راهنما برای مشخصات، نصب، عملیات و راه‌اندازی ترانس‌های خشک سری SC

ترانسفورماترهای خشک نوع به ترانسفورماترهای قدرتی گفته می‌شوند که در آنها هسته و سیم‌پیچ‌ها در روغن غوطه‌ور نیستند. در عوض، سیم‌پیچ‌ها و هسته معمولاً با رزین اپوکسی ریخته شده و با همرفت طبیعی هوا یا خنک‌کاری اجباری هوایی خنک می‌شوند. به عنوان نوعی جدیدتر از تجهیزات توزیع برق، ترانسفورماترهای خشک نوع به طور گسترده در سیستم‌های انتقال و توزیع برق در کارخانه‌ها، ساختمان‌های بلندمرتبه، مراکز تجاری، فرودگاه‌ها، بنادر، متروها و پلتفرم‌های نفتی دریایی استفاده می‌شوند. همچنین می‌توان آنها را با کابینت‌های سوئیچ‌گیر ترکیب کرد تا ایستگاه‌های فرعی پیش‌ساخته و فشرده تشکیل دهند.

در حال حاضر، اکثر ترانسفورماترهای قدرتی خشک نوع تولید شده در چین، واحدهای سه‌فاز و قالب‌گیری شده از سری SC هستند، مانند: ترانسفورماترهای سیم‌پیچی سه‌فاز سری SCB9، ترانسفورماترهای سه‌فاز سیم‌نواری سری SCB10 و ترانسفورماترهای سه‌فاز سیم‌نواری سری SCB9. ولتاژهای نامی آنها عموماً بین ۶ کیلوولت تا ۳۵ کیلوولت است و حداکثر ظرفیت‌های آنها تا ۲۵ مگاولت آمپر (MVA) می‌رسد. این سند بر روی ترانسفورماترهای خشک نوع سه‌فاز IEE-Business تمرکز خواهد کرد و ویژگی‌ها و روش‌های نصب و راه‌اندازی آنها را به طور دقیق توضیح خواهد داد.

۱. ویژگی‌های ترانسفورماترهای خشک نوع

در مقایسه با ترانسفورماترهای غوطه‌ور در روغن، ترانسفورماترهای خشک نوع فاقد روغن هستند و بنابراین خطرات آتش‌سوزی، انفجار و آلودگی حذف می‌شود. بنابراین، مقررات و ضوابط الکتریکی نیازی به نصب ترانسفورماترهای خشک نوع در اتاق جداگانه ندارند. به ویژه در سری‌های جدیدتر، تلفات و سطح نویز به حداقل جدیدی کاهش یافته است که امکان نصب ترانسفورماتر در همان اتاق توزیع با تابلوهای ولتاژ پایین را فراهم می‌کند.

۱.۱ سیستم کنترل دما در ترانسفورماترهای خشک نوع
عملکرد ایمن و عمر مفید ترانسفورماتر خشک نوع به شدت به ایمنی و قابلیت اطمینان عایق‌بندی سیم‌پیچ‌ها بستگی دارد. خرابی عایق ناشی از دمای سیم‌پیچ‌ها که از حد تحمل حرارتی عایق فراتر می‌رود، یکی از دلایل اصلی عملکرد غیرعادی ترانسفورماتر است. بنابراین، نظارت بر دمای کاری ترانسفورماتر و اجرای عملکردهای هشدار و کنترل بسیار مهم است.

۱.۲ روش‌های محافظت در ترانسفورماترهای خشک نوع
بسته به شرایط محیطی و نیازهای محافظتی، ترانسفورماترهای خشک نوع می‌توانند با غلاف‌های مختلفی تجهیز شوند. معمولاً غلاف‌های با رتبه IP23 انتخاب می‌شوند که از ورود اجسام جامد بزرگتر از ۱۲ میلی‌متر و حیوانات کوچکی مانند موش، مار، گربه و پرنده جلوگیری می‌کنند و از ایجاد نقص‌های شدیدی مانند اتصال کوتاه و قطع برق جلوگیری می‌کنند و بدین ترتیب سد ایمنی برای قسمت‌های تحت بار فراهم می‌شود. اگر ترانسفورماتر باید در فضای باز نصب شود، می‌توان از غلاف IP23 استفاده کرد؛ علاوه بر محافظت‌های IP20، این غلاف از بارش قطرات آب با زاویه تا ۶۰ درجه نسبت به جهت عمودی جلوگیری می‌کند. با این حال، غلاف IP23 ظرفیت خنک‌کاری ترانسفورماتر را کاهش می‌دهد، بنابراین باید به تنظیم کاهش ظرفیت کاری آن توجه شود.

۱.۳ روش‌های خنک‌کاری ترانسفورماترهای خشک نوع
ترانسفورماترهای خشک نوع از دو روش خنک‌کاری استفاده می‌کنند: خنک‌کاری طبیعی هوایی (AN) و خنک‌کاری اجباری هوایی (AF). در خنک‌کاری طبیعی هوایی، ترانسفورماتر می‌تواند به طور مداوم در ظرفیت نامی خود کار کند. در خنک‌کاری اجباری هوایی، ظرفیت خروجی ترانسفورماتر تا ۵۰٪ افزایش می‌یابد. این حالت برای عملکرد بار اضافه متناوب یا شرایط بار اضافه اضطراری مناسب است. با این حال، در حالت بار اضافه، تلفات بار و ولتاژ امپدانس به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد که منجر به عملکرد غیراقتصادی می‌شود؛ بنابراین، باید از عملکرد مداوم طولانی‌مدت با بار اضافه اجتناب شود.

۱.۴ توانایی تحمل بار اضافه در ترانسفورماترهای خشک نوع
توانایی تحمل بار اضافه در ترانسفورماترهای خشک نوع به دمای محیط، وضعیت بار قبل از بار اضافه (بار اولیه)، عملکرد پراکندگی حرارتی عایق و ثابت زمانی حرارتی بستگی دارد. در صورت نیاز، سازنده می‌تواند منحنی بار اضافه برای ترانسفورماتر خشک نوع ارائه دهد. در حال حاضر، ظرفیت تولید سالانه ترانسفورماترهای خشک نوع با عایق رزینی در چین به ۱۰,۰۰۰ مگاولت آمپر رسیده است و چین یکی از بزرگترین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان ترانسفورماترهای خشک نوع در جهان است. 

با اتخاذ گسترده ترانسفورماترهای سری SC(B)9 کم‌نویز (برای ترانسفورماترهای توزیع ≤۲۵۰۰ کیلوولت آمپر، نویز زیر ۵۰ دسی‌بل کنترل می‌شود) و انرژی‌پس‌انداز (که تلفات بدون بار را تا ۲۵٪ کاهش می‌دهند)، مشخصات عملکردی و فناوری تولید ترانسفورماترهای خشک نوع در چین به سطح پیشرفته جهانی رسیده است.

۲. نصب و راه‌اندازی ترانسفورماترهای خشک نوع

۲.۱ بازرسی قبل از نصب (پس از باز کردن بسته‌بندی)
بررسی کنید که آیا بسته‌بندی سالم است یا خیر. پس از باز کردن ترانسفورماتر، داده‌های نامه‌ی آن را با الزامات طراحی مقایسه کنید، اینکه تمام مدارک کارخانه کامل باشد، خود ترانسفورماتر بدون آسیب و نشانه‌ای از خرابی خارجی باشد، قطعات جابجا یا خراب نشده باشند، قطعات نگهدارنده الکتریکی یا سیم‌های اتصال آسیب ندیده باشند و در نهایت اطمینان حاصل کنید که قطعات یدکی آسیب ندیده یا گم نشده باشند.

۲.۲ نصب ترانسفورماتور
ابتدا پایه ترانسفورماتور را بررسی کنید و بررسی کنید که آیا صفحات فولادی جوش شده سطح یکسانی دارند. زیر صفحات فولادی هیچ فضای خالی وجود نداشته باشد تا مقاومت لرزه‌ای و عملکرد جذب صدای پایه مطلوب باشد؛ در غیر این صورت، سطح صدای ترانسفورماتور نصب شده افزایش می‌یابد. سپس از گلوله‌ها برای حرکت ترانسفورماتور به موقعیت نصب استفاده کنید، گلوله‌ها را خارج کنید و ترانسفورماتور را دقیقاً به موقعیت طراحی شده تنظیم کنید، به گونه‌ای که خطای سطح‌سازی نیازهای طراحی را برآورده کند. در نهایت، چهار قطعه کوتاه از فولاد U را نزدیک به چهار گوشه پایه ترانسفورماتور روی صفحات فولادی جوش شده جوش دهید تا جلوی جابجایی در حین عملکرد گرفته شود.

۲.۳ بسته‌بندی ترانسفورماتور
در طول بسته‌بندی، حداقل فاصله مورد نیاز بین قسمت‌های زنده و بین قسمت‌های زنده و زمین را حفظ کنید، به ویژه فاصله بین کابل‌ها و سیم‌پیچ فشار بالا. میله‌های بزرگ جریان کم فشار باید مستقل پشتیبانی شوند و نباید مستقیماً به دماغه‌های ترانسفورماتور متصل شوند، زیرا این منجر به تنش مکانیکی و گشتاور بیش از حد می‌شود. وقتی جریان بیش از ۱۰۰۰ آمپر (مثلاً میله ۲۰۰۰ آمپر کم فشار که در این پروژه استفاده می‌شود) است، باید یک اتصال انعطاف‌پذیر بین میله و دماغه ترانسفورماتور نصب شود تا از تغییرات حرارتی و انقباض رسانا جبران شود و ارتعاش بین میله و ترانسفورماتور جدا شود. تمام اتصالات الکتریکی باید فشار تماس کافی داشته باشند و باید از عناصر الاستیک (مانند فنرهای دیسکی یا واشرهای فنری) استفاده کنند. هنگام گیر کردن پیچ‌های اتصال، باید از کلید گشتاور استفاده کنید و مقادیر گشتاور توصیه شده توسط سازنده را مطابق با جدول ۱ رعایت کنید:

۲.۴ زمین‌گذاری ترانسفورماتور
نقطه زمین‌گذاری ترانسفورماتور در پایه سمت فشار کم قرار دارد، با یک پیچ زمین‌گذاری اختصاصی که با نماد زمین‌گذاری مشخص شده است. ترانسفورماتور باید از طریق این نقطه به سیستم زمین‌گذاری محافظتی به صورت قابل اعتماد متصل شود. در صورتی که ترانسفورماتور دارای پوشش است، پوشش باید به سیستم زمین‌گذاری به صورت قابل اعتماد متصل شود. در صورت وجود سیستم سه‌فاز چهارسیم در سمت فشار کم، هادی میانی نیز باید به سیستم زمین‌گذاری به صورت قابل اعتماد متصل شود.

۲.۵ بررسی قبل از عملیات
بررسی کنید که تمام وسایل ثابت محکم و بدون آزادی باشند، تمام اتصالات الکتریکی صحیح و قابل اعتماد باشند و فاصله عایقی بین قسمت‌های زنده و بین قسمت‌های زنده و زمین با مشخصات مطابقت داشته باشد. نباید اجسام خارجی در نزدیکی ترانسفورماتور وجود داشته باشد و سطوح سیم‌پیچ باید تمیز باشند.

۲.۶ آزمون‌های قبل از راه‌اندازی

• نسبت ولتاژ ترانسفورماتور و نامگذاری گروه اتصال را تأیید کنید. مقاومت مستقیم هر دو سیم‌پیچ فشار بالا و فشار کم را اندازه‌گیری کرده و نتایج را با داده‌های آزمون کارخانه مقایسه کنید.

• مقاومت عایقی بین سیم‌پیچ‌ها و بین سیم‌پیچ‌ها و زمین را بررسی کنید. اگر مقاومت عایقی اندازه‌گیری شده به طور قابل توجهی کمتر از مقادیر کارخانه باشد، نشان می‌دهد که ترانسفورماتور رطوبت جذب کرده است. اگر مقاومت عایقی کمتر از ۱۰۰۰ اهم/ولت (از ولتاژ عملیاتی) شود، ترانسفورماتور باید تحت درمان خشک کردن قرار گیرد.

• ولتاژ آزمون تحمل عایق باید با مشخصات مربوطه مطابقت داشته باشد. در زمان انجام آزمون تحمل فشار کم، حسگر دما TP100 باید خارج شده و فوراً پس از آزمون دوباره نصب شود.

• اگر ترانسفورماتور دارای موتورهای خنک‌کننده است، آنها را روشن کنید تا عملکرد طبیعی آنها را تأیید کنید.

۲.۷ عملیات آزمایشی
پس از بررسی دقیق قبل از برق‌رسانی، ترانسفورماتور می‌تواند برای عملیات آزمایشی برق‌رسانی شود. در این دوره، توجه خاص به موارد زیر باید شود:

• هرگونه صدای غیرعادی، نویز یا لرزش؛

• بوی غیرعادی مانند بوی سوخته؛

• تغییر رنگ ناشی از گرم شدن محلی؛

• کافی بودن تهویه و گردش هوا.

به علاوه، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرد:

اولاً، اگرچه ترانسفورماتورهای خشک مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارند، ساختار عموماً باز آنها هنوز آنها را در معرض ورود رطوبت قرار می‌دهد—به ویژه ترانسفورماتورهای خشک ساخته شده در چین که اغلب از سطح عایقی کمتر استفاده می‌کنند. بنابراین، برای قابلیت اطمینان بالاتر، ترانسفورماتورهای خشک باید در محیط‌هایی با رطوبت نسبی کمتر از ۷۰٪ عمل کنند. نگهداری طولانی مدت بدون استفاده نیز باید اجتناب شود تا جذب رطوبت شدید را پیشگیری کند. اگر مقاومت عایقی کمتر از ۱۰۰۰ اهم/ولت (از ولتاژ عملیاتی) شود، نشان می‌دهد که جذب رطوبت شدید بوده و عملیات آزمایشی باید متوقف شود.

ثانیاً، ترانسفورماتورهای خشک که در ایستگاه‌های برق برای کاربردهای افزایش ولتاژ استفاده می‌شوند، با ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن متفاوت هستند: آنها نباید با سمت فشار کم باز کار کنند. یک سیم‌پیچ فشار کم باز می‌تواند باعث انتقال ولتاژ بیش از حد—به دلیل سرعت‌های تغییر وضعیت یا ضربه‌های رعدوبرق در سمت شبکه—شود که می‌تواند عایق ترانسفورماتور را بشکند. برای محافظت در برابر چنین ولتاژ‌های بیش از حد منتقل شده، باید یک مجموعه از سیم‌های ضدضربه (مثلاً سیم‌های ضدضربه اکسید روی Y5CS) روی سمت شین ترانسفورماتور نصب شود.

۳.نتیجه‌گیری
به عنوان یک تجهیزات کلیدی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق، ترانسفورماتورهای خشک به دلیل قدرت عایقی بالا، توانایی تحمل کوتاه‌مداری قوی و مزایایی مانند دوستانه بودن با محیط زیست، آتش‌نشانی، انفجارناپذیری و بدون نیاز به نگهداری، به تدریج توسط کاربران مورد توجه قرار گرفته‌اند. بنابراین، کارکنان نصب باید روش‌های حرفه‌ای و علمی را به کار بگیرند تا تمام کارهای آماده‌سازی را به طور کامل انجام دهند و هر گونه مشکلاتی که در حین نصب مواجه می‌شوند را به طور مناسب رسیدگی کرده و خلاصه کنند تا عملکرد ایمن تجهیزات را تضمین کنند.