانسفورماتور تأثیر بگذارد. روغن ترانسفورماتور نه تنها برای عایق کاری بلکه برای خنک سازی نیز استفاده می شود. دمای بالا می تواند باعث اکسیده شدن و تجزیه روغن شود. اکسیداسیون روغن منجر به تشکیل لجن و اسید می شود. لجن می تواند در ترانسفورماتور انباشته شود و کانال های جریان روغن را مسدود کرده و راندمان خنک کننده را کاهش دهد. اسیدها می توانند قطعات فلزی داخل ترانسفورماتور مانند سیم پیچ ها و هسته را خورده کنند.
تاثیر مکانیکی
لرزش و نویز
عملیات سوئیچینگ می تواند باعث ایجاد ارتعاشات مکانیکی در ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن شود. جریان هجومی و نیروهای الکترومغناطیسی مرتبط با آن می توانند سیم پیچ ها و هسته را به لرزش درآورند. این ارتعاشات می توانند نویز ایجاد کنند. سطح نویز یک ترانسفورماتور در حین عملیات سوئیچینگ می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از سطح نویز معمولی آن باشد.
لرزش بیش از حد نیز می تواند باعث سایش و پارگی مکانیکی اجزای ترانسفورماتور شود. ارتعاشات می تواند اتصالات مکانیکی داخل ترانسفورماتور مانند پیچ و مهره های گیره سیم پیچ ها و هسته را شل کند. اتصالات شل می تواند منجر به افزایش مقاومت الکتریکی شود که به نوبه خود می تواند باعث گرمایش موضعی و تخریب بیشتر ترانسفورماتور شود.
یکپارچگی ساختاری
تنش مکانیکی ناشی از عملیات سوئیچینگ نیز می تواند بر یکپارچگی ساختاری مخزن ترانسفورماتور تأثیر بگذارد. تغییر ناگهانی نیروهای الکترومغناطیسی در حین سوئیچینگ می تواند امواج فشاری را در داخل مخزن پر شده با روغن ایجاد کند. این امواج فشار می توانند بر دیواره های مخزن فشار وارد کنند. اگر مخزن برای تحمل این تنش ها طراحی نشده باشد، ممکن است ترک یا نشت ایجاد کند. مخزن ترک خورده یا نشتی می تواند منجر به نشت روغن شود که نه تنها یک خطر ایمنی بلکه یک نگرانی زیست محیطی است.
تاثیر بر سیستم قدرت
پایداری سیستم
عملیات کلیدزنی در ترانسفورماتورهای غوطه ور روغنی می تواند بر پایداری سیستم قدرت تأثیر بگذارد. همانطور که قبلا ذکر شد، جریان های هجومی می توانند باعث کاهش ولتاژ در سیستم شوند. کاهش ولتاژ می تواند بر عملکرد سایر ژنراتورها و بارهای موجود در سیستم تأثیر بگذارد. اگر افت ولتاژ شدید باشد و برای مدت طولانی دوام بیاورد، می تواند منجر به قطع شدن رله های محافظ شود که می تواند باعث قطعی برق در سیستم قدرت شود.
علاوه بر این، اضافه ولتاژهای گذرا تولید شده در طول عملیات سوئیچینگ نیز می تواند بر عملکرد سایر تجهیزات در سیستم قدرت تأثیر بگذارد. برای مثال، برقگیرها ممکن است به دلیل اضافه ولتاژهای گذرا با بزرگی بالا فعال شوند. اگر برقگیرها بیش از حد تحت فشار باشند، ممکن است از کار بیفتند، که می تواند حفاظت از سیستم قدرت را بیشتر به خطر بیندازد.
اقدامات کاهشی
برای کاهش اثرات منفی عملیات سوئیچینگ بر روی ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن، اقدامات کاهشی متعددی می‌توان انجام داد. یکی از روش های متداول استفاده از مقاومت های پیش از نصب در هنگام برق رسانی ترانسفورماتور است. مقاومت های قبل از نصب می توانند جریان هجومی را با افزایش تدریجی ولتاژ اعمال شده به ترانسفورماتور محدود کنند. این باعث کاهش تنش روی سیم پیچ ها و عایق می شود.
اقدام دیگر استفاده از فناوری سوئیچینگ کنترل شده است. سوئیچینگ کنترل شده شامل تعویض ترانسفورماتور در یک لحظه خاص از شکل موج ولتاژ برای به حداقل رساندن جریان هجومی و اضافه ولتاژهای گذرا است. این فناوری به سیستم های کنترل پیچیده ای نیاز دارد اما می تواند عملکرد ترانسفورماتور را در طول عملیات سوئیچینگ به طور قابل توجهی بهبود بخشد.
پیشنهادات ما
ما به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای روغنی، طیف گسترده ای از ترانسفورماتورهای با کیفیت بالا را ارائه می دهیمروغن 10 کیلو ولت - ترانسفورماتور توزیع غوطه ور،ترانسفورماتور قدرت غوطه ور در روغن، وروغن 35 کیلوولت - ترانسفورماتور توزیع غوطه ور. ترانسفورماتورهای ما به گونه ای طراحی شده اند که در برابر اثرات عملیات سوئیچینگ مقاومت کنند. ما از مواد عایق پیشرفته و تکنیک های ساخت برای اطمینان از قابلیت اطمینان و دوام محصولات خود استفاده می کنیم.
اگر در بازار ترانسفورماتورهای روغنی هستید یا در مورد تأثیر عملکرد سوئیچینگ روی ترانسفورماتورها سؤالی دارید، توصیه می کنیم برای بحث دقیق با ما تماس بگیرید. تیم متخصص ما آماده ارائه بهترین راه حل ها برای نیازهای برق شماست.
مراجع
- Gross, G., & Humpage, A. (2007). تجزیه و تحلیل و طراحی سیستم قدرت. Cengage Learning.
- Arrillaga، J.، و واتسون، NR (2001). کیفیت سیستم قدرت جان وایلی و پسران
- کندور، ص (1994). پایداری و کنترل سیستم قدرت مک گراو - هیل.