تبلیغات

بررسی علل آسیب دیدن ترانس های توزیع و

روش های پیشگیری آن

 

نظر به اهمیت ویژه ترانسهای شبكه، همواره مواظبت و نگهداری آنها از مسائل مهم در صنعت برق بوده و هم‌چنین در صورت صدمه دیدن ترانس، هزینه مربوطه بالا و خاموشی تحمیـل شده طولانی مدت خواهد بود. در این گزارش ابتدا علل آسیب‌دیدگی ترانسها 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 ذكر شده پیامد سه عامل افزایش دمای داخل ترانس ، اضافه ولتاژ و ضربات مكانیكی است كه ذیلاً به توضیح آنها می پردازیم :

 

 الف ) افزایش حرارت داخل ترانس بیشتر از حد تحمل ترانس (یعنی بیشتر از حد تحمل عایق ترانس) موجب آسیب‌دیدگی 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 شبكه 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 بافركانس نامی بصورت مداوم برقرار گردد جریان نشتی عایق تدریجاً بیشتر شده و دمای عایق بالا می‌رود كه نهایتاً حرارت بالا باعث آسیب دیدن عایق می‌گردد .

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

 

عواملی كه باعث صدمه دیدن ترانس میگردند

 

اضافه بار:

اگر بنا به هر علتی از جمله زیاد شدن بار شبكه، نشت روی مقره‌ها و هادیها، بار ترانس زیاد گردد و كلید كل 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 كه باعث صدمه دیدن عایق ترانس می گردد.

 

نشت روغن:

اگر سطح روغن در داخل ترانس كاهش یابد و به جای روغن هوا در داخل تانك ترانس نفوذ كند ، با توجه به پایین بودن استقامت الكتریكی هوا نسبت به روغن باعث بروز قوس در ترانس شده و آسیب می‌بیند.

 

نفوذ رطوبت:

وجود ذرات آب در روغن بشدت استقامت الكتریكی روغن ترانس را كاهش میدهد كه 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 كوتاهی تحمل كند (حتی مورد تست قرارمی‌گیرد) اما این اضافه ولتاژها باعث به اشباع رفتن هسته و ایجاد هارمونیك می‌گرددكه هارمونیكهای بالای فركانس 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 كاری ترانس با توجه به گردش روغن در بین هادیها و هسته، روغن كهنه شده و هم‌چنین سطح آنها را می‌شوید و ذرات كنده شده از دیواره‌ها معمولاً بصورت لجن در ته تانك ترانس انباشته می‌گردد. وجود ذرات فوق در روغن موجب كاهش استقامت الكتریكی روغن میگردد.

 

اضافه ولتاژهای گذرا:

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

الف ) صاعقه كه اضافه ولتاژ خارجی است.

ب ) كلیدزنی كه اضافه ولتاژداخلی است.

 اگر تعداد اضافه ولتاژهایی كه به ترانس میرسند زیاد باشند یا حدولتاژهای آنها بالا باشد باعث تخریب عایق می‌گردند. گاهاً اضافه ولتاژها در حدی نیستند كه ابتدائاً عایق را خراب نمایند بلكه 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 شبكه مورداستفاده قرار گیرد، عایق خشك ترانس كم‌كم خاصیت اولیه خود را از دست میدهد كه حتی با تعویض روغن هم‌دیگر به حالت اولیه برنمی‌گردد. (عمر مفید ترانس معمولاً از طرف شركت سازنده داده می‌شود).

 بالا رفتن دمای محیط:

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

 بروز جرقه یا هارمونیك در ولتاژ اولیه:

بنا به هر علتی اگر دراولیه ترانس، ولتاژ همراه هارمونیك باشد باعث بوجود آمدن فلوهای متناظر با همان هارمونیك‌ها در هسته ترانس میگردد، كه این هارمونیك‌های فركانس بالا موجب بالا رفتن تلفات فوكو 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 نزدیك 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 عملكرد 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 هارمونیك‌های بالا بوده واشكالاتی را برای دستگاههای الكتریكی مورد تغذیه روی آن فیدر پیش می‌آورد.

 راههای پیشگیری

 ابتدا باید خاطرنشان ساخت كه ترانسها برای تلفات استاندارد و قابل محاسبه فركانس اصلی طراحی می‌گردند و هر گونه تلفات اجباری خارج از مقدار محاسبه شده در برآوردها نادیده گرفته می شود. لذا تلفات ناشی از هارمونیك‌ها و افزایشولتاژ شبكه برای ترانس مضر می‌باشد. مگر اینكه در شرایط جدید تقاضای دیگری برایساخت ترانسها با قدرت تحمل بیشتر مدنظر باشد. برای مثال می توان هسته ترانسها را به علت وجود هارمونیك ، بزرگتر از حد فعلی در نظر گرفت. (در حال حاضر ترانسهایی برای تلفات بیشتر طراحی میگردند)

 پیشگیری از بروز اضافه بار برای ترانسها:

انتخاب بهینه قدرت ترانس جهت تغذیه در شبكه بسیار مهم می‌باشد. در این راستا آگاهی از رفتار بار وبارگیریهای مداوم ترانس در نحوه تصمیم‌گیری حائز اهمیت است. معمولاً ترانسهایی كه بارشان كمتر از %30 تا %40 بار نامیشان باشند كم بار و اگر بیشتر از %70 بار نامی‌باشند پر بار تلقی میگردند. استفاده از ثبات جهت مطالعه و بررسی رفتار بار درمناطق مختلف ، الگوی مناسب از رفتار بار را برای ترانسهای شبكه بدست میدهد ومی‌توان با استفاده از آنها به مطالعه شبكه پرداخت. در حال حاضر به علت كمبود نیروی انسانی و وسایل از ترانسهای خاص، آمپراژگیری میگردد. بدین صورت كه با توجه به آمار فیوزسوزی و افتادن كلیدكل ها در روز قبل ، از آن ترانسها بارگیری به عمل می‌آید ودر صورت اضافه بار بودن ترانس نسبت به تعویض آن اقدام می‌شود و ترانس با قدرت بیشتر جایگزین میگردد استاندارد بودن اتصالات در تابلوها و رئوس تیرها و جعبه فیوزها از اتلاف انرژی جلوگیری كرده و از اضافه بار شدن بی‌مورد ترانسها جلوگیری میكند.

 نشت روغن ترانس:

بازدید‌های دوره‌ای و مداوم پست‌های توزیع میتواند در این خصوص راهگشا باشد. در بازدیدها ارتفاع روغن در شیشه روغن‌نما، ‌خیسی روی درپوش‌، رادیاتورها و زیر ترانس ملاك مناسبی از آگاهی نشت روغن می‌باشد كه درحال حاضر این عمل انجام میگیرد.

 نفوذ رطوبت:

 نمونه‌برداری و تست روغن ترانسها طی برنامه‌های ازپیش تعیین شده اطلاع دقیقی از نفوذ رطوبت به داخل تانك ترانس بدست میدهد. در حال حاضر همراه با تعمیرات خط، ترانسهای هوائی و سرویس پست‌های زمینی ، نمونه‌گیری وتست روغن انجام میگیرد كه طول دوره‌های بازدید و سرویس حدود یك بار در هر سال میباشد ولی با توجه به شرایط جوی برخی مناطق ، طول دوره بازدید باید كاهش یابد.

 اضافه ولتاژهای موقت:

در شبكه‌های توزیعی كه طول فیدرها كوتاه باشد، احتمال بروز اضافه ولتاژهای موقت در این شبكه‌ها وجود ندارد مگر اینكه اضافه ولتاژ از شبكه فوق توزیع سرایت نماید.

 آلودگی روغن ترانس:

تست روغن بصورت برنامه‌ریزی شده روش مناسبی برای آگاهی یافتن از آلودگی روغن ترانس است.

 اضافه ولتاژهای گذرا:

برای جلوگیری از خسارت ناشی از اضافه ولتاژهای گذرای خارجی (صاعقه) مناسب ترین راه، نصب برقگیر در پستهای هوائی و نقاط ارتباطی سركابلها و خطوط هوائی می‌باشد. عملكرد صحیح برقگیرها ترانسها را در مقابل صاعقه حفاظت می‌نماید. كلیدزنی در شبكه‌های توزیع می‌تواند ولتاژهای گذرایی حدود 1.5 برابر ولتاژ نامی را در شبكه بوجود آورد. چنین اضافه ولتاژهایی وقتی به ترانس كه دارای اندوكتانس بالایی در برابر اضافه ولتاژها میباشد ، می‌رسند تقویت میگردند، كه این موضوع اثر سوء برای ترانسها دارد. علاوه بر دامنه اضافه ولتاژ، پله‌ای بودن آن نیز مضر می‌باشد ، زیرا دارای هارمونیك‌های زیادی بوده و برای ترانسها مضر است آمار كلیدزنی و مانور در شبكه فشار متوسط كم نبوده و این مانورها ترانسها را از لحاظ عایقی ضعیف می‌نماید و اگر فواصل كلیدزنی كم باشد احتمالا آسیب‌دیدگی ترانسها بیشتر می‌شود. از آنجایی كه تعداد فیدرهای زیاد است و هم‌چنین تجهیزات جداكننده در شبكه كم می‌باشد یافتن محل عیب و جابجایی بار آن مشكل‌ساز بوده و تعداد كلیدزنی را افزایش میدهد.

 برای كاهش تعداد كلیدزنی راه‌حل پیشنهادی ، كاهش بار فیدرها با ایجاد فیدرهای جدید، كوتاه كردن طول فیدرها با ایجاد پست‌های فوق توزیع و ایجادنقاطی مجهز به دستگاههای جداكننده مناسب نظیر سكشنالایزر و استفاده از كلید در مسیر فیدرها می‌باشد. همچنین تنظیم رله‌ها با استفاده از محاسبات اتصال كوتاه شبكه لازم است.

 عمر بالای ترانس:

 در حال حاضر با تعویض ترانسهای با عمر بالا ،ترانسهای قدیمی از شبكه جدا شده و بعد از بازیابی به شبكه برمی‌گردند. ولی در عمل ملاحظه میشود تعدادی از ترانسهای سرویس شده ، پس از بهره برداری مجدداً معیوب میگردند. لذا ضروریست نظارت بر كیفیت تعمیرات و تستهای لازم، دقیقتر صورت گیرد. اگرروند بازیابی و سرویس ترانس مناسب و دقیق باشد و هم‌چنین با استفاده از تست‌های دقیق در اندازه گیری تلفات بی‌باری ترانس می توان از پایداری و سلامت عایق خشك ترانس مطمئن شد. البته لازم به ذكر است، استفاده از لوازمی مثل روغن ترانس مرغوب و واشرهای مناسب جهت آب بندی در بالا بردن عمر ترانس بعد از بازیابی بسیار مؤثر است.

 

بالا رفتن دمای محیط :

 برای تبادل حرارتی بیشتر در فصول گرم در اغلب پست‌های زمینی از فن استفاده می‌گردد، اما برای ترانسهای هوائی چنین راهی وجودندارد. اگر هوای محیط گرم شود به علت كاهش اختلاف دمای داخل ترانس و هوای اطراف تبادل حرارتی كم شده و ترانس گرمتر می‌شود. بنابراین بهترین راه چاره كاهش بارترانس در این مواقع می‌باشد كه در فصول گرم بار ترانس زیر بار نامی باشد، اما متأسفانه پیك بار شبكه هنگام گرما به علت استفاده از كولرهای گازی اتفاق می‌افتد ودر فصول دیگر گاهاً بار ترانسها از %40 بار نامی نیز كمتر می‌باشد.

 جرقه و هارمونیك در اولیه ترانسهای توزیع:

در برخی از پستهای زمینی به علت شرایط نامناسب ساختمانی و شرایط تابلوهای فرسوده ، روی مقره‌های اتكایی و هم‌چنین در شبكه‌های هوائی روی مقره‌ها و بوشینگها قوسهایی بوجود می‌آیدكه گاهاً ماندگار نیز می‌باشند. این قوسها ریپل‌های ولتاژ را در شبكه بوجودمی‌آورند. جهت جلوگیری از این پدیده‌ها بایستی بازدیدهای دوره‌ای از شبكه و پستهای زمینی و شاخه‌زنی و سرویس به موقع خطوط و پست‌ها را افزایش داده و دقت بیشتری را دراین خصوص مبذول نمود. مطابق با استاندارد، شاخه زنی باید بگونه‌ای باشد كه طی فاصله زمانی 2سال یك بار شاخه زنی انجام گیرد اما با شرایط جوی برخی مناطق و نوع درختان گاهاً در هر سال دو بار شاخه زنی لازم است .

 جلوگیری از پاره گی هادیهای ترانس:

بیشتر اوقات در حمل نامناسب ترانس، هادیهای ترانس پاره می‌شوند. اگر دقت بیشتری در هنگام حمل ترانس انجام گیرد و در هنگام بارگیری و نصب سعی گردد تا ترانس به آرامی جابجا شود وهنگامی كه ترانس بر روی جرثقیل یا هر وسیله جابجا كننده قرار میگیرد بتوان از تكانهای شدید ناشی از جاده جلوگیری نمود و هم‌چنین بار ترانس همواره زیر بار نامی نگه داشته شود، باعث می‌گردد تا هادیهای ترانس قطع نگردند. اما برای جلوگیری ازپاره گی هادیها ناشی از اتصال كوتاه در سیم‌پیچی اولیه و یا ثانویه ترانس تنها می‌توان به استاندارد نمودن اتصالات ورودی و خروجی ترانس اشاره نمود .