ارزیابی و تحلیل مشخصات بار دهنده‌های توزیع
تحلیل عمیق و ملاحظات کلیدی برای ارزیابی مشخصات بار
ارزیابی مشخصات بار پایه‌ای در طراحی ترانسفورماتورهای توزیع است که مستقیماً بر انتخاب ظرفیت، توزیع ضایعات، کنترل افزایش دمایی و اقتصاد عملیاتی تأثیر می‌گذارد. ارزیابی باید در سه بعد انجام شود: نوع بار، دینامیک زمانی و هم‌پوشانی محیطی، با ایجاد یک مدل دقیق بر اساس شرایط عملیاتی واقعی.
1. تحلیل دقیق انواع بار
طبقه‌بندی و مشخصات
بارهای مسکونی: به طور غالب شامل روشنایی و وسایل خانگی، با نمودار بار روزانه که دو اوج (صبح و شب) دارد و عامل بار سالانه پایین (حدود 30% تا 40%).
بارهای صنعتی: به دسته‌های مداوم (مثل آهن‌آوار)، متناوب (مثل ماشین‌کاری) و بارهای ضربه‌ای (مثل فرآورده‌های قوس الکتریکی) تقسیم می‌شوند که نیاز به توجه به هارمونیک‌ها، نوسانات ولتاژ و جریان‌های اولیه دارند.
بارهای تجاری: مانند مراکز خرید و مراکز داده که با تغییرات فصلی (مثل خنک‌سازی تابستانی) و مشخصات غیرخطی (مثل UPS، تبدیل‌کننده‌های فرکانس) مشخص می‌شوند.
مدل‌سازی بار
استفاده از مدل‌های مدار معادل یا برازش داده‌های اندازه‌گیری شده برای کمی کردن عامل توان (PF)، محتوای هارمونیک (مانند THDi) و نوسانات نرخ بار.
2. تحلیل دینامیکی در ابعاد زمانی
نمودار بار روزانه
از نظارت میدانی یا منحنی‌های استاندارد (مانند IEEE) بدست می‌آید که دوره‌های اوج و غیر اوج و مدت آن‌ها را نشان می‌دهد.
مثال: نمودار روزانه یک پارک صنعتی نشان می‌دهد که دو اوج از 10:00 تا 12:00 و 18:00 تا 20:00 وجود دارد، با نرخ بار شبی کمتر از 20%.
نمودار بار سالانه
حساب می‌کند تغییرات فصلی (مانند خنک‌سازی تابستانی، گرم‌سازی زمستانی) و پیش‌بینی رشد بار آینده با استفاده از داده‌های تاریخی.
شاخص‌های کلیدی: حداکثر ساعات استفاده از بار سالانه (Tmax)، عامل بار (LF) و ضریب بار (LF%).
3. هم‌پوشانی محیطی و ارزیابی همبستگی
تأثیر دما
هر 10 درجه سانتیگراد افزایش در دمای محیطی ظرفیت اسمی ترانسفورماتور را حدود 5% کاهش می‌دهد (براساس مدل‌های پیری حرارتی)، که نیازمند تأیید قابلیت بار اضافی است.
تأثیر ارتفاع
هر 300 متر افزایش ارتفاع قدرت عایق‌بندی را حدود 1% کاهش می‌دهد، که نیازمند تعدیل طراحی عایق‌بندی یا کاهش ظرفیت است.
طبق IEC 60815 (مانند آلودگی کم و زیاد) تقسیم‌بندی می‌شود که بر انتخاب بوشینگ و عایق‌بندی و فاصله‌ی پخش تأثیر می‌گذارد.
4. روش‌ها و ابزارهای ارزیابی
رویکرد مبتنی بر اندازه‌گیری
داده‌های بار واقعی را از طریق مترهای هوشمند و اسلیلوگراف جمع‌آوری می‌کند، پس از آن تحلیل آماری (مانند توزیع نرخ بار، طیف هارمونیک) انجام می‌شود.
رویکرد مبتنی بر شبیه‌سازی
از نرم‌افزارهایی مانند ETAP یا DIgSILENT برای مدل‌سازی سیستم‌های توان تحت سناریوهای مختلف استفاده می‌کند.
فرمول‌های تجربی
مانند فرمول عامل بار در IEC 60076 برای برآورد سریع ظرفیت ترانسفورماتور.
5. کاربرد نتایج ارزیابی
انتخاب ظرفیت
ظرفیت ترانسفورماتور را بر اساس نرخ بار (مانند حاشیه طراحی 80%) و قابلیت بار اضافی (مانند 1.5 برابر جریان اسمی برای 2 ساعت) تعیین می‌کند.
توزیع ضایعات
ضایعات آهن (PFe) مستقل از بار هستند، در حالی که ضایعات مس (PCu) با مربع بار مقیاس می‌یابند، که نیازمند تعادل بین ضایعات بدون بار و با بار است.
کنترل افزایش دمایی
دمای نقاط گرم سیم‌پیچ را بر اساس مشخصات بار محاسبه می‌کند تا اطمینان حاصل شود که با محدوده‌های حرارتی مواد عایق‌بندی (مانند کلاس A ≤105 درجه سانتیگراد) مطابقت دارد.
نتیجه‌گیری
ارزیابی مشخصات بار باید نوع بار، دینامیک زمانی و هم‌پوشانی محیطی را با استفاده از روش‌های اندازه‌گیری، شبیه‌سازی و تجربی تلفیق کند تا یک مدل دقیق ایجاد شود. نتایج مستقیماً بر انتخاب ظرفیت، توزیع ضایعات و قابلیت اعتماد عملیاتی تأثیر می‌گذارند و پایه‌ای از طراحی ترانسفورماتورهای توزیع را تشکیل می‌دهند.
تحلیل اقتصادی
سودآوری سرمایه‌گذاری‌های مختلف را از طریق ارزیابی هزینه‌ی چرخه‌ی عمر (LCC) مقایسه می‌کند.
