همون‌های بالا؟ ترانسформاتور شما ممکن است در حال گرم شدن و سریع پیر شدن باشد.

این گزارش بر اساس تحلیل داده‌های یک روز نظارت بر کیفیت برق سیستم توزیع شرکت شما است. داده‌ها نشان می‌دهند که در سیستم تحریف هارمونی جریان سه فاز قابل توجهی وجود دارد (با تحریف هارمونیک کل جریان THDi بالا). طبق استانداردهای بین‌المللی (IEC/IEEE)، جریان‌های هارمونیک در این سطح خطرات قابل توجهی برای عملکرد ایمن، قابل اعتماد و اقتصادی ترانسفورماتور تامین برق ایجاد کرده‌اند، که عمدتاً به صورت تولید گرما اضافی، کاهش طول عمر و حتی آسیب دیدن ترانسفورماتور ظاهر می‌شود.

1. مروری بر داده‌های آزمون

• پارامتر نظارت شده: تحریف هارمونیک کل جریان سه فاز (A THD[50] Avg [%] L1, L2, L3)

• مدت زمان نظارت: ساعت 16:00 روز 8 سپتامبر 2025 تا 8:00 صبح روز 9 سپتامبر 2025 (زمان رواندا)

منبع داده: FLUKE 1732 Power Logger

• در طول دوره نظارت، تحریف هارمونیک کل جریان سه فاز (THDi) در سطح بالایی باقی ماند (به عنوان مثال، به طور مداوم حدود 60٪).

• این سطح هارمونیک به طور قابل توجهی از محدوده پیشنهادی (THDi < 5%) و محدوده معمول مجاز (THDi < 8%) برای سیستم‌های توزیع مشخص شده در استانداردهای بین‌المللی مانند IEEE 519-2014 و IEC 61000-2-2 فراتر رفته است.

2. مکانیسم تأثیر جریان هارمونیک بر ترانسفورماتورها (تحلیل مشکل)

ترانسفورماتورها بر اساس جریان سینوسی خالص 50Hz طراحی شده‌اند. جریان‌های هارمونیک (به ویژه هارمونیک‌های 3، 5 و 7) دو مشکل اصلی را ایجاد می‌کنند:

• دو برابر شدن ضریب ضایعات ادی: ضایعات ادی در لایه‌های ترانسفورماتور متناسب با مجذور فرکانس جریان است. جریان‌های هارمونیک با فرکانس بالا منجر به افزایش شدید ضایعات ادی می‌شوند، که بسیار از مقدار طراحی شده بر اساس جریان اصلی فراتر می‌رود.

• تولید گرما اضافی و تنش حرارتی: این ضایعات اضافی به گرما تبدیل می‌شوند و منجر به افزایش غیرعادی دما در لایه‌های ترانسفورماتور و هسته آهن می‌شوند.

3. ارزیابی ریسک بر اساس استانداردهای بین‌المللی

طبق مقررات IEC 60076-1 و IEEE Std C57.110 در مورد عملکرد ترانسفورماتور تحت جریان غیرسینوسی، ریسک‌های اصلی ایجاد شده توسط سطح جریان هارمونیک فعلی برای ترانسفورماتور شما شامل موارد زیر است:

• ریسک 1: تسریع در پیری عایق و کاهش شدید طول عمرعملکرد طول عمر ترانسفورماتور مستقیماً توسط دمای عملکرد آن تعیین می‌شود. قاعده عمومی نشان می‌دهد که برای هر افزایش مداوم 6-10°C در دمای لایه، نرخ پیری عایق دو برابر می‌شود و طول عمر مورد انتظار ترانسفورماتور نیز به نصف می‌رسد. گرم شدن طولانی مدت منجر به ترد شدن عایق ترانسفورماتور و در نهایت ایجاد خطای شکست خواهد شد.

• ریسک 2: کاهش ظرفیت واقعی تحمل بار (نیاز به کاهش ظرفیت)برای جلوگیری از گرم شدن، ترانسفورماتور نمی‌تواند در ظرفیت اسمی خود تحت سطح فعلی جریان هارمونیک عمل کند. بر اساس روش محاسبه در IEEE Std C57.110، ترانسفورماتور باید کاهش ظرفیت (به عنوان مثال، وقتی THDi 12% است، ضریب کاهش ظرفیت ممکن است 0.92 یا کمتر نیاز باشد). این بدان معناست که یک ترانسفورماتور با ظرفیت اسمی 1000kVA ممکن است ظرفیت واقعی تحمل بار کمتر از 920kVA داشته باشد و این محدودیت پتانسیل گسترش ظرفیت سیستم را محدود می‌کند.

• ریسک 3: افزایش میدان مغناطیسی ترانسفورماتوربر اساس فرمول القای الکتروموتوری Et = 4.44 ⋅f⋅Φm (که در آن f فرکانس است)، هارمونیک‌ها میدان مغناطیسی با فرکانس بالا ایجاد می‌کنند که جریان‌های ادی قابل توجهی را در هادی‌های لایه القاء می‌کند و منجر به نقاط گرم محلی و گرم شدن می‌شود. فرکانس بیش از حد هارمونیک‌ها به عنوان یک "افزاینده" عمل می‌کند - حتی اگر دامنه میدان مغناطیسی هارمونیک Φmh کوچک باشد، ویژگی فرکانس بالای آن القاء ولتاژ بین دوران‌ها را h برابر افزایش می‌دهد. این ولتاژ القایی افزایش یافته به عایق لایه، به ویژه چند دور اول پیچه، اعمال می‌شود و منجر به ولتاژ محلی بیش از حد و افزایش قابل توجه ریسک شکست عایق می‌شود.