ترانسفورماتور روغنی

ترانسفورماتور روغنی

سیم پیچ یا ترانسفورماتور وسیله ای است که توانایی القای انرژی الکتریکی از یک سیم پیچ به سیم پیچ مقابل را دارد و در بعضی ترانسفورماتور ها این القا باعث افزایش ولتاژ و در بعضی دیگر هم باعث کاهش ولتاژ می شود. به طور کلی یک ترانسفورماتور روغنی را برای اعمال تغییرات در ولتاژ و جریان به کار می برند.

قسمتهای اصلی در ساختمان ترانسفورماتور روغنی عبارتند از:
١- هسته یک مدار مغناطیسی
٢- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
٣- تانک اصلی روغن

به جز موارد فوق اجزا دیگری نیز در ساختمان ترانسفورماتور روغنی به منظور اندازه گیری و حفاظت به شرح زیر وجود دارند:
١- کنسرواتور یا منبع انبساط روغن
٢- تپ چنجر
٣- ترمومتر ها
٤- نشان دهنده های سطح روغن
٥- رله بوخهلتس
٦- سوپاپ اطمینان یا لوله انفجاری / شیر فشار شکن
٧- رادیاتور یا مبدلهای حرارتی
٨- پمپ و فن ها
٩- شیرهای نمونه برداری از روغن پایین و بالای تانک
١٠- شیرهای مربوط به پرکردن و تخلیه روغن ترانسفورماتور
١١- مجرای تنفسی و سیلیکاژل مربوط به تانک اصلی و تب چنجر
١٢- تابلوی کنترل
١٣- تابلوی مکانیزم تب چنجر
١٤- چرخ ها
١٥- پلاک مشخصات نامی

هسته ترانسفورماتور روغنی

هسته ترانسفورماتور 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 ورقه ها حدود ۳۰ میلیمتر و حتی کمتر است. برای کاهش تلفات فوکو ورقه ها تا حد امکان نازک ساخته می شوند ولی ضخامت آن ها نباید بحدی برسد که از نظر مکانیکی ضعیف شده و تاب بردارد. در ترانسفورماتورهای قدرت ضخامت ورقه ها معمولاً ۳۰ یا ۳۳ میلیمترانتخاب می شود که این ورقه ها توسط لایه نازکی از وارنیش عایقی با یک سیم نازک عایقی، نسبت به هم عایق می شوند.

سیم پیچی های ترانس ترانسفورماتور روغنی

در ساختمان سیم پیچ های ترانس باید موارد متعددی در نظر گرفته شوند که در ذیل به مهمترین آن ها اشاره می نمائیم:
١- در سیم پیچ ها باید جنبه های اقتصادی که همان مصرف مقدار مس و راندمان ترانسفورماتور می باشد، مراعات شود.
٢- ساختمان سیم پیچ ها برای رژیم حرارتی که باید در آن کار کند محاسبه شود، زیرا در غیر این صورت عمر ترانس کاسته خواهد شد.
٣- سیم پیچ ها در مقابل تنش ها و کشش های حاصل از اتصال کوتاه های ناگهانی مقاوم شوند.
٤- سیم پیچ ها باید در مقابل اضافه ولتاژهای ناگهانی از نقطه نظر عایق، مقاومت لازم را داشته باشند.
سیم پیچ ترانسفورماتور ها نسبت به هم در نوع سیم پیچ، تعداد حلقه ها درجه و اندازه سیم ها و ضخامت عایق بین حلقه ها متفاوت خواهند بود. هر چه ولتاژ ترانسفورماتور بالا برود، تعداد حلقه های سیم پیچ بیشتر می شود و هر چه ظرفیت ترانسفورماتور بیشتر شود، اندازه سیم ها بزرگتر می گردد.
در ترانسفورماتور با هسته ستونی، سیم پیچ ها اعم از فشار قوی، متوسط و فشار ضعیف و سیم پیچ تنظیم بصورت استوانه متحدالمرکز روی ستونهای هسته قرار می گیرند. معمولاً سیم پیچ فشار ضعیف در داخل و فشار قوی در خارج واقع می شوند و ترتیب فوق به این دلیل رعایت می شود که عایق کاری فشار ضعیف نسبت به هسته راحت تر است.

تانک اصلی روغن ترانسفورماتور روغنی

تانک ترانسفورماتور یک ظرف مکعب یا بیضوی شکل است که هسته و سیم پیچ های ترانس در آن قرار می گیرند و نقش یک پوشش حفاظتی را برای آن ها ایفا می کند داخل این ظرف از روغن پر می شود بطوریکه هسته و سیم پیچ کاملاً در روغن فرو می روند. سطح خارجی تانک تلفات گرمایی داخل ترانسفورماتور را به بیرون منتقل می کند از هر مترمربع سطح تانک حدوداً ۴۰۰ الی ۴۵۰ وات توان گرمایی به خارج منتقل می شود، بطوریکه در ترانسفورماتورهای کوچک، همین سطح برای خنک کاری کافی است و به تمهیدات دیگری نظیر رادیاتور و فن نیاز نمی باشد. در ترانسفورماتورهای تا KVA ۵۰ بدنه تانک از ورق ساده فولادی به ضخامت حدوداً MM۳ میلیمتر ساخته می شود، سطح آن صاف بوده و نیازی به میله های تقویتی یا لوله های خنک کن ندارد. هر ۴ وجه ترانسفورماتور از یک ورق یک پارچه درست می شود و فقط در یک گوشه جوشکاری می گردد.

تانک ترانسفورماتور 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 تنش های 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 ترانسفورماتور را تأمین کند.
– محلی برای نصب بوشینگ ها، 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 ترانسفورماتور به روش پیش بینی شده برای حمل و نقل آن نیز بستگی دارد.

مقره ها (بوشینگ ها ) در ترانسفورماتور روغنی

سرهای خروجی سیم پیچ های فشار قوی و فشار ضعیف باید نسبت به بدنه فلزی تانک، عایقکاری شوند. برای این منظور از مقره ها استفاده می شود. مقره یا بوشینگ از یک هادی مرکزی که توسط عایق های مناسبی در میان گرفته شدهتشکیل شده است. بوشینگ ها روی در پوش فوقانی ترانسفورماتور نصب می شوند و در موارد نادری بوشینگ ها را روی دیواره جانبی تانک هم نصب می کنند. انتهای پایینی مقره در داخل تانک جای می گیرد، در حالیکه سر دیگر آن در بالای درپوش و در هوای خارج واقع می شود. ترمینالهای هر دو سر دارای بستهای مناسبی برای اتصال به سر هادی های داخل ترانسفورماتور و نیز هادی های شبکه می باشند. شکل و اندازه بوشینگ ها 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 می گیرند، بنابراین از نظر شکل کاملاً متفاوتند و از سپرهایی به شکل چتر تشکیل می شوند، تا سطح زیرین آن ها در مقابل باران خشک نگه داشته شوند. دراین صورت سطح خارجی آن ها زیاد شده و فاصله خزش جرقه روی سطح چینی عایق زیادتر می گردد و در نتیجه استقامت الکتریکی بوشینگ افزایش می یابد.
در حال حاضر تمام ترانسفورماتورهای با قدرت زیاد، برای کار در هوای آزاد ساخته می شوند و مقره های عایقی، برای ولتاژهای مختلف زیر موجود می باشند، 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. درترانسفورماتورهای قدرت از ٣ تا ١٠ کیلووالت، همان بوشینگ kv۱۰ بکارمی رود. برای ترانسهای kv ۱ وکمتراز مقره چینی ساده یامقره اپوکسی زرین ساخته می شود.

سیستم های اندازه گیری و حفاظت ترانسفورماتور روغنی

کنسرواتور یا منبع انبساط روغن ترانسفورماتور روغنی

منبع ذخیره روغن که به اسامی منبع انبساط و کنسرواتور نیز نامیده می شود، تانکی است که در بالاترین قسمت ترانسفورماتور نصب می شود در حین تغییرات بار روزانه، روغن ترانسفورماتور انبساط وانقباض می یابد و در حین انبساط وارد منبع ذخیره می شود. اندازه و حجم منبع ذخیره به اندازه ترانسفورماتور و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد. در ترانسفورماتورهایی که دارای تب چنجر قابل قطع زیر بار هستند، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد که قسمت کوچکتر برای تب چنجر و قسمت بزرگتر برای تانک اصلی در نظر گرفته می شود. از بالای هر قسمت منبع ذخیره، لوله ای به فضای آزاد آورده می شود، که به آن مجرای تنفسی می گویند (Breather) در ورودی این مجرا ظرف شیشه ای قرار دارد، که داخل آن از ماده ای 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 می شود تا سطح روغن را در حین کار ترانسفورماتور بتوان نظارت کرد و همچنین دو سطح منبع دیگر که مجهز به کنتاکت آلارم می باشند نیز بر روی آن ها نصب می گردند سطح خارجی منبع ذخیره نیز با رنگ مناسب پوشیده می شود تا از خوردگی و زنگ زدن محافظت گردد.

تپ چنجر ترانسفورماتور روغنی

در بارهای مختلف، افت ولتاژ در ترانسفورماتور ها و خطوط نیز تغییر می کند و سبب تغییر ولتاژ شبکه می شود. کنترل ولتاژ شبکه های توزیع و انتقال عمدتاً توسط تب چنجر ایجاد می شود. اساس کار تب چنجر بر تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور استوار است. بدین ترتیب که با انشعاباتی که در سیم پیچ فشار قوی تعبیه می گردد تعداد دور سیم پیچ را تغییر داده و سبب تغییر ولتاژ خروجی ترانسفورماتور می گردد. تپ چنجر ها بطور گسترده ای برای کنترل ولتاژ شبکه در سطوح مختلف ولتاژی بکار گرفته می شوند. معمولاً کنترل ولتاژ در محدوده % ١٥ +_ مقدور است. ولتاژ هر پله تب چنجر عموماً بین ١ تا ٥ / ٢ درصد تغییر می کند انتخاب مقدار کم برای پله ها سبب افزایش تعداد تپ ها می گردد و انتخاب مقدار بالا برای هر پله باعث عدم امکان تنظیم دقیق ولتاژ مورد نظر می گردد.

محل تپ چنجر ترانسفورماتور روغنی

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 ترانسفورماتور پر شده است. این روغن کاملاً از روغن تانک اصلی جداست و باهم مخلوط نمی شود. تپ چنجر را در سمت فشار قوی نصب کرده اند که دارای مزیت های زیرمی باشد:
– در طرف فشار قوی جریان کمتر است لذا برای تپ چنجرهایی که زیر بار عمل می کنند حذف جرقه ساده تر است.
– چون تعداد دور سیم پیچهای فشارقوی بیشتر است، لذا امکان تغییرات یکنواخت تر و پله های کوچکتر به راحتی میسر است. در اتصال ستاره انشعابات تب چنجر را در سمت نقطه صفر قرار می دهند تا عایق کاری آن نسبت به زمین ساده تر باشد.

بهره برداری از ترانسفورماتور روغنی با تنظیم کننده ولتاژ زیر بار

اکثر ترانسفورماتور ها دارای دستگاهی بنام تب چنجر بوده که کار آن ها عملاً در مدار گذاشتن و خارج کردن تعدادی از حلقه های سیم پیچی ترانسفورماتور به منظور تغییر دادن در نسبت تبدیل ترانسفورماتور می باشد. عموماً این دستگاه در قسمت فشار قوی قرار می گیرد.

انواع تب چنجر ترانسفورماتور روغنی

– on load: ترانسفورماتورهایی که تب آن ها زمانی که تپ ترانسفورماتور زیربار است، قابل تغییر می باشد.
– off load: ترانسفورماتورهایی که تب آن ها فقط زمانی که در مدار نباشند، قابل تغییر می باشند.
این تغییر تپ در محل روی بدنه ترانسفورماتور صورت می گیرد. به این ترتیب با توجه به تعداد تپ و اینکه هر تپ چه مقدار تغییر ولتاژ بوجود می آورد و نیاز به چه مقدار تغییر در ولتاژ می باشد، تب آن ها را بر حسب نیاز سیستم تغییر می دهیم. مکانیزم عمل تپ به طور کلی به این صورت است که اهرمی قادر است در جهت گردش عقربه های ساعت تعداد حلقه های سیم پیچ را کم و در خلاف آن زیاد نماید.