تست ترانسفورماتورهای قدرت

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: قبل از انجام تست ظاهر ترانس مورد بازبینی قرار خواهد گرفت و موارد زیر چک خواهد شد:

· سفت بودن پیچ‌ها و سایر اتصالات

· بررسی ترمینال‌ها

· بررسی قسمت‌های چینی ترانس

· عایق بندی بین سیم پیچی‌ها و تانک

· عایق بندی بین تجهیزات و سیستم Earth

· اتصال و سیستم Earth برقگیر‌ها

· اتصال زمین تانک

· اتصال زمین مربوط به نوترال اولیه یا ثانویه

· بررسی تجهیزات خنک کنندگی مانند:

• جهت چرخش موتور‌ها

• بازرسی مکانیکی فن‌ها

• جفت بودن و صحت اتصال رادیاتور‌ها

همچنین بررسی عملکرد:

· تجهیزات ایمنی

· مرحله اول رله بوخهلتس: آلارم توسط تزریق هوا

· مرحله دوم رله بوخهلتس: تریپ

· آلارم ترموستات + فرمان قطع (تریپ)

· تپ چنجر (tap changer)

· Limit switch

· سنسورهای حرارتی سیستم خنک کنندگی، راه انداز فن و سیستم گردش روغن

و همچنین اندازه گیری مقاومت سیم پیچ‌ها در تپ‌های مختلف و تصفیه و تست دی الکتریک روغن ترانسفورماتور‌ها

تست‌ها وچگونگی آنها:
 

 

 

تست مقاومت عایقی روغن ترانس

به این منظور دو نمونه از روغن ترانس (یکی تصفیه نشده و دیگری تصفیه شده)، توسط دستگاه تست روغن آزمایش می‌شود. روغن به آهستگی و به گونه‌ای که حباب در آن ایجاد نشود درون این دستگاه ریخته می‌شود. این دستگاه از دو کره به قطر ۵ / ۱۲ میلیمتر که در فاصله ۵ / ۲ میلیمتری از هم واقع شده اند، تشکیل شده است. دمای در نظر گرفته شده برای روغن ۲۵ درجه سانتیگراد است. پس از ریختن روغن در این دستگاه، به دو کره یک ولتاژ DC اعمال می‌گردد و این ولتاژ به آرامی افزایش داده می‌شود تا شکست اتفاق بیفتد. مقدار ولتاژ شکست را یادداشت می‌کنند. سپس روغن را هم زده و پس از ۱۰ دقیقه این آزمایش را تکرار می‌کنند؛ و تا شش بار ادامه می‌دهند. سپس یکی از مقادیر (اولی) را حذف و میانگین بقیه مقادیر را به دست می‌آورند. مقادیر به دست آمده نباید بیش از ۱۵ % اختلاف داشته باشند، زیرا در این صورت آزمایش با نمونه جدید تکرار خواهد شد.

ولتاژ به دست آمده برای روغن تصفیه نشده از ۳۰kv وبرای روغن تصفیه شده از ۵۰kv نباید کمتر باشد.

اندازه گیری مقاومت عایقی سیم پیچ‌ها

این تست به کمک MEGGER با رنج ۲۵۰۰ - ۵۰۰۰ V. صورت می‌گیرد. در این حالت سیم پیچ‌ها اتصال کوتاه می‌شوند. این تست در مدت زمان یک دقیقه انجام می‌گیرد و در مدت اندازه گیری بقیه سیم پیچ‌ها زمین می‌شوند. هدف از انجام این تست اطمینان از خشک بودن و سلامت ترانس است. مقاومت عایقی تا حد زیادی به رطوبت و دما وابسته است و با این پارامتر‌ها نسبت عکس دارد.

 تست MEGGER

اعمال ولتا‍ژ ۵۰۰۰V توسط دستگاه مگااهم متر (Megger) بین:

• سیم پیچهای HV و MV

• سیم پیچهای HV و earth با تانک

• سیم پیچهای MV و earth با تانک

اعمال ولتاژ ۲۵۰۰ V. بین:

• سیم پیچهای MV و LV

• سیم پیچهای MV و مقاومت

• مقاومت و earth

اعمال ولتاژ ۵۰۰V یا ۱۰۰۰V بین:

• سیم پیچهای LV و earth با تانک

• تجهیزات کمکی تپ چنجر (tap changer) و earth

• تانک و ریل

نکته: توجه داشته باشیم که در هنگام تست سیم پیچ‌ها اتصال کوتاه بوده و سیم پیچهایی که مورد تست قرار ندارند به زمین وصل شوند. شکل‌ها را ببینید:

 

 

 

 

در سایر موارد نیز مانند بالا عمل می‌کنیم. همچنین اگر ترانس سه سیم پیچه هم باشد.

 

 اندازه گیری مقاومت سیم پیچ‌ها

دانستن این مقاومت برای تعیین تلفات اهمی (تلفات مسی) -RI۲ - لازم است.

این اندازه گیری باید زمانی صورت گیرد که ترانسفورماتور سرد است. وبرای اینکار باید بیش از سه ساعت بی برق (de-energize) باشد.

اندازه گیری دما می‌بایست در نقاط متفاوتی از ترانس صورت گرفته و دمای میانگین محاسبه گردد. تفاوت دمای بالا و پایین ترانس نباید بیش از ۵ ◦c باشد.

برای انجام این تست مداری مانند شکل زیر می‌بندیم:

در این تست ولتاژ دی سی (مثلا ۱۲ ولت) را به سرهای هر فاز با سر نول در اتصال ستاره و هر دو فاز در اتصال مثلث
تزریق کرده و جریان عبوری را اندازه گیری میکنیم. (این تست بهتر است در آخرین مرحله انجام گیرد)

 

 

 

نکته:

ولتمتر باید تا حد ممکن نزدیک به ترمینالهای سیم پیچ متصل شود و همچنین بهتر است در هنگام سوئیچینگ (باز و بسته شدن مدار)، ولتمتر را جدا کرد.

رئوستا (مقاومت متغیر) به این دلیل استفاده می‌شود که جریان از ۱۵ % مقدار نامی جریان سیم پیچ تجاوز نکند.

مقادیر ولتاژ و جریان باید زمانی که مقادیر ثابت می‌شوند، یادداشت گردند.

سپس از رابطه R=V/I میزان مقاومت را به دست می‌آورند.


در حالتی که اتصال سیم پیچ به صورت مثلث باشد، ولتاژ DC بین دو فاز اعمال شده و در این صورت مطابق شکل زیر داریم:

برای محاسبه مقاومت سیم پیچ در سایر دما‌ها از فرمول زیر استفاده می‌شود:

 

 

Rm=مقاومت اندازه گیری شده

Ts= دمای خواسته شده

Tm= دما در زمان اندازه گیری مقاومت

Tk= ۲۳۴. ۵ برای مس و ۲۲۵ برای آلومینیوم

نکته:اگر میزان جریان نامی سیم پیچهای ترانس کمتر از ۱A باشد، اندازه گیری مقاومت بوسیله پل اندازه گیری هم می‌تواند صورت گیرد.

 

در این روش ولتاژی را به طرف اولیه اعمال می‌کنیم (مثلاً در ترانس ۳۳ / ۶ kv به اولیه ولتاژ ۴۰۰v اعمال می‌کنیم) و با استفاده از دو ولتمتر که یکی به سمت اولیه و دیگری به سمت ثانویه متصل شده است، به صورت همزمان دو ولتاژ را می‌خوانیم؛ و از رابطه V۲ /V۱ نسبت تبدیل را محاسبه می‌کنیم. این تست با چهار بار با مقادیر مختلف انجام می‌شود. مقدار میانگین با حد خطای ± ۱ % به عنوان مقدار واقعی در نظر گرفته می‌شود. اگر ترانس دارای تپ چنجر باشد این تست را برای تپ‌های مختلف تکرار می‌کنند.

روش ولتمتری

• روش پل اندازه گیری

برای استفاده از این روش به یک ولتمتر دیجیتال امپدانس بالا و دو مقاومت متغیر با دقت خیلی بالا نیاز داریم. مدار را مانند شکل زیر می‌بندیم.

 

نسبت تبدیل را محاسبه می‌کنیم. واین مقدار را با مقدار نشان داده شده در nameplate مقایسه می‌کنیم. برای ترانسهای سه فاز استفاده از این روش برای چک کردن پلاریته و تعیین گروه برداری نیز کاربرد دارد.

 تست تایید گروه برداری (Vector Group)

همانطور که میدانیم در پست‌ها جهت افزایش قدرت معمولاً از چندین ترانس استفاده می‌شود و این ترانس‌ها بصورت موازی (parallel) در مدار قرار می‌گیرند.

· شرایط کلی موازی کردن ترانس‌ها

۱ - ولتاژ و فرکانس نامی آن‌ها با شبکه‌ای که به آن متصل می‌شوند، برابر باشد.

۲ - توالی فاز‌ها رعایت شود یعنی فازهای هم نام به هم وصل شوند.

۳ - نسبت تبدیل سیم پیچهای هر دو ترانس برابر باشند.

۴ - درصد ولتاژ امپدانس %UK هر دو ترانس یکسان باشد.

۵ - نسبت مقاومت معادل به راکتانس (R/X) در هر دو ترانس یکسان باشد.

۶ - قدرت آن‌ها نزدیک بهم و حداکثر از ۱ به ۳ تجاوز نکند.

۷ - گروه برداری آن‌ها یکسان باشد.

یکسان بودن گروه برداری از شرایط بسیار مهم در موازی کردن ترانسهاست؛ و از اینرو دانستن گروه برداری ترانس بسیار اهمیت دارد.

برای انجام این تست روشهای مختلفی وجود دارد. در این مبحث ما یکی از روش‌ها را که در وبلاگ یکی از دوستان-کمال کمالی- مشاهده کردم بیان میکنم و در مباحث بعد به تفصیل به روشهای مختلف تعیین گروه برداری و تایید آن می‌پردازیم.

بطور کلی بین ولتاژ اولیه و ثانویه ترانسفورماتور‌ها، اختلاف فازی وجود دارد که مقدار آن، بستگی به نحوه اتصال سیم پیچ‌های ترانسفورماتور دارد. پس ابتدا باید نحوه اتصالات سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه را مشخص نمود.

برای مشخص نمودن اتصالات سیم پیچ‌های ترانسفورماتور از حروف اختصاری استفاده می‌شود. به این ترتیب که اتصال ستاره با Y.، اتصال مثلث با D. و اتصال زیگزاگ را با Z. نشان می‌دهند. در ضمن اگر اتصال مورد نظر در طرف فشار قوی باشد، با حروف بزرگ و اگر در طرف فشار ضعیف باشد، با حروف کوچک نمایش می‌دهند؛ مثلاً اتصال ستاره – ستاره با Yy و یا اتصال مثلث – زیگزاگ با Dz مشخص می‌شود (لازم به ذکر است که حروف معرف اتصال طرف ولتاژ بالا یا فشار قوی، در ابتدا، و حروف معرف اتصال طرف ولتاژ پایین، بعد از آن قرار می‌گیرد). حال اگر در طرف ستاره یا زیگزاگ، مرکز ستاره یا زیگزاگ، زمین شده باشد، متناسب با اینکه اتصال مربوطه در طرف ولتاژ بالا یا پایین باشد، به ترتیب از حروف N. یا n. استفاده می‌شود؛ مثلاً Yzn یعنی اتصال ستاره – زیگزاگ که مرکز زیگزاگ، زمین شده است و اتصال ستاره در طرف ولتاژ بالا، و زیگزاگ در طرف ولتاژ پایین است.

بعلاوه در ترانسفورماتور‌ها، هر فاز اولیه با فاز مشابه اش در ثانویه، اختلاف فاز مشخصی دارد که جزء خصوصیات آن ترانسفورماتور به شمار می‌آید؛ مثلاً ممکن است این زاویه ۰، ۳۰، ۱۵۰، ۱۸۰ و ... باشد. برای آنکه زاویۀ مذکور، اختلاف فاز را برای هر ترانسفورماتور مشخص نمایند به صورت مضربی از عدد ۳۰ تبدیل می‌کنند و مضرب مشخص شده را در جلوی حروف معرف اتصالات طرفین ترانسفورماتور می‌آورند. مثلاً مشخصه YNd۱۱ بیانگر اتصال اولیه ستاره با مرکز ستاره زمین شده و ثانویه، مثلث است که اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه برابر ۳۳۰ می‌باشد. به این عدد گروه ترانسفورماتور می‌گویند.

به طور کلی مطابق استاندارد iec۷۶ - ۴، نوع اتصالات ترانسفورماتور‌ها می‌تواند مطابق یکی از اعداد ۱۱، ۱۰، ۸، ۷، ۶، ۵، ۴، ۲، ۱، ۰ باشد. اصولاً اتصالات ترانسفورماتور‌ها به چهار دستۀ مجزا تقسیم می‌شوند که عبارتند از::

۱. دستۀ یک: به ترانسفورماتورهایی گفته می‌شود که دارای گروه ۰، ۴ یا ۸ هستند.

۲. دستۀ دوم: به ترانسفورماتورهایی گفته می‌شود که دارای گروه ۲، ۶ یا ۱۰ هستند.

۳. دستۀ سوم: به ترانسفورماتورهایی گفته می‌شود که دارای گروه ۱ یا ۵ هستند.

۴. دستۀ چهارم: به ترانسفورماتورهایی گفته می‌شود که دارای گروه ۷ یا ۱۱ هستند.

اما دو موضوع مهم در گروه و اتصال ترانسفورماتور‌ها، تعیین گروه آن‌ها با توجه به نوع اتصال، و یا یافتن نوع اتصال سیم پیچ‌ها با توجه به دانستن گروه ترانسفورماتور می‌باشد.



الف.) تعیین گروه برداری ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن اتصالات سیم پیچ‌ها

این موضوع را با شرح یک مثال بیان می‌کنیم. فرض کنید که اتصالات سیم پیچ‌های ترانسفورماتور، به صورت ستاره – مثلث و مطابق با شکل زیر باشد. ابتدا بر روی این اتصالات، سرهای ورودی و خروجی سیم پیچ‌ها با U,V,W (برای سیم پیچ اولیه) و u,v,w (برای سیم پیچ ثانویه) مشخص می‌شوند. سپس بردار نیروی محرکه تمام سیم پیچ‌ها را از انتهای هر فاز به سمت ابتدای هر فاز رسم می‌نماییم. لازم به ذکر است که سر سیم پیچ‌ها به معنای ابتدای فاز خواهد بود و طبعاً سر دیگر سیم پیچ‌ها به معنای انتهای فاز می‌باشد.



برای یافتن گروه ترانسفورماتور، دو دایره متحدالمرکز با قطرهای متفاوت رسم می‌کنیم و ساعت‌های ۱ تا ۱۲ را بر روی آن مشخص می‌سازیم. ابتدا بر روی دایره بزرگتر، بردارهای ولتاژ سیم پیچ‌های اولیه رسم می‌شود. در اینجا با توجه به اتصال اولیه به صورت ستاره، بردارهای OU، OV و OW بر روی ساعت‌های ۱۲ (یا صفر)، ۴ و ۸ رسم می‌گردد. توجه شود که بین سرهای خروجی، ۴ ساعت یا ۱۲۰ درجه اختلاف فاز می‌باشد. سپس نوبت به ترسیم بردارهای ولتاژ سیم پیچ‌های ثانویه می‌رسد. با توجه به اتصال مثلث سیم پیچ‌های ثانویه، باید بردار ولتاژ vu در راستای بردار ولتاژ OU اولیه، بردار ولتاژ wv ثانویه هم راستا با بردار ولتاژ OV اولیه، و بردار ولتاژ uw ثانویه در راستای بردار ولتاژ OW اولیه رسم گردد. البته بردارهای هم راستا باید به گونه‌ای رسم شوند که اولاً بین سرهای خروجی، معادل ۴ ساعت اختلاف فاز داشته باشد، و ثانیاً توالی فاز uvw (در جهت عقربه‌های ساعت) در ثانویه رعایت شود. حال با توجه به موقعیت ولتاژ u. ثانویه که بر روی عدد ۱ قرار گرفته است، در می‌یابیم که گروه این نوع اتصال، معادل ۱ می‌باشد. به عبارت دیگر، بین ولتاژ اولیه و ثانویه، ۳۰ درجه اختلاف فاز وجود دارد.



ب) تعیین اتصال سیم پیچ‌های ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن گروه برداری آن

مشابه قسمت قبل، این موضوع را با مثالی بیان می‌کنیم. فرض کنید که می‌خواهیم اتصال ترانسفورماتور Yd۱۱ را رسم نماییم. در شکل زیر نحوه یافتن اتصالات یک ترانسفورماتور Yd۱۱ نشان داده شده است.

در این روش بر روی نمودار دایره‌ای، و با توجه به اتصال سیم پیچ اولیه، بردارهای ولتاژ OU، OV و OW رسم می‌شود. سپس با توجه به گروه ۱۱ ترانسفورماتور، بردارهای uv، vw و wu (با در نظر گرفتن این نکته که سر u. روی عدد ۱۱، سر v. روی عدد ۳، و سر w. بر روی عدد ۷ قرار گیرد) رسم می‌شود. پس از رسم نمودار دایره‌ای، سیم پیچ اولیه و اتصالات آن رسم می‌شود و بر روی آن، بردارهای ولتاژ مشخص می‌گردد. حال با توجه به مطالب گفته شده، کافی است که سرهای خروجی را در ثانویه ترانسفورماتور تعیین نماییم. انتخاب سرهای خروجی باید به گونه‌ای صورت گیرد تا بردارهای ولتاژ سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه با بردارهای ولتاژ اولیه و ثانویه بر روی نمودار، یکسان باشد. در نهایت باید سرهای همنام u.، v. و w. ثانویه به هم متصل گردند تا اتصال مثلث کامل گردد که این روند در شکل نشان داده شده است.

در مباحث بعد به بررسی تستهای زیر خواهیم پرداخت:

o. اندازه گیری امپدانس

o. تست روغن ترانس

o. تست قدرت دی الکتریک

o. میزان صدا Sound Level

o. اندازه گیری تانژانت دلتا و ظرفیت

o. تست دمای سیم پیچی‌ها