چه چیزهایی در ترانسفورماتور عیب هستند

چه چیزی در ترانسفورماتور نقص است؟

تعریف نقص‌های ترانسفورماتور

نقص‌های ترانسفورماتور به مسائلی مانند خرابی عایق و نقص‌های هسته اشاره دارد که می‌تواند داخل یا خارج ترانسفورماتور رخ دهد.

نقص‌های خارجی در ترانسفورماتور قدرت

کوتاه شدن خارجی در ترانسفورماتور قدرت

کوتاه شدن می‌تواند در دو یا سه فاز سیستم برق رخ دهد. جریان خطا معمولاً بالاست، بستگی به ولتاژ کوتاه شده و مقاومت مدار تا نقطه خطا دارد. این جریان خطا بالا باعث افزایش ضرر مس می‌شود و گرمایش داخلی در ترانسفورماتور ایجاد می‌کند. همچنین تنش‌های مکانیکی شدیدی، به ویژه در دور اول جریان خطا ایجاد می‌کند.

اختلال ولتاژ بالا در ترانسفورماتور قدرت

اختلال ولتاژ بالا در ترانسفورماتور قدرت دو نوع است،

• ولتاژ پرتی موقت

• ولتاژ بیش از حد در فرکانس قدرت

ولتاژ پرتی موقت

ولتاژ بالا و فرکانس بالا ممکن است در سیستم برق به دلیل یکی از دلایل زیر ایجاد شود،

• زمین‌گذاری آذرخشی اگر نقطه میانی جدا شده باشد.

• عملیات تغییر حالت تجهیزات الکتریکی مختلف.

• ضربه آذرخشی جوی.

هر چه دلیل ولتاژ پرتی باشد، این یک موج مسافر با شکل موج بلند و تند و فرکانس بالا است. این موج در شبکه سیستم برق حرکت می‌کند و وقتی به ترانسفورماتور قدرت می‌رسد، باعث خرابی عایق بین لپ‌های مجاور به خط انتهایی می‌شود که ممکن است باعث کوتاه شدن بین لپ‌ها شود.

ولتاژ بیش از حد در فرکانس قدرت

همیشه احتمال وجود ولتاژ بیش از حد در سیستم به دلیل قطع ناگهانی بار بزرگ وجود دارد. اگرچه دامنه این ولتاژ از سطح عادی آن بالاتر است اما فرکانس مشابه با حالت عادی است. ولتاژ بیش از حد در سیستم باعث افزایش تنش روی عایق ترانسفورماتور می‌شود. همانطور که می‌دانیم، ولتاژ، افزایش ولتاژ باعث افزایش متناسب در فلوکس کاری می‌شود.

بنابراین، این باعث افزایش ضرر آهن و افزایش متناسب در جریان مغناطیسی می‌شود. فلوکس افزایش یافته از هسته ترانسفورماتور به سایر قطعات فولادی ساختاری ترانسفورماتور هدایت می‌شود. پیچ‌های هسته که معمولاً فلوکس کمی را منتقل می‌کنند، ممکن است به مقدار زیادی از فلوکس که از منطقه اشباع شده هسته به سمت آنها هدایت شده است، مواجه شوند. در چنین شرایطی، پیچ ممکن است سریعاً گرم شده و عایق خود و عایق پیچ‌ها را تخریب کند.

اثرات فرکانس کم در ترانسفورماتور قدرت

به عنوان مثال، ولتاژ با تعداد لپ‌های پیچ‌ها ثابت است. از این معادله مشخص است که اگر فرکانس در یک سیستم کاهش یابد، فلوکس در هسته افزایش می‌یابد، اثرات آن به طور کلی مشابه با ولتاژ بیش از حد است.

نقص‌های داخلی در ترانسفورماتور قدرت

نقص‌های اصلی که در داخل یک ترانسفورماتور قدرت رخ می‌دهند به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند،

• خرابی عایق بین پیچ و زمین

• خرابی عایق بین فاز‌های مختلف

• خرابی عایق بین لپ‌های مجاور یعنی خطا بین لپ‌ها

• نقص هسته ترانسفورماتور

نقص‌های داخلی زمین‌گذاری در ترانسفورماتور قدرت

نقص‌های داخلی زمین‌گذاری در یک پیچ ستاره‌ای متصل با نقطه میانی زمین‌گذاری شده از طریق یک امپدانس

در یک پیچ ستاره‌ای با نقطه میانی زمین‌گذاری شده از طریق یک امپدانس، جریان خطا بستگی به امپدانس زمین‌گذاری و فاصله از نقطه خطا تا نقطه میانی دارد. ولتاژ در نقطه خطا اگر دورتر از نقطه میانی باشد بالاتر است، که منجر به جریان خطا بالاتر می‌شود. جریان خطا همچنین بستگی به واکنش نشتی بخش پیچ‌ها بین نقطه خطا و نقطه میانی دارد، اما این معمولاً نسبت به امپدانس زمین‌گذاری کم است.

نقص‌های داخلی زمین‌گذاری در یک پیچ ستاره‌ای متصل با نقطه میانی زمین‌گذاری شده به صورت مستقیم

در این حالت، امپدانس زمین‌گذاری ایده‌آل صفر است. جریان خطا بستگی به واکنش نشتی بخش پیچ‌ها بین نقطه خطا و نقطه میانی ترانسفورماتور دارد. جریان خطا همچنین بستگی به فاصله بین نقطه میانی و نقطه خطا در ترانسفورماتور دارد.

مانند مورد قبلی، ولتاژ بین این دو نقطه بستگی به تعداد لپ‌های پیچ‌ها بین نقطه خطا و نقطه میانی دارد. بنابراین در یک پیچ ستاره‌ای متصل با نقطه میانی زمین‌گذاری شده به صورت مستقیم، جریان خطا بستگی به دو عامل اصلی دارد: اول واکنش نشتی بخش پیچ‌ها بین نقطه خطا و نقطه میانی و دوم فاصله بین نقطه خطا و نقطه میانی.

اما واکنش نشتی پیچ‌ها به طور پیچیده با موقعیت خطا در پیچ‌ها تغییر می‌کند. مشاهده می‌شود که واکنش با سرعت زیاد برای نقاط خطا نزدیک به نقطه میانی کاهش می‌یابد و بنابراین جریان خطا برای خطا نزدیک به نقطه میانی بالاتر است. بنابراین در این نقطه، ولتاژ موجود برای جریان خطا کم است و در عین حال واکنشی که جریان خطا را مخالفت می‌کند نیز کم است، بنابراین مقدار جریان خطا به اندازه کافی بالاست.

دوباره در نقطه خطا دور از نقطه میانی، ولتاژ موجود برای جریان خطا بالا است اما در عین حال واکنشی که بخش پیچ‌ها بین نقطه خطا و نقطه میانی ارائه می‌دهد بالا است. می‌توان دید که جریان خطا در تمام پیچ‌ها در سطح بسیار بالایی حفظ می‌شود. به عبارت دیگر، جریان خطا یک مقدار بسیار بالا را بدون توجه به موقعیت خطا در پیچ‌ها حفظ می‌کند.

نقص‌های داخلی فاز به فاز در ترانسفورماتور قدرت

نقص‌های فاز به فاز در ترانسفورماتور نادر است. اگر چنین خطا رخ دهد، موجب جریان قابل توجهی برای عملکرد رله جریان فوری در سمت اولیه و همچنین رله دیفرانسیل می‌شود.

نقص بین لپ‌ها در ترانسفورماتور قدرت

ترانسفورماتور قدرت متصل به سیستم انتقال ولتاژ بسیار بالا، بسیار محتمل است به ولتاژ ضربه‌ای با مقدار بالا، شکل تند و فرکانس بالا ناشی از ضربه آذرخشی در خط انتقال مواجه شود. تنش‌های ولتاژ بین لپ‌ها به اندازه‌ای بالا می‌شود که نمی‌تواند تنش را تحمل کند و باعث خرابی عایق بین لپ‌ها در برخی نقاط می‌شود. همچنین پیچ ولتاژ کم مورد تنش قرار می‌گیرد به دلیل ولتاژ ضربه‌ای منتقل شده. تعداد زیادی از خرابی‌های ترانسفورماتور از خطا بین لپ‌ها ناشی می‌شود. خطا بین لپ‌ها ممکن است نیز به دلیل نیروهای مکانیکی بین لپ‌ها ناشی از کوتاه شدن خارجی ایجاد شود.

نقص هسته در ترانسفورماتور قدرت

اگر هر بخشی از لاک‌های هسته خراب یا با یک ماده رسانا پل‌خورده شود، می‌تواند باعث جریان ادی و گرمایش محلی شود. این می‌تواند همچنین اتفاق بیفتد اگر عایق پیچ‌های استفاده شده برای گرفتن لاک‌های هسته خراب شود. این خطاها باعث گرمایش محلی شدید می‌شوند اما تأثیر قابل توجهی بر جریان ورودی و خروجی ترانسفورماتور ندارند، که آنها را برای تشخیص با استفاده از سیستم‌های محافظت الکتریکی استاندارد دشوار می‌کند. گرمایش بیش از حد می‌تواند روغن ترانسفورماتور را تجزیه کند و گازهایی را آزاد کند که در رله بوخولتز تجمع می‌یابند و هشدار می‌دهند.