راهنمای ویژگی ها، نصب، عملکرد و راه اندازی ترانسفورماتورهای خشک سری SC
تبدیل‌کننده‌های خشک به تبدیل‌کننده‌های برق اشاره دارد که هسته و پیچه‌های آن‌ها در روغن غوطه‌ور نیستند. به جای آن، پیچه‌ها و هسته با هم ریخته می‌شوند (معمولاً با رزین اپوکسی) و توسط همرفت طبیعی هوا یا خنک‌سازی هوا با فشار خنک می‌شوند. به عنوان نوع نسبتاً جدیدتری از تجهیزات توزیع برق، تبدیل‌کننده‌های خشک در سیستم‌های انتقال و توزیع برق در کارخانجات، ساختمان‌های بلند، مراکز تجاری، فرودگاه‌ها، بنادر، مترو و سکوهای نفتی دریایی به طور گسترده استفاده می‌شوند. آن‌ها می‌توانند با کابین‌های کلیدزنی ترکیب شده و زیراستانیون‌های پیش‌ساخته فشرده و یکپارچه تشکیل دهند.
در حال حاضر، بیشتر تبدیل‌کننده‌های قدرت خشک تولید شده در چین واحد‌های سه‌فازی جامد‌ریخته SC-سری هستند، مانند: سری SCB9 تبدیل‌کننده‌های پیچه‌ای سه‌فاز، سری SCB10 تبدیل‌کننده‌های پیچه‌ای نواری سه‌فاز و سری SCB9 تبدیل‌کننده‌های پیچه‌ای نواری سه‌فاز. محدوده ولتاژ آن‌ها معمولاً از ۶ kV تا ۳۵ kV متغیر است و ظرفیت بیشینه آن‌ها می‌تواند تا ۲۵ MVA برسد. این مستند بر روی تبدیل‌کننده‌های خشک سه‌فاز سری SC-dry-type transformers تمرکز می‌کند تا ویژگی‌ها و روش‌های نصب/آزمایش آن‌ها را به طور دقیق توضیح دهد.
۱. ویژگی‌های تبدیل‌کننده‌های خشک
در مقایسه با تبدیل‌کننده‌های غوطه‌ور در روغن، تبدیل‌کننده‌های خشک شامل روغن نیستند، بنابراین ریسک‌های آتش‌سوزی، انفجار و آلودگی را حذف می‌کنند. بنابراین، مقررات برق نیازی به نصب تبدیل‌کننده‌های خشک در اتاق جداگانه ندارد. به ویژه در سری‌های جدید، ضررها و سطح صدا به حداقل جدید رسیده است که امکان نصب تبدیل‌کننده در همان اتاق توزیع با تخته‌های کلیدزنی پایین‌ولتا را فراهم می‌کند.
۱.۱ سیستم کنترل دما در تبدیل‌کننده‌های خشک
عملکرد ایمن و طول عمر تبدیل‌کننده خشک به طور قابل توجهی به ایمنی و قابلیت اطمینان عایق پیچه بستگی دارد. خرابی عایق ناشی از افزایش دما در پیچه‌ها بالاتر از حد تحمل حرارتی عایق یکی از دلایل اصلی عملکرد غیرعادی تبدیل‌کننده است. بنابراین، مانیتورینگ دمای عملیاتی تبدیل‌کننده و اجرای عملکردهای هشدار و کنترل بسیار مهم است.
۱.۲ روش‌های محافظت از تبدیل‌کننده‌های خشک
بر اساس شرایط محیطی و نیازهای محافظتی، تبدیل‌کننده‌های خشک می‌توانند با غلاف‌های مختلف مجهز شوند. غلاف‌های IP23 معمولاً انتخاب می‌شوند که از ورود اجسام خارجی جامد بزرگتر از ۱۲ mm و حیوانات کوچک مانند موش، مار، گربه و پرنده جلوگیری می‌کنند و باعث ایجاد خطاهای جدی مانند کوتاه‌مداری و قطع برق می‌شوند، بنابراین یک مانع ایمنی برای قسمت‌های زنده فراهم می‌کنند. اگر تبدیل‌کننده باید در بیرون نصب شود، می‌توان از غلاف IP23 استفاده کرد؛ علاوه بر محافظت ارائه شده توسط IP20، این غلاف از قطرات آبی که با زاویه‌ای تا ۶۰ درجه از عمود وارد می‌شوند جلوگیری می‌کند. با این حال، غلاف IP23 ظرفیت خنک‌سازی تبدیل‌کننده را کاهش می‌دهد، بنابراین باید به کاهش ظرفیت عملیاتی آن توجه کرد.
۱.۳ روش‌های خنک‌سازی تبدیل‌کننده‌های خشک
تبدیل‌کننده‌های خشک از دو روش خنک‌سازی استفاده می‌کنند: همرفت طبیعی هوا (AN) و خنک‌سازی هوا با فشار (AF). در همرفت طبیعی هوا، تبدیل‌کننده می‌تواند به طور مداوم در ظرفیت اسمی خود عمل کند. در خنک‌سازی هوا با فشار، ظرفیت خروجی تبدیل‌کننده می‌تواند تا ۵۰٪ افزایش یابد. این حالت برای عملیات بار بیش از حد موقت یا وضعیت‌های بحرانی مناسب است. با این حال، در طول عملیات بار بیش از حد، ضرر بار و ولتاژ امپدانس به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، که باعث عدم اقتصادی عملیات می‌شود؛ بنابراین، باید از عملیات مداوم بار بیش از حد طولانی مدت پرهیز کرد.
۱.۴ قابلیت بار بیش از حد در تبدیل‌کننده‌های خشک
قابلیت بار بیش از حد تبدیل‌کننده خشک به دمای محیط، وضعیت بار قبل از بار بیش از حد (بار اولیه)، عملکرد تشعشع حرارتی عایق و ثابت زمانی حرارتی بستگی دارد. اگر لازم باشد، سازنده می‌تواند منحنی بار بیش از حد برای تبدیل‌کننده خشک ارائه دهد. در حال حاضر، ظرفیت تولید سالانه تبدیل‌کننده‌های خشک عایق‌دار رزین در چین به ۱۰۰۰۰ MVA رسیده است، که آن را به یکی از بزرگترین تولیدکنندگان و مصرف‌کنندگان جهانی تبدیل‌کننده‌های خشک تبدیل کرده است.
با استقبال گسترده از تبدیل‌کننده‌های SC(B)9 کم‌صدا (برای تبدیل‌کننده‌های توزیع ≤۲۵۰۰ kVA، سطح صدا کمتر از ۵۰ dB کنترل می‌شود) و صرفه‌جویی در انرژی (که ضرر بدون بار را تا ۲۵٪ کاهش می‌دهد)، مشخصات عملکردی و تکنولوژی تولید تبدیل‌کننده‌های خشک در چین به سطح پیشرفته جهانی رسیده است.
۲. نصب و آزمایش تبدیل‌کننده‌های خشک
۲.۱ بازرسی قبل از نصب (در زمان باز کردن بسته)
بررسی کنید که بسته کامل است. پس از باز کردن تبدیل‌کننده، تأیید کنید که داده‌های نام‌برده با الزامات طراحی مطابقت دارد، تمام مدارک تولیدی کامل است، خود تبدیل‌کننده بدون آسیب و بدون علامت آسیب خارجی است، قطعات حرکت نکرده و آسیب ندیده‌اند، قطعات برقی حمایتی یا سیم‌های اتصال آسیب ندیده‌اند و در نهایت تأیید کنید که قطعات ذخیره بدون آسیب و نقصان هستند.
۲٫۲ نصب ترانسفورماتور
ابتدا فونداسیون ترانسفورماتور را بازرسی کنید و بررسی نمایید که آیا صفحات فولادی دوغاب‌گذاری‌شده در سطح هستند یا خیر. زیر صفحات فولادی نباید حفره‌ای وجود داشته باشد تا مقاومت خوب در برابر لرزه و عملکرد جذب صوت پایه تضمین شود؛ در غیر این صورت، سطح نویز ترانسفورماتور نصب‌شده افزایش خواهد یافت. سپس از غلطک‌ها برای جابجایی ترانسفورماتور به محل نصب استفاده کنید، غلتک‌ها را بردارید و ترانسفورماتور را دقیقاً به موقعیت طراحی‌شده تنظیم کنید، به گونه‌ای که خطای تراز بندی مطابق با الزامات طراحی باشد. در نهایت، چهار قطعه فولاد قوطی‌شکل کوتاه را در نزدیکی چهار گوشه پایه ترانسفورماتور به صفحات فولادی دوغاب‌گذاری‌شده جوش دهید تا از جابجایی آن در حین کار جلوگیری شود.
۲٫۳ اتصالات الکتریکی ترانسفورماتور
در حین انجام اتصالات، حداقل فاصله مورد نیاز بین قسمت‌های تحت ولتاژ و بین قسمت‌های تحت ولتاژ و زمین رعایت شود، به ویژه فاصله بین کابل‌ها و سیم‌پیچ فشار قوی. باس‌بارهای فشار ضعیف با جریان بالا باید به صورت مستقل نگهداری شوند و نباید مستقیماً به ترمینال‌های ترانسفورماتور متصل شوند، زیرا این امر باعث ایجاد تنش مکانیکی و گشتاور بیش از حد می‌شود. هنگامی که جریان از ۱۰۰۰ آمپر بیشتر شود (مثلاً باس‌بار ۲۰۰۰ آمپر فشار ضعیف مورد استفاده در این پروژه)، باید یک اتصال انعطاف‌پذیر بین باس‌بار و ترمینال ترانسفورماتور نصب شود تا از انبساط و انقباض حرارتی هادی جبران کند و ارتعاشات بین باس‌بار و ترانسفورماتور ایزوله شود. تمام اتصالات الکتریکی باید فشار تماس کافی را حفظ کنند و باید از عناصر الاستیک (مانند فنرهای دیسکی یا واشرهای فنری) استفاده شود. هنگام سفت کردن بولت‌های اتصال، باید از آچار گشتاور استفاده شود و مقادیر گشتاور توصیه‌شده توسط سازنده را مطابق جدول ۱ رعایت نمود:
| اندازه پیچ | M8 | M10 | M12 | M16 |
| گشتاور (نیوتن متر) | 10 |
25 | 30 | 40 |
| گشتاور (کیلوگرم متر) | 1 |
2.5 | 3 |
4 |
۲.۴ زمین‌گذاری ترانسفورماتور
نقطه زمین‌گذاری ترانسفورماتور در پایه سمت فشار ضعیف قرار دارد و یک مهره زمین‌گذاری اختصاصی ارائه شده و 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 جعبه پوششی باشد، جعبه پوششی باید به سیستم زمین‌گذاری به صورت قابل اعتماد متصل شود. در صورتی که سیستم سه‌فاز چهار‌سیمی در سمت فشار ضعیف وجود داشته باشد، هادی میانی باید نیز به سیستم زمین‌گذاری به صورت قابل اعتماد متصل شود.
۲.۵ بررسی قبل از عملیات
بررسی کنید که تمامی مسمارها و اتصالات الکتریکی صحیح و قابل اعتماد هستند و فاصله عایقی بین قطعات زنده و بین قطعات زنده و زمین با مشخصات منطبق است. نباید هیچ اجسام خارجی در نزدیکی ترانسفورماتور وجود داشته باشد و سطوح لوله‌ها باید تمیز باشند.
۲.۶ آزمون‌های قبل از راه‌اندازی
نسبت ولتاژ و نماد گروه اتصال ترانسفورماتور را تأیید کنید. مقاومت مستقیم هر دو لوله فشار قوی و فشار ضعیف را اندازه‌گیری کرده و نتایج را با داده‌های آزمون کارخانه مقایسه کنید.
مقاومت عایقی بین لوله‌ها و بین لوله‌ها 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 زیر ۱۰۰۰ Ω/V (از ولتاژ عملیاتی) بیفتد، ترانسفورماتور باید تحت درمان خشک کردن قرار گیرد.
ولتاژ آزمون تحمل عایق باید با مشخصات مربوطه مطابقت داشته باشد. در هنگام انجام آزمون تحمل فشار ضعیف، حسگر دما TP100 باید خارج شده و فوراً پس از آزمون دوباره نصب شود.
اگر ترانسفورماتور دارای موتورهای خنک‌کننده باشد، آن‌ها را روشن کنید تا عملکرد طبیعی آن‌ها تأیید شود.
۲.۷ عملیات آزمایشی
پس از بررسی دقیق قبل از تغذیه، ترانسفورماتور می‌تواند برای عملیات آزمایشی تغذیه شود. در این دوره، باید به موارد زیر خاص توجه کنید:
صداهای غیرعادی، نویز یا ارتعاش;
بوی ناخواسته مانند بوی سوخته;
تغییر رنگ ناشی از گرم شدن محلی;
کافی بودن تهویه و گردش هوا.
به علاوه، موارد زیر باید مورد توجه قرار گیرند:
اولاً، اگرچه ترانسفورماتورهای خشک مقاومت خوبی در برابر رطوبت دارند، ساختار عموماً باز آن‌ها همچنان آن‌ها را در معرض ورود رطوبت قرار می‌دهد—به ویژه ترانسفورماتورهای خشک ساخته شده در چین که اغلب از سطح عایق پایین‌تر استفاده می‌کنند. بنابراین، برای قابلیت اطمینان بالاتر، ترانسفورماتورهای خشک باید در محیط‌هایی با رطوبت نسبی کمتر از ۷۰٪ عمل کنند. نگهداری طولانی‌مدت بدون استفاده نیز باید اجتناب شود تا جذب رطوبت شدید را پیشگیری کنید. اگر مقاومت عایقی زیر ۱۰۰۰ Ω/V (از ولتاژ عملیاتی) بیفتد، نشان می‌دهد که جذب رطوبت شدید است و عملیات آزمایشی باید متوقف شود.
ثانیاً، ترانسفورماتورهای خشک که برای کاربردهای افزایش ولتاژ در نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند با ترانسفورماتورهای غوطه‌ور در روغن متفاوت هستند: آن‌ها نباید با سمت فشار ضعیف باز عمل کنند. یک لوله فشار ضعیف باز می‌تواند باعث شود که ولتاژهای منتقل شده—نتیجه شوک‌های سوئیچینگ یا ضربه‌های صاعقه در سمت شبکه—عایق ترانسفورماتور را بشکند. برای محافظت در برابر چنین ولتاژهای منتقل شده، یک دسته ترمز برق (مانند ترمز برق Y5CS اکسید روی) باید روی سمت باریکه ترانسفورماتور نصب شود.
۳. نتیجه‌گیری
به عنوان تجهیزات کلیدی در سیستم‌های انتقال و توزیع برق، ترانسفورماتورهای خشک به دلیل قدرت عایق بالا، قابلیت تحمل کوتاه‌مداری قوی و مزایایی مانند دوستدار 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 گیرند تا تمامی کارهای آماده‌سازی را به طور کامل انجام دهند و هر گونه مشکلاتی که در حین نصب مواجه می‌شوند را به طور فوری بررسی و خلاصه کنند تا اطمینان حاصل شود که تجهیزات به صورت ایمن عمل می‌کنند.
