اضافه ولتاژهای رزونانس در ترانسفورماتورهای توزیع

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: نتیجه طبیعی استفاده صنایع از ترانسفورماتورهای توزیع با ظرفیتهای بالاتر، افزایش احتمال بروز اضافه ولتاژ‌ها در وضعیتهای مختلف روزانه است. برای تعیین پارامترهای سیستم که می‌توانند باعث ایجاد اضافه ولتاژهای فرورزونانس شدید گردند، آزمایشهای کاملی توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است.

 

آزمایشات مذکور بر روی تعدادی ترانسفورماتور توزیع و تحت شرایط کار واقعی انجام شده است. در طول این آزمایشات، صد‌ها بار عملیات کلیدزنی بر روی ترانسفورماتورهای توزیع با ولتاژهای متفاوت و با سیم پیچ ستاره زمین شده و اولیه مثلث انجام گردید. این پروژه بطور کلی ثابت کرد که در ترانسفورماتورهای با ظرفیت بالا که امروزه توسط صنایع مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرند، احتمال ایجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسی بیشتر از ترانسفورماتورهای دهه گذشته می‌باشد.

بطور نمونه، در آزمایشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روی یک ترانسفورماتور معمولی با هسته سیلیکون – فولاد با ظرفیت ۲۲۵ KVA و ولتاژ ۲۵ KV با اتصال Y. –Y، یک اضافه ولتاژ با پیک ۲. ۳۵ برابر پیک نامی ترانسفورماتور اندازه گیری شده است.

تحقیقات DSTAR، برخی نظرات موجود در مورد اثرات پدیده اضافه ولتاژ را رد کرد. برای مثال بجای جریان تحریک هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترین مشخصه برای شناسایی پدیده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور می‌باشد. نتایج تحقیقات انجام گرفته توسط این مرکز، اخیرا" بعنوان مبحث جدید و با ارزشی از سوی IEEE منتشر شده است.

پروژه تحقیقاتی دیگری توسط موسسه DSTAR جهت تعیین تأثیر نصب برقگیر اکسید روی بر روی اضافه ولتاژهای فرورزونانس انجام گرفته است. این تحقیقات نشان داد که وقوع اضافه ولتاژهای فرورزونانس باعث خرابی سریع برقگیر GAPLESS نخواهد شد.

بدلیل وجود امپدانس خیلی بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگیر به آهستگی صورت میگیرد. همچنین این تحقیقات نشان داد که برقگیر‌ها می‌توانند بعنوان عامل موثری در کنترل اضافه ولتاژ‌ها در شرایط گوناگون باشند. دستورالعملهای مختلفی برای کاربرد برقگیرهای مختلف با توجه به شرایط بهره برداری وجود دارد که بیان می‌کند هر برقگیر چند دقیقه می‌تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل کند. این اضافه ولتاژ در زمان کلیدزنی (سوئیچینگ) ترانسفورماتور‌ها رخ می‌دهد.

بانکهای ستاره – مثلث

کلیدزنی بانکهای ترانسفورماتور سه فاز هوایی با سیم پیچی Y – ∆ بصورت فاز به فاز می‌تواند سبب ایجاد مشکلات اضافه ولتاژ و خرابی ترانسفورماتور‌ها یا برقگیر‌ها گردد. این موضوع در تحقیقات DSTAR بررسی گردید و نتایج بدست آمده مطالب مفیدی را در مورد کلیدزنی، حفاظت اضافه ولتاژ‌ها و قابلیت برقگیر‌ها در رفع این اضافه ولتاژ‌ها ارائه نمود. نتایج تحقیقات مذکور همچنین گونه دیگری از پدیده اضافه ولتاژ را که قبلا" گزارش نشده بود، کشف و معرفی نمود. این اضافه ولتاژ که دامنه زیادی دارد یک علت روشن برای خرابی خیلی از ترانسفورماتور‌ها در این زمینه می‌باشد.

 

 

امواج طرف ثانویه

ترانسفورماتورهای تک فاز توزیع با سیم پیچی از نوع طراحی non – interlaced به همان اندازه که ممکن است بواسطه امواج صاعقه وارد شده از طریق نقطه خنثی در ثانویه صدمه ببینند به همان قدر نیز ممکن است از طریق امواج طرف اولیه در معرض خطر باشند. همانطور که در شکل (۲) دیده می‌شود ولتاژ القاء شده در سیم پیچی طرف اولیه در مجموع کم است ولی تنش‌های لایه به لایه در میان سیم پیچی‌های ترانسفورماتور زیاد اتفاق می‌افتد. آزمایشات متعدد DSTAR و بررسی‌های تحلیلی انجام شده دستورالعمل و راهنمائیهائی را برای حداقل نمودن ریسک خرابی ترانسفورماتور در مواجه با این پدیده، تهیه نموده است.