راه‌حل فنی برای بهینه‌سازی سازگاری الکترومغناطیسی محصولات ترانسفورماتور توزیع 10kV

1. چالش‌های مواجه شده

1.1 منابع پیچیده تداخل الکترومغناطیسی

• نوع‌های متنوع تداخل الکترومغناطیسی

در سیستم‌های توزیع 10kV، تجهیزات الکترونیک قدرت، عملیات کلیدزنی، برخورد برق و عوامل دیگر تداخل الکترومغناطیسی با فرکانس بالا و پالسی ایجاد می‌کنند. این سیگنال‌های تداخل از طریق هدایت یا تشعشع بر روی ترانسفورماتورهای توزیع عمل می‌کنند و عملکرد نرمال آنها را مختل می‌کنند.

• ریسک خرابی ترانسفورماتور

تداخل الکترومغناطیسی بیش از حد ممکن است به شکست عایق داخلی و عملکرد نادرست مدار کنترل در ترانسفورماتورها منجر شود و به شدت بر پایداری عملکرد تأثیر می‌گذارد. اقدامات کاهشی برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد ترانسفورماتور ضروری است.

1.2 حساسیت بالای الکترومغناطیسی

• قابلیت مقاومت ضعیف ماژول‌های هوشمند

ترانسفورماتورهای توزیع 10kV مدرن شامل ماژول‌های نظارت و کنترل هوشمند، از جمله مانیتورهای دما و تنظیم‌کننده‌های تپ تغییر بار هستند. این دستگاه‌های الکترونیکی حساسیت بسیار زیادی به تداخل الکترومغناطیسی دارند.

• تأثیر تداخل بر عملکرد ترانسفورماتور

تداخل الکترومغناطیسی بر روی ماژول‌های نظارت و کنترل هوشمند ممکن است منجر به داده‌های نظارت غیردقیق و خرابی عملکرد کنترل شود و به قابلیت اطمینان ترانسفورماتور و پایداری شبکه لطمه می‌زند.

1.3 چالش‌های محافظت و زمین‌بندی

• کمبود اثربخشی محافظت

ساختارهای محافظتی و روش‌های زمین‌بندی سنتی ترانسفورماتورها قادر به کاهش مؤثر تداخل الکترومغناطیسی نیستند. پوشش‌های فلزی سنتی در برابر تداخل الکترومغناطیسی با فرکانس بالا عملکرد کافی ندارند.

• سیستم زمین‌بندی ناقص

سیستم‌های زمین‌بندی ناکارآمد از تخلیه مؤثر تداخل الکترومغناطیسی جلوگیری می‌کنند و مشکلات سازگاری الکترومغناطیسی (EMC) را تشدید می‌کنند. رفع این مشکل برای رعایت استانداردهای EMC ترانسفورماتور ضروری است.

1.4 دایلmma بین هزینه و عملکرد

• هزینه بالای مواد برتر

هرچند مواد محافظتی پیشرفته و دستگاه‌های فیلترینگ پیچیده عملکرد EMC را بهبود می‌بخشند، اما هزینه محصول را به طور قابل توجهی افزایش می‌دهند.

• محدودیت‌های هزینه مانع از ترویج در بازار می‌شوند

افزایش هزینه موجب کاهش رقابت‌پذیری محصول و پذیرش آن در بازار می‌شود. تعادل بین بهبود عملکرد و کنترل هزینه برای توسعه پایدار ضروری است.

2. راه‌حل

2.1 ساختار محافظت الکترومغناطیسی بهینه

• محافظت مرکب دو لایه

طراحی محافظت دو لایه شامل مس با هدایت بالا (لایه داخلی) و فولاد سیلیکون با نفوذپذیری بالا (لایه خارجی) است که به طور مؤثر تداخل الکترومغناطیسی با فرکانس بالا و پایین را کاهش می‌دهد.

• محافظت محلی برای اجزای حیاتی

درمان‌های محافظتی تخصصی برای بوشینگ‌ها، بلوک‌های ترمینال و مناطق آسیب‌پذیر دیگر تسربیح الکترومغناطیسی را کاهش می‌دهند و کارایی کلی محافظت را افزایش می‌دهند.

2.2 سیستم زمین‌بندی بهبود یافته

• زمین‌بندی مستقل با امپدانس پایین

سیستم زمین‌بندی مستقل با امپدانس پایین از ترکیب پیکره‌های چند نقطه‌ای و ستاره‌ای استفاده می‌کند تا تخلیه سریع تداخل الکترومغناطیسی را تضمین کند.

• زمین‌بندی مستقل برای اجزای کلیدی

راه‌های زمین‌بندی بهینه برای هسته‌های ترانسفورماتور، پوشش‌ها و ماژول‌های کنترل الکترونیکی از طریق انتخاب و ترتیب الکترودهای بهینه مقاومت زمین‌بندی را کاهش می‌دهند.

2.3 نصب فیلتر EMI

• فیلترهای EMI با کارایی بالا

نصب فیلترهای EMI با کارایی بالا در ترمینال‌های ورودی/خروجی ترانسفورماتور با استفاده از اجزای فیلترینگ مخصوص فرکانس.

• فیلترینگ چند مرحله‌ای برای کاهش تداخل

مدارهای فیلترینگ چند مرحله‌ای به طور مؤثر تداخل هدایتی را کاهش می‌دهند و تأثیر تداخل الکترومغناطیسی بر ترانسفورماتورها و تجهیزات مجاور را کاهش می‌دهند.

2.4 انتخاب مواد پیشرفته

• مواد بهینه‌سازی شده برای EMC

انتخاب مواد با دی‌ای‌ایلکتریک پایین و قدرت عایقی بالا (مانند مواد عایقی نانوکامپوزیت) برای پیچ‌ها و عایق‌ها برای کاهش انتشار تداخل الکترومغناطیسی.

• بهبود دوگانه عملکرد مواد

این مواد به طور همزمان خواص عایقی و قابلیت کاهش تداخل الکترومغناطیسی را افزایش می‌دهند.

2.5 نظارت و کنترل هوشمند

• نظارت زنده محیط الکترومغناطیسی

سیستم نظارت هوشمند با استفاده از حسگرها پارامترهای الکترومغناطیسی و وضعیت عملکرد ترانسفورماتور را ردیابی می‌کند و از تحلیل داده‌های بزرگ و الگوریتم‌های هوش مصنوعی برای پیش‌بینی و هشدار از تداخل الکترومغناطیسی استفاده می‌کند.

• بهینه‌سازی خودکار پارامترهای عملکرد

سیستم کنترل هوشمند به طور دینامیک پارامترهای عملکرد ترانسفورماتور را بر اساس نتایج نظارت تنظیم می‌کند تا عملکرد EMC را بهینه کند.

3. مزایای به دست آمده

3.1 بهبود عملکرد EMC

• کاهش قابل توجه تداخل الکترومغناطیسی

پس از بهینه‌سازی، ترانسفورماتورهای توزیع 10kV سطح تولید تداخل الکترومغناطیسی را به طور قابل توجهی کاهش می‌دهند و با استانداردهای بین‌المللی EMC سازگار می‌شوند و تأثیرات بر سیستم‌های محیطی را کاهش می‌دهند.

• افزایش قابلیت مقاومت در برابر تداخل

افزایش قابلیت مقاومت اطمینان عملکرد مداوم ماژول‌های کنترل الکترونیکی، دقت داده‌های نظارت و امنیت شبکه را تقویت می‌کند.

3.2 افزایش قابلیت اطمینان عملیاتی

• بهینه‌سازی محافظت و زمین‌بندی EMI

سیستم‌های محافظت و زمین‌بندی بهینه‌شده موجب کاهش پیری عایق و خرابی‌ها می‌شوند و عمر مفید ترانسفورماتور را افزایش می‌دهند.

• سیستم نظارت و کنترل هوشمند

تشخیص و مداخله پیشگیرانه از طریق سیستم‌های هوشمند قابلیت اطمینان عملیاتی را افزایش می‌دهند.

3.3 کاهش هزینه‌های نگهداری

• افزایش عملکرد EMC

افزایش عملکرد EMC و قابلیت اطمینان عملیاتی موجب کاهش نرخ خرابی و هزینه‌های نگهداری می‌شود.

• نگهداری پیش‌بینی شده از طریق نظارت هوشمند

هشدارهای اولیه خرابی موجب جلوگیری از خرابی‌های فاجعه‌بار می‌شود و هزینه‌های O&M را کاهش می‌دهد.

3.4 نسبت هزینه-عملکرد متعادل

• کنترل افزایش هزینه

انتخاب استراتژیک مواد و فناوری‌ها اطمینان می‌دهد که بهبود‌های EMC بدون افزایش بیش از حد هزینه انجام شود.

• موقعیت رقابتی بازار

ترانسفورماتورهای توزیع 10kV بهینه‌شده عملکرد EMC و کارایی هزینه‌ای بهتری را ارائه می‌دهند و موقعیت رقابتی بازار را تقویت می‌کنند.