چه دلایلی موجب خرابی ترانسفورماتورهای ولتاژ فرومغناطیس در ایستگاههای برق نوین میشود
توسط فلیکس، ۱۵ سال تجربه در صنعت برق
سلام به همه، من فلیکس هستم و ۱۵ سال در صنعت برق کار می‌کنم.
از شرکت در افتتاحیه و نگهداری زیرمجموعه‌های سنتی تا مدیریت عملیات سیستم‌های برق برای پروژه‌های متعدد فتوولتائیک و انرژی بادی، یکی از دستگاه‌هایی که بیشترین مواجهه را با آن داشته‌ام ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی (PT) است.
چند روز پیش، یک اپراتور شیفت در یک پلانت انرژی جدید از من پرسید:
“ما یک ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی داریم که مدام گرم میشود، صدای عجیبی می‌دهد و گاهی حفاظت را خراب می‌کند. چه اتفاقی افتاده است؟”
این مشکل بسیار رایج است، به ویژه در پلان‌های انرژی جدید. به عنوان یک مؤلفه کلیدی اندازه‌گیری و حفاظت، هنگامی که PT خراب میشود، می‌تواند از عدم دقت در اندازه‌گیری تا قطع کامل یا حتی آسیب به تجهیزات منجر شود.
امروز می‌خواهم درباره این صحبت کنم:
چه نوع خرابی‌های رایجی در ترانسفورماتورهای ولتاژ الکترومغناطیسی وجود دارد؟ چرا این اتفاق می‌افتد؟ و چگونه آنها را رفع می‌کنیم؟
بدون استفاده از اصطلاحات پیچیده — فقط موقعیت‌های واقعی که در طول سال‌ها با آن مواجه شده‌ام. بیایید به مشکلاتی که اغلب با این "دوست قدیمی" رخ می‌دهد نگاهی بیندازیم.
۱. چه چیزی ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی است؟
با یک مرور سریع بر عملکرد اساسی آغاز می‌کنیم.
ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی، که به عنوان VT یا PT نیز شناخته میشود، به طور اساسی یک ترانسفورماتور کاهنده است که ولتاژ بالا را به ولتاژ پایه کم (معمولاً ۱۰۰V یا ۱۱۰V) تبدیل می‌کند، که توسط دستگاه‌های اندازه‌گیری و سیستم‌های حفاظتی استفاده میشود.
ساختار آن نسبتاً ساده است: پیچش اصلی دارای تعداد زیادی دور و سیم ریز است که به سمت ولتاژ بالا متصل میشود؛ پیچش ثانویه دارای تعداد کمتری دور و سیم ضخیم‌تر است که به مدار کنترلی متصل میشود.
با این حال، به دلیل این ویژگی ساختاری، آسان است تحت تأثیر شرایط عملیاتی، تغییرات بار و پدیده‌های رزونانس قرار گیرد.
۲. خرابی‌های رایج و تحلیل علت اساسی
براساس ۱۵ سال تجربه میدانی من، مهم‌ترین انواع خرابی‌ها عبارتند از:
خرابی ۱: گرم شدن غیرعادی یا حتی دود/سوزاندن
این یکی از مشکلات بسیار خطرناک است — می‌تواند منجر به کاهش عایق‌بندی یا حتی آتش‌سوزی شود.
علل ممکن:
شورت یا بار بیش از حد در پیچش ثانویه (مثلاً متصل کردن چند دستگاه حفاظتی موازی بدون بررسی ظرفیت);
شبشب شدن هسته (به ویژه در حالت فرورزونانس);
پیری عایق یا نشت رطوبت;
آزادی ترمینال‌ها که باعث مقاومت تماس بالا و گرم شدن محلی میشود.
مورد واقعی:
یک بار، یک PT را در یک ایستگاه فتوولتائیک گرم شده خیلی بد پیدا کردم — حرارت‌نگاری فروسرخ نشان داد که دما بیش از ۱۲۰° سانتیگراد است. پس از تجزیه، دیدیم که عایق پیچش ثانویه سوزانده شده است. علت آن وضعیت مدار بسته شدن ثانویه بود که با یک برش‌کننده ثانویه جدا شده بود در حالی که همچنان به یک متر با امپدانس بالا متصل بود.
نکات:
هرگز PT ثانویه را در حالت مدار باز رها نکنید — اگرچه به اندازه CTها خطرناک نیست، می‌تواند باعث تحریف ولتاژ و خطاهای اندازه‌گیری شود;
به طور منظم از حرارت‌نگاری فروسرخ برای بررسی دمای ترمینال‌ها و پوشش استفاده کنید;
اگر گرم شدن غیرعادی مشاهده شد، فوراً برای بررسی خاموش کنید.
خرابی ۲: فرورزونانس باعث نوسان ولتاژ
این یکی از مشکلات بسیار نادیده گرفته شده اما خطرناک در پلان‌های انرژی جدید است.
نشانه‌ها:
ولتاژ سه‌فاز نامتقارن;
نوسان ولتاژ بالا و پایین با صدای زنگ زدن;
عملکرد غیرطبیعی حفاظت یا قطع غلط;
گاهی نشانه‌های زمین‌گیری غلط نیز ظاهر می‌شوند.
علت اساسی:
در سیستم‌های زمین‌گیری نشده یا زمین‌گیری با سیم حلقه‌ای، وقتی ظرفیت خط به زمین با اندوکتانس تحریک PT تحت شرایط خاص ترکیب میشود، فرورزونانس می‌تواند رخ دهد;
اغلب در زمان تغییر برش‌کننده، از دست دادن ناگهانی ولتاژ یا زمین‌گیری یک‌فازی اتفاق می‌افتد.
مورد واقعی:
در یک مزرعه بادی، هر بار که ترانسفورماتور اصلی تغذیه می‌شد، PT صدای زنگ زدن می‌داد و ولتاژ بوس از رویه به رویه نوسان می‌کرد، حتی باعث قطع غلط خودکار تعویض ذخیره می‌شد. پس از بررسی، مشخص شد که این به دلیل فرورزونانس بود. نصب مقاومت میرا در دلتا باز این مشکل را حل کرد.
پیشنهادات پیشگیری:
نصب دستگاه‌های ضد رزونانس (مانند مقاومت‌های دلتا باز یا سرکوب‌کننده‌های میکروپروسسوری);
استفاده از PTهای ضد رزونانس (مانند سری JDZXW);
بهینه‌سازی حالت عملیاتی برای جلوگیری از عملیات طولانی‌مدت غیرکامل;
در طول نگهداری خاموشی، آزمایش‌های منحنی مغناطیسی را انجام دهید تا تمایل شبشب شدن هسته را ارزیابی کنید.
خرابی ۳: ولتاژ ثانویه کم یا بدون خروجی
این مشکلات اغلب اندازه‌گیری و منطق حفاظت را تحت تأثیر قرار می‌دهند و گاهی اشتباه با خرابی دستگاه‌های دیگر گرفته می‌شوند.
علل ممکن:
فیوز اصلی خراب شده (اغلب پس از برخورد برق یا رویداد افزایش ولتاژ);
فیوز ثانویه خراب شده یا برش‌کننده هوایی قطع شده;
تنظیم قطبیت یا نسبت اشتباه;
شورت بین دورهای داخلی;
ترمینال‌های اکسید شده یا آزاد.
مورد واقعی:
در یک ایستگاه فتوولتائیک، SCADA ولتاژ بوس غیرعادی پایین نشان می‌داد. بررسی میدانی نشان داد که فیوز اصلی PT خراب شده بود. با جایگزینی آن، عملیات به حالت عادی بازگشت. تحلیل بیشتر نشان داد که این اتفاق به دلیل افزایش ولتاژ از برق نزدیکی رخ داده بود.
مراحل رفع ایراد:
ابتدا فیوزها و برش‌کننده‌ها را بررسی کنید;
ولتاژ اصلی و ثانویه را برای همسانی اندازه‌گیری کنید;
سیم‌کشی و قطبیت را تأیید کنید;
در صورت لزوم آزمایش نسبت و مقاومت عایق را انجام دهید.
خرابی ۴: تخلیه داخلی یا شکست عایق
این معمولاً در محیط‌های مرطوب یا آلوده، به ویژه در مناطق ساحلی یا بلندارتفاع رخ می‌دهد.
نشانه‌ها:
بوی سوختن یا علامت‌های تخلیه روی پوشش;
صدای خشک خشک در حین عملیات;
کاهش مقاومت عایق;
در موارد شدید، انفجار یا قطع میشود.
علل ممکن:
نفوذ رطوبت باعث تخریب عایق;
انباشت خاک یا گرد و غبار کاهش فاصله خزش;
بارگیری طولانی‌مدت یا تأثیرات هارمونیک;
عیب‌های تولید یا آسیب در حین حمل و نقل.
مورد واقعی:
یک PT نصب شده در نزدیکی ساحل در فصل باران مداوم قطع می‌شد. بررسی نشان داد که علامت‌های واضحی از تخلیه داخلی وجود دارد — علت اصلی نشت رطوبت به دلیل پوشش ضعیف بود.
راه‌حل‌ها:
افزایش درجه محافظت (IP54 یا بالاتر);
نصب خشک‌کننده یا گرم‌کن;
تمیزکاری و خشک کردن منظم;
قبل از راه‌اندازی آزمایش‌های عایق و تخلیه جزئی را انجام دهید.
خرابی ۵: خطای انسانی یا اشتباهات سیم‌کشی
خطای انسانی همچنان یکی از علل اصلی بسیاری از حوادث است.
اشتباهات رایج شامل:
جابجایی برش‌کننده‌های جداکننده در حالت بار ثانویه;
قریب‌القسمت اشتباه باعث اندازه‌گیری غلط یا تشخیص غلط حفاظت;
حذف تصادفی سیم‌های زمین‌گیری باعث پتانسیل شناور;
انجام کارهای زنده بدون اقدامات ایمنی مناسب.
مورد واقعی:
یک فنی‌کار جدید فیوز ثانویه PT را بدون قطع برق تعویض کرد، باعث شورت شد — دستگیره فیوز سوزانده شد و تقریباً آسیب دید.
نکات کلیدی:
تقویت آموزش و استانداردسازی رویه‌ها;
علامت‌گذاری واضح سیم‌ها برای جلوگیری از اشتباهات;
اجرای رویه‌های قفل‌کردن/برچسب‌گذاری برای حذف کارهای زنده;
تضمین یک نقطه زمین‌گیری تمام مدارهای ثانویه PT.
۳. پیشنهادات و خلاصه تجربه میدانی من
به عنوان یک فرد ۱۵ ساله در حوزه برق، همیشه می‌گویم:
“اگرچه کوچک است، ترانسفورماتور ولتاژ الکترومغناطیسی نقش حیاتی در اندازه‌گیری، مترشماری و حفاظت دارد.”
ممکن است به اندازه برش‌کننده یا ترانسفورماتور بزرگ نباشد، اما هنگامی که خراب میشود، می‌تواند واکنش زنجیره‌ای را ایجاد کند.
بنابراین پیشنهادات من عبارتند از:
برای عملیات و نگهداری روزمره:
بررسی‌های منظم — گوش دادن به صداهای غیرعادی، بوی دادن به سوختن و اندازه‌گیری دما;
بررسی فیوزها، برش‌کننده‌ها و کامل بودن زمین‌گیری;
ضبط داده‌های عملیاتی و مقایسه با روندهای تاریخی;
افزایش میزان بررسی قبل و بعد از فصول طوفان برق.
برای تشخیص خرابی:
اولویت بررسی مدارهای ثانویه و فیوزها;
استفاده از مولتی‌متر برای تأیید سطوح ولتاژ;
در صورت لزوم انجام آزمایش‌های مقاومت عایق، نسبت و ویژگی‌های مغناطیسی;
اجرای فوری برای سرکوب رزونانس اگر مشکوک هستید.
برای انتخاب تجهیزات:
