چه چیزی باعث گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور برق توزیع می شود؟

به‌عنوان ارائه‌دهنده ترانسفورماتورهای قدرت توزیع، با سؤالات متعددی در مورد مسائل گرمایش بیش از حد این دستگاه‌های الکتریکی مهم مواجه شده‌ام. گرمایش بیش از حد در ترانسفورماتورهای قدرت توزیع یک نگرانی مهم است زیرا می تواند منجر به کاهش راندمان، پیری زودرس و حتی خرابی های فاجعه بار شود. در این وبلاگ، من عوامل مختلفی را که باعث گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور قدرت توزیع می‌شوند را بررسی می‌کنم.

1. اضافه بار

یکی از شایع ترین علل گرمایش بیش از حد در ترانسفورماتورهای برق توزیع، بارگذاری بیش از حد است. هنگامی که یک ترانسفورماتور تحت باری قرار می گیرد که بیش از ظرفیت نامی آن است، برای انتقال انرژی الکتریکی باید سخت تر کار کند. این افزایش حجم کار منجر به جریان بیشتر در سیم پیچ ها می شود. بر اساس قانون ژول، توان تلف شده به عنوان گرما در یک هادی با (P = I^{2}R) داده می شود، که در آن (I) جریان و (R) مقاومت رسانا است. با افزایش جریان (I) در اثر اضافه بار، گرمای تولید شده (P) به طور تصاعدی افزایش می یابد.

به عنوان مثال، اگر یک ترانسفورماتور برای حداکثر بار 1000 کیلو ولت آمپر نام گذاری شده باشد و به طور ناگهانی تحت بار 1200 کیلو ولت آمپر قرار گیرد، جریان در سیم پیچ ها به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. این گرمای اضافی می تواند باعث شود که دمای ترانسفورماتور از محدوده عملکرد عادی خود بالاتر برود. با گذشت زمان، اضافه بار مداوم می تواند به عایق سیم پیچ ها آسیب برساند و منجر به اتصال کوتاه و در نهایت خرابی ترانسفورماتور شود.

2. سیستم خنک کننده ضعیف

سیستم خنک کننده ترانسفورماتور قدرت توزیع برای حفظ دمای آن در محدوده ایمن حیاتی است. انواع مختلفی از سیستم های خنک کننده مانند سیستم های خنک کننده روغنی و سیستم های خنک کننده با هوا وجود دارد. اگر سیستم خنک کننده به درستی کار نکند، گرمای تولید شده در ترانسفورماتور نمی تواند به طور موثر دفع شود و در نتیجه گرمای بیش از حد ایجاد می شود.

در ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن، روغن به عنوان خنک کننده و دی الکتریک عمل می کند. اگر سطح روغن پایین باشد، ممکن است نتواند گرما را به طور موثری از بین ببرد. همچنین اگر روغن آلوده باشد یا به مرور زمان خراب شده باشد، خواص خنک کنندگی آن به شدت تحت تاثیر قرار می گیرد. به عنوان مثال، وجود رطوبت در روغن می تواند قدرت دی الکتریک و قابلیت انتقال حرارت آن را کاهش دهد.

در ترانسفورماتورهای هوا خنک، دریچه های هوا مسدود شده یا فن های خراب می توانند از گردش مناسب هوا جلوگیری کنند. اگر هوا نتواند آزادانه در اطراف ترانسفورماتور جریان یابد، گرما جمع می شود و باعث افزایش دما می شود. نگهداری منظم سیستم خنک کننده، از جمله بررسی سطح روغن، کیفیت و عملکرد فن ها و دریچه های هوا، برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد ضروری است.

3. عایق معیوب

عایق در ترانسفورماتور قدرت توزیع برای جداسازی هادی های الکتریکی و جلوگیری از اتصال کوتاه استفاده می شود. با این حال، با گذشت زمان، عایق می تواند به دلیل عوامل مختلفی مانند دماهای بالا، رطوبت و استرس الکتریکی تخریب شود. هنگامی که عایق خراب می شود، می تواند منجر به تخلیه جزئی شود.

تخلیه جزئی، تخلیه الکتریکی کوچکی است که در داخل ماده عایق رخ می دهد. این تخلیه ها گرما تولید می کنند که می تواند تخریب عایق را تسریع کند. با ادامه خرابی عایق، خطر خرابی کامل الکتریکی و اتصال کوتاه افزایش می یابد. این نه تنها باعث گرم شدن بیش از حد می شود، بلکه یک خطر جدی ایمنی نیز ایجاد می کند.

برای مثال، اگر عایق بین سیم‌پیچ‌های اولیه و ثانویه ترانسفورماتور آسیب ببیند، ممکن است جریان نشتی از عایق عبور کند. این جریان نشتی گرما تولید می کند و به گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور کمک می کند.

4. دمای محیط بالا

دمای محیطی که ترانسفورماتور قدرت توزیع در آن کار می کند نقش مهمی در افزایش دمای آن دارد. اگر ترانسفورماتور در منطقه ای با دمای محیط بالا نصب شود، مانند آب و هوای گرم یا در نزدیکی منبع تولید گرما، دفع گرما دشوارتر خواهد بود.

افزایش دمای ترانسفورماتور بر اساس دمای محیط استاندارد (معمولاً 40 درجه سانتیگراد) محاسبه می شود. زمانی که دمای واقعی محیط بالاتر از این استاندارد باشد، توانایی ترانسفورماتور برای انتقال گرما به محیط اطراف کاهش می یابد. به عنوان مثال، اگر ترانسفورماتور طوری طراحی شود که با حداکثر افزایش دما 60 درجه سانتیگراد بالاتر از دمای محیط 40 درجه سانتیگراد کار کند، در محیطی که دمای محیط 50 درجه سانتیگراد است، ترانسفورماتور ممکن است سریعتر به حداکثر دمای مجاز خود برسد.

5. تلفات هسته ای

هسته یک ترانسفورماتور قدرت توزیع از مواد فرومغناطیسی مانند فولاد سیلیکونی ساخته شده است. هنگامی که یک جریان متناوب از سیم پیچ اولیه عبور می کند، یک میدان مغناطیسی متغیر در هسته ایجاد می کند. این میدان مغناطیسی متغیر باعث ایجاد جریان های گردابی و تلفات پسماند در هسته می شود.

جریان های گردابی جریان های در گردشی هستند که در مواد هسته ایجاد می شوند. این جریان ها از مقاومت هسته عبور می کنند و طبق قانون ژول گرما تولید می کنند. تلفات هیسترزیس به دلیل مغناطش و مغناطیس زدایی مکرر مواد هسته با تغییر میدان مغناطیسی رخ می دهد. انرژی مورد نیاز برای معکوس کردن جهت مغناطیسی به صورت گرما تلف می شود.

اگر مواد هسته از کیفیت پایینی برخوردار باشد یا اگر هسته آسیب دیده باشد، تلفات هسته می تواند به طور قابل توجهی بیشتر از حد معمول باشد. این تولید گرمای اضافی می تواند به گرم شدن بیش از حد ترانسفورماتور کمک کند.

6. اتصالات سست

اتصالات شل در یک ترانسفورماتور قدرت توزیع می تواند باعث گرم شدن بیش از حد شود. هنگامی که اتصالات بین سیم‌پیچ‌ها، شینه‌ها یا سایر اجزا شل باشد، مقاومت تماس در این نقاط افزایش می‌یابد. طبق قانون ژول ((P = I^{2}R))، مقاومت بالاتر در نقطه اتصال منجر به تولید گرمای بیشتری در هنگام عبور جریان از آن می شود.

به عنوان مثال، اگر اتصال بین سیم پیچ اولیه و ترمینال ورودی شل باشد، افزایش مقاومت در این نقطه می تواند باعث گرمایش موضعی شود. با گذشت زمان، گرما می تواند اتصال را شل کند و یک چرخه معیوب ایجاد کند که می تواند منجر به از کار افتادن کامل اتصال شود و به طور بالقوه به ترانسفورماتور آسیب برساند.

نحوه کاهش بیش از حد - گرمایش

برای جلوگیری از گرمایش بیش از حد در ترانسفورماتورهای قدرت توزیع می توان اقدامات متعددی انجام داد. اول، مدیریت صحیح بار بسیار مهم است. مشتریان باید اطمینان حاصل کنند که بار روی ترانسفورماتور از ظرفیت نامی آن تجاوز نکند. نظارت منظم بر بار می تواند به تشخیص زودهنگام موقعیت های احتمالی اضافه بار کمک کند.

دوم، سیستم خنک کننده باید به طور منظم نگهداری شود. برای ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن، روغن باید به طور دوره ای از نظر رطوبت، استحکام دی الکتریک و سایر خواص آزمایش شود. سطح روغن باید بررسی شود و در صورت لزوم پر شود. در ترانسفورماتورهای هوا خنک، فن ها و دریچه های هوا باید به طور مرتب تمیز و بازرسی شوند.

سوم، عایق ترانسفورماتور باید نظارت شود. از تکنیک هایی مانند تست مقاومت عایق و آزمایش تخلیه جزئی می توان برای تشخیص علائم اولیه تخریب عایق استفاده کرد. در صورت مشاهده هر گونه مشکل، عایق باید به سرعت تعمیر یا تعویض شود.

در نهایت ترانسفورماتور باید در محل مناسب با تهویه مناسب و دور از منابع مولد حرارت نصب شود. دمای محیط باید کنترل شود و در صورت لزوم می توان اقدامات خنک کننده اضافی مانند تهویه مطبوع یا سینک های حرارتی را نصب کرد.

در شرکت ما طیف گسترده ای از ترانسفورماتورهای توزیع برق با کیفیت بالا از جمله ترانسفورماتورهای برق را ارائه می دهیمترانسفورماتور غوطه ور روغنی 50 - 2500kVA/10kV بسیار کم تلفات،ترانسفورماتور قدرت باد YB، وترانسفورماتور دو سیم پیچ 50 - 2500kVA/35kV غوطه ور در روغن. ترانسفورماتورهای ما با فناوری پیشرفته طراحی شده اند تا تلفات را به حداقل برسانند و عملکرد کارآمد را تضمین کنند.

اگر علاقه مند به خرید ترانسفورماتورهای برق توزیع هستید یا در مورد مسائل گرمایش بیش از حد سؤالی دارید، لطفاً برای بحث بیشتر و مذاکره در مورد خرید با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین راه حل ها برای نیازهای برق شما هستیم.

مراجع

• مهندسی پست های برق توسط توران گونن
• مهندسی ترانسفورماتور: طراحی، فناوری و تشخیص توسط جورج کارادی و گوربوکس سینگ