1. ویژگی های عملیاتی بدون بار
شرایط بی باری ترانسفورماتور به این معنی است که سیم پیچ اولیه با ولتاژ نامی 11 کیلو ولت تغذیه می شود در حالی که سیم پیچ ثانویه بدون بار در مدار باز است. دو شاخص کلیدی عملکرد بدون بار عبارتند از اتلاف بدون بار و جریان بدون بار. هنگامی که ولتاژ 11 کیلو ولت به سیم پیچ ولتاژ بالا اعمال می شود، شار مغناطیسی متناوب از هسته فولادی سیلیکونی عبور می کند و افت هیسترزیس و تلفات جریان گردابی ایجاد می کند. مجموع این دو تلفات به عنوان تلفات بدون بار تعریف می شود. وقتی ترانسفورماتور برق می‌گیرد، مستقل از بار پایین‌دست، تلفات بدون بار به طور مداوم ادامه می‌یابد و منبع دائمی مصرف انرژی در شبکه‌های توزیع را تشکیل می‌دهد. سری S13 و S22 مدرن 11 کیلو ولتترانسفورماتورهای غوطه ور در روغناز ورق های فولادی سیلیکونی دانه گرا با نفوذپذیری بالا استفاده کنید، که می تواند تا حد زیادی از دست دادن بدون بار برای دستیابی به صرفه جویی در انرژی و کاهش هزینه را کاهش دهد. جریان بدون بار، جریان تحریکی است که برای ایجاد شار مغناطیسی متناوب لازم است، که معمولاً تنها 1٪ تا 3٪ از جریان نامی را تشکیل می دهد. جریان بی بار بیش از حد باعث افزایش مصرف توان راکتیو شبکه و کاهش ضریب توان می شود. تحت عملیات بدون بار، ولتاژ ثانویه تقریباً برابر با ولتاژ پایین نامی با انحراف ولتاژ جزئی است. با این وجود، اگر ولتاژ ورودی 11 کیلو ولت از مقدار نامی منحرف شود، ولتاژ خروجی ثانویه بر این اساس تغییر می کند. مشخصه بی باری یک آیتم آزمایشی اجباری برای آزمایش‌های پذیرش کارخانه است که برای ارزیابی کیفیت لایه‌گذاری هسته و تشخیص عیوب بین چرخشی در سیم‌پیچ‌ها استفاده می‌شود.
2. بار ویژگی های عملیاتی
مشخصات بار وضعیت کار ترانسفورماتورها را هنگام اتصال به بارهای الکتریکی توصیف می کند. هنگامی که سیم پیچ ثانویه به مدار بار متصل می شود و جریان بار از طریق سیم پیچ ثانویه می گذرد، جریان اولیه به ترتیب افزایش می یابد تا تعادل نیروی مغناطیسی ایجاد شود و شار مغناطیسی پایدار در هسته حفظ شود. تلفات بار یک پارامتر کلیدی تحت عملیات بارگذاری است که عمدتاً شامل تلفات مس سیم پیچی است که در اثر عبور جریان از هادی های سیم پیچ ایجاد می شود. تلفات بار با مجذور جریان بار تغییر می کند: بار بیشتر منجر به رشد سریع تر تلفات می شود. برخلاف تلفات بدون بار، تلفات بار در شرایط بی باری برابر با صفر است و در بار کامل به مقدار نامی می رسد. ضریب توان بار متصل نیز بر عملکرد ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. بارهای القایی مانند موتورها و پمپ های آب ضریب توان را کاهش می دهند و افت ولتاژ را افزایش می دهند، در حالی که بارهای مقاومتی تغییرات ولتاژ نسبتاً ملایمی ایجاد می کنند. در سیستم های توزیع، بار دائماً در نوسان است و ترانسفورماتورها به صورت دینامیکی بین بار سبک، نیمه بار و تقریباً بار کامل کار می کنند. ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور در روغن 11 کیلوولت با کیفیت بالا می توانند عملکرد پایدار را در محدوده بار گسترده ای حفظ کنند و با منحنی های بار توزیع معمولی با بار صنعتی سنگین در روز و بار سبک مسکونی در شب سازگار شوند.
3. مشخصات تنظیم ولتاژ
نرخ تنظیم ولتاژ یک شاخص عملیاتی حیاتی برای توزیع استترانسفورماتورها. به عنوان درصد افت ولتاژ ثانویه زمانی که ترانسفورماتور از حالت بی بار به بار نامی تغییر می کند، با ولتاژ ورودی ثابت تعریف می شود. سیم پیچ های ترانسفورماتور دارای مقاومت ذاتی و راکتانس نشتی هستند. پس از بارگذاری، امپدانس داخلی افت ولتاژ ایجاد می کند و منجر به کاهش ولتاژ خروجی در سمت ولتاژ پایین می شود. جریان بار بزرگتر و ضریب توان بار کمتر، نرخ تنظیم ولتاژ بالاتری را به همراه دارد. اگر نرخ تنظیم ولتاژ بیش از حد بالا باشد، تجهیزات کاربر نهایی دچار مشکلات کمبود ولتاژ، از جمله خروجی ناکافی موتور و کاهش روشنایی روشنایی . 11کیلو ولت خواهند شد.ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور در روغنمجهز به تعویض‌کننده‌های شیر خارج از مدار هستند که می‌توانند چرخش‌های موثر سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا را پس از قطع برق برای جبران افست ولتاژ شبکه و بهینه‌سازی ولتاژ خروجی تنظیم کنند. در طراحی مهندسی توزیع، مهندسان حاشیه تنظیم ولتاژ را با توجه به افت ولتاژ خط و تغییرات بار فصلی ذخیره می‌کنند تا ولتاژ پایانه را در محدوده مجاز تعیین شده توسط استانداردها حفظ کنند. تنظیم ولتاژ مستقیماً بر کیفیت توان تأثیر می گذارد و در هنگام انتخاب تجهیزات نمی توان از آن چشم پوشی کرد.
4. افزایش دما و ویژگی های عملیاتی حرارتی
ویژگی های افزایش دما، قابلیت اضافه بار و میزان پیری عایق ترانسفورماتورها را تعیین می کند. تمام تلفات بدون بار و تلفات بار تولید شده در حین کار به گرما تبدیل می شود، توسط روغن عایق به مخزن و رادیاتورها منتقل می شود و سپس از طریق همرفت به هوای محیط پراکنده می شود.ترانسفورماتورهای روغنیگردش روغن طبیعی (ONAN) یا خنک کننده هوای اجباری (ONAF) را برای اتلاف گرما اتخاذ کنید. تحت شرایط کاری درجه بندی شده، محدودیت های سختی برای افزایش دمای روغن بالای سیم پیچ وجود دارد. هنگامی که بار به طور موقت از ظرفیت نامی تجاوز می کند، ساختار غوطه ور در روغن می تواند برای مدت معینی بار اضافی را تحمل کند. به لطف ظرفیت حرارتی زیاد روغن عایق، دما به آرامی افزایش می یابد. با این حال، اضافه بار مداوم منجر به دمای بیش از حد پایدار می شود و پیری مواد عایق کاغذ را تسریع می کند. سرعت پیری کاغذ عایق با افزایش دما به طور تصاعدی افزایش می‌یابد و دمای بالا در درازمدت مستقیماً عمر کلی ترانسفورماتورها را کوتاه می‌کند. تست افزایش دما یک آزمایش نوع هسته در کارخانه است که بررسی می کند که آیا طراحی رادیاتور و ساختار گردش روغن الزامات را برآورده می کند یا خیر. در تعمیر و نگهداری روزانه، نظارت بر دمای روغن یک روش ساده و موثر برای قضاوت در مورد وضعیت عملکرد ترانسفورماتور است.
5. ویژگی های اتصال کوتاه و ظرفیت مقاومت در برابر اتصال کوتاه
خطاهای اتصال کوتاه ممکن است در سمت ولتاژ پایین سیستم های توزیع رخ دهد. در چنین شرایطی، جریان اتصال کوتاه عظیم فوراً از سیم‌پیچ‌های ترانسفورماتور عبور می‌کند و نیروی الکترودینامیکی قوی و گرمای آنی ایجاد می‌کند. ویژگی های اتصال کوتاه عمدتاً توانایی ترانسفورماتور را برای مقاومت در برابر ضربه اتصال کوتاه ارزیابی می کند. تست اتصال کوتاه برای اندازه گیری امپدانس اتصال کوتاه و تلفات اتصال کوتاه انجام می شود. امپدانس اتصال کوتاه برای ترانسفورماتورهای توزیع 11 کیلو ولت حیاتی است: امپدانس بالاتر جریان اتصال کوتاه را محدود می کند و تأثیر خطاهای اتصال کوتاه بر تجهیزات را کاهش می دهد. با این حال، امپدانس بیش از حد نرخ تنظیم ولتاژ را افزایش می دهد و باعث افت شدید ولتاژ تحت بار می شود. بنابراین، طراحی ترانسفورماتورهای توزیع 11 کیلوولت نیاز به ایجاد تعادل بین محدود کردن جریان اتصال کوتاه و پایداری ولتاژ دارد. هنگامی که خطاهای اتصال کوتاه اتفاق می افتد، هادی های سیم پیچ نیروی ضربه ای الکترومغناطیسی فوق العاده ای را تحمل می کنند. اگر ساختار سیم پیچ ضعیف باشد، تغییر شکل سیم پیچ و آسیب عایق ممکن است رخ دهد و باعث خرابی دائمی شود. ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور در روغن با کیفیت بالا از ساختارهای اتصال سیم پیچ با مقاومت بالا و سازه های پشتیبانی سفت استفاده می کنند تا الزامات مقاومت در برابر اتصال کوتاه کوتاه مدت استانداردهای ملی و استانداردهای IEC را برآورده کنند و خطرات آسیب تجهیزات را در طول حوادث اتصال کوتاه ناگهانی در شبکه های توزیع کاهش دهند.
6. عایق و ویژگی های پیری
11kV ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغنیک سیستم عایق کامپوزیت متشکل از روغن عایق و کاغذ عایق برای جداسازی سیم‌پیچ‌های ولتاژ بالا و ولتاژ پایین و جداسازی اجزای زنده از مخزن زمینی اتخاذ کنید. رسانه های عایق عملکرد پایدار را در دمای عملیاتی معمولی حفظ می کنند. با این وجود، عایق در طول عملیات طولانی مدت به تدریج تخریب می شود: رطوبت، اکسیژن و دمای بالا تخریب کاغذ عایق را تسریع می کنند و اکسیداسیون روغن عایق مواد اسیدی تولید می کند که مواد عایق را بیشتر فرسایش می دهد. پیری عایق یک فرآیند برگشت ناپذیر است. با افزایش سن، قدرت دی الکتریک کاهش می یابد، که ممکن است به راحتی باعث ایجاد خطاهای داخلی مانند تخلیه جزئی و اتصال کوتاه بین چرخش شود. ساختار آب بندی ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن برای کاهش سرعت پیری طراحی شده است: ساختارهای کاملاً مهر و موم شده ورود هوا و رطوبت را مسدود می کنند و زوال روغن عایق را کاهش می دهند. تجزیه و تحلیل منظم کروماتوگرافی روغن و آزمایش تلفات دی الکتریک می تواند روند پیری عایق را کنترل کند، از قبل در مورد خطاهای احتمالی هشدار دهد و عمر مفید تجهیزات را افزایش دهد.
نتیجه گیری
ویژگی های عملیاتی مختلف ازترانسفورماتورهای توزیع روغن 11 کیلوولتبه هم مرتبط هستند و به طور مشترک عملکرد جامع تجهیزات در شبکه های توزیع را تعیین می کنند. مشخصه های بی باری مصرف پایه انرژی را تعیین می کند. ویژگی های بار منعکس کننده تلفات توان بارگذاری شده است. تنظیم ولتاژ مستقیماً بر کیفیت برق مصرف کننده نهایی تأثیر می گذارد. ویژگی های افزایش دما ظرفیت اضافه بار و عمر مفید تجهیزات را محدود می کند. ویژگی های اتصال کوتاه نشان دهنده مقاومت در برابر ضربه خطا است. ویژگی های پیری عایق به قابلیت اطمینان عملیاتی طولانی مدت مربوط می شود. در مراحل انتخاب پروژه، طراحی مهندسی و تعمیر و نگهداری، درک کامل این ویژگی‌های عملیاتی اولیه به تیم‌های مهندسی و تدارکات کمک می‌کند تا ترانسفورماتورهای منطبق با سناریوهای کاربردی را انتخاب کنند، مصرف انرژی را کاهش دهند، خطرات قطع برق را کاهش دهند و عملکرد پایدار درازمدت سیستم‌های توزیع را تضمین کنند. اگرچه ترانسفورماتورهای نوع خشک در سناریوهای حساس به حریق داخلی دارای مزایایی هستند، ترانسفورماتورهای توزیع غوطه ور نفت 11 کیلوولت به دلیل ویژگی های عملیاتی بالغ و عملکرد اقتصادی عالی، پرمصرف ترین تجهیزات توزیع در شبکه های برق شهری و روستایی هستند.
