عوامل داخلی و خارجی ایجاد خطا در ترانسفورماتور

عوامل داخلی و خارجی ایجاد خطا در ترانسفورماتور

علل و عوامل مختلفی می توانند ترانسفورماتور های قدرت را تهدید کرده و در نتیجه باعث سوختن آن ها شوند. از جمله این عوامل می توان به عوامل داخلی و خارجی ایجاد خطا در ترانسفورماتور و نیز عوامل غیر الکتریکی و عامل بهره برداری اشاره کرد.

در بحث عیوب داخلی؛ عیوب الکتریکی و عیوب حرارتی که باعث تخلیه جزئی و کرونا خواهد شد. همچنین عیوب ایزولاسیون داخلی ناشی از عیوب با عوامل قبل از قوس به صورت تخلیه جزئی و یا قطع هادیها و عیوب در سیم پیچ ها و عیوب در ایزولاسیون خارجی ترانسفورماتور که شامل قوس به شاخکهای برق گیر بوشینگ ها و عیوبی همچون عیب در دستگاه تپ چنجر و کاهش سطح روغن، عیب در تابلو کنترل و… نام برد.

یکی از عوامل خارجی اضافه بار می باشد که این اضافه بار به زمان مجاز بستگی دارد، چرا که عمر یک ترانسفورماتور، شدیداً تحت تأثیر افزایش درجه حرارت سیم پیچ ها و افزایش درجه حرارت روغن آن است که این افزایش درجه حرارت به سبب مقدار باری است که روی آن گذاشته می شود، اضافه بار ها سبب افزایش زیاد درجه حرارت (سیم پیچهای روغن) خواهد شد و فساد عایق ها و روغن را به دنبال خواهد داشت و… عوامل دیگری که باعث صدمه ترانسفورماتورهای قدرت می شوند، عوامل مؤثر در افزایش درجه حرارت روغن و درجه حرارت سیم پیچ و همچنین اثر اضافه ولتاژهای ناشی از تخلیه جوی و سوئیچینگ (Restrike) که در صورتیکه این اضافه ولتاژ مهار نشوند باعث خسارت و صدمه بسیار جدی به تجهیزات خصوصاً ترانسفورماتور خواهد بود.

در صورتیکه برآورد تحمل ایزولاسیون داخلی (BIL) و اضافه ولتاژ تخلیه جوی و سوئیچینگ در طراحی در حد مطلوب و استاندارد در نظرگرفته نشود عامل بسیار مهم در تخریب ترانس خواهد بود.

همچنین مخرب ترین عامل که ترانسفورماتورهای قدرت را تهدید می کند وجود اتصال کوتاه و عدم عملکرد رله حفاظتی است که این اتصال کوتاه باید به گونه ای کنترل شوند که در سایر مقالات وبسایت راههای مقابله با اضافه ولتاژ و کاهش قدرت اتصال کوتاه توضیحات لازم داده شده است.

بطور کلی عواملی که ترانسفورماتور قدرت را تهدید کرده و موجب آسیب جدی و یا سوختن آن می شود را می توان بصورت زیر تقسیم بندی نمود:
۱- عوامل داخلی
۲– عوامل خارجی
۳- عوامل غیر الکتریکی
۴- عامل بهره برداری

عوامل داخلی

اتصال حلقه، اتصال زمین، وضعیت عایق بندی ترانسفورماتور و بطور کلی مجموعه عیوب داخلی که از داخل به ترانسفورماتور صدمه وارد می نمایند. مانند ضعف عایقی سیم پیچ ها، نامطلوب بودن روغن ترانسفورماتور، اشکال درهسته، ضربه خوردگی تپ چنجر و یا عیب در مکانیزم، وجود رطوبت و یا کاهش روغن در اثر نشت باعث بروز عیوب داخلی می شوند.

عیوب داخل ترانسفورماتور به دو گروه تقسیم می شوند:
– عیوب الکتریکی: که در اغلب موارد با انجام اقداماتی می توان سبب تخفیف آن گشت.
– عیوب حرارتی: که در بسیاری از موارد اقدام خاصی در مورد آن ها می توان انجام داد.

عیوب الکتریکی

اهم این نوع عیوب عبارتند از:
– تخلیه جزئی (Partial discharges): به تخلیه ای اطلاق میشود که از طریق ایجاد پل در داخل عایق بین دو هادی ایجاد می شود که به هر حال نیازمند دو قطب متقابل می باشد.
– کرونا Corona: به تخلیه هایی می گوئیم که دارای یونیزاسیون ضعیف بوده و از نوع پلاسمای سرد و در داخل محفظه های گاز داخل عایق ایجاد می گردد.
به عنوان مثال عایقهایی که به طور ناقص غوطه ور در روغن شده اند و یا رطوبت آن ها کاملاً جذب نشده باشد محیطی مناسب جهت تشکیل کرونا می باشد.
تخلیه الکتریکی که همراه با عبور قوس و شکست عایقی می باشد عبارتند از:
Sparkover- تخلیه ای که در داخل روغن ایجاد می شود.
Puncture– تخلیه ای که داخل عایق جامد صورت می گیرد.
Flashover- تخلیه ای که از طریق سطح عایقهای جامد انجام می گیرد.
Tracking- تخریب فزاینده سطح عایق بصورت Local و نهایتاً نفوذ و ایجاد هدایت از داخل آن (شکست عایقی)
Sparking discharges– شکست موضعی عایقی با شدت یونیزاسیون زیاد که به آن آرکینگ کوچک می گویند.

عیوب روی داده در محدوده داخل ترانسفورماتور

عیوب ایزولاسیون داخلی (عیوب در محفظه بسته):
– عیوب با عوامل قبل از قوس به صورت تخلیه جزئی و یا قطع هادیهای ارتباطی و عیوب در سیم پیچ ها
– عیوب با تبدیل لحظه ای به قوس کامل.
– عیوب روی داده در هسته.

عوامل غیر الکتریکی

کمبود روغن، نقص فنی در دستگاه خنک کنندگی، نقص فنی در تنظیم کننده ولتاژ ترانسفورماتور (تپ چنجر).

عامل بهره برداری

در حیطه بهره برداری عواملی مانند انتخاب نادرست تجهیزات از نظر کیفیت و طراحی عدم کنترل و نظارت در نصب شبکه های انتقال و توزیع و همچنین عدم داشتن حفاظتهای لازم و عدم آموزش درست و اصولی مسئولین بهره برداری و اپراتور ها از دستورالعمل های مربوط به بهره برداری ترانسفورماتور می تواند عاملی در کاهش طول عمر ترانس یا سوختن آن شود.

عیوب داخل ترانسفورماتور به دو گروه تقسیم می شوند:
عیوب در ایزولاسیون خارجی ترانسفورماتور:
– قوس در شاخکهای برق گیر بوشینگ ها
– قوس در سطح خارجی بوشینگ (آلودگی محیط)
– قوس ترمینال
– ترمینال در بوشینگ ها

عیوب روی داده در شبکه و تأثیر مستقیم در کار ترانسفورماتور
– عیوب مختلف فاز – فاز و فاز – زمین در شبکه و برقراری جریان های عیب تحت عنوان Through fauit در سیم پیچهای ترانسفورماتور.
– اضافه ولتاژهای موقت شبکه.
– اضافه ولتاژهای موجی (تخلیه جوی و قطع و وصل).
– کاهش فرکانس واشباع هسته.
– اضافه بار (over load).

عیوب جنبی ترانسفورماتور منجر به عیب در ترانسفورماتور در دراز مدت
– قطع مدار خنک کنندگی وافزایش درجه.
– عیب در دستگاه Tap changer.
– عیب در تابلو کنترل (قطع تغذیه AC و DC کمکی).
– کاهش سطح روغن.

عیوب حرارتی

یکی از عمده ترین عیوب ترانسفورماتور ها اشکالات حرارتی آن ها می باشد که به صورتهای مختلف ظاهر می شوند:
عوامل خارجی (خطاهای خارجی)
عواملی که ترانسفورماتور را از خارج تهدید می کند عبارتند از:
– اضافه بار
– ازدیاد ولتاژ دراثر موج سیار
– اتصال کوتاه در شبکه (بخصوص اتصال شین).
– نزدیک شدن پرندگان یا حیوانات موذی به بوشینگ ها.
این عوامل درسوختن ترانسفورماتور ها بسیار مؤثرند. این عامل ها ممکن است بر اثر عیوب در شبکه انتقال و یا شبکه فشار ضعیف باشد و باعث عبور جریان بیشتر از حد مجاز در سیم پیچ ها گردد. و از لحاظ ایزولاسیون نیز مشکل آفرین بوده و اگر تجهیزات حفاظتی شامل (انواع رله های حفاظتی) نتوانند شبکه را از ترانسفورماتور جدا کنند. درنتیجه موجب تهدید جدی ترانس می شوند. اضافه ولتاژ صاعقه همزمان بر روی برقگیر ها حائز اهمیت می باشد. همچنین اثر نیروهای الکترودینامیکی ناشی از اتصال کوتاه های شدید اثرات نامطلوب بار روی سیم پیچهای ترانسفورماتور خواهد گذاشت. و در بعضی موارد حیوانات موذی جهت استفاده از گرمای ترانس خود را به بالای ترانس رسانده و باعث اتصال کوتاه روی بوشینگهای LN می شوند، یا اینکه پرندگان در فواصل بین بوشینگ ها قرار می گیرند.

در این مقاله به بررسی عوامل داخلی و خارجی ایجاد خطا در ترانسفورماتور پرداختیم، در سایر مقالات وبسایت به راه های پیشگیری از عوامل داخلی و خارجی ایجاد خطا در ترانسفورماتور نیز خواهیم پرداخت.