ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشك

در ژوئيه 1999، شركت ABB، يك ترانسفور ماتور فشار قوي خشك به نام “Dryformer “ ساخته است كه نيازي به روغن جهت خنك شدن بار به عنوان دي الكتريك ندارد.در اين ترانسفورماتور به جاي استفاده از هاديهاي مسي با عايق كاغذي از كابل پليمري خشك با هادي سيلندري استفاده مي شود.تكنولوژي كابل  استفاده شده در اين ترانسفورماتور قبلاً در ساخت يك ژنراترو فشار قوي به نام "Power Former"  در شركتABB  به كار گرفته شده است. نخستين نمونه از اين ترانسفورماتور اكنون در نيروگاه هيدروالكتروليك “Lotte fors” واقع در مركز سوئد نصب شده كه انتظار مي رود به دليل نياز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هايي كه از   ايمني بيشتري برخوردار باشند و با محيط زيست نيز سازگاري بيشتري داشته باشند، با استقبال فراواني روبرو گردد.

ايده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه 90 مطرح شد. بررسي، طراحي و ساخت اين   ترانسفورماتور از بهار سال 1996 در شركت ABB  شروع شد. ABB در اين پروژه از همكاري چند شركت خدماتي برق از جمله  Birka Kraft و Stora Enso  نيز بر خوردار بوده است.

  تكنولوژي

ساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب    مي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن (XLPE) به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور  “Mats lijon” تراوش كرده است.

تكنولوژي استفاده از كابل به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال 1998 در يك ژنراتور فشار قوي به نام  “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هاديهاي شمشي ( مستطيلي ) در سيم پيچي استاتور استفاده مي شد، از هاديهاي گرد استفاده شده است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط مي شود، هاديهاي سيلندري ، توزيع ميدان الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند بطوريكه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان 30 در صد كاهش  مي يابد.

در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين  مي باشد.در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تاثير عايق كابل قرار نمي گيرد.در يك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه اي براي بهينه كردن طراحي ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش هاي گرمايي فراهم كرده است.

در فرايند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور  آزمايشي تكفاز با ظرفيت 10 مگا ولت آمپر طراحي و ساخته شد و در Ludivica   در سوئد آزمايش گرديد. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ هاي از 36 تا 145 كيلو ولت و ظرفيت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.

  نيروگاه مدرن Lotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lotte fors كه بصورت يك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاينده عمل مي كند ، داراي ظرفيت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 كيلو ولت كار مي كند. اين واحد در ژانويه سال 2000 راه اندازي گرديد. اگر چه نيروگاه Lotte fors نيروگاه كوچكي با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلي در مركز سوئد قرار دارد اما به دليل  نوسازي مستمر، نيروگاه بسيار مدرني شده است. در دهه 80 ميلادي ، توربين هاي مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، كل سيستم كنترل آن نوسازي گرديد. اين نيروگاه اكنون كاملاً اتوماتيك بوده و از طريق ماهواره كنترل مي شود.

ويژگيهاي ترانسفورماتور خشك

ترانسفورماتور خشك داراي ويژگيهاي منحصر بفردي است از جمله:

1-    به روغن براي خنك شده با به عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد.

2-  سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي  از مهمترين ويژگي هاي آن است. به دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زير زميني و همچنين احتراق و  خطر آتش سورزي كم ميشود.

3-   با حذف روغن و كنترل ميدانهاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ايمني افراد ومحيط زيست كاهش مي يابد، امكانات تازه اي از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم ميشود.به اين ترتيب  امكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهري و جاهايي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند،  فراهم ميشود.

4-  در ترانسفورماتور خشك به جاي بوشينگ چيني در قسمتهاي انتهايي از عايق سيسيكن را بر استفاده ميشود.  به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين ميرود.

5-  كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش نشاني كاهش ميدهد. بنابراين از اين دستگاهها در محيط هاي سر پوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي توان استفاده كرد.

6-   با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين ميرود.بنابراين كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.

7-  از ديگر ويژگي هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راههاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره برداري شود. با بكار گيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان پذير است .

8-   اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفورماتور نمي شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابجا مي شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي كند.

نخستين تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك براي اولين بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors  سوئد به آساني نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبي كار كرده است. در آينده اي  نزديك دومين واحد ترانسفورماتور خشك ساخت ABB (Dry former ) در يك نيروگاه هيدروالكتريك در سوئد نصب مي شود.

چشم انداز آينده تكنولوژي ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك   Dryformer است. چند سال اول از آن در مراكز شهري و آن دسته از نواحي كه از نظر محيط زيست حساس هستند، بهره برداري مي شود. تحقيقات فني ديگري نيز در زمينه تپ چنجر خشك، بهبود ترمينال هاي كابل و سيستم هاي خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترين كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نياز مصرف كنندگان براي كار در شبكه و ايفاي نقش مورد انتظار در پست هاست.

سيستم نمايش و مديريت  ترانسفورماتورها ‍TMMS

سيستم TMMS   (Trans former Monitoring Management System)    فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است.

سيستم ‍TMMS بر اساس جمع آوري اطلاعات بحراني بهره برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي نمايد.

سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد  ترانسفورماتور عيبهاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم گيري را در اختيار بهره بردار قرار دهد.

اطلاعات بهره برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفور ماتور ها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع آوري ميگردند بشرح زير مي باشند.

·                      - گازهاي موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با ئيدران

·                      - آب موجود در روغن ترانسفور ماتور همراه با Acquaoil 300

·                      - جريان بار ترانسفورماتور

·                      - دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور

·                      - وضعيت تپ چنچر ترانسفورماتور

·                      - سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور

اطلاعات بهره برداي فوق جمع آوري شده و بهمراه ساير اطلاعات موجود بطور مستمر  تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند.

·                      - شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور

·                      - ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور

·                      - ميل و شدت توليد گاز و حباب در داخل روغن ترانسفورماتور

·                      - ملزومات نگهداري ترانسفورماتور

سيستم TMMS  فارادي را ميتوان براي ترانسفورماتورهاي موجود بكار برد و همچنين ميتوان آنرا در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود.

ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي ميتواند باعث ارتقاء عملكرد آن براي موارد زير گردد.

·                      - حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره برداري اقتصادي و  بهينه

·                      - تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتور ها

·                      - مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن

·          - تكميل و توسعه فرايند و عمليات مديريت ترانسفورماتور ها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي

  ·          -كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها بصورت برنامه ريزي شده و يا ناشي از خطا

·                      - آشكار سازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها

·                      - نمايش مراحل تكامل و شكل گيري شرايط پيدايش خطا

ساخت نوعي جديد از ترانسفورماتورها

شركت ABB نوع جديدي از ترانسفورماتورهاي تقويت جريان موسوم به بوسترفورمر عرضه كرده است كه در سيستم تغذيه راه آهن استفاده مي گردد . در اين نوع تراسفورماتورها از روغن استفاده نشده و سيستم عايقي ساده‌اي به كار رفته است . استفاده از بوسترفورمر از لحاظ اقتصادي به صرفه بوده و براي محيط زيست نيز مضرات كمتري دارد.

تكنولوژي به كار رفته در بوسترفورمر، همانند Powerformer ها و Dryformer ها ( ترانسفورماتورهاي خشك ) مبتني بر استفاده از كابلها مي باشد. اين ترانسفورماتورها از يك كابل فشار قوي تشكيل شده كه به صورت يك سيم پيچ به دور يك هسته آهني پيچانده شده است.

در بوسترفورمر از روغن استفاده نشده است و به اين ترتيب نياز به بازرسي مداوم روغن ( دماي روغن، اندازه‌گيري و تجزيه گاز متصاعد شده از روغن و … ) از بين رفته و هزينه‌هاي سرويس ونگهداري پايين آمده است. به علت زمين شدنِ كل ترانسفورماتور، ضريب ايمني اين نوع ترانسفورماتور بسيار بالاست. بوسترفورمر به علت استفاده از تجهيزات اتصال دهنده استاندارد، از ضريب اطمينان بالايي نيز برخوردار است .

ترانسفورماتورهاي تقويت جريان با فواصل 5 كيلومتر از يكديگر، در مسير خطوط راه آهن و بر روي فيدر نصب مي‌گردند. اين نوع ترانسفورماتورها را مي‌توان هم بر روي تير و هم بر روي زمين نصب كرد. از بوستر فورمر ممكن است در كشورهاي زيادي براي منابع تغذيه مختلف استفاده گردد . اكنون تعدادي از اين نوع تراسفورماتورها براي منابع تغذيه راه آهن كشورهاي اروپاي شمالي در حال ساختند

ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك

ترانسفورماتورهاي  مقاوم عامل     K

هارمونيك هاي توليد شده توسط بارهاي غير خطي مي توانند مشكلات حرارتي و گرمائي خطرناكي را در ترانسفورماتورهاي توزيع استاندارد ايجاد نمايند . حتي اگر توان بار خيلي كمتر از مقدار نامي آن باشد ، هارمونيك ها مي توانند باعث گرماي بيش از حد و صدمه ديدن ترانسفورماتورها شوند . جريان هاي هارمونيكي تلفات فوكو را بشدت افزايش مي دهند . بهمين دليل سازنده ها ، ترانسفورماتور هاي تنومندي  را ساخته اند تا اينكه بتوانند تلفات اضافي ناشي از هارمونيك ها را تحمل كنند . سازنده ها براي رعايت استاندارد يك روش سنجش ظرفيت، بنام عامل   Kرا ابداع كرده اند . در اساس عامل  K نشان دهنده مقدار افزايش در تلفات فوكو است . بنابراين ترانسفورماتور عامل  Kمي تواند باري به اندازه ظرفيت نامي ترانسفورماتور را تغذيه نمايد مشروط براينكه عاملK بار غير خطي تغذيه شده برابر با عامل K ترانسفورماتور باشد . مقادير استاندارد عامل K برابر با 4 ، 9 ، 13 ، 20 ، 30 ، 40 ، 50 مي باشند. اين نوع ترانسفورماتورها عملا" هارمونيك را از بين نبرده تنها نسبت به آن مقاوم مي باشند.

ترانسفورماتور HMT ( Harmonic Mitigating Transformer ) 

نوع ديگر از ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي HMT هستند كه ازصاف شدن بالاي موج ولتاژ بواسطه بريده شدن آن جلوگيري مي كند. HMT طوري ساخته شده است كه اعوجاج ولتاژ سيستم واثرات حرارتي ناشي از جريان هاي هارمونيك را كاهش مي دهد. HMT اين كار را از طريق حذف فلوها و جريان هاي هارمونيكي ايجاد شده توسط بار در سيم پيچي هاي ترانسفورماتور انجام مي دهد.

چنانچه شبكه هاي توزيع نيروي برق مجهز به ترانسفورماتورهايHMT  گردند مي توانند همه نوع بارهاي غير خطي   ( با هر درجه از غير خطي بودن ) را بدون اينكه پيامدهاي منفي داشته باشند، تغذيه نمايند. بهمين دليل در اماكني كه بارهاي غير خطي زياد وجود دارد از ترانسفورماتور HMT بصورت گسترده استفاده مي شود .

مزاياي ترانسفورماتورHMT  :

·         مي توان از عبور جريان مؤلفه صفر هارمونيك ها ( شامل هارمونيك هاي سوم ، نهم و پانزدهم ) در سيم پيچي اوليه ، از طريق حذف فلوي آنها در سيم پيچي هاي ثانويه جلوگيري كرد .

·         ترانسفورماتورهاي HMT با يك خروجي در دو مدل با شيفت فازي متفاوت ساخته مي شوند. وقتي كه هر دو مدل با هم بكار مي روند مي توانند جريان هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را درقسمت جلوئي شبكه حذف كنند .

·         ترانسفورماتورهاي HMT با دو خروجي مي توانند مولفه متعادل جريان هاي هارمونيك  پنجم، هفتم ، هفدهم و نوزدهم را در داخل سيم پيچي هاي ثانويه حذف كنند .

·         ترانسفورماتورهاي HMT با سه خروجي مي توانند مولفه متعادل جريانهاي هارمونيك پنجم، هفتم ، يازدهم و سيزدهم را در داخل سيم پيچي ثانويه حذف كنند .

·         كاهش جريان هاي هارمونيكي در سيم پيچي هاي اوليه HMT باعث كاهش افت ولتاژهاي هارمونيكي و اعوجاج مربوطه مي شود .

·                      كاهش تلفات توان بعلت كاهش جريان هاي هارمونيكي .

بعبارت ديگر ترانسفورماتورHMT باعث ايجاد اعوجاج ولتاژ خيلي كمتري در مقايسه با ترانسفورماتورهاي معمولي يا ترانسفورماتور عامل K مي شود .

آيا تانك ترانسفورماتورها بايد تحت فشار قرار گيرند؟

از شركت سرويس دهنده ترانسفورماتور ، DYNEX اغلب اين پرسش مي شود كه آيا يك تانك روغن ترانسفورماتور بايد تحت فشار باشد يا درحالت خلأ نگهداري شود و يا اصلا" چنين موضوعي اهميت دارد؟

نشتي در اثر تلفات فشار (مثبت يا منفي) بوجود مي آيد. در يك ترانسفورماتور تحت فشار در صورت ايجاد نشتي احتمال اينكه روغن از تانك با فشار خارج گردد خيلي بيشتر مي باشد. روغن ريزي حادثه ناخوشايندي مي باشد زيرا روغن هاي بكاررفته آلوده كننده مي باشند و گاهي سبب مشكلات زيست محيطي مي گردند. وقتي تانك ترانسفور تحت فشار باشد كشيدن يك نمونه روغن راحتتر است و در اثر نشتي آلودگيها به داخل ترانسفورماتور كشيده نمي شوند.

اثرات فشارمنفي

اگر از يك تانك ترانسفورماتور كه در خلأ نگهداري مي شود يك نمونه روغن كشيده شود، چه اتفاقي خواهد افتاد؟

روغن نمونه معمولا" از كف تانك كشيده مي شود (غير از آسكارل ) هنگامي كه شير باز مي شود ممكن است كه هوا به داخل تانك كشيده شود. اگر هوا بوسيله رطوبت، گرد و غبار، يا ناخالصي ها آلوده باشد، روغن مي تواند آلوده گردد حتي اگر براي فقط يك مدت زمان كوتاه باشد. همچنين اين امكان را فراهم مي آورد تا يك حباب هوا درون روغن حركت كند و اين مي تواند بطور لحظه اي قدرت دي الكتريك متوسط بين دو نقطه در جايي كه يك اختلاف پتانسيل بالا وجود دارد را ضعيف كند كه در نتيجه آن ممكن است يك جرقه الكتريكي توليد گردد.

يك ترانسفورماتور كه در فشار اتمسفر نگهداري شده بسيار خوب عمل مي كند. در حقيقت، اگر ترانسفورماتور آب بندي شده باشد، فشار داخلي با درجه حرارت بالا و پايين مي رود و اين فقط به واسطه انبساط حرارتي گازهاي داخلي ( هوا، نيتروژن يا هر آنچه داخل آن است ) ، روغن و خود تانك ترانس مي باشد و دستگاه كاملا"بطور رضايت بخشي از همه جهت وبر اساس طول عمر مورد انتظار عمل خواهد كرد.

وضع نهايي مشخص شده بوسيله DYNEX نشان مي دهد كه يك فشار مثبت نسبتا" كم از 1 تا 2 پوند در هر اينچ مربع مطلوب است. در حاليكه اين ميزان فشار سبب صدمه ديدن گاسكت (واشر) و ايجاد نشتي نمي گردد . استخراج نمونه هاي روغن براي تجزيه هاي پريوديك معين جهت تشخيص علائم آغازين خطاهاي داخلي بآساني انجام مي گيرد و بوسيله كنترل فشار علايم نشتي ها مي تواند تشخيص داده شود. همچنين اگر چنانچه يك نشتي گسترش يابد، احتمال اينكه ناخالصيهايي از محيط اطراف به داخل وارد گردند كمتر است. در اين حالت نشتي هاي روغن ترانسفورماتور مي توانند برطرف گردند و اين كار هزينه كمتري نسبت به تعويض يا تعمير ترانسفورماتور دارد.

بررسي نشتي ها:

1-       گيج فشار را در اول هفته عملكرد ترانسفورماتور در طول روز بررسي كنيد. اگر گيج فشار- خلأ در صفر بماند، نشان دهنده خطاي آب بندي است. اگر ترانسفورماتور را نمي توان بي برق نمود. دقت كنيد كه به قسمتهاي زنده آن مانند ترمينالهاي بوشينگ و هاديهاي آن نزديك نشويد.

2-       نيتروژن يا هواي خشك را بطور آهسته در فشار پايين اضافه كنيد تا گيج 5 PSI را نشان دهد. بوسيله يك برس، محلول آب صابون به كليه قسمتهاي بالاي سطح مايع استعمال كنيد. حبابهاي كوچك محلهاي نشتي را مشخص مي نمايند.

3-       بعد از اينكه نشتي تعمير شد، نيتروژن با هواي خشك باندازه كافي اضافه كنيد تا فشار هوا به 0.5 PSI برسد ( دماي مايع بالا ). جهت بدست آوردن فشار نرمال در دماهاي ديگر، مي توان از منحني زير استفاده كرد.

اضافه ولتاژهاي رزونانس در ترانسفورماتورهاي توزيع

نتيجه طبيعي استفاده صنايع از ترانسفورماتورهاي توزيع با ظرفيتهاي بالاتر، افزايش احتمال بروز اضافه ولتاژها در وضعيتهاي مختلف روزانه است . براي تعيين پارامترهاي سيستم كه مي توانند باعث ايجاد اضافه ولتاژهاي فرورزونانس شديد گردند، آزمايشهاي كاملي توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است . آزمايشات مذكور بر روي تعدادي ترانسفورماتور توزيع و تحت شرايط كار واقعي انجام شده است . در طول اين آزمايشات، صدها بار عمليات كليدزني بر روي ترانسفورماتورهاي توزيع با ولتاژهاي متفاوت و با سيم پيچ ستاره زمين شده و اوليه مثلث انجام گرديد. اين پروژه بطور كلي ثابت كرد كه در ترانسفورماتورهاي با ظرفيت بالا كه امروزه توسط صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند، احتمال ايجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسي بيشتر از ترانسفورماتورهاي دهه گذشته مي باشد.

بطور نمونه ، در آزمايشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روي يك ترانسفورماتور معمولي با هسته سيليكون – فولاد با ظرفيت 225 KVA  و ولتاژ  25 KV با اتصال  Y –Y   ، يك اضافه ولتاژ با پيك 2.35 برابر پيك نامي ترانسفورماتور اندازه گيري شده است .

تحقيقات DSTAR ، برخي نظرات موجود در مورد اثرات پديده اضافه ولتاژ را رد كرد. براي مثال بجاي جريان تحريك هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترين مشخصه براي شناسايي پديده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور مي باشد. نتايج تحقيقات انجام گرفته توسط اين مركز ، اخيرا" بعنوان مبحث جديد و با ارزشي از سوي IEEE منتشر شده است .

پروژه تحقيقاتي ديگري توسط موسسه DSTAR جهت تعيين تأثير نصب برقگير اكسيد روي بر روي اضافه ولتاژهاي فرورزونانس انجام گرفته است. اين تحقيقات نشان داد كه وقوع اضافه ولتاژهاي فرورزونانس باعث خرابي سريع برقگير GAPLESS نخواهد شد.

بدليل وجود امپدانس خيلي بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگير به آهستگي صورت ميگيرد. همچنين اين تحقيقات نشان داد كه برقگيرها مي توانند بعنوان عامل موثري در كنترل اضافه ولتاژها در شرايط گوناگون باشند. دستورالعملهاي مختلفي براي كاربرد برقگيرهاي مختلف با توجه به شرايط بهره برداري وجود دارد كه بيان مي كند هر برقگير چند دقيقه مي تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل كند. اين اضافه ولتاژ در زمان كليدزني ( سوئيچينگ ) ترانسفورماتورها رخ مي دهد.

بانكهاي ستاره – مثلث

كليدزني بانكهاي ترانسفورماتور سه فاز هوايي با سيم پيچي Y –  ∆  بصورت فاز به فاز مي تواند سبب ايجاد مشكلات اضافه ولتاژ و خرابي ترانسفورماتورها يا برقگيرها گردد. اين موضوع در تحقيقات DSTAR بررسي گرديد و نتايج بدست آمده مطالب مفيدي را در مورد كليدزني ، حفاظت اضافه ولتاژها و قابليت برقگيرها در رفع اين اضافه ولتاژها ارائه نمود. نتايج تحقيقات مذكور همچنين گونه ديگري از پديده اضافه ولتاژ را كه قبلا" گزارش نشده بود، كشف و معرفي نمود. اين اضافه ولتاژ كه دامنه زيادي دارد يك علت روشن براي خرابي خيلي از ترانسفورماتورها در اين زمينه مي باشد. يك نمونه از اين نوع اضافه ولتاژ درشكل شماره (1) نشان داده شده است .

امواج طرف ثانويه

ترانسفورماتورهاي تك فاز توزيع با سيم پيچي از نوع طراحيnon – interlaced   به همان اندازه كه ممكن است بواسطه امواج صاعقه وارد شده از طريق نقطه خنثي در ثانويه صدمه ببينند به همان قدر نيز ممكن است از طريق امواج طرف اوليه در معرض خطر باشند. همانطور كه در شكل ( 2 )  ديده مي شود ولتاژ القاء شده در سيم پيچي طرف اوليه در مجموع كم است ولي تنش هاي لايه به لايه در ميان سيم پيچي هاي ترانسفورماتور زياد اتفاق مي افتد. آزمايشات متعدد DSTAR و بررسي هاي تحليلي انجام شده دستورالعمل و راهنمائيهائي را براي حداقل نمودن ريسك خرابي ترانسفورماتور در مواجه با اين پديده، تهيه نموده است.

شكل (1) : تغييرات اضافه ولتاژ

شكل (2)

افزايش طول عمر تراسفورماتور بوسيله مونيتورينگ صحيح و درك درست نتايج آن

پيش از اين اطلاعات مربوط به وضعيت ترانسفورماتورهاي  MVA 25 و بالاتر محدود به اطلاعات آلارم دماي بالاي روغن ، نتايج آناليزساليانه گازهاي حل شده در روغن (DGA ) و اطلاعات اندك ديگري براي ترانسفورماتورهاي بزرگتر ميگردد. امروزه فن آوري ، امكانات جديدي را براي اندازه گيري سريع گازهاي حل شده در روغن ترانسفورماتور و ساير پارامترهاي بحراني تقريبا" بطور همزمان ، فراهم آورده است .

هر يك از انواع خطاهاي ترانسفورماتور تركيب متفاوتي از گازها را توليد مي كند . تقريبا" تمامي خطاها مقادير مختلفي گاز هيدروژن توليد مي كنند كه چگونگي مونيتورينگ هيدروژن كه اغلب بعنوان علامت اصلي هشدار دهنده است ، اساس انواع روشهاي آناليز گازهاي محلول در روغن ترانسفورماتور مي باشد .

سه نوع فن آوري اندازه گيري گاز محلول در روغن مورد استفاده قرارگرفته است :

    1)       فن آوري سنسور نيمه هادي كه از يك تراشه سيليكوني استفاده مي كند . هنگامي كه اين سنسور در معرض گاز هيدروژن قرار مي گيرد يك سيگنال الكتريكي توليد مي كند .ويژگي پاسخ به هيدروژن در اين فن آوري بسيار خوب است .

    2)        فن آوري پيل سوختي نيز در مونيتورينگ ميزان هيدروژن در روغن ترانسفورماتور استفاده شده است . اكسيداسيون الكتروشيميايي هيدروژن در الكترودهاي آشكارساز ، يك جريان الكتريكي متناسب با مقدار هيدروژن توليد مي كند . براي مولكولهاي كوچكي مانند هيدروژن مي توان گفت كه 100 در صد گاز موجود در واكنش شركت كرده و از آنها پاسخ دريافت مي شود . ساير مولكولها مانند استيلن ، اتيلن و مونوكسيدكربن نيز مي توانند در اكسيداسيون شركت كرده و توليد سيگنال الكتريكي كنند . اين سيگنال توليد شده بخشي از كل سيگنال الكتريكي خروجي است كه نمي توان تشخيص داد سهم هر گاز درتوليد سيگنال به چه ميزان است .

    3)        طيف نگاري گاز ، سومين فن آوري استفاده شده در اندازه گيري گازهاي محلول درروغن است . نمونه هاي گاز كه يا از فضاي بالاي تانك روغن ترانسفورماتور گرفته شده و يا از روغن ترانسفورماتور بدست آمده است ، از لوله هاي بلند و نازكي عبور داده مي شوند . اندازه گيري هاي انجام شده روي قابليت هدايت گرمايي گازها ، سيگنالهايي توليد مي كند كه با تبديل اين سيگنالها مي توان نوع گاز موجود در نمونه اصلي را تشخيص داد .

براي ارزيابي اين سه فن آوري، دو ترانسفورماتور كه داراي شرايط و نسبت تبديل كاملا" يكساني هستند را در نظر مي گيريم. ابتدا يكي از آنها را تحت آزمايش تخليه جزئي قرار مي دهيم. در اين حالت ميزان هيدروژن 600 PPM  ، متان 80 PPM و مونوكسيد كربن بدون تغيير است. فن آوري پيل سوختي و سنسور نيمه هادي نشان مي دهند كه چيزي تغيير كرده اما دقيقا" مشخص نيست كه چه گازي در روغن حاصل شده است. روش طيف نگاري كاملا" ميزان انواع گازها را نشان مي دهد.

در مرحله بعد ترانسفورماتور ديگر تحت آزمايش خطاي قوس قرار مي گيرد. در اين حالت هيدروژن 800 PPM و استيلن 200 PPM مي باشد. در اين حالت نيز روش پيل سوختي و سنسور نيمه هادي تنها به ميزان گاز توليد شده اشاره دارند اما طيف نگاري به تفكيك ميزان هر يك از گازهاي توليد شده را ارائه مي دهد.

نتايج نشان مي دهد كه بعضي از خطاها در يك مدت زمان طولاني ، مقدار كمي گاز توليد مي كنند در صورتيكه ساير خطاها مقادير قابل ملاحظه اي گاز در زماني كوتاه توليد مي كنند .