آشنایی با بخش های مختلف ترانسفورماتور

بخش های مختلف ترانسفورماتور در زیر به صورت خلاصه معرفی شده است:

مخزن (تانک)

مخزن ترانسفورماتور فضایی برای روغن، حفاظت فیزیکی برای اکتیو پارت و یک سازه نگهدارنده برای تجهیزات جانبی و کنترلی است. قبل از پر کردن با روغن، مخزن و اکتیو پارت داخل آن تحت خلا قرار می گیرند تا هوای داخل مخزن تخلیه گردد، زیرا وجود هوا می تواند استقامت عایقی ترانسفورماتور را کاهش دهد. بنابراین مخزن ترانسفورماتورهای قدرت و فوق توزیع به گونه ای طراحی می شوند که بتوانند خلا را تحمل نمایند بدون اینکه دفرمه شوند.

کنسرواتور (منبع انبساط)

کنسرواتور (منبع انبساط) تانکی است که در بالاترین قسمت ترانسفورماتور نصب می شود. در حین تغییرات بار روزانه، روغن ترانسفورماتور  دچار انقباض و انبساط می شود که در حین انبساط روغن وارد کنسرواتور می شود. ابعاد کنسرواتور به ابعاد ترانسفورماتور و تغییرات دمایی آن در هنگام بهره برداری بستگی دارد. در ترانسفورماتورهایی که دارای کلید تنظیم ولتاژ قابل قطع زیر بار هستند، منبع انبساط به دو بخش تقسیم می گردد که قسمت کوچکتر برای کلید  و قسمت بزرگتر برای تانک اصلی در نظر گرفته می شود.

بوشینگ ها

بوشینگ در واقع یک اتصال الکتریکی را از عایق داخل ترانسفورماتور به یک عایق بیرونی انتقال می دهد. در اغلب موارد این عایق بیرونی، هوا است. بوشینگ همچنین عایق بندی مورد نیاز در بیرون ترانسفورماتور را نیز تامین می کند. از انواع بوشینگهای متداول می توان موارد ذیل را نام برد:

1- بوشینگهای روغنی: معمولا این بوشینگها تا ولتاژ 52kV کاربرد دارند. این بوشینگها معمولا دارای یک راد حامل جریان و یک محیط عایقی سرامیکی می باشند که بین راد و سرامیک را روغن ترانسفورماتور در بر گرفته است.

2- بوشینگهای خازنی: معمولا این بوشینگها برای ولتاژهای بالاتر از 63kV کاربرد دارند. این بوشینگها دارای ساختار لایه ای جهت کاهش شدت میدان الکتریکی بوده و انواع رایج این بوشینگها دو نوع کاغذ عایقی اشباع شده با روغن (OIP) و کاغذ عایقی اشباع شده با رزین (RIP) می باشند.

3- بوشینگهای جریان بالا: همانطور که از نام این بوشینگها مشخص است برای عبور جریان بالا کاربرد دارند. یکی از موارد استفاده این نوع بوشینگها ترانسفورماتورهای بزرگ مخصوصا ترانسفورماتورهای نیروگاهی می باشد که در سمت ترمینال بوشینگ از باسداکت استفاده می شود.

کلید تنظیم ولتاژ (تپ چنجر)

کلیدهای تنظیم ولتاژ تجهیزاتی هستند که نسبت تبدیل را با اضافه یا کم کردن تعداد دورها تنظیم می کنند. این تنظیم ممکن است توسط یک کلید قابل استفاده در حالت بی برقی (Off circuit tap changer) یا یک کلید قابل قطع تحت بار (On load tap changer) انجام گردد.

1- کلید تنظیم ولتاژ قابل استفاده در حالت بی برقی: همانطور که از نام این تجهیز مشخص است، از این نوع کلیدها برای تغییر موقعیت تپ و در واقع نسبت دور ترانسفورماتور در حالت بی برقی استفاده می شود. معمولا مکانیزم درایو این نوع کلیدها دستی است ولی امکان درایو موتوری نیز می تواند فراهم گردد و این مکانیزم بر روی درپوش و یا دیواره ترانسفورماتور نصب می گردد. این نوع کلیدها معمولا داخل مخزن ترانسفورماتور نصب می شوند، بطوریکه مکانیزم درایو روی درپوش یا دیواره مخزن ترانسفورماتور قرار می گیرد.

2- کلید تنظیم ولتاژ قابل قطع تحت بار: این نوع کلیدها نسبت دور ترانسفورماتور را در حالی تغییر می دهند که ترانسفورماتور برق دار بوده و جریان در حال عبور از آن است. کلیدهای تحت بار نیز به دو دسته زیر تقسیم بندی می گردند:

1- کلیدهای تنظیم ولتاژ بیرونی: این نوع کلیدها بیرون تانک ترانسفورماتور قرار گرفته و یک مخزن جداگانه برای روغن دارند.

2- کلیدهای تنظیم ولتاژ داخلی: این نوع کلیدها داخل تانک ترانسفورماتور قرار می گیرند. کلیدهای تنظیم ولتاژ داخلی رواج بیشتری داشته و انواع مختلفی دارند:

2-1- کلید تنظیم ولتاژ داخلی با تپ سلکتور مجزا و دایورتر سوئیچ: در این نوع کلید، تپ سلکتور در پایین دایورتر سوئیچ و در داخل روغن ترانسفورماتور نصب می گردد. اما دایورترسوئیچ در یک محفظه جداگانه قرار داشته و از یک کنسرواتور مجزا استفاده می نماید.

2-2- کلید تنظیم ولتاژ داخلی نوع سلکتور سوئیچی: در این کلیدها عمل انتخاب تپ و سوئیچینگ در یک محفظه روغن که از روغن ترانسفورماتور مجزا می باشد انجام می گیرد.

نشان دهنده سطح روغن(روغن نما)

روغن نما تجهیزی است که در ترانسفورماتورهای روغنی برای نمایش سطح روغن استفاده می شود. در ترانسفورماتورهای توزیع کوچک غالبا از روغن نمای بدون کنتاکت استفاده شده که از طریق یک شناور داخل کنسرواتور، میزان سطح روغن به وسیله صفحه نمایشگر نشان داده می شود.

اما در ترانسفورماتورهای توزیع بزرگتر و تمامی ترانسفورماتورهای فوق توزیع و قدرت غالبا از روغن نمای مغناطیسی کنتاکت دار استفاده می شود که از دو بخش اصلی تشکیل شده است:

• صفحه نمایشگر: در صورتی که عقربه نمایشگر روی MIN قرار بگیرد روغن نما آلارم حداقل سطح روغن و در صورتی که روی MAX قرار بگیرد آلارم حداکثر سطح روغن را ارسال می کند. +20 نیز به معنای میزان سطح روغن در دمای 20 درجه سانتیگراد است.
• ترانسمیتر: توسط فلنج روی کنسرواتور نصب می شود. یک شناور با بالا و پایین رفتن سطح روغن، یک شفت را به حرکت در می آورد. این شفت از طریق مغناطیسی به محور صفحه نمایشگر متصل است و با حرکت عقربه میزان سطح روغن نشان داده می شود.

فشار شکن

شکست الکتریکی یا اتصال کوتاه به وجود آمده در ترانسفورماتور روغنی معمولا با افزایش فشار در داخل مخزن همراه است. علت افزایش فشار، شکل گیری گاز های حاصل از تجزیه روغن می باشد. هدف از بکار گیری فشار شکن، محدود کردن اضافه فشار وارده به مخزن در یک خطای داخلی و نهایتا کاهش احتمال شکافته شدن مخزن و پاشیده شدن غیر قابل کنترل روغن است که می تواند خطر آتش سوزی را تشدید کند. در صورتیکه فشار شکن کنتاکت دار باشد، پس از عملکرد آن سیگنال تریپ صادر می گردد.

 رطوبت گیر

در ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت دارای کنسرواتور، در اثر انبساط و انقباض روغن، خروج و ورود هوا به داخل کنسرواتور صورت می پذیرد. برای اینکه سطح رطوبت پایین روغن ترانسفورماتور کماکان حفظ گردد، عاری از رطوبت بودن هوای داخل منبع انبساط ضروری است. این فضا از طریق مسیری شامل یک ماده ی جاذب رطوبت (معمولا سیلیکاژل) با هوای بیرون در ارتباط است. سیلیکاژل، قدرت جذب رطوبت زیادی دارد و هنگامی که رطوبت سیلیکاژل زیاد شود و تغییرات رنگ آن به بیش از دو سوم حجم رطوبت گیر برسد، توانایی جذب رطوبت آن کاهش می یابد و بهتر است آن را تعویض نمود. لازم به ذکر است که سیلیکاژل آبی رنگ پس از جذب رطوبت به صورتی و سیلیکاژل نارنجی پس از جذب رطوبت به بی رنگ تغییر می نماید.

شیر نمونه برداری و تخلیه روغن
به منظور نمونه برداری از روغن ترانسفورماتور از شیر نمونه برداری که غالبا شیر دروازه ای DN25 می باشد استفاده می گردد. برای تخلیه، تزریق و سیرکولاسیون روغن ترانسفورماتور غالبا از شیرهای دروازه ای DN25 یا DN50 استفاده می شود که قابلیت اتصال به فلنج متصل به شیلنگ دستگاه سیرکولاسیون روغن را دارند.

رله بوخهلتس

رله بوخهلتس مهمترین رله حفاظتی ترانسفورماتورهای توزیع و قدرت می باشد که بین ترانسفورماتور و کنسرواتور نصب می گردد. این رله در سه وضعیت سیگنال آلارم یا تریپ صادر می کند:

1- ارسال سیگنال آلارم در صورت تجمع گاز در محفظه رله

2- ارسال سیگنال تریپ در صورت پایین آمدن سطح روغن

3- ارسال سیگنال تریپ در صورت حرکت سریع روغن از مخزن به سمت منبع انبساط

در صورتیکه رله اعلام آلارم نماید باید سریعا نمونه برداری از گاز و تست گازکروماتوگرافی انجام گیرد و اگر رله فرمان تریپ صادر کند به هیچ عنوان نباید بدون شناسایی خطا اقدام به برقدار کردن ترانسفورماتور نمود.

ترمومتر 

ترمومترها عموما برای اندازه گیری دمای بالای روغن و نقطه داغ سیم پیچ بر روی ترانسفورماتور نصب می شوند.

1- ترمومتر روغن: در ترمومتر روغن دمای بالای روغن مستقیما از طریق سنسور نصب شده بر روی درپوش مخزن اندازه گیری شده و برای نمایش از راه دور دما نیز از یک سنسور PT100 استفاده می شود. وظایف ترمومتر روغن عبارت است از:

• مانیتورینگ دمای روغن
• ارسال سیگنال آلارم یا تریپ در صورت افزایش دمای بیش از حد
• روشن و خاموش کردن تجهیزات خنک کننده (در صورت نصب روی ترانسفورماتور).

2- ترمومتر سیم پیچ: در ترمومتر سیم پیچ اندازه گیری دمای سیم پیچ به روش غیر مستقیم انجام می شود. فرض می شود که نقطه داغ سیم پیچ در نزدیکی قسمت بالای سیم پیچ و در جایی که توسط روغن احاطه شده قرار دارد. گرادیان دما بین نقطه داغ سیم پیچ و دمای بالای روغن وابسته به تلفات سیم پیچ بوده که خود تابعی از مجذور جریان است. بنابراین ترمومتر، دمای بالای روغن را اندازه گیری می کند ولیکن باید اختلاف دمای سیم پیچ با روغن احاطه کننده اطراف نیز با آن جمع شود. برای نمایش از راه دور دما نیز یک سنسور PT100 در ساختمان ترمومتر در نظر گرفته می شود. وظایف ترمومتر سیم پیچ عبارت است از:

• مانیتورینگ دمای سیم پیچ
• ارسال سیگنال آلارم یا تریپ در صورت افزایش دمای بیش از حد
• روشن و خاموش کردن تجهیزات خنک کننده (در صورت نصب روی ترانسفورماتور).

سیستم های خنک کننده

تجهیزات خنک کننده، روغن داغ را در قسمت بالای مخزن جمع کرده و پس از خنک کردن، آن را از قسمت پایین مخزن دوباره به ترانسفورماتور بر می گردانند. پیکربندی سیستم خنک کنندگی را می توان در دو مدار داخلی و خارجی مجزای روغن با برهم کنش غیر مستقیم در نظر گرفت. مدار داخلی، انرژی تلف شده را از سطوح تولید کننده ی حرارت به روغن انتقال داده و مدار خارجی، حرارت را از روغن به ماده خنک کننده ی ثانویه منتقل می کند. در اغلب ترانسفورماتور ها، عموما هوا نقش خنک کنندگی ثانویه را بر عهده دارد. خنک کنندگی مطابق استاندارد IEC در جدول زیر نشان داده شده است.