سه فاز ترانسفورماتورها را موازی به هم وصل کردن چه نتیجه ای دارد؟

نتایج عملیات موازی ترانسفورماتورهای سه فاز

عملیات موازی دو یا چند ترانسفورماتور سه فاز یک پیکربندی معمول در سیستم‌های برق است که هدف آن افزایش ظرفیت، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری سیستم است. با این حال، ترانسفورماتورها باید شرایط خاصی را برآورده کنند تا عملیات موازی آمن، پایدار و کارآمد باشد. زیرا نتایج عملیات موازی ترانسفورماتورهای سه فاز و موارد مربوطه آورده شده‌اند.

1. شرایط عملیات موازی

برای اطمینان از اینکه ترانسفورماتورهای سه فاز بتوانند به صورت موازی به طور ایمن عمل کنند، باید شرایط زیر رعایت شود:

• ولتاژ اسمی برابر: ولتاژ اسمی در سمت بالادست و پایین‌دست ترانسفورماتورها باید یکسان باشد. اگر ولتاژها مطابقت نداشته باشند، می‌تواند منجر به جریان‌های نامتعادل یا بار زیاد شود.

• نسبت دورهای یکسان: نسبت دورهای (نسبت ولتاژ بالادست به پایین‌دست) ترانسفورماتورها باید یکسان باشد. اگر نسبت‌ها متفاوت باشند، این منجر به ولتاژ ثانویه ناسازگار، جریان‌های حلقه‌ای، افزایش ضایعات و کاهش کارایی خواهد شد.

• گروه‌های اتصال یکسان: نوع اتصال (مانند Y/Δ، Δ/Y و غیره) ترانسفورماتورهای سه فاز باید یکسان باشد. گروه‌های اتصال مختلف می‌تواند باعث اختلاف فازی شود که منجر به جریان‌های حلقه‌ای یا توزیع نامساوی بار می‌شود.

• مقاومت کوتاه‌مداری مشابه: مقاومت کوتاه‌مداری ترانسفورماتورهای موازی باید به حد امکان نزدیک به هم باشد. اگر تفاوت قابل توجهی در مقاومت کوتاه‌مداری وجود داشته باشد، توزیع بار نامساوی خواهد بود و ممکن است یک ترانسفورماتور بار زیادی را تحمل کند در حالی که ترانسفورماتور دیگر بار کمتری دارد.

• فرکانس یکسان: ترانسفورماتورها باید در یک فرکانس مشابه عمل کنند. این معمولاً با اتصال آنها به یک شبکه برق مشترک تضمین می‌شود.

2. نتایج عملیات موازی

a. افزایش ظرفیت

ظرفیت کل: وقتی چندین ترانسفورماتور به صورت موازی عمل می‌کنند، ظرفیت کل سیستم مجموع ظرفیت‌های ترانسفورماتورهای فردی است. به عنوان مثال، دو ترانسفورماتور 500 kVA که به صورت موازی عمل می‌کنند، ظرفیت کل 1000 kVA را فراهم می‌کنند. این امکان را می‌دهد که سیستم بتواند تقاضاهای بار بزرگتر را مدیریت کند.

b. توزیع بار

توزیع بار ایده‌آل: در سناریوی ایده‌آل که تمام ترانسفورماتورهای موازی شرایط فوق (به ویژه داشتن مقاومت کوتاه‌مداری مشابه) را برآورده می‌کنند، بار به طور مساوی بین ترانسفورماتورها توزیع می‌شود. هر ترانسفورماتور سهم مساوی از جریان بار را تحمل می‌کند که عملکرد پایدار سیستم را تضمین می‌کند.

توزیع بار غیرایده‌آل: اگر مقاومت‌های کوتاه‌مداری ترانسفورماتورها متفاوت باشند، توزیع بار نامساوی خواهد بود. ترانسفورماتورهایی با مقاومت کوتاه‌مداری کمتر بار بیشتری را تحمل می‌کنند، در حالی که ترانسفورماتورهایی با مقاومت بیشتر بار کمتری را تحمل می‌کنند. این توزیع نامساوی می‌تواند منجر به بار زیاد برخی ترانسفورماتورها شود و تأثیر منفی بر قابلیت اطمینان و عمر سیستم داشته باشد.

c. جریان‌های حلقه‌ای

تولید جریان‌های حلقه‌ای: اگر ترانسفورماتورهای موازی شرایط فوق (مانند نسبت‌های دورهای متفاوت، گروه‌های اتصال یا مقاومت کوتاه‌مداری) را برآورده نکنند، ممکن است جریان‌های حلقه‌ای بین ترانسفورماتورها ایجاد شوند. جریان حلقه‌ای به جریانی اشاره دارد که بین ترانسفورماتورها در غیاب بار خارجی جریان می‌یابد. جریان‌های حلقه‌ای ضایعات سیستم را افزایش می‌دهند و می‌توانند باعث گرم شدن ترانسفورماتورها شوند که عمر آنها را کاهش می‌دهد.

تأثیر جریان‌های حلقه‌ای: وجود جریان‌های حلقه‌ای ظرفیت خروجی مؤثر ترانسفورماتورها را کاهش می‌دهد زیرا بخشی از جریان برای گردش داخلی استفاده می‌شود و نه برای تأمین بار. علاوه بر این، جریان‌های حلقه‌ای می‌توانند باعث گرم شدن ترانسفورماتورها شوند و خطر خرابی را افزایش می‌دهند.

d. افزایش قابلیت اطمینان

زائدی: عملیات موازی ترانسفورماتورها زائدی فراهم می‌کند. اگر یک ترانسفورماتور خراب شود یا نیاز به نگهداری داشته باشد، ترانسفورماتورهای دیگر می‌توانند برق را تأمین کنند و ادامه عملکرد سیستم را تضمین کنند. این قابلیت اطمینان و دسترسی کلی سیستم برق را افزایش می‌دهد.

e. کارایی اقتصادی

توسعه انعطاف‌پذیر: با عملیات موازی، ظرفیت سیستم می‌تواند به صورت گام به گام افزایش یابد بدون اینکه نیاز باشد ترانسفورماتورهای موجود تعویض شوند. این روش کارآمد اقتصادی برای توسعه تدریجی سیستم‌های برق است.

ظرفیت پشتیبان: ترانسفورماتورهای موازی می‌توانند ظرفیت پشتیبان فراهم کنند. در شرایط عادی، تمام ترانسفورماتورها بار را به اشتراک می‌گذارند، اما اگر یک ترانسفورماتور خراب شود، ترانسفورماتورهای دیگر می‌توانند به طور موقت بار اضافی را تحمل کنند و موجب قطع سیستم نشوند.

3. ملاحظات برای عملیات موازی

a. دستگاه‌های محافظ

محافظت دیفرانسیل: برای جلوگیری از جریان‌های حلقه‌ای یا شرایط غیرعادی دیگر در عملیات موازی، معمولاً دستگاه‌های محافظ دیفرانسیل نصب می‌شوند. محافظ دیفرانسیل تفاوت جریان بین ترانسفورماتورها را تشخیص می‌دهد و می‌تواند به سرعت یک ترانسفورماتور خراب را جدا کند تا سیستم را محافظت کند.

b. نظارت و کنترل

• نظارت بر بار: ترانسفورماتورهای موازی باید با دستگاه‌های نظارت بر بار تجهیز شوند تا بار هر ترانسفورماتور به طور مداوم ردیابی شود و توزیع بار مساوی تضمین شود. اگر بار نامتعادل تشخیص داده شود، باید به سرعت اصلاحات انجام شود.

• نظارت بر دمای: چون عملیات موازی می‌تواند باعث بار زیاد برخی ترانسفورماتورها شود، مهم است که دمای ترانسفورماتورها نظارت شود تا از گرم شدن و خسارت جلوگیری شود.

c. نگهداری و بازرسی

• بازرسی‌های منظم: ترانسفورماتورهای موازی باید بازرسی‌ها و نگهداری‌های منظمی داشته باشند تا عملکرد بهینه تضمین شود. باید به خصوص به بازرسی مقاومت کوتاه‌مداری، گروه‌های اتصال و پارامترهای دیگر توجه شود تا اطمینان حاصل شود که برای عملیات موازی همگن باقی می‌مانند.

• جدا کردن خطای: اگر یک ترانسفورماتور خراب شود، باید فوراً از سیستم جدا شود تا عملکرد ترانسفورماتورهای دیگر تحت تأثیر قرار نگیرد.

4. خلاصه

عملیات موازی ترانسفورماتورهای سه فاز می‌تواند ظرفیت، قابلیت اطمینان و انعطاف‌پذیری سیستم را به طور قابل توجهی افزایش دهد، اما شرایط سختگیرانه‌ای مانند ولتاژ اسمی برابر، نسبت‌های دورهای یکسان، گروه‌های اتصال و مقاومت کوتاه‌مداری باید برآورده شود. اگر این شرایط برآورده شوند، بار به طور مساوی بین ترانسفورماتورها توزیع می‌شود و سیستم به طور پایدار عمل می‌کند. با این حال، اگر این شرایط برآورده نشوند، مشکلاتی مانند جریان‌های حلقه‌ای و توزیع نامساوی بار می‌تواند ایجاد شود که تأثیر منفی بر کارایی و ایمنی سیستم دارد.

عملیات موازی همچنین زائدی فراهم می‌کند که اجازه می‌دهد سیستم حتی اگر یک ترانسفورماتور خراب شود، به کار خود ادامه دهد و راه‌حلی کارآمد اقتصادی برای توسعه تدریجی سیستم‌های برق ارائه می‌دهد.