ساختمان ترانسفورماتورهای روغنی

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: ساختمان ترانسهای قدرت روغنی:
قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسفورماتورهای قدرت روغنی عبارتند از:
١ - هسته یک مدار مغناطیسی
٢ - سیم پیچ‌های اولیه و ثانویه
٣ - تانک اصلی روغن
به جز موارد فوق اجزا دیگری نیز به منظور اندازه گیری وحفاظت به شرح زیر وجوددارند:
١ - کنسرواتوریا منبع انبساط روغن
٢ - تپ چنجر
٣ - ترمومتر‌ها
٤ - نشان دهنده‌های سطح روغن
٥ - رله بوخهلتز
٦ - سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شکن
٧ - رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
٨ - پمپ و فن‌ها
٩ - شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانک
١٠ - شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانس
١١ - مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
١٢ - تابلوی کنترل
١٣ - تابلوی مکانیزم تب چنجر
١٤ - چرخ‌ها
١٥ - پلاک مشخصات نامی

١ - هسته:
هسته ترانس یک مدار مغناطیسی خوب با حداقل فاصله هوایی و حداقل مقاومت مغناطیسی است تا فورانهای مغناطیسی براحتی از آن عبور کنند. هسته بصورت ورقه ورقه ساخته شده و ضخامت ورقه‌ها حدود ۰. ۳ میلیمتر و حتی کمتر است. برای کاهش تلفات فوکو ورقه‌ها تا حد امکان نازک ساخته می‌شوند و لی ضخامت آن‌ها نباید بحدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف شده و تاب بردارد.
در ترانسهای قدرت ضخامت ورقه‌ها معمولاً ۰. ۳ یا ۰. ۳۳ میلیمترانتخاب می‌شود که این ورقه‌ها توسط لایه نازکی از وارنیش عایقی با یک سیم نازک عایقی، نسبت به هم عایق می‌شوند.
٢ - سیم پیچی‌های ترانس
در ساختمان سیم پیچ‌های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند که در ذیل به مهمترین آن‌ها اشاره می‌نمائیم:
١ - در سیم پیچ هاباید جنبه‌های اقتصادی که همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانس می‌باشد، مراعات شود.
٢ - ساختمان سیم پیچ‌ها برای رژیم حرارتی که باید در آن کار کند محاسبه شود، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس کاسته خواهد شد.
٣ - سیم پیچ‌ها در مقابل تنش‌ها و کشش‌های حاصل از اتصال کوتاه‌های ناگهانی مقاوم شوند
٤ - سیم پیچ‌ها باید در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایق، مقاومت لازم را داشته باشند.
سیم پیچ ترانس‌ها نسبت به هم در نوع سیم پیچ، تعداد حلقه‌ها درجه و اندازه سیم‌ها و ضخامت عایق بین حلقه‌ها متفوت خواهند بود. هر چه ولتاژ ترانس بالا برود، تعداد حلقه‌های سیم پیچ بیشتر می‌شود و هر چه ظرفیت ترانس بیشتر شود، اندازه سیم‌ها بزرگتر می‌گردد.
در ترانس با هسته ستونی، سیم پیچ‌ها اعم از فشار قوی، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم – بصورت استوانه متحدالمرکز روی ستونهای هسته قرار می‌گیرند. معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می‌شوند و ترتیب فوق به این دلیل رعایت می‌شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت‌تر است.

٣ - تانک اصلی روغن
تانک ترانس یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ‌های ترانس در آن قرار می‌گیرند و نقش یک پوشش حفاظتی را برای آن‌ها ایفا می‌کند داخل این ظرف از روغن پر می‌شود بطوریکه هسته و سیم پیچ کاملاً در روغن فرو می‌روند. سطح خارجی تانک تلفات گرمایی داخل ترانس را به بیرون منتقل می‌کند از هر مترمربع سطح تانک حدوداً ۴۰۰ الی ۴۵۰ وات توان گرمایی به خارج منتقل می‌شود، بطوریکه در ترانسهای کوچک، همین سطح برای خنک کاری کافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور وفن نیاز نمی‌باشد. در ترانسهای تا KVA ۵۰ بدنه تانک از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً MM۳ میلیمتر ساخته می‌شود، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله‌های تقویتی یا لوله‌های خنک کن ندارد. هر ۴ وجه ترانس از یک ورق یک پارچه درست می‌شود و فقط در یک گوشه جوشکاری می‌گردد.
تانک ترانس بایستی موجب شود که موارد مشروحه ذیل تأمین گردند:
- حفاظتی برای هسته، سیم پیچ، روغن و سایر متعلقات داخلی باشد.
- دارای استقامت کافی باشد که در حین حمل و نقل و نیز در زمان اتصال کوتاه داخلی بتواند تنش‌های مکانیکی ایجاد شده را تحمل نماید.
- ارتعاشات و صدا در آن به حداقل برسد.
- ساختمان آن در برابر نشت روغن و یا نفوذ هوا کاملاً آب بندی باشد.
- سطوح کافی برای دفع گرمای ناشی از تلفات ترانس را تأمین کند.
- محلی برای نصب بوشینگ‌ها، تب چنجر، مخزن ذخیره روغن و سایر متعلقات باشد.
- از نظرابعاد در حد باشد که براحتی قابل تحمل و حمل و نقل از طریق جاده یا راه آهن باشد.
- حداقل تلفات فوکو در آن ایجاد شود.
- حداقل میدان مغناطیسی در خارج از آن وجود داشته باشد.
به این ترتیب طراحی تانک ترانس به روش پیش بینی شده برای حمل و نفل آن نیز بستگی دارد.

٤ - مقره‌ها (بوشینگ‌ها ): سرهای خروجی سیم پیچ‌های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانک، عایقکاری شوند. برای این منظور از مقره‌ها استفاده می‌شود. مقره یا بوشینگ تشکیل شده است از یک هادی مرکزی که توسط عایق‌های مناسبی در میان گرفته شده است.
بوشینگ‌ها روی در پوش فوقانی ترانس نصب می‌شوند و در موارد نادری بوشینگ‌ها را روی دیواره جانبی تانک هم نصب می‌کنند. انتهای پایینی مقره در داخل تانک جای می‌گیرد، در حالیکه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می‌شود.
ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی‌های داخل ترانس و نیز هادی‌های شبکه می‌باشند. شکل و اندازه بوشینگ‌ها به کلاس ولتاژ، نوع محل (داخل ساختمان یا در هوای آزاد) و جریان نامی آن بستگی دارد. بوشینگهای داخل ساختمانی نسبتاً کوچک بوده و سطح آن صاف است، اما بوشینگهای هوای آزاد کاملاً در معرض شرایط مختلف جوی نظیر برف و باران و آلودگی و ... قرار می‌گیرند، بنابراین از نظر شکل کاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شکل چتر تشکیل می‌شوند، تا سطح زیرین آن‌ها در مقابل باران خشک نگه داشته شوند. دراین صورت سطح خارجی آن‌ها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می‌گردد و در نتیجه استقامت الکتریکی بوشینگ افزایش می‌یابد.
در حال حاضر تمام ترانسهای با قدرت زیاد، برای کار در هوای آزاد ساخته می‌شوند و مقره‌های عایقی، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می‌باشند:
٥ / ٠ و ١ و ٣ و ٦ تا ١٠ و ٢٠ و ٣٥ و ١١٠ و ٢٢٠ و ٣٢٠ و ٥٠٠ و ٧٥٠ کیلووات. درترانسهای قدرت از ٣ تا ١٠ کیلووالت، همان بوشینگ kv۱۰ بکارمی رود. برای ترانسهای kv ۱ وکمتراز مقره چینی ساده یامقره اپوکسی زرین ساخته می‌شود.

سیستم‌های اندازه گیری و حفاظت ترانس
١ - کنسرواتور یا منبع انبساط روغن
منبع ذخیره روغن که به اسامی منبع انبساط و کنسرواتور نیز نامیده می‌شود، تانکی است که در بالاترین قسمت ترانس نصب می‌شود در حین تغییرات بار روزانه، روغن ترانس انبساط وانقباض می‌یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می‌شود. اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانس و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد. در ترانسهایی که دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار هستند، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می‌گردد که قسمت کوچکتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر برای تانک اصلی در نظر گرفته می‌شود. از بالای هر قسمت منبع ذخیره، لوله‌ای به فضای آزاد آورده می‌شود، که به آن مجرای تنفسی می‌گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه‌ای قرار دارد، که داخل آن از ماده‌ای رطوبت گیربه نام سیلیکاژل پرمی شود. به این ترتیب هوای ورودی به ترانس رطوبت خود را از دست داده و کاملاً خشک خواهد بود.
در هر قسمت منبع ذخیره، یک نشان دهندة سطح روغن نصب می‌شود تا سطح روغن را در حین کار ترانس بتوان نظارت کرد و همچنین دو سطح منبع دیگر که مجهز به کنتاکت آلارم می‌باشند نیز بر روی آن‌ها نصب می‌گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می‌شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد.
٢ - تپ چنجر
در بارهای مختلف افت ولتاژ در ترانسفورماتور‌ها و خطوط نیز تغییر می‌کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می‌شود. کنترل ولتاژ شبکه‌های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ایجاد می‌شود. اساس کار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانس استوار است. بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می‌گردد تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانس می‌گردد. تپ چنجر‌ها بطور گسترده‌ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می‌شوند. معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده % ١٥ +_ مقدور است. ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین ١ تا ٥ / ٢ درصد تغییر می‌کند انتخاب مقدار کم برای پله‌ها سبب افزایش تعداد تپ‌ها می‌گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می‌گردد.
محل تپ چنجر:
در داخل تانک اصلی، قسمتی را برای بخش اصلی تب چنجر) دایورترسوئیچ) در نظر گرفته اند این قسمت کاملاً آب بندی شده است داخل آن نیز با روغن ترانس پر شده است. این روغن کاملاً از روغن تانک اصلی جداست و باهم مخلوط نمی‌شود. تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب کرده اند که دارای مزیت‌های زیرمی باشند:
الف) در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می‌کنند حذف جرقه ساده تراست.
ب)، چون تعداد دورسیم پیچهای فشارقوی بیشتر است، لذا امکان تغییرات یکنواخت تروپه‌های کوچکتر به راحتی میسر است. در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می‌دهند تا عایق کاری آن نسبت به زمین ساده‌تر باشد.
بهره برداری از ترانسفورماتورهای با تنظیم کننده ولتاژ زیر بار:
اکثر ترانسفورماتور‌ها دارای دستگاهی بنام تب چنجر بوده که کار آن‌ها عملاً در مدار گذاشتن و خارج کردن تعدادی از حلقه‌های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانس می‌باشد. عموماً این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می‌گیرد.
تب چنجر ترانسفورماتور‌ها عموماً بر ٢ نوع می‌باشند:
١: On load tap changer- ترانسفورماتورهایی که تب آن‌ها زمانی که تپ ترانسفورماتور زیربار است، قابل تغییر می‌باشد.
٢:Off load tap changer- ترانسفورماتورهایی که تب آن‌ها فقط زمانی که در مدار نباشند، قابل تغییر می‌باشند
این تغییر تپ در محل روی بدنه ترانس صورت می‌گیرد. به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینکه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می‌آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می‌باشد، تب آن‌ها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می‌دهیم. مکانیزم عمل تپ به طور کلی به این صورت است که اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه‌های ساعت تعداد حلقه‌های سیم پیچ را کم و در خلاف آن زیاد نماید.

 

 

منبع:وبلاگ کوچکسرائی