ژنراتور ولتاژ بالا

شركت ABB اخيرا ژنراتوري با ولتاژ بالا ابداع كرده است . اين ژنراتور بدون نياز به ترانسفورماتور افزاينده بطور مستقيم به شبكه قدرت متصل مي گردد . ايده جديد بكار گرفته شده در اين طرح استفاده از كابل به عنوان سيم پيچ استاتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا براي هر كاربرد در نيروگاههاي حرارتي و آبي مناسب مي باشد . راندمان بالا ، كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري ، تلفات كمتر ، تأثيرات منفي كمتر بر محيط زيست ( با توجه به مواد بكار رفته ) از مزاياي اين نوع ژنراتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا در مقايسه با ژنراتورهاي معمولي در ولتاژ بالا و جريان پائين كار مي كند . ماكزيمم ولتاژ خروجي اين ژنراتور با تكنولوژي كابل محدود مي گردد كه در حال حاضر با توجه به تكنولوژي بالاي ساخت كابلها ميتوان ولتاژ آنرا تا سطح 400  كيلو ولت طراحي نمود . هادي استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار مي باشد در حاليكه در ژنراتورهاي معمولي اين هادي بصورت مثلثي مي باشد در نتيجه ميدان الكتريكي در ژنراتورهاي ولتاژ بالا يكنواخت تر مي باشد . ابعاد سيم پيچ بر اساس ولتاژ سيستم و ماكزيمم قدرت ژنراتور تعيين مي گردد . در ژنراتورهاي ولتاژ بالا لايه خارجي كابل در تمام طول كابل زمين مي گردد ، اين امر موجب مي شود كه ميدان الكتريكي در طول كابل محدود گردد و ديگر مانند ژنراتورهاي معمولي نياز به كنترل ميدان در ناحيه انتهايي سيم پيچ نباشد . مزاياي زمين كردن كابل سيم پيچ استاتور اين است كه ديگر خطر كرنا يا تخليه جزيي ( Partial  discharge  ) در هيچ ناحيه اي از سيم پيچ وجود ندارد و همچنين ايمني افراد بهره بردار و يا تعميركار افزايش مي يابد . سربنديها و اتصالات معمولا در فضاي خالي مورد دسترس در محل انجام مي گيرد ، بنابراين محل اين اتصالات در يك نيروگاه نسبت به نيروگاه ديگر متفاوت مي باشد ، اما در هر حال اين اتصالات در خارج از هسته استاتور مي باشد ، براي مثال اتصالات و سربنديها ممكن است زير ژنراتور و يا خارج از قاب استاتور ( Stator  frame ) انجام گيرد . بدين ترتيب اتصالات و سربنديها ، مشكلات ناشي از ارتعاشات و لرزش هاي بوجود آمده در ماشين هاي معمولي را نخواهند داشت .

در طرح كنوني ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سيستم خنك كنندگي وجود دارد ، روتور و سيم پيچ هاي انتهايي توسط هوا خنك مي گردند در حاليكه استاتور توسط آب خنك مي گردد . سيستم خنك كنندگي آب شامل لوله هاي XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور مي باشد كه آب از اين لوله ها جريان مي يابد و هسته استاتور را خنك نگه مي دارد .

مقايسه جريان اتصال كوتاه در نيروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نيروگاه مجهز به ژنراتور معمولي نشان مي دهد كه به دليل اينكه در نيروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راكتانس ترانسفورماتور حذف مي گردد جريانهاي خطا كوچكتر مي باشد .

 

منبع :  شركت ABB

آدرس :   http://www.abb.com

ژنراتور ولتاژ بالا

شركت ABB اخيرا ژنراتوري با ولتاژ بالا ابداع كرده است . اين ژنراتور بدون نياز به ترانسفورماتور افزاينده بطور مستقيم به شبكه قدرت متصل مي گردد . ايده جديد بكار گرفته شده در اين طرح استفاده از كابل به عنوان سيم پيچ استاتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا براي هر كاربرد در نيروگاههاي حرارتي و آبي مناسب مي باشد . راندمان بالا ، كاهش هزينه هاي تعمير و نگهداري ، تلفات كمتر ، تأثيرات منفي كمتر بر محيط زيست ( با توجه به مواد بكار رفته ) از مزاياي اين نوع ژنراتور مي باشد . ژنراتور ولتاژ بالا در مقايسه با ژنراتورهاي معمولي در ولتاژ بالا و جريان پائين كار مي كند . ماكزيمم ولتاژ خروجي اين ژنراتور با تكنولوژي كابل محدود مي گردد كه در حال حاضر با توجه به تكنولوژي بالاي ساخت كابلها ميتوان ولتاژ آنرا تا سطح 400  كيلو ولت طراحي نمود . هادي استفاده شده در ژنراتور ولتاژ بالا بصورت دوار مي باشد در حاليكه در ژنراتورهاي معمولي اين هادي بصورت مثلثي مي باشد در نتيجه ميدان الكتريكي در ژنراتورهاي ولتاژ بالا يكنواخت تر مي باشد . ابعاد سيم پيچ بر اساس ولتاژ سيستم و ماكزيمم قدرت ژنراتور تعيين مي گردد . در ژنراتورهاي ولتاژ بالا لايه خارجي كابل در تمام طول كابل زمين مي گردد ، اين امر موجب مي شود كه ميدان الكتريكي در طول كابل محدود گردد و ديگر مانند ژنراتورهاي معمولي نياز به كنترل ميدان در ناحيه انتهايي سيم پيچ نباشد . مزاياي زمين كردن كابل سيم پيچ استاتور اين است كه ديگر خطر كرنا يا تخليه جزيي ( Partial  discharge  ) در هيچ ناحيه اي از سيم پيچ وجود ندارد و همچنين ايمني افراد بهره بردار و يا تعميركار افزايش مي يابد . سربنديها و اتصالات معمولا در فضاي خالي مورد دسترس در محل انجام مي گيرد ، بنابراين محل اين اتصالات در يك نيروگاه نسبت به نيروگاه ديگر متفاوت مي باشد ، اما در هر حال اين اتصالات در خارج از هسته استاتور مي باشد ، براي مثال اتصالات و سربنديها ممكن است زير ژنراتور و يا خارج از قاب استاتور ( Stator  frame ) انجام گيرد . بدين ترتيب اتصالات و سربنديها ، مشكلات ناشي از ارتعاشات و لرزش هاي بوجود آمده در ماشين هاي معمولي را نخواهند داشت .

در طرح كنوني ژنراتور ولتاژ بالا دو نوع سيستم خنك كنندگي وجود دارد ، روتور و سيم پيچ هاي انتهايي توسط هوا خنك مي گردند در حاليكه استاتور توسط آب خنك مي گردد . سيستم خنك كنندگي آب شامل لوله هاي XLPE قرار گرفته شده در هسته استاتور مي باشد كه آب از اين لوله ها جريان مي يابد و هسته استاتور را خنك نگه مي دارد .

مقايسه جريان اتصال كوتاه در نيروگاه مجهز به ژنراتور ولتاژ بالا با نيروگاه مجهز به ژنراتور معمولي نشان مي دهد كه به دليل اينكه در نيروگاه با ژنراتور ولتاژ بالا راكتانس ترانسفورماتور حذف مي گردد جريانهاي خطا كوچكتر مي باشد .

 

منبع :  شركت ABB

آدرس :   http://www.abb.com

هيدرواسكن فناوري جديد براي مونيتورينگ ژنراتورها

هيدرواسكن سيستم مونيتورينگ پيشرفته، كامل، دقيق و جامعي است كه  براي تشخيص شرايط داخلي هيدروژنراتورهاي تحت تنشهاي كاري ساخته شده است. ساير سيستمها فقط 2 تا 15 درصد استاتور را نمايش مي‌دهند در حاليكه هيدرواسكن تمام استاتور را پيوسته نشان مي‌دهد.

تشخيص دقيق و پيوسته خرابي و عيب دستگاه بصورت پراكنده و يا بصورت دقيق، باعث سهولت در پيش‌بيني درست هزينه نگهداري و در نتيجه بهينه سازي هزينه نگهداري و عملكرد اقتصادي مي‌شود.

مكان يابي تخليه جزيي هيدرواسكن به طور دقيق، اندازه و موقعيت تخليه جزيي را نه تنها در انتها بلكه در هر جايي از سيم پيچي كه باشد تشخيص ميدهد. با آشكار نمودن موقعيت و درجه خرابي درسراسر استاتور، اطلاعات PDL امكان تعميرمحل خرابي راجهت بهينه نمودن عملكرد سيم پيچي فراهم مي‌نمايد.

هيدرواسكن قدرت تجزيه بسيار بالايي دارد و قادر به ترسيم نقشه دماي تمام نقاط استاتور بصورت كانتورهاي رنگي مي باشد. كانتورهاي دما بصورت دو بعدي، در دستگاه محورهاي  xو y رسم مي شوند و ارتفاع مربوط به شكل توسط خطوطي با رنگهاي مختلف داخل صفحه نمايان مي شود. دماهاي غيرعادي به واسطه تغييرات در الگوي حرارتي به سادگي تشخيص داده مي‌شوند. اين دماهاي غيرعادي ممكن است از اتصال لايه‌هاي هسته، شل شدن و يا بيش از حد گرم شدن سيم پيچها و بسته شدن لوله هاي تهويه و ساير مشكلات ناشي شوند.

تمركز كردن روي ناحيه آشفته، همواره دليل اشكال را مشخص مي‌كند زيرا هر كدام از دلايل عيب داراي  مشخصه حرارتي مجزا و مربوط به خود مي باشد. آلارم حفاظتي نقطه داغ براي تمام هسته استاتور، تهيه شده است. آشكارسازي الگوهاي حرارتي غيرعادي، در آينده نزديك ابزاري براي جلوگيري از عيوب پرهزينه و جدي ژنراتور خواهد شد.

فناوري هيدرواسكن شرايط غيرعادي در حال توسعه را كه غالبا" با تكنيك هاي سنتي قابل تشخيص نمي باشند، آشكار مي نمايند. اطلاعات تهيه شده پيشنهاد مي نمايند كه براي اصلاح شرايط تخريبي چه اقداماتي انجام شود و اينكه اين اقدامات با چه سرعتي انجام شوند. بدين ترتيب نه تنها از صدمات سنگين و گران جلوگيري بعمل مي آيد همچنين برنامه ريزي نگهداري ژنراتور بشكل اقتصادي امكان پذير خواهد شد.

از آنجا كه هسته استاتور و روتور انعطاف پذير بوده و داراي ساختمان ديناميكي مي باشند، بنابراين فاصله هوائي واقعي را نمي توان تنها با استفاده از چند اندازه گيري در محل استاتور تعيين نمود.

فناوري هيدرواسكن با دقت تجزيه و ريزبيني هسته استاتور و پروفيل روتور را تشخيص داده نه تنها فاصله هوائي واقعي را تشخيص ميدهد بلكه نحوه تغيير شكل فاصله هوائي بواسطه جدا شدن هسته و قاب و يا رينگ روتور را نشان ميدهد.

اولين نمونه چنين سيستمي در سال 1987 راه اندازي گرديده و بصورت پيوسته و قابل اعتمادي كار ميكند.

در نتيجه امروزه فناوري هيدرواسكن نخستين سيستمي است كه براي تشخيص و نمايش  وضعيت ژنراتورها، تحت تنش كاري وجود دارد. به علاوه افزايش كاربردهاي هيدرواسكن، استفاده كنندگان سيستم را به سمينارهاي گروهي و جلسات آموزشي هدايت مي‌كند.

ژنراتورهاي مجهز به هيدرواسكن ميتوانند در هر موقعيتي نمايش داده شده و ارزيابي گردند. اين قابليت كمك مي كند كه بتوانيم از راه دور به طور كامل و آسان يك دستگاه نظارت دائمي داشته باشيم. به علاوه كارشناسان ژنراتور را قادر مي‌سازد كه مشخصه‌هاي بهره‌برداري، عوامل آنها، اثرات، اصلاحات و نتايج آنها را ـ بصورت همزمان يا جداگانه ـ مشاهده و بررسي كنند. و باعث مي‌شود كه تعداد كارشناسان ژنراتور كاهش يابد و با استفاده از تعداد اندكي مهندس بتوان تجربيات مشابه يا كاملتري بدست آورد.

 

منبع : شركت Bently Nevada          

آدرس : http://www.bently.com  

ژنراتور توربين گاز با قابليت عملكرد كندانسوري

اخيراً توسط شركت  S&S energy products  در تگزاس  آمريكا ژنراتور سنكروني با توربين گاز ساخته شده كه ميتواند در دو وضعيت ژنراتوري و كندانسوري كار كند. اين نيروگاه در حالت ژنراتوري با توربين گاز كوپله بوده و عمل تبديل انرژي را انجام ميدهد و در حالت كندانسوري با استفاده از يك كلاج مخصوص توربين از ژنراتور جدا شده و ژنراتور ضمن سنكرون باقي ماندن در شبكه بصورت كندانسور مولد توان راكتيو عمل مي نمايد.

اين نيروگاه در صورت نياز به توليد توان  اكتيو، سيگنالي از مركز كنترل راه دور دريافت كرده و  با آن توربين راه اندازي شده و به ژنراتور كوپله ميگردد.

اين نوع ژنراتور براي اولين بار در نيروگاه 43 مگاواتي Poplor Hill  در جنوب غربي كانادا به كار گرفته شده است.

بهره بردار اين نيروگاه در نظر دارد كه از آن در 50% زمان بصورت كندانسوري و در 50% بقيه بصورت كندانسوري استفاده نمايد.

     

منبع : مجله T&D – - فوريه 2000 – صفحه 8

آدرس : http://www.tdworld.com

ترانسفورماتور 1000 كيلوولت

با روند رو به رشد مصرف انرژي الكتريكي در قرن بيست و يكم ، شركت برق توكيو (TEPCO) تصميم به توسعه شبكه انتقال 1000 كيلوولت داشته و لذا در حال حاضر مشغول آزمايش هاي ميداني تجهيزات 1000 كيلوولت در پست (شين هارونا) مي باشد. در اين راستا براي تامين تجهيزات مورد نياز سيستم قدرت 1000 كيلوولت با همكاري شركت ميتسوبيشي الكتريك ( كارخانه آكو ) يك اتو ترانسفورماتور تكفاز نوع shell يا زرهي با تنظيم كننده ولتاژ تحت بار (LVR) طراحي و ساخته شده كه در متن حاضر به معرفي مشخصات ، ساختمان، آزمايش ها و چگونگي حمل و نقل آن پرداخته مي شود. در حالت سه فاز ظرفيت سيم پيچ هاي اوليه و ثانويه 3000 مگاولت آمپر و ظرفيت سيم پيچ ثانويه آن داراي ظرفيت 1200 مگاولت آمپر مي باشد كه براي تامين بار راكتيو مورد نياز خطوط 1000 كيلوولت در نظر گرفته شده است . براي اينكه در حين اتصال كوتاه با جريان هاي شديدي درگير نباشيم و تجهيزات منصوبه غير عادي نباشند به جاي اينكه همانند ترانسفورماتور 500 كيلوولت سمت ثالثيه را 63 كيلوولت انتخاب كنيم ، از سطح ولتاژ 147 كيلوولت استفاده مي كنيم. براي اين ترانس امپدانس درصد، 18 درصد انتخاب شده است، كه از يك طرف ماكزيمم پايداري را براي شبكه ايجاد نمايد و از طرف ديگر جريان اتصال كوتاه محدود ميشود و در نهايت يك طرح اقتصادي براي ترانسفورماتور انتخاب شده است . اين ترانسفورماتور داراي 27 تپ در بازه هاي ولتاژ خط 6/1136 كيلوولت تا 6/986 كيلوولت بوده و براي بررسي قدرت عايقي آن در برابر اضافه ولتاژهاي گذرا، آزمايش هاي ولتاژ ايستادگي در فركانس قدرت با شرايط و آزمايش ولتاژ ايستادگي(در اوليه 1950 كيلوولت و در ثانويه 1300 كيلوولت) انجام شده است. در آزمايشهاي بالا E ولتاژ فازي معادل     مي باشد. براي رعايت شرايط زيست محيطي سطح صداي قابل قبول 65 دسي بل براي آن در نظر گرفته شده كه براي كنترل اين سطح از صفحات چند صداي فلزي در ترانسفورماتور استفاده شده است خنك سازي اين ترانسفورماتور با روغن و هواي تحت فشار انجام مي گيرد. از آنجا كه هر ترانسفورماتور 1000 كيلوولت هم از نظر ولتاژ و هم از نظر ظرفيت معادل دو برابر ترانسفورماتور 500 كيلوولت ميباشد و از طرفي بيشتر سيستم هاي حمل و نقل ريلي و دريائي و يا فضايي در حد يك ترانس 500 كيلوولت ميباشند ، لذا اين ترانس به دو واحد كه هر واحد ظرفيت و حجم يك ترانس 500 كيلوولت را دارد تقسيم مي شود. در ترانس تهيه شده هر واحد در حالت تكفاز ظرفيت 3/1500 مگاولت آمپر و هر كدام تنظيم كننده ولتاژ جداگانه داشته و در محل نصب اين دو واحد از طريق يك داكت T شكل با بوشينگ روغن – گاز با هم موازي مي شوند. براي كاهش عايق ها و در نتيجه كاهش حجم ترانسفورماتور طراحي سيم پيچي و عايق ها بايد به گونه اي باشد كه شدت ميدان الكتريكي تا حد ممكن كاهش يافته و درجه خلوص روغن ترانس نيز تا حد ممكن بالا باشد. براي بارگيري در كشتي، متعلقات هر ترانسفورمرز نظير واحدهاي خنك كنندگي و ساير بخش هاي آن جدا شده و در فضايي با طول 8 متر ، عرض 3 متر و ارتفاع 4 متر قرار داده مي شوند. عموما بارگيري به گونه اي است كه براي مسافت هاي طولاني در حد 1000 كيلومتر هيچگونه آسيبي به واحد نرسد.

در محل نصب ترانسفورماتور در پست، هر دو واحد جداگانه برروي يك قاب فلزي برروي زمين بسته شده و سپس از طريق داكت T شكل به همديگر وصل مي شوند تا يك ترانس تكفاز 1000 كيلوولت را تشكيل دهند. سپس اين ترانس تكفاز تحت آزمايش كارآگاهي نسبت تبديل ، مقاومت ، امپدانس سيم پيچها و مقاومت عايقي قرار مي گيرد. اوليه و ثانويه و ثالثيه ترانس تكفاز 1000 كيلوولت از طريق اتصال گازي ( SF₆ ) متصل مي گردند. سپس با استفاده از سه ترانس تكفاز ، بانك ترانس هاي سه فازي ايجاد مي كنند. در نهايت اين ترانس سه فاز تحت آزمايش هاي تضمين سيستم خنك كنندگي ، آزمايش جريان هجومي، تعيين جريان نشتي قرار مي گيرند. اين آزمايشات براي يك دوره دو ساله انجام مي شود.

منبع : Mitsubishi

آدرس : http://www.mitsubishielectric.com

ساخت نوعي جديد از ترانسفورماتورها

شركت ABB نوع جديدي از ترانسفورماتورهاي تقويت جريان موسوم به بوسترفورمر عرضه كرده است كه در سيستم تغذيه راه آهن استفاده مي گردد . در اين نوع تراسفورماتورها از روغن استفاده نشده و سيستم عايقي ساده‌اي به كار رفته است . استفاده از بوسترفورمر از لحاظ اقتصادي به صرفه بوده و براي محيط زيست نيز مضرات كمتري دارد.

تكنولوژي به كار رفته در بوسترفورمر، همانند Powerformer ها و Dryformer ها ( ترانسفورماتورهاي خشك ) مبتني بر استفاده از كابلها مي باشد. اين ترانسفورماتورها از يك كابل فشار قوي تشكيل شده كه به صورت يك سيم پيچ به دور يك هسته آهني پيچانده شده است.

در بوسترفورمر از روغن استفاده نشده است و به اين ترتيب نياز به بازرسي مداوم روغن ( دماي روغن، اندازه‌گيري و تجزيه گاز متصاعد شده از روغن و … ) از بين رفته و هزينه‌هاي سرويس ونگهداري پايين آمده است. به علت زمين شدنِ كل ترانسفورماتور، ضريب ايمني اين نوع ترانسفورماتور بسيار بالاست. بوسترفورمر به علت استفاده از تجهيزات اتصال دهنده استاندارد، از ضريب اطمينان بالايي نيز برخوردار است .

ترانسفورماتورهاي تقويت جريان با فواصل 5 كيلومتر از يكديگر، در مسير خطوط راه آهن و بر روي فيدر نصب مي‌گردند. اين نوع ترانسفورماتورها را مي‌توان هم بر روي تير و هم بر روي زمين نصب كرد. از بوستر فورمر ممكن است در كشورهاي زيادي براي منابع تغذيه مختلف استفاده گردد . اكنون تعدادي از اين نوع تراسفورماتورها براي منابع تغذيه راه آهن كشورهاي اروپاي شمالي در حال ساختند.

 

منبع : سايت  ABB

آدرس :  http://www.abb.com

‍TMMS سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتورها

سيستم TMMS   (Trans former Monitoring Management System)    فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است.

سيستم ‍TMMS بر اساس جمع آوري اطلاعات بحراني بهره برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي نمايد.

سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد  ترانسفورماتور عيبهاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم گيري را در اختيار بهره بردار قرار دهد.

 

اطلاعات بهره برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفور ماتور ها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع آوري ميگردند بشرح زير مي باشند.

·                      - گازهاي موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با ئيدران

·                      - آب موجود در روغن ترانسفور ماتور همراه با Acquaoil 300

·                      - جريان بار ترانسفورماتور

·                      - دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور

·                      - وضعيت تپ چنچر ترانسفورماتور

·                      - سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور

اطلاعات بهره برداي فوق جمع آوري شده و بهمراه ساير اطلاعات موجود بطور مستمر  تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند.

·                      - شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور

·                      - ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور

·                      - ميل و شدت توليد گاز و حباب در داخل روغن ترانسفورماتور

·                      - ملزومات نگهداري ترانسفورماتور

سيستم TMMS  فارادي را ميتوان براي ترانسفورماتورهاي موجود بكار برد و همچنين ميتوان آنرا در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود.

ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي ميتواند باعث ارتقاء عملكرد آن براي موارد زير گردد.

·                      - حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره برداري اقتصادي و  بهينه

·                      - تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتور ها

·                      - مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن

·          - تكميل و توسعه فرايند و عمليات مديريت ترانسفورماتور ها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي

  ·          -كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها بصورت برنامه ريزي شده و يا ناشي از خطا

·                      - آشكار سازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها

·                      - نمايش مراحل تكامل و شكل گيري شرايط پيدايش خطا

 

  مرجع:     سايت خبري شركت جنرال الكتريك ((GE

آدرس: www.syprotec.com          

ساخت ترانسفور ماتور قدرت خشك

در ژوئيه 1999، شركت ABB، يك ترانسفور ماتور فشار قوي خشك به نام “Dryformer “ ساخته است كه نيازي به روغن جهت خنك شدن بار به عنوان دي الكتريك ندارد.در اين ترانسفورماتور به جاي استفاده از هاديهاي مسي با عايق كاغذي از كابل پليمري خشك با هادي سيلندري استفاده مي شود.تكنولوژي كابل  استفاده شده در اين ترانسفورماتور قبلاً در ساخت يك ژنراترو فشار قوي به نام "Power Former"  در شركتABB  به كار گرفته شده است. نخستين نمونه از اين ترانسفورماتور اكنون در نيروگاه هيدروالكتروليك “Lotte fors” واقع در مركز سوئد نصب شده كه انتظار مي رود به دليل نياز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هايي كه از   ايمني بيشتري برخوردار باشند و با محيط زيست نيز سازگاري بيشتري داشته باشند، با استقبال فراواني روبرو گردد.

ايده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه 90 مطرح شد. بررسي، طراحي و ساخت اين   ترانسفورماتور از بهار سال 1996 در شركت ABB  شروع شد. ABB در اين پروژه از همكاري چند شركت خدماتي برق از جمله  Birka Kraft و Stora Enso  نيز بر خوردار بوده است.

  تكنولوژي

ساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب    مي شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي اتيلن (XLPE) به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور  “Mats lijon” تراوش كرده است.

تكنولوژي استفاده از كابل به جاي هاديهاي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال 1998 در يك ژنراتور فشار قوي به نام  “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هاديهاي شمشي ( مستطيلي ) در سيم پيچي استاتور استفاده مي شد، از هاديهاي گرد استفاده شده است. همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط مي شود، هاديهاي سيلندري ، توزيع ميدان الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند بطوريكه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان 30 در صد كاهش  مي يابد.

در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين  مي باشد.در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تاثير عايق كابل قرار نمي گيرد.در يك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه اي براي بهينه كردن طراحي ميدان هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش هاي گرمايي فراهم كرده است.

در فرايند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور  آزمايشي تكفاز با ظرفيت 10 مگا ولت آمپر طراحي و ساخته شد و در Ludivica   در سوئد آزمايش گرديد. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ هاي از 36 تا 145 كيلو ولت و ظرفيت تا 150 مگا ولت آمپر موجود است.

  نيروگاه مدرن Lotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lotte fors كه بصورت يك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاينده عمل مي كند ، داراي ظرفيت 20 مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ 140 كيلو ولت كار مي كند. اين واحد در ژانويه سال 2000 راه اندازي گرديد. اگر چه نيروگاه Lotte fors نيروگاه كوچكي با قدرت 13 مگا وات بوده و در قلب جنگلي در مركز سوئد قرار دارد اما به دليل  نوسازي مستمر، نيروگاه بسيار مدرني شده است. در دهه 80 ميلادي ، توربين هاي مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال 1996، كل سيستم كنترل آن نوسازي گرديد. اين نيروگاه اكنون كاملاً اتوماتيك بوده و از طريق ماهواره كنترل مي شود.

 

ويژگيهاي ترانسفورماتور خشك

ترانسفورماتور خشك داراي ويژگيهاي منحصر بفردي است از جمله:

1-    به روغن براي خنك شده با به عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد.

2-  سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي  از مهمترين ويژگي هاي آن است. به دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زير زميني و همچنين احتراق و  خطر آتش سورزي كم ميشود.

3-   با حذف روغن و كنترل ميدانهاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ايمني افراد ومحيط زيست كاهش مي يابد، امكانات تازه اي از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم ميشود.به اين ترتيب  امكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهري و جاهايي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند،  فراهم ميشود.

4-  در ترانسفورماتور خشك به جاي بوشينگ چيني در قسمتهاي انتهايي از عايق سيسيكن را بر استفاده ميشود.  به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين ميرود.

5-  كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش نشاني كاهش ميدهد. بنابراين از اين دستگاهها در محيط هاي سر پوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي توان استفاده كرد.

6-   با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين ميرود.بنابراين كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.

7-  از ديگر ويژگي هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راههاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره برداري شود. با بكار گيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان پذير است .

8-   اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفورماتور نمي شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابجا مي شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي كند.

 

نخستين تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك براي اولين بار در اواخر سال 1999 در Lotte fors  سوئد به آساني نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبي كار كرده است. در آينده اي  نزديك دومين واحد ترانسفورماتور خشك ساخت ABB (Dry former ) در يك نيروگاه هيدروالكتريك در سوئد نصب مي شود.

 

چشم انداز آينده تكنولوژي ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك   Dryformer است. چند سال اول از آن در مراكز شهري و آن دسته از نواحي كه از نظر محيط زيست حساس هستند، بهره برداري مي شود. تحقيقات فني ديگري نيز در زمينه تپ چنجر خشك، بهبود ترمينال هاي كابل و سيستم هاي خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترين كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نياز مصرف كنندگان براي كار در شبكه و ايفاي نقش مورد انتظار در پست هاست.

منبع :

       1 - مجله T&D – - آگوست 1999

       2-   مجله -PEI   -   مه 2000

       3- http://www.abb.com