اصول و مبانی تولید ، انتقال و توزیع ترانسفورماتورهای توزیع :

(شرکت مهندسی برق روان پاسارگاد با در اختیار داشتن پرسنل مجرب و متخصص قابلیت انجام کلیه مراحل طراحی و اجرای نیروگاه های گازی کوچک مقیاس را دارا می باشد.)

اصول و مبانی تولید ، انتقال و توزیع ترانسفورماتورهای توزیع :

ترانسفورماتورهای توزیع یکی از قسمت های اساسی شبکه توزیع انرژی الکتریکی محسوب می گردند . این ترانسفورماتورها در شبکه توزیع برق ایران با نسبت تبدیل 400/20000 ولت هستند . یعنی ولتاژ سیم پیچ اولیه (سیم پیچ فشار قوی) 20000 ولت ، و ولتاژ سیم پیچ ثانویه (سیم پیچ فشار ضعیف) 400 ولت است . ترانسفورماتورهای توزیع به صورت هوایی و زمینی مورد استفاده قرار می گیرند .

ترانسفورماتورهای توزیع هوایی و توزیع زمینی :

معمولا ترانسفورماتورهای تا قدرت 315 کیلو ولت آمپر به صورت هوایی ، و ترانسفورماتورهای با قدرت بیش از 315 کیلو ولت آمپر به صورت زمینی نصب می شوند .

تجهیزات ترانسفورماتورهای توزیع :

تجهیزات مربوط به ترانسفورماتورهای توزیع شامل تجهیزات حفاظت کننده ترانسفورماتور ، تپ چنجر ، وتابلوهای ورودی ، خروجی و … است . تجهیزات حفاظت کننده ترانسفورماتورهای توزیع عبارتند از : فیوز کت اوت ، برقگیر ، رله بوخهلتس ، سیستم ارت ، و کلید کل .

1- فیوز کت اوت (فیوز فشار قوی با قدرت قطع زیاد ) :

فیوز ترانسفورماتور که اغلب کت اوت نامیده می شود یک المنت است و چون با برداشتن تیغخ فولادی یا نگهدارنده فیوز مدار مانند قطع یک کلید ، باز می شود به آن کت اوت می گویند . فیوز کت اوت جهت حفاظت ترانسفورماتور در مقابل جریانهای زیاد احتمالی ناشی از اتصال کوتاه یا اضافه بار در شبکه فشار ضعیف و سیم پیچی های داخل ترانسفورماتور به کار می رود .

قسمت های یک کت اوت :

کت اوت شامل دو قسمت است یکی محفظه مسدود که اتصالات خط به آن می بندد و طوری ساخته شده که به کراس آرم بسته می شود و دیگری نگهدارنده فیوز که متحرک است و به آسانی المنت داخل آن قابل تعویض است .

انواع کت اوت :

کت اوت های توزیع معمولا سه نوع هستند : کت اوت مسدود – کت اوت باز – کت اوت با المنت بدون محافظ یا (روباز) . کت اوت هایی که معمولا در برق ایران مصرف می شود از نوع باز هستند .

ساختمان فیوز کت اوت باز :

این کت اوت ها شامل سه قسمت پایه فیوز ، نگهدارنده فیوز (لوله فیوز) ، سیم فیوز (المنت فیوز) است . المنت فیوز داخل یک لوله فیبری که همان لوله فیوز است قرار دارد . وقتی به دلیل اضافه جریان فیوز می سوزد قوس الکتریکی حاصل به دیواره لوله فیبری برخورد کرده و گازی را متصاعد می نماید که قوس را به بیرون می فرستد . هرچه شدت جریان عبوری از فیوز بیشتر باشد گاز بیشتری از مواد دیواره لوله متصاعد می شود . ضمنا بعد از سوختن المنت ، لوله فیوز به بیرون آویزان می شود که این نشانه سوختن المنت فیوز است . المنت (سیم) فیوز کت اوت شامل چهار قسمت تکمه ، ساق ، المنت (سیم ذوب شونده) و سیم انتهایی است . تکمه ترمینال بالایی و سیم انتهایی ترمینال پایینی المنت را تشکیل می دهد .

اندازه فیوز :

در عمل معمولا ، ترانسفورماتورهای توزیع را در برابر اضافه بارهای جزیی حفاظت نمی کنند ، زیرا باعث سوختن غیر ضروری فیوز و قطع مکرر مدار می شود که هر دوی اینها خوشایند نیست . بنابراین معمول است که فیوزها را با جریان نامی بالاتر از جریان نامی ترانسفورماتور انتخاب کنند . معمولا جریان نامی فیوز را 2 تا 3 برابر جریان نامی ترانسفورماتور در نظر می گیرند . جریان های اتصال کوتاه چندیم بابر جریان عادی است بنابراین آمپر المنت فیوز کت اوت 2 تا 3 بابر جریان نامی ترانسفورماتور در نظر گرفته می شود .

2- رله بوخهلتس :

نصب رله بوخهلتس برای کلیه ترانسفورماتورهای با قدرت 315 کیلو ولت آمپر و بیش تر الزامی است . این رله ، یکی از مهم ترین رله های حفاظتی ترانسفورماتورها است . رله بوخهلتس بر روی لوله رابط بین ترانسفورماتور و ظرف انبساط قرار می گیرد و روغن از این لوله عبور می نماید ، بنابراین تمام محفظه داخلی رله پر از روغن است . هر گاه هر گونه اتصالی در محفظه داخلی ترانسفورماتور پدید آید ، در نقطه اتصالی جرقه و قوس الکتریکی پدید می آید و در نتیجه در محل اتصالی تولید حباب های گازی شکل می شود . این حباب های گازی به طرف قسمت فوقانی ترانسفورماتور حرکت کرده و از طریق لوله رابط به رله بوخهلتس وارد می شود و در قسمت فوقانی رله جمع می شود . این رله دارای شناوری است که با تجمع حباب های گاز ، سطح روغن در رله پایین آمده و همرا با آن شناور نیز به پایین می آید . پایین آمدن شناور باعث بسته شدن کلید الکتریکی رله و تحریک مدار هشدار یا قطع شونده می شود .

علل تحریک رله بوخهلتس :

الف) بروز قوس الکتریکی بین قسمت های حامل جریان یا بین بدنه ترانسفورماتور و هسته آن

ب) ایجاد اتصالی بین قسمت های حامل جریان در ترانسفورماتور

ج) ریزش روغن از بدنه ترانسفورماتور

د) نشت هوا به محفظه داخلی ترانسفورماتور

نقش روغن در ترانسفورماتور :

روغن در ترانسفورماتور دو نقش اساسی و مهم دارد :

الف) خاصیت عایق دارد . (عایق نمودن ولتاژ سیم پیچ داخلی ترانس نسبت به بدنه) . ضمنا در صورت ایجاد اتصالی در داخل ترانسفورماتور مقداری از روغن به گاز تبدیل شده و رله بوخهلتس را به کار می اندازد .

ب) جهت خنک کردن ترانسفورماتور از آن استفاده می شود . (هدایت گرمای حاصل از عبور جریان سیم پیچ داخل ترانس از سیم پیچ به بدنه ترانس) . حداکثر افزایش دما برای ترانسفورماتورهای توزیع روغنی ، نوع گردش روغن طبیعی ، روش خنک کنندگی طبیعی 65 درجه سانتی گراد است . علت پره پره بودن ترانسفورماتورها این است که گرمای گرفته شده از طریق روغن از سیم پیچ های ترانسفورماتور به راحتی به هوا تحویل داده شود .

در ترانسفورماتورهای با قدرت بزرگتر ، از چند دستگاه فن نیز که به طرف پره ها قرار گرفته اند جهت خنک شدن بدنه و در نتیجه روغن ترانسفورماتور استفاده می شود . همچنین از پمپ جهت جابجایی و خنک شدن روغن استفاده می گردد .

3- ارت زمین :

نقاطی که در ترانسفورماتور برای حفاظت افراد و تجهیزات باید زمین شوند عبارتند از :

  • یکی از دو سیم پیچ ثانویه ترانسفورماتور تکفاز دو سیمه .
  • مرکز ستاره ترانسفورماتور سه فاز .
  • بدنه کلیه ترانسفورماتورهای هوایی و زمینی .

4- کلید کل (کلید اصلی تابلو) :

آمپراژ این کلید (که درون تابلوی توزیع قرار دارد) با توجه به جریان نامی طرف فشار ضعیف ترانس انتخاب می شود و تنظیم رله های آن بسته به ظرفیت ترانسفورماتور انجام می شود .

روش های اتصال سیم پیچ های ترانسفورماتورهای توزیع :

اتصال سیم پیچ ترانسفورماتورهای توزیع به دو صورت رایج است : مثلث – ستاره و ستاره – زیگزاگ .

  • اتصال مثلث – ستاره :

در سیتم های توزیع انرژی الکتریکی به صورت چهار سیمه که همزمان می تواند مصرف کننده های سه فاز مانند موتورهای الکتریکی سه فاز را تغذیه کند و همچنین جهت تامین مصارف روشنایی از این نوع اتصال استفاده می گردد . به طور کلی در مواردی که در طرف ثانویه (طرف فشار ضعیف) احتیاج به سیم صفر باشد به کار برده می شود .

  • اتصال ستاره زیگزاگ :

این اتصال بیشتر در طرف فشار ضعیف ترانسفورماتور جهت شبکه های توزیع و پخش انرژی چهار سیمه که همواره با نا متعادلی بارها همراه است به کار می رود . در این اتصال سه سیم پیچی طرف فشار ضعیف را به دو قسمت مساوی تقسیم می نمایند و آن گاه ته نصف بوبین مربوط به فاز اولیه ثانویه را با نصف بوبین زیرین فاز دوم در جهت معکوس سری می نمایند . از مزایای حالت اتصال زیگزاگ آن است که در حالی که مانند اتصال ستاره دارای نقطه صفر است مزایای اتصال مثلث از قبیل حذف شدن هارمونی سوم را شامل می شود .

وسایل حفاظتی فیوزها :

فیوز عبارت است از وسیله حفاظتی که خود قسمتس از یک مدار تشکیل داده و در اثر عبور جریان ، گرم شده و در نتیجه قطع می شود بنابر تعریف مذکور ساختمان فیوز مورد استفاده می بایست به نحوی باشد که جریان مداوم معمولی را از خود عبور دهد و هنگامی که بعللی جریان فوق العاده ای از آن عبور می کند به سرعت جریان را قطع نماید .

قسمت های اصلی یک فیوز :

به طور کلی فیوز دارای سه قسمت اصلی فشنگ فیوز ، پایه نگهدارنده فیوز و سیم فیوز است . مقاومتی که سیم فیوز دارد در مقابل جریان حرارت تولید می کند و اگر مقدار جریان بیش تر شود سبب می گردد که سیم ذوب شده و مدار را قطع نماید .

منحنی قطع فیوزها :

در صورتی که جریان فیوز از مقدار اسمی آن افزایش یابد بسته به میزان جریان فیوز در مدت معینی عمل کند منحنی که زمان متوسط لازم برای ذوب فیوز و قطع مدار را برای جریان های مختلف نشان دهد منحنی قطع فیوز نامیده می شود .

فیوزهای تاخیری :

جهت حفاظت در عبور جریان اتصال کوتاه از فیوزهای تاخیری استفاده می شود .

قدرت قطع فیوزها :

حداکثر جریانی را که فیوز بدون آسیب رساندن به پایه و حامل خود تحمل می کند قدرت قطع فیوز نامیده می شود و بر حسب کیلو آمپر اندازه گیری می گردد . فیوزهای فشار ضعیف با قدرت قطع زیاد می توانند جریان های تا 25 کیلو آمپر را در ولتاژ 500 ولت متناوب و 440 ولت هدایت کند .

وسایل کنترل و حفاظتی اضافه جریان فشار متوسط و فشار قوی :

وسایل کنترل و حفاظتی اضافه جریان شامل کلیدهای هوایی یا خشک کلیدهای روغنی ، کلیدهای خلا ، کلیدهای SF6 و کلیدهای با هوای فشرده می شوند که به طور وسیع در مدارات توزیع و انتقال استفاده می گردند . این وسایل برای محافظت در مقابل اضافه بار و اتصال کوتاه هستند و برای کنترل دستی مدارات و حفاظت اتوماتیک خطوط به کار می روند .