چهار دلیل اصلی و راه‌حل‌های عدم توازن ولتاژ در ترانسفورماتور
تبدیل‌کننده‌ها نقش بسزایی در سیستم‌های توان دارند و تقریباً هر دستگاه الکتریکی به تأمین توان پایدار آنها وابسته است. گاهی ممکن است مشاهده کنید که ولتاژ تبدیل‌کننده ناپایدار یا حتی نامتوازن است. این پدیده نه تنها کارایی عملکرد دستگاه‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد بلکه ممکن است مجموعه‌ای از خطرات جدی ایمنی را به همراه داشته باشد. دقیقاً چه چیزی باعث نامتوازنشدن ولتاژ تبدیل‌کننده می‌شود؟ و چگونه می‌توان این مشکل را مؤثر حل کرد؟
۱. نامتوازن بودن بار سه‌فازی
توازن ولتاژ تبدیل‌کننده به طور مستقیم با توزیع بار مرتبط است. نامتوازن بودن بار سه‌فازی غالباً عامل اصلی نامتوازنشدن ولتاژ است. به عبارت ساده، بار سه‌فازی نامتوازن مانند ماشینی است که یک طرف لاستیک‌های آن به شدت فرسوده شده و طرف دیگر مشکلی ندارد، که باعث انحراف ماشین می‌شود. در شرایط نامتوازن بودن بار، جریان برخی از فازها بسیار زیاد می‌شود که منجر به افزایش ولتاژ یک فاز تبدیل‌کننده و کاهش نسبی ولتاژ فازهای دیگر می‌شود و نتیجتاً نامتوازنشدن ولتاژ ایجاد می‌شود.
به ویژه در مصرف توان صنعتی، شروع و توقف دستگاه‌ها و تغییرات غیرمنتظم وضعیت عملکرد معمولاً منجر به نامتوازن بودن شدید بار می‌شود. برای حل این مشکل، از یک سو باید بار دستگاه‌ها به طور مناسب توزیع شود تا تا حد ممکن توازن بار حاصل شود؛ و از سوی دیگر، ظرفیت تبدیل‌کننده نیز باید به طور مناسب با تقاضای بار متناسب باشد تا از نامتوازن بودن بار به دلیل کمبود ظرفیت جلوگیری شود. می‌توان دستگاه‌های توزیع بار خودکار نصب کرد تا بار هر فاز را به طور واقعی-زمانی تنظیم کرده و توازن ولتاژ حفظ شود.
۲. خطاها در خطوط تغذیه
خطاهای خطوط تغذیه، به ویژه کوتاه‌شدن فاز به فاز یا خرابی به زمین، نیز علل رایج نامتوازنشدن ولتاژ هستند. اگر یکی از رسانه‌های خط تغذیه مشکلی داشته باشد، به طور مستقیم وضعیت کاری تبدیل‌کننده را تحت تأثیر قرار می‌دهد. شکستن یا تماس ضعیف یک فاز منجر به جریان غیرطبیعی جریان می‌شود که باعث کاهش ولتاژ یا حتی شکست کامل آن فاز می‌شود. در مقابل، ولتاژ دو فاز دیگر به دلیل توزیع مجدد بار ممکن است افزایش یابد و نتیجتاً نامتوازنشدن ولتاژ ایجاد می‌شود.
حل خطاها در خطوط معمولاً شامل محل‌یابی و تعمیر سریع مشکل در زمان وقوع خطا است. برای جلوگیری از این وضعیت، شرکت‌های توان باید خطوط را به طور منظم بازرسی و نگهداری کنند، از رسانه‌های با کیفیت بالا و دوام بیشتر استفاده کنند تا عملکرد طولانی‌مدت و پایدار خطوط تضمین شود. در برخی مواقع خاص، استفاده از فناوری‌های جداکننده خطا خودکار می‌تواند به تشخیص سریع خطا و قطع خطوط مشکل‌دار کمک کند و بدین ترتیب از گسترش بیشتر نامتوازنشدن ولتاژ جلوگیری کند.
۳. مشکلات داخلی تبدیل‌کننده
حتی اگر خطوط و بارها نرمال باشند، مشکلات داخلی تبدیل‌کننده ممکن است باعث نامتوازنشدن ولتاژ شوند. این مشکلات ممکن است به دلیل عیوب طراحی تبدیل‌کننده، کیفیت ساخت نامناسب یا پیری تجهیزات به دلیل عملکرد طولانی‌مدت باشند. خرابی پیچه‌های تبدیل‌کننده، عیوب هسته‌ی آهنی و سیستم خنک‌سازی ضعیف همگی بر عملکرد طبیعی آن تأثیر می‌گذارند. وقتی که مشکلی در یک فاز تبدیل‌کننده ایجاد شود، توزیع ولتاژ تحت تأثیر قرار می‌گیرد و مشکل نامتوازنشدن ولتاژ ایجاد می‌شود. برای جلوگیری از این وضعیت، باید تبدیل‌کننده‌ها به طور منظم نگهداری و بازرسی شوند، به ویژه آزمون‌های موثر و نظارت بر اجزای اصلی آنها. اگر هر نوع ناهماهنگی در بخشی از تبدیل‌کننده مشاهده شود، باید به طور مناسب برای بازرسی متوقف شود تا از عملکرد طولانی‌مدت در حالت نامتوازن جلوگیری شود که ممکن است به خرابی‌های جدی‌تر منجر شود.
۴. تداخلات خارجی در سیستم تغذیه توان
سیستم‌های توان معمولاً شبکه‌های بزرگی هستند که از چندین زیرایستگاه، خطوط و تجهیزات تشکیل شده‌اند. در این سیستم پیچیده، تداخلات خارجی نیز ممکن است باعث نامتوازنشدن ولتاژ شوند. برنامه‌ریزی مکرر شبکه، توزیع توان نامناسب زیرایستگاه‌های مجاور و حتی افزایش ناگهانی مصرف توان توسط مصرف‌کنندگان بزرگ دوردست می‌تواند بر پایداری کل سیستم توان تأثیر بگذارد. نوسانات ولتاژ شبکه، آلودگی هارمونیک و حتی تداخل الکترومغناطیسی از تجهیزات توان ممکن است باعث نوسان و نامتوازنشدن ولتاژ تبدیل‌کننده شوند. برای حل این مشکل، شرکت‌های توان و دستگاه‌های مربوطه باید مدیریت هماهنگ شده عملیات شبکه را تقویت کنند، از برنامه‌ریزی توان در مقیاس بزرگ مکرر پرهیز کنند و تداخل الکترومغناطیسی را به حداقل برسانند. نصب فیلترها، تنظیم‌کننده‌های ولتاژ و تجهیزات دیگر می‌تواند تأثیر تداخلات خارجی بر تبدیل‌کننده‌ها را کاهش دهد و بدین ترتیب عملکرد پایدار ولتاژ تبدیل‌کننده را تضمین کند.
توزیع بار مناسب: اطمینان حاصل کنید که توزیع بار متعادل است، به ویژه در مصرف توان صنعتی و تجاری، و تلاش کنید تا توزیع بار سه‌فازی متعادل باشد. نظارت و تنظیم بار خودکار می‌تواند به طور مؤثر از نامتوازنشدن ولتاژ ناشی از بارهای نامتعادل جلوگیری کند.
تقویت بازرسی خطوط: خطوط تغذیه را به طور منظم بازرسی کنید تا اطمینان حاصل کنید که آنها سالم هستند. در صورت وقوع خطا، اقدامات تعمیر و نگهداری متناسب را به طور سریع انجام دهید. خطوطی که پیر شده‌اند یا خطر خرابی دارند باید پیش از اتفاق افتادن مشکل تعویض یا تقویت شوند.
حفظ سلامت تجهیزات: تبدیل‌کننده‌ها را به طور منظم بازرسی و نگهداری کنید، اجزای پیر را به موقع تعویض کنید و اطمینان حاصل کنید که تجهیزات همیشه در شرایط عملکرد خوبی هستند. وضعیت عملکرد تبدیل‌کننده‌ها را از طریق سیستم‌های نظارت آنلاین به طور واقعی-زمانی پیگیری کنید تا هشدارهای اولیه از مشکلات بالقوه ارائه دهید.
بهبود سطح مدیریت شبکه: برنامه‌ریزی و مدیریت شبکه را تقویت کنید تا از نوسانات بار بیش از حد یا عدم توازن توزیع توان در سیستم توان جلوگیری کنید. هشدارهای اولیه و پاسخ‌های اضطراری را برای افزایش یا کاهش ناگهانی بزرگ مصرف توان پیش‌بینی کنید.
مشکل نامتوازنشدن ولتاژ تبدیل‌کننده قابل حل است. با شروع از جنبه‌های مختلفی مانند توزیع بار، خطوط تغذیه، سلامت تجهیزات و تداخلات خارجی و به تدریج بهینه‌سازی و تنظیم، می‌توان توازن ولتاژ تبدیل‌کننده را به طور کامل بازیابی کرد و عملکرد نرمال کل سیستم توان را تضمین کرد.
