استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور

استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور

در ترانسفورماتورهای قدرت به دلیل تخلیه جزئی که در روغن ترانسفورماتور رخ می دهد، برخی از گازها آزاد می شوند که با تشخیص زودهنگام این گازها می توان از آسیب جدی به ترانس جلوگیری کرد. در این مقاله به روش جدیدی ( استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور ) برای تشخیص و آشکارسازی این گازها اشاره می شود.

ترانسفورماتورهای قدرت بزرگترین بخش سرمایه گذاری را در پستهای انتقال و توزیع تشکیل می دهند. پیامد سود اقتصادی ناشی از خارج شدن یک ترانسفورماتور از شبکه، می تواند یک زیان چند میلیون دلاری باشد. بالعکس، راه اندازی به موقع یک ترانسفورماتور معمولا می تواند از این زیان عظیم جلوگیری کند. شرایط خطا در یک ترانسفورماتور قدرت می تواند به طرق مختلف آشکارسازی شود. یک روش بر اساس آشکارسازی محصولات ناشی از تنزل کیفیت روغن عایقی، که معمولا گازهای محلول در آن هستند، می باشد. این گاز ها در نتیجه تلفات غیرعادی در داخل ترانسفورماتور تولید می شوند. انرژی گرمائی آزاد شده بواسطه خطاهایی از قبیل: اضافه دما، تخلیه جزئی و وقوع قوس الکتریکی، غالباً برای تولید حباب های گاز کافی است. بعلاوه، شرایط رطوبت بالا و اضافه بارهای ناگهانی می تواند باعث تشکیل حبابهای بخار آب شود که از عایق های سیم پیچ آزاد می شوند. هنگامی که به کمک نتایج تحلیل آزمایش گازهای محلول در روغن (DGA)، مشخص گردید که یک ترانسفورماتور گاز تولید می کند، بیشتر شرکتهای دارنده ترانسفورماتور، برای اینکه بفهمند که درون ترانسفورماتور چه می گذرد تا بدین وسیله از وقوع یک خرابی فاجعه انگیز جلوگیری نمایند، برنامه ای جهت آزمایشهای مرتب با فاصله زمانی کمتر، به مورد اجرا می گذارند که بشکل هفتگی و یا حتی روزانه انجام می شود. کسانی که تاکنون درصدد تفسیر نتایج عددی حاصل از این آزمون ها برآمده اند، احتمالا با این نکته موافقند که این کار یکی از مشکلترین تجزیه تحلیل هاست و در اغلب اوقات نیز نتیجه بخش نیست. معمولا اطلاعات اضافی زیادی، در کنار اخذ مشورت از افراد خبره در امر ترانسفورماتور، مورد نیاز است تا بتوان در این مورد تصمیم گیری کرد. در حال حاضر روشی برای انجام این تجزیه تحلیل در دسترس نیست.
آشکار سازی امواج صوتی حاصله از وقوع تخلیه جزئی در ترانسفورماتور  با استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور نیز یک روش مشهور است که تجهیزات مورد نیاز آن در دسترس می باشد. ثانیاً این امر روشن شده است که حتی وقتی در ترانسفورماتور تخلیه جزئی وجود ندارد، باز امواج صوتی از آن منتشر می گردد و نیز مشخص شده است که انتشار این امواج نتیجه تشکیل حباب های گاز است؛ لذا تجزیه و تحلیل این علائم برای تعداد قابل ملاحظه ای از ترانسفورماتورها، می تواند به یک روش تشخیص جدید برای آشکارسازی، جایابی و تعیین مشخصات نقاط مولد گاز منجر شود. برای این منظور باید روشهایی برای آشکارسازی صوت، توسعه داده شود و پایگاه اطلاعاتی لازم برای شناسایی منابع مختلف تولید گاز و میزان جدی بودن آن ها ایجاد گردد. برای نیل به این هدف بهترین وسیله استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور است.
هدف نهایی از این کار، ارائه یک روش آزمایش و الگوریتم ارزیابی نتایج آن است تا بتوان معیارهایی را برای این مسئله پیدا نمود. این پروژه مشتمل بر دو مرحله است. در مرحله اول، مفاهیم مربوط به این روش ارائه می شود و در مرحله دوم اطلاعات مربوط به تولید گاز در ترانسفورماتور ها جمع آوری می گردد.

مرحله اولِ استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور

میزان مؤثر بودن استفاده از امواج صوتی در آشکارسازی منابع تولید گاز نمایانده می شود. در این رابطه یک کار مقدماتی بر روی تجهیزات سیکل خنک کننده مؤسسه پلی تکنیک رنسلر (RPI) انجام خواهد شد. شرایط خطا شبیه سازی خواهد شد تا تغییرات میزان گاز تولید شده بوسیله اضافه دمای هادی، تخلیه جزئی و وقوع قوس الکتریکی را را بازسازی کند. اعضای تیم مؤسسه PAC، آزمایش اندازه گیری تشعشعات صوتی را با استفاده از جدیدترین لوازم اندازه گیری، بر روی سیکل خنک کننده انجام خواهند داد. مقدار و نوع گازهای تولیدی، بوسیله اندازه گیری های ON line و off line، از طریق اندازه گیری گاز موجود در روغن و نیز گاز ایجاد شده در فضای بالای منبع انبساط سیکل، مشخص خواهد شد. این آزمایش ها به نحوی انجام می شوند که هر دو نوع تحولات گذرا و دینامیک موجود در گاز را نشان دهند. نمونه گازهای تولید شده، در تمامی بازه دمایی و نرخ های مختلف عبور جریان روغن، گرفته خواهد شد. این اطلاعات بوسیله RPI و PAC مورد تجزیه و تحلیل قرار خواهند گرفت.

مرحله دومِ استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور

پس از تکمیل موفقیت آمیز مرحله یکم، مرحله دوم پروژه آغاز می شود. در این مرحله، شش شرکت برق توسط EPRI و PAC تعیین می شوند و ترانسفورماتورهایی که در این شرکت ها گاز تولید می کنند، همراه با ترانسفورماتورهای مشابه آن ها که گاز ایجاد نمی نمایند مورد بررسی قرار خواهند گرفت. در این مرحله حداقل ۳۰ ترانسفورماتور مولد گاز جهت ایجاد پایگاه اطلاعاتی لازم مورد مطالعه قرار خواهند گرفت. بر روی هر ترانسفورماتور، حداقل بمدت ۲۴ ساعت آزمایش خواهد شد. تجهیزات بنحوی تنظیم می شوند که انرژی صوتی با فرکانس قدرت و نیز پمپ ها، فن ها، تب و بار در نظر گرفته شوند. این اطلاعات با استفاده از تجزیه تحلیل گرافیک، تجزیه تحلیل های آماری و شبکه های عصبی مورد ارزیابی قرار خواهد گرفت تا اغتشاشات ناشی از نویزهای موجود در محیط و اعوجاجات علائم ایجاد شده در اثر ساختمان داخلی ترانسفورماتور، شناسایی و حذف شوند. آنگاه با استفاده از افراد خبره انتخاب شده توسط EPRI، این اطلاعات به طراحی و مشخصات خاص هر ترانسفورماتور مرتبط خواهد شد. هرگاه که شرکت برق ذیربط، تصمیم به باز کردن محفظه ترانسفورماتور بگیرد، اطلاعات فوق الذکر با یافته های فیزیکی حاصله از بازبینی مقایسه خواهند شد.

یکی از اهداف کار آنست که بتوانیم توصیه ای برای اقدامات لازم بنمائیم که این توصیه درقالب موارد ذیل دسته بندی می شود:
– ادامه مشاهده
– انجام DGA با دفعات بیشتر
– مراقبت on line یا روزانه
– اقدام فوری

دستاوردهای پروژه استفاده از امواج صوتی برای آشکارسازی گازهای ناشی از تخلیه جزئی ترانسفورماتور

– یک گزارش به شرکت ذینفع در رابطه با منابع تولید گاز در ترانسفورماتورهای ذیربط.
– یک گزارش حاوی جزئیات آزمایش و روشهای آن، پایگاه داده های مربوط به نتایج آزمایشهای میدانی و تجزیه و تحلیل داده ها.
– توسعه یک پایگاه اطلاعاتی اولیه برای مرتبط ساختن الگوهای انتشار علائم صوتی به نوع خطا و میزان جدی بودن آن.
– تهیه برنامه ای برای غنی کردن نرم افزار محل یابی بر مبنای داده های تجزیه و تحلیل شده و پایگاه داده ها.
– تهیه یک برنامه برای ایجاد یک ابزار تجاری و ایجاد پروسه آزمایش بر اساس ارزیابی های میدانی.
– شرکت کنندگان در این برنامه، این امتیاز را خواهند داشت که آزمایش های اضافی بر روی ترانسفورماتورهای مولد گاز خود داشته باشند و این آزمایش ها توسط خبرگان ترانسفورماتور مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرد و در خریدهای آینده خدمات و لوازم نیز تحقیقات قابل ملاحظه ای خواهند داشت.