تست ترانسفورماتورهای قدرت
تست ترانسفورماتورهاي قدرت
در اين قسمت بيشتر به تستهايي مي پردازيم كه در سايت ، پس از نصب ترانس و در مرحله پيش راه اندازي صورت مي گيرند.
قبل از انجام تست ظاهر ترانس مورد بازبيني قرار خواهد گرفت و موارد زير چك خواهد شد:
· سفت بودن پيچها و ساير اتصالات
· بررسي ترمينال ها
· بررسي قسمت هاي چيني ترانس
· عايق بندي بين سيم پيچي ها و تانك
· عايق بندي بين تجهيزات و سيستم Earth
· اتصال و سيستم Earth برقگيرها
· اتصال زمين تانك
· اتصال زمين مربوط به نوترال اوليه يا ثانويه
· بررسي تجهيزات خنك كنندگي مانند:
• جهت چرخش موتورها
• بازرسي مكانيكي فن ها
• جفت بودن و صحت اتصال رادياتورها
همچنين بررسي عملكرد:
· تجهيزات ايمني
· مرحله اول رله بوخهلتس : آلارم توسط تزريق هوا
· مرحله دوم رله بوخهلتس: تريپ
· آلارم ترموستات + فرمان قطع (تريپ)
· تپ چنجر(tap changer)
· Limit switch
· سنسورهاي حرارتي سيستم خنك كنندگي ، راه انداز فن و سيستم گردش روغن
و همچنين اندازه گيري مقاومت سيم پيچها در تپ هاي مختلف و تصفیه و تست دي الكتريك روغن ترانسفورماتورها
تستها وچگونگي آنها:
Ø تصفیه و تست روغن ترانسفورماتورها
|
|
|
|
|
|
Ø تست مقاومت عایقی روغن ترانس
به این منظور دو نمونه از روغن ترانس (یکی تصفیه نشده و دیگری تصفیه شده) ، توسط دستگاه تست روغن آزمایش می شود. روغن به آهستگی و به گونه ای که حباب در آن ایجاد نشود درون این دستگاه ریخته می شود. این دستگاه از دو کره به قطر 5/12 میلیمتر که در فاصله 5/2 میلیمتری از هم واقع شده اند، تشکیل شده است. دمای در نظر گرفته شده برای روغن 25 درجه سانتیگراد است. پس از ریختن روغن در اين دستگاه، به دو کره یک ولتاژ DC اعمال می گردد و این ولتاژ به آرامی افزایش داده می شود تا شکست اتفاق بیفتد. مقدار ولتاژ شکست را یادداشت می کنند. سپس روغن را هم زده و پس از 10 دقیقه این آزمایش را تکرار می کنند.و تا شش بار ادامه می دهند.سپس یکی از مقادیر(اولی) را حذف و میانگین بقیه مقادیر را به دست می آورند. مقادیر به دست آمده نباید بیش از 15% اختلاف داشته باشند، زیرا در این صورت آزمایش با نمونه جدید تکرار خواهد شد.
ولتاژ به دست آمده برای روغن تصفیه نشده از30kv وبرای روغن تصفیه شده از50kv نباید کمتر باشد.
Ø اندازه گيري مقاومت عايقي سيم پيچ ها
اين تست به كمك MEGGER با رنج 2500-5000 V صورت مي گيرد. در اين حالت سيم پيچها اتصال كوتاه مي شوند. اين تست در مدت زمان يك دقيقه انجام مي گيرد و در مدت اندازه گيري بقيه سيم پيچها زمين مي شوند. هدف از انجام اين تست اطمينان از خشك بودن و سلامت ترانس است. مقاومت عايقي تا حد زيادي به رطوبت و دما وابسته است و با اين پارامترها نسبت عكس دارد.
Ø تست MEGGER
اعمال ولتاژ 5000V توسط دستگاه مگااهم متر (Megger)بين:
• سيم پيچهاي HV و MV
• سيم پيچهاي HV و earth با تانك
• سيم پيچهاي MV و earth با تانك
اعمال ولتاژ 2500 V بين:
• سيم پيچهاي MV و LV
• سيم پيچهاي MV و مقاومت
• مقاومت و earth
اعمال ولتاژ 500V يا 1000V بين:
• سيم پيچهاي LV و earth با تانك
• تجهيزات كمكي تپ چنجر(tap changer) و earth
• تانك و ريل
نكته: توجه داشته باشيم كه در هنگام تست سيم پيچها اتصال كوتاه بوده و سيم پيچهايي كه مورد تست قرار ندارند به زمين وصل شوند. شكلها را ببينيد:
بين HV و Earth
بين HV و MV
در ساير موارد نيز مانند بالا عمل مي كنيم.همچنين اگر ترانس سه سيم پيچه هم باشد.
Ø اندازه گيري مقاومت سيم پيچها
دانستن اين مقاومت براي تعيين تلفات اهمي (تلفات مسي)-RI2- لازم است.
اين اندازه گيري بايد زماني صورت گيرد كه ترانسفورماتور سرد است. وبراي اينكار بايد بيش از سه ساعت بي برق (de-energize) باشد.
اندازه گيري دما مي بايست در نقاط متفاوتي از ترانس صورت گرفته و دماي ميانگين محاسبه گردد. تفاوت دماي بالا و پايين ترانس نبايد بيش از5◦c باشد.
براي انجام اين تست مداري مانند شكل زير مي بنديم:
در این تست ولتاژ دی سی (مثلا 12 ولت ) را به سرهای هر فاز با سر نول در اتصال ستاره و هر دو فاز در اتصال مثلث
تزریق کرده و جریان عبوری را اندازه گیری میکنیم.(این تست بهتر است در آخرین مرحله انجام گیرد)
نكته:
ولتمتر بايد تا حد ممكن نزديك به ترمينالهاي سيم پيچ متصل شود و همچنين بهتر است در هنگام سوئيچينگ (باز و بسته شدن مدار)، ولتمتر را جدا كرد.
رئوستا( مقاومت متغير) به اين دليل استفاده مي شود كه جريان از 15% مقدار نامي جريان سيم پيچ تجاوز نكند.
مقادير ولتاژ و جريان بايد زماني كه مقادير ثابت مي شوند، يادداشت گردند.
سپس از رابطه R=V/I ميزان مقاومت را به دست مي آورند.
|
|
|
|
|
|
|
|
در حالتي كه اتصال سيم پيچ به صورت مثلث باشد، ولتاژ DC بين دو فاز اعمال شده و در اين صورت مطابق شكل زير داريم:
Req= R1||(R2+R3)
تبديل اندازه گيري مقاومت
براي محاسبه مقاومت سيم پيچ در ساير دما ها از فرمول زير استفاده مي شود:
Rs=Rm×[(Ts+Tk)/(Tm+Tk)]
Rs= مقاومت در دماي خواسته شده
Rm= مقاومت اندازه گيري شده
Ts= دماي خواسته شده
Tm= دما در زمان اندازه گيري مقاومت
Tk= 234.5 براي مس و 225 براي آلومينيوم
نكته:اگر ميزان جريان نامي سيم پيچهاي ترانس كمتر از 1A باشد، اندازه گيري مقاومت بوسيله پل اندازه گيري هم مي تواند صورت گيرد.
Ø تست نسبت تبديل
• روش ولتمتري
در اين روش ولتاژي را به طرف اوليه اعمال مي كنيم (مثلاً در ترانس 33/6 kv به اوليه ولتاژ 400v اعمال مي كنيم) و با استفاده از دو ولتمتر كه يكي به سمت اوليه و ديگري به سمت ثانويه متصل شده است، به صورت همزمان دو ولتاژ را مي خوانيم. و از رابطه V2/V1 نسبت تبديل را محاسبه مي كنيم. اين تست با چهار بار با مقادير مختلف انجام مي شود. مقدار ميانگين با حد خطاي ±1% به عنوان مقدار واقعي در نظر گرفته مي شود. اگر ترانس داراي تپ چنجر باشد اين تست را براي تپ هاي مختلف تكرار مي كنند.
روش ولتمتري
• روش پل اندازه گيري
براي استفاده از اين روش به يك ولتمتر ديجيتال امپدانس بالا و دو مقاومت متغير با دقت خيلي بالا نياز داريم. مدار را مانند شكل زير مي بنديم.
به اوليه ولتاژي اعمال مي كنيم و دو مقاومت R1 و R2 را آنقدر تنظيم مي كنيم كه ولتمتر مقدار صفر را نشان دهد سپس از رابطه
Ratio= V1/V2= (R1+R2)/R1
نسبت تبديل را محاسبه مي كنيم.واين مقدار را با مقدار نشان داده شده در nameplate مقايسه مي كنيم. براي ترانسهاي سه فاز
استفاده از اين روش براي چك كردن پلاريته و تعيين گروه برداري نيز كاربرد دارد.
Ø تست تاييد گروه برداري(Vector Group)
همانطور كه ميدانيم در پستها جهت افزايش قدرت معمولاً از چندين ترانس استفاده مي شود و اين ترانسها بصورت موازي ( parallel ) در مدار قرار مي گيرند.
· شرايط كلي موازي كردن ترانسها
1- ولتاژ و فرکانس نامي آنها با شبکه اي که به آن متصل مي شوند، برابر باشد .
2- توالي فازها رعايت شود يعني فازهاي هم نام به هم وصل شوند .
3- نسبت تبديل سيم پيچهاي هر دو ترانس برابر باشند .
4- درصد ولتاژ امپدانس %UK هر دو ترانس يکسان باشد .
5- نسبت مقاومت معادل به راکتانس ( R/X) در هر دو ترانس يکسان باشد .
6- قدرت آنها نزديک بهم و حداکثر از 1 به 3 تجاوز نکند .
7- گروه برداري آنها يکسان باشد .
يكسان بودن گروه برداري از شرايط بسيار مهم در موازي كردن ترانسهاست. و از اينرو دانستن گروه برداري ترانس بسيار اهميت دارد.
براي انجام اين تست روشهاي مختلفي وجود دارد. در اين مبحث ما يكي از روشها را كه در وبلاگ يكي از دوستان-كمال كمالي- مشاهده كردم بيان ميكنم و در مباحث بعد به تفصيل به روشهاي مختلف تعيين گروه برداري و تاييد آن مي پردازيم.
بطور كلي بین ولتاژ اولیه و ثانویه ترانسفورماتورها ، اختلاف فازی وجود دارد که مقدار آن ، بستگی به نحوه اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور دارد . پس ابتدا باید نحوه اتصالات سیم پیچ های اولیه و ثانویه را مشخص نمود .
برای مشخص نمودن اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور از حروف اختصاری استفاده می شود . به این ترتیب که اتصال ستاره با Y ، اتصال مثلث با D و اتصال زیگزاگ را با Z نشان می دهند . در ضمن اگر اتصال مورد نظر در طرف فشار قوی باشد ، با حروف بزرگ و اگر در طرف فشار ضعیف باشد ، با حروف کوچک نمایش می دهند ؛ مثلاً اتصال ستاره – ستاره با Yy و یا اتصال مثلث – زیگزاگ با Dz مشخص می شود ( لازم به ذکر است که حروف معرف اتصال طرف ولتاژ بالا یا فشار قوی ، در ابتدا ، و حروف معرف اتصال طرف ولتاژ پایین ، بعد از آن قرار می گیرد ) . حال اگر در طرف ستاره یا زیگزاگ ، مرکز ستاره یا زیگزاگ ، زمین شده باشد ، متناسب با اینکه اتصال مربوطه در طرف ولتاژ بالا یا پایین باشد ، به ترتیب از حروف N یا n استفاده می شود ؛ مثلاً Yzn یعنی اتصال ستاره – زیگزاگ که مرکز زیگزاگ ، زمین شده است و اتصال ستاره در طرف ولتاژ بالا ، و زیگزاگ در طرف ولتاژ پایین است .
بعلاوه در ترانسفورماتورها ، هر فاز اولیه با فاز مشابه اش در ثانویه ، اختلاف فاز مشخصی دارد که جزء خصوصیات آن ترانسفورماتور به شمار می آید ؛ مثلاً ممکن است این زاویه 0، 30 ، 150 ، 180 و ... باشد . برای آنکه زاویۀ مذکور ، اختلاف فاز را برای هر ترانسفورماتور مشخص نمایند به صورت مضربی از عدد 30 تبدیل می کنند و مضرب مشخص شده را در جلوی حروف معرف اتصالات طرفین ترانسفورماتور می آورند . مثلاً مشخصه YNd11 بیانگر اتصال اولیه ستاره با مرکز ستاره زمین شده و ثانویه ، مثلث است که اختلاف زاویه بین اولیه و ثانویه برابر 330 می باشد . به این عدد گروه ترانسفورماتور می گویند .
به طور کلی مطابق استاندارد iec76-4، نوع اتصالات ترانسفورماتورها می تواند مطابق یکی از اعداد 11،10،8،7،6،5،4،2،1،0 باشد . اصولاً اتصالات ترانسفورماتورها به چهار دستۀ مجزا تقسیم می شوند که عبارتند از :
1. دستۀ یک : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 0،4 یا 8 هستند .
2. دستۀ دوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 2،6 یا 10 هستند .
3. دستۀ سوم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 1 یا 5 هستند .
4. دستۀ چهارم : به ترانسفورماتورهایی گفته می شود که دارای گروه 7 یا 11 هستند .
اما دو موضوع مهم در گروه و اتصال ترانسفورماتورها ، تعیین گروه آنها با توجه به نوع اتصال ، و یا یافتن نوع اتصال سیم پیچ ها با توجه به دانستن گروه ترانسفورماتور می باشد .
الف ) تعیین گروه برداري ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن اتصالات سیم پیچ ها
این موضوع را با شرح یک مثال بیان می کنیم . فرض کنید که اتصالات سیم پیچ های ترانسفورماتور ، به صورت ستاره – مثلث و مطابق با شکل زیر باشد . ابتدا بر روی این اتصالات ، سرهای ورودی و خروجی سیم پیچ ها با U,V,W (برای سیم پیچ اولیه) و u,v,w (برای سیم پیچ ثانویه) مشخص می شوند . سپس بردار نیروی محرکه تمام سیم پیچ ها را از انتهای هر فاز به سمت ابتدای هر فاز رسم می نماییم . لازم به ذکر است که سر سیم پیچ ها به معنای ابتدای فاز خواهد بود و طبعاً سر دیگر سیم پیچ ها به معنای انتهای فاز می باشد .
برای یافتن گروه ترانسفورماتور ، دو دایره متحدالمرکز با قطرهای متفاوت رسم می کنیم و ساعت های 1 تا 12 را بر روی آن مشخص می سازیم . ابتدا بر روی دایره بزرگتر ، بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه رسم می شود . در اینجا با توجه به اتصال اولیه به صورت ستاره ، بردارهای OU ، OV و OW بر روی ساعت های 12 (یا صفر) ، 4 و 8 رسم می گردد . توجه شود که بین سرهای خروجی ، 4 ساعت یا 120 درجه اختلاف فاز می باشد . سپس نوبت به ترسیم بردارهای ولتاژ سیم پیچ های ثانویه می رسد . با توجه به اتصال مثلث سیم پیچ های ثانویه ، باید بردار ولتاژ vu در راستای بردار ولتاژ OU اولیه ، بردار ولتاژ wv ثانویه هم راستا با بردار ولتاژ OV اولیه ، و بردار ولتاژ uw ثانویه در راستای بردار ولتاژ OW اولیه رسم گردد . البته بردارهای هم راستا باید به گونه ای رسم شوند که اولاً بین سرهای خروجی ، معادل 4 ساعت اختلاف فاز داشته باشد ، و ثانیاً توالی فاز uvw (در جهت عقربه های ساعت) در ثانویه رعایت شود . حال با توجه به موقعیت ولتاژ u ثانویه که بر روی عدد 1 قرار گرفته است ، در می یابیم که گروه این نوع اتصال ، معادل 1 می باشد . به عبارت دیگر ، بین ولتاژ اولیه و ثانویه ، 30 درجه اختلاف فاز وجود دارد .
ب) تعیین اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتور با توجه به معلوم بودن گروه برداري آن
مشابه قسمت قبل ، این موضوع را با مثالی بیان می کنیم . فرض کنید که می خواهیم اتصال ترانسفورماتور Yd11 را رسم نماییم . در شکل زیر نحوه یافتن اتصالات یک ترانسفورماتور Yd11 نشان داده شده است .
در این روش بر روی نمودار دایره ای ، و با توجه به اتصال سیم پیچ اولیه ، بردارهای ولتاژ OU ، OV و OW رسم می شود . سپس با توجه به گروه 11 ترانسفورماتور ، بردارهای uv ، vw و wu (با در نظر گرفتن این نکته که سر u روی عدد 11 ، سر v روی عدد 3 ، و سر w بر روی عدد 7 قرار گیرد) رسم می شود . پس از رسم نمودار دایره ای ، سیم پیچ اولیه و اتصالات آن رسم می شود و بر روی آن ، بردارهای ولتاژ مشخص می گردد . حال با توجه به مطالب گفته شده ، کافی است که سرهای خروجی را در ثانویه ترانسفورماتور تعیین نماییم . انتخاب سرهای خروجی باید به گونه ای صورت گیرد تا بردارهای ولتاژ سیم پیچ های اولیه و ثانویه با بردارهای ولتاژ اولیه و ثانویه بر روی نمودار ، یکسان باشد . در نهایت باید سرهای همنام u ، v و w ثانویه به هم متصل گردند تا اتصال مثلث کامل گردد که این روند در شکل نشان داده شده است.
در مباحث بعد به بررسي تستهاي زير خواهيم پرداخت:
o اندازه گيري امپدانس
o تست روغن ترانس
o تست قدرت دي الكتريك
o ميزان صدا Sound Level
o اندازه گيري تانژانت دلتا و ظرفيت
o تست دماي سيم پيچي ها