تحقیق مقاله بررسی علل آسیب دیدن ترانس های توزیع و روش های پیشگیری آن

نظر به اهمیت ویژه ترانس های شبکه، همواره مواظبت و نگهداری آنها از مسائل مهم در صنعت برق بوده و هم‌چنین در صورت صدمه دیدن ترانس، هزینه مربوطه بالا و خاموشی تحمیل شده طولانی مدت خواهد بود. در این گزارش ابتدا علل آسیب‌ دیدگی ترانس ها بحث گردیده و سپس راههای پیش‌گیری آن بیان میگردد.

اصولا آسیب‌دیدگی ترانس به دو صورت اتفاق می افتد :

1- هادی شدن عایق ترانس

2- پاره شدن یا قطع شدن هادیهای ترانس

 هر دو مورد ذکر شده پیامد سه عامل افزایش دمای داخل ترانس ، اضافه ولتاژ و ضربات مکانیکی است که ذیلاً به توضیح آنها می پردازیم :

 الف ) افزایش حرارت داخل ترانس بیشتر از حد تحمل ترانس (یعنی بیشتر از حد تحمل عایق ترانس) موجب آسیب‌ دیدگی عایق ترانس میگردد. عایقها بر خلاف هادیها در صورت بالا رفتن حرارت، هدایتشان بیشتر شده و جریان نشتی بیش از حد در عایق باعث سوختن ترانس میگردد.

ب ) اگر اضافه ولتاژ حادث شده در شبکه باعث بالا رفتن ولتاژ نسبت به بدنه و یا نسبت به فاز دیگر (بیشتر از حد استقامت حرارتی عایق )گردد هادیها موجب بروز قوس در عایق شده و عایق خاصیت خود را از دست می دهد و یا اگر ولتاژ بالا بافرکانس نامی بصورت مداوم برقرار گردد جریان نشتی عایق تدریجاً بیشتر شده و دمای عایق بالا می‌رود که نهایتاً حرارت بالا باعث آسیب دیدن عایق می‌گردد .

ج ) در صورت حمل نادرست ترانس چه با جرثقیل و یا هر وسیله دیگر به علت تکانهای شدید، هسته ترانس که بر روی بدنه ثابت شده جابجا گشته و منجر به پاره گی نقاط اتصال هادیها میگردد و هم‌چنین اگر اتصال کوتاهی در ورودی یا خروجی ترانس اتفاق افتد هادیهای ترانس بر اثر اتصالی، نیروهای زیادی به یکدیگر واردمی‌نمایند(هادیهای حامل جریان به یکدیگر نیرو وارد می‌کنند که به جریان عبوری وفاصله هادیها از یکدیگر وابسته است) این نیروها اغلب باعث پاره گی هادیها و یا خرابی عایق خشک ترانس میگردد. اگر بار ترانس نیز بالا رود به علت تولید حرارت درترانس باعث پاره گی هادیها در نقاط ضعیف ترانس می‌شود که این مورد بیشتر درترانسهایی باسیم‌پیچی زیگزاگ در نقطه اتصال اتفاق می‌افتد.

عواملی که باعث صدمه دیدن ترانس میگردند

اضافه بار:

اگر بنا به هر علتی از جمله زیاد شدن بار شبکه، نشت روی مقره‌ها و هادیها، بار ترانس زیاد گردد و کلید کل تابلوی ترانس عمل ننماید با ازدیاد جریان هادیهای ترانس تلفات اهمی ترانس بالا رفته و حرارت تولیدی ، بیشتر ازحرارت تبادلی بوده و به راحتی دفع نمی‌گردد که باعث صدمه دیدن عایق ترانس می گردد.

نشت روغن:

اگر سطح روغن در داخل ترانس کاهش یابد و به جای روغن هوا در داخل تانک ترانس نفوذ کند ، با توجه به پایین بودن استقامت الکتریکی هوا نسبت به روغن باعث بروز قوس در ترانس شده و آسیب می‌بیند.

نفوذ رطوبت:

وجود ذرات آب در روغن بشدت استقامت الکتریکی روغن ترانس را کاهش میدهد که باعث بروز قوس در روغن ترانس می‌شود.

اضافه ولتاژهای موقت:

هر چند طبق استاندارد هر ترانسی می‌تواند ولتاژی بیشتر از حد نامی را طی مدت زمان کوتاهی تحمل کند (حتی مورد تست قرارمی‌گیرد) اما این اضافه ولتاژها باعث به اشباع رفتن هسته و ایجاد هارمونیک می‌گرددکه هارمونیکهای بالای فرکانس نامی ، تلفات هسته را بالا برده و نهایتاً حرارت ایجادشده در هسته و عدم تبادل حرارتی لازم موجب آسیب دیدن عایق می‌شود (این حرارت درمحاسبات طراحی وارد نمی‌گردد).

آلودگی روغن ترانس:

طی دوره کاری ترانس با توجه به گردش روغن در بین هادیها و هسته، روغن کهنه شده و هم‌چنین سطح آنها را می‌شوید و ذرات کنده شده از دیواره‌ها معمولاً بصورت لجن در ته تانک ترانس انباشته می‌گردد. وجود ذرات فوق در روغن موجب کاهش استقامت الکتریکی روغن میگردد.

اضافه ولتاژ های گذرا:

اضافه ولتاژهای گذرا در شبکه معمولاً به دو صورت نمایان میگردند :

الف ) صاعقه که اضافه ولتاژ خارجی است.

ب ) کلیدزنی که اضافه ولتاژداخلی است.

 اگر تعداد اضافه ولتاژ هایی که به ترانس میرسند زیاد باشند یا حدولتاژهای آنها بالا باشد باعث تخریب عایق می‌گردند. گاهاً اضافه ولتاژها در حدی نیستند که ابتدائاً عایق را خراب نمایند بلکه به علت رزونانس یا فرو رزونانس رفتن ترانس و خواص سلفی و خازنی باعث بروز قوس از سر ترانس ، یا بالا رفتن دمای ترانس میگردد.

عمر بالای ترانس:

وقتی ترانس به مدت طولانی در شبکه مورداستفاده قرار گیرد، عایق خشک ترانس کم‌کم خاصیت اولیه خود را از دست میدهد که حتی با تعویض روغن هم‌دیگر به حالت اولیه برنمی‌گردد. (عمر مفید ترانس معمولاً از طرف شرکت سازنده داده می‌شود).

بالا رفتن دمای محیط:

افزایش دمای محیط موجب آسیب‌دیدگی ترانس میگردد. بدین صورت که وقتی تفاوت دمای داخل ترانس و محیط پست در اثر افزایش حرارت محیط کم گردد تبادل حرارتی بین ترانس و هوای پست کم شده و حرارت تولید شده در ترانس حبس گردیده و عایق ترانس صدمه می‌بیند. دمای شرایط کاری جهت اخذ قدرت نامی توسط سازنده تعیین می‌گردد که می‌بایست میزان کاهش قدرت به ازای افزایش درجه حرارت نیزقید شود.

بروز جرقه یا هارمونیک در ولتاژ اولیه:

بنا به هر علتی اگر دراولیه ترانس، ولتاژ همراه هارمونیک باشد باعث بوجود آمدن فلوهای متناظر با همان هارمونیک‌ها در هسته ترانس میگردد، که این هارمونیک‌های فرکانس بالا موجب بالا رفتن تلفات فوکو و هیسترزیس در هسته می‌شود و ترانس از بالا رفتن حرارت ناشی از آن صدمه می‌بیند. گاهاً به علت رطوبت محیط یا وجود آلودگی بر روی مقره‌ها و یا نزدیک شدن شاخه درختان به خط تحت ولتاژ و… قوس بوجود می‌آید و به علت بالا بودن مقاومت دربرخی از این اتصالات و دور بودن از ابتدای فیدر، این قوسها باعث عملکرد رله پست مادر نمی‌گردند. وجود قوس و قابل ملاحظه بودن امپدانس قبل از محل عیب موجب ریپل‌های ولتاژ روی موج ولتاژ می‌شوند. ریپل‌های ولتاژ دارای هارمونیک‌های بالا بوده واشکالاتی را برای دستگاههای الکتریکی مورد تغذیه روی آن فیدر پیش می‌آورد.