عیوب خارجی و داخلی در ترانسفورماتور
حفاظت از تبدیلگرهای با ظرفیت بالا در برابر خرابیهای الکتریکی خارجی و داخلی ضروری است.
خرابیهای خارجی در تبدیلگر قدرت
خرابی کوتاه مدار خارجی در تبدیلگر قدرت
کوتاه مدار ممکن است در دو یا سه فاز سیستم قدرت الکتریکی رخ دهد. سطح جریان خرابی همیشه به اندازه کافی بالاست. این به ولتاژ کوتاه شده و مقاومت مدار تا نقطه خرابی بستگی دارد. از دست دادن مس تبدیلگر تغذیهدهنده خرابی ناگهانی افزایش مییابد. این افزایش از دست دادن مس باعث گرم شدن داخلی تبدیلگر میشود. جریان خرابی بزرگ همچنین تنشهای مکانیکی شدیدی در تبدیلگر ایجاد میکند. بیشترین تنشهای مکانیکی در دور اول جریان خرابی متقارن رخ میدهد.
اختلال ولتاژ بالا در تبدیلگر قدرت
اختلال ولتاژ بالا در تبدیلگر قدرت دو نوع دارد،
ولتاژ پرتقالی موقت
ولتاژ بالاتر از معمول در فرکانس قدرت
ولتاژ پرتقالی موقت
ولتاژ بالا و فرکانس بالا ممکن است به دلیل یکی از علل زیر در سیستم قدرت ظاهر شود،
گرمازدگی زمین اگر نقطه نیمهباز باشد.
عملیات جابجایی تجهیزات الکتریکی مختلف.
ضربههای جوی.
هرچه علت ولتاژ پرتقالی باشد، آن یک موج مسافر با شکل موج بلند و تند و همچنین فرکانس بالا است. این موج در شبکه سیستم قدرت الکتریکی حرکت میکند، و در رسیدن به تبدیلگر قدرت، باعث خرابی عایق بین دورهای مجاور با ترمینال خط میشود که میتواند منجر به کوتاه مدار بین دورها شود.
ولتاژ بالاتر از معمول در فرکانس قدرت
ممکن است همیشه احتمال وجود ولتاژ سیستم بالاتر از معمول به دلیل قطع ناگهانی بار بزرگ وجود داشته باشد. اگرچه دامنه این ولتاژ بالاتر از سطح عادی آن است اما فرکانس همانند حالت عادی است. ولتاژ بالاتر در سیستم باعث افزایش تنش بر روی عایق تبدیلگر میشود. همانطور که میدانیم، ولتاژ
، افزایش ولتاژ باعث افزایش متناسب در فلوکس کاری میشود.
بنابراین، این باعث افزایش از دست دادن فولاد و افزایش متناسب جریان مغناطیسی میشود. فلوکس افزایش یافته از هسته تبدیلگر به بخشهای فولادی ساختاری دیگر تبدیلگر هدایت میشود. میتواند بولتهای هسته که معمولاً فلوکس کمی را منتقل میکنند، مولفه بزرگی از فلوکس از منطقه اشباع هسته کناری را تحمل کنند. در چنین شرایطی، بولت ممکن است سریعاً گرم شود و عایق خود و عایق دورهای تبدیلگر را نابود کند.
اثرات فرکانس پایین در تبدیلگر قدرت
به عنوان مثال، ولتاژ، تعداد دورهای پیچش ثابت است.
بنابراین،
از این معادله مشخص است که اگر فرکانس در یک سیستم کاهش یابد، فلوکس در هسته افزایش مییابد، اثرات تقریباً مشابه با ولتاژ بالا است.
خرابیهای داخلی در تبدیلگر قدرت
پرینسیپال خرابیهایی که در داخل یک تبدیلگر قدرت رخ میدهند به صورت زیر طبقهبندی میشوند،
خرابی عایق بین دور و زمین
خرابی عایق بین فازهای مختلف
خرابی عایق بین دورهای مجاور یعنی خرابی بین دورها
خرابی هسته تبدیلگر
خرابیهای داخلی زمینی در تبدیلگر قدرت
خرابیهای داخلی زمینی در پیچش ستارهای با نقطه نیمهباز زمین شده از طریق یک امپدانس
در این حالت جریان خرابی به مقدار امپدانس زمین بستگی دارد و همچنین متناسب با فاصله نقطه خرابی از نقطه نیمهباز است زیرا ولتاژ در آن نقطه به تعداد دورهای پیچش بین نقطه نیمهباز و نقطه خرابی بستگی دارد. اگر فاصله بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز بیشتر باشد، تعداد دورهای تحت این فاصله نیز بیشتر خواهد بود، بنابراین ولتاژ بین نقطه نیمهباز و نقطه خرابی بالاتر است که باعث جریان خرابی بالاتر میشود. بنابراین، میتوان گفت که مقدار جریان خرابی به مقدار امپدانس زمین و همچنین فاصله بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز بستگی دارد. جریان خرابی همچنین به ریاکتانس لیکیج بخش پیچش بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز بستگی دارد. اما در مقایسه با امپدانس زمین، این مقدار بسیار کم است و به طور واضح نادیده گرفته میشود زیرا در سری با امپدانس زمین بسیار بیشتر قرار دارد.
خرابیهای داخلی زمینی در پیچش ستارهای با نقطه نیمهباز مستقیماً زمین شده
در این حالت، امپدانس زمین به طور ایدهآل صفر است. جریان خرابی به ریاکتانس لیکیج بخش پیچش بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز تبدیلگر بستگی دارد. جریان خرابی همچنین به فاصله بین نقطه نیمهباز و نقطه خرابی در تبدیلگر بستگی دارد. همانطور که در مورد قبلی ذکر شد، ولتاژ بین این دو نقطه به تعداد دورهای پیچش بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز بستگی دارد. بنابراین در پیچش ستارهای با نقطه نیمهباز مستقیماً زمین شده، جریان خرابی به دو عامل اصلی بستگی دارد: اول، ریاکتانس لیکیج بخش پیچش بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز و دوم، فاصله بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز. اما ریاکتانس لیکیج بخش پیچش به طور پیچیده با موقعیت خرابی در پیچش متفاوت میشود. مشاهده میشود که ریاکتانس بسیار سریعاً برای خرابیهای نزدیک به نقطه نیمهباز کاهش مییابد و بنابراین جریان خرابی برای خرابیهای نزدیک به نقطه نیمهباز بیشترین مقدار را دارد. بنابراین در این نقطه، ولتاژ موجود برای جریان خرابی کم است و در همان حال ریاکتانس مخالف جریان خرابی نیز کم است، بنابراین مقدار جریان خرابی بسیار زیاد است. دوباره برای خرابیهای دور از نقطه نیمهباز، ولتاژ موجود برای جریان خرابی بالا است اما در همان حال ریاکتانس ارائه شده توسط بخش پیچش بین نقطه خرابی و نقطه نیمهباز بالا است. میتوان دید که جریان خرابی در سراسر پیچش در سطح بسیار بالایی باقی میماند. به عبارت دیگر، جریان خرابی مقدار بسیار زیادی را حفظ میکند، بسته به موقعیت خرابی در پیچش.
خرابیهای فاز به فاز داخلی در تبدیلگر قدرت
خرابی فاز به فاز در تبدیلگر نادر است. اگر چنین خرابیای رخ دهد، جریان قابل توجهی را برای عملکرد رله جریان فوری در سمت اولیه و همچنین رله دیفرانسیل ایجاد خواهد کرد.
