عملکرد ترانسفورماتورهای توزیع در شرایط غیر عادی و بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورها قدرت

اختصاصی از فی گوو عملکرد ترانسفورماتورهای توزیع در شرایط غیر عادی و بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورها قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

عنوان : عملکرد ترانسفورماتورهای توزیع در شرایط غیر عادی ازجمله بار غیر سینوسی ، نامتعادل شدن جریان بار ، ولتاژ تغذیه نامتعادل بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورها قدرت

چکیده :

ترانسفورماتورها بر اساس ساختمان و نوع عملکرد، انواع متفاوت زیر را دارند:

• ترانسفورماتورهای قدرت
• ترانسفورماتورهای توزیع
• ترانسفورماتورهای شیفت دهنده فاز
• ترانسفورماتورهای یکسو کننده
• ترانسفورماتورهای خشک
• ترانسفورماتورهای روغنی
• ترانسفورماتورهای اندازه گیری
• تنظیم کننده های ولتاژ پله ای
• ترانسفورماتورهای ولتاژ ثابت

ترانسفورماتورهای قدرت بین ژنراتور و سیستم های انتقال مورد استفاده قرار می گیرند و معمولا با توان 500 kVA و بیشتر درجه بندی می شوند. سیستم های قدرت شامل نیروگاه های تولید و توزیع انرژی، و اتصالات درون سیستم یا اتصالاتی با سیستم های مجاورهستند. پیچیدگی این سیستم منجر به گستردگی تنوع ولتاژهای توزیع و انتقال می شود.

هر ترانسفورماتوری که ولتاژ اولیه را کاهش داده و آنرا به ولتاژ توزیع یا ولتاژ مورد استفاده مصرف کننده تبدیل کند، ترانسفورماتور توزیع نامیده می شود. اگرچه بسیاری از استانداردهای صنعتی اصطلاح ترانسفورماتور توزیع را به ترانسفورماتورهایی با درجه بندی 5-500 kVA نسبت می دهند، ولی ترانسفورماتورهای توزیع می توانند درجه بندی های کم تر و بیشتر( 5000 kVA و بیشتر) نیز داشته باشند. بنابراین استفاده از درجه بندی به عنوان مقیاسی جهت تعیین نوع ترانسفورماتور چندان قابل قبول نیست.

مطالعه یک سیستم جدید به منظور انتخاب ترانسفورماتور با ظرفیت مناسب که هنوز مورد بهره برداری قرار نگرفته است، کار بسیار پیچیده تری است. دلیل این امر مشخص نبودن نوع مصرف از قبیل تجاری، خانگی، صنعتی یا اداری و نوع تجهیزات مرتبط با آن است. پس از مشخص شدن نوع تجهیزات، قدم بعدی دستیابی به مشخصه هارمونیکی آنهاست که لازمه محاسبه ضریب می باشد. از آنجا که ترانسفورماتورهای توزیع معمولا انواع مختلف بار را تغذیه می کنند، و شکل موج جریان به علت وجود بارهای خطی و غیر خطی مختلف، مشخصه هارمونیکی متفاوتی از مشخصه هارمونیکی هر کدام از بارها دارد.

روش ضریب ساده منجر به حصول نتایج چندان دقیقی نخواهد شد. لذا برای طراحی سیستم هایی با انواع مختلف تجهیزات که بار غیرسینوسی متفاوت از هم دارند، روش های خاصی مورد نیاز است.برای انتخاب ترانسفورماتور در چنین سیستم هایی روشی به نام روش جریان هارمونیک معادل پیشنهاد شده است. در این روش برای هر بار غیر خطی با ضریب معین، یک جریان هارمونیکی معادل نسبت داده می شود. سپس مقادیر به دست آمده برای هر بار غیر خطی با در نظر گرفتن توان الکتریکی آن به صورت وزن دار با هم جمع شده و جریان هارمونیکی معادل کل برای چند بار غیر خطی به دست می آید که با استفاده از آن می توان ضریب نامی برای ترانسفورماتور انتخابی را تخمین زد.

در این پروژه، می خواهیم شرایط غیرعادی عملکرد ترانسفورماتور را شرح داده و به صورت تحلیلی مورد بررسی قرار دهیم.. نحوه مدل سازی جامع ترانسفورماتور به وسیله نرم افزار اجزاء محدود Opera-2D به تفضیل معرفی و چگونگی مدل سازی شرایط بار غیرسینوسی، نامتعادلی بار و نامتعادلی ولتاژ تغذیه با توجه به دیاگرام تک خطی ترانسفورماتور و امکانات موجود در این نرم افزار شرح داده خواهد شد.

بررسی عملکرد ترانسفورماتور توزیع در شرایط بار غیرسینوسی منجر به ارائه روشی جهت اصلاح مقادیر نامی ترانسفورماتورهای تغذیه کننده بارهای غیرخطی میشود. این روش بر اساس محاسبه تلفات فوکوی سیم پیچ به وسیله تحلیل گر Opera-2d/TR صورت خواهد گرفت. مقایسه نتایج به دست آمده از روش FEM با روش بیان شده در استاندارد IEEE C57-110 تاییدی بر دقت بالای محاسبات انجام شده خواهد بود.

تحلیل فرکانسی سیگنال های ولتاژ و جریان ترانسفورماتور با استفاده از تبدیل فوریه(FFT) به درک هرچه بهتر عملکرد ترانسفورماتور در شرایط مورد مطالعه خواهد انجامید و تبیین کننده چگونگی تاثیر این شرایط بر اصلاح مقادیر نامی تجدید شده ترانسفورماتور میگردد.

فهرست مطالب :

فصل اول        

1-1 مقدمه  

1-2 ترانسفورماتور و انواع آن

1-3 هارمونیک های سیستم قدرت

1-4 مهم ترین منابع هارمونیکی

1-5 هارمونیک ها و اثرات آنها بر ترانسفورماتورها 

1-6 مروری بر مقالات منتشرشده

فصل دوم : شرایط کاری ترانسفورماتور 

2-1 مقدمه 

2-2 شرایط غیر عادی برای کارکرد ترانسفورماتور 

2-3 عملکرد ترانسفورماتور در توان هایی غیر از توان نامی و دمای محیط متفاوت با IEC 76

2-4 عملکرد ترانسفورماتور در ولتاژها و فرکانس های غیر نامی

2-5 عملکرد ترانسفورماتور برای بارهای نامتعادل

2-6 عملکرد ترانسفورماتور تحت ولتاژ های نامتعادل

فصل سوم : حل مسئله و تحلیل مدلها 

3-1 مقدمه 

3-2 نرم افزار مورد استفاده 

3-3 تحلیلگر دو بعدی (Opera 2D) 

3-3-1 تحلیلگر گذرای دو بعدی(Opera-2d/TR

3-3-2 شرایط مرزی 

3-4 تحلیل ترانسفورماتور با استفاده از Opera-2d/TR

3-4-1 مدل سازی ترانسفورماتور با توجه به هندسه آن 

3-4-2 خصوصیات فیزیکی اجزای سازنده ترانسفورماتور

3-4-3 اعمال مدار خارجی به مدل

فصل چهارم

4-1 مقدمه  

4-2 نحوه مدل سازی تحت شرایط عملکرد غیر عادی ترانسفورماتور  

4-2-1 بار غیر سینوسی  

4-2-2 بار نامتعادل 

4-2-3 شرایط ولتاژ تغذیه نامتعادل  

4-2-4 بار غیر سینوسی و ولتاژ تغذیه نامتعادل

فصل پنجم

5-1 مقدمه  

5-2 تحلیل فرکانسی ترانسفورماتور در شرایط بار غیرسینوسی 

5-3 تحلیل فرکانسی ترانسفورماتور در شرایط بار غیرسینوسی و ولتاژ تغذیه نامتعادل

فصل ششم

6-1 مقدمه  

6-2 عملکرد ترانسفورماتور در شرایط بار غیرسینوسی  

6-2-1 روش های تخمین محتوای هارمونیکی بار 

6-2-2 اثر بارهای غیر خطی بر تلفات بی باری ترانسفورماتور 

6-2-2 اثر بارهای غیر خطی بر تلفات بارداری ترانسفورماتور

6-2-3 اصلاح ظرفیت نامی ترانسفورماتور تحت بار غیر سینوسی

6-2-4 اثر افزایش مرتبه های هارمونیکی جریان بار بر عملکرد ترانسفورماتور

6-3 عملکرد ترانسفورماتور در شرایط ولتاژ تغذیه نامتعادل  

6-3-1 اثر ولتاژ تغذیه نامتعادل بر تلفات ترانسفورماتور  

6-4 عملکرد ترانسفورماتور تحت بار غیرسینوسی و ولتاژ تغذیه نامتعادل 

6-4-1 اثر بار غیرسینوسی و ولتاژ تغذیه نامتعادل بر تلفات ترانسفورماتور

6-4-1-1 اثر افزایش نامتعادلی ولتاژ تغذیه بر عملکرد ترانسفورماتور با بار غیرسینوسی 

6-4-1-2 اثر افزایش اعوجاج جریان بار غیرسینوسی بر عملکرد ترانسفورماتور با ولتاژ تغذیه نامتعادل 

6-4-2 اصلاح ظرفیت نامی ترانسفورماتور تحت بار غیر سینوسی و ولتاژ تغذیه نامتعادل 

نتیجه گیری و پیشنهادات  

منایع و مراجع

خلاصه و نتیجه گیری 

منابع و مرجع  

پیوست  

پیوست الف  

پیوست ب  

پیوست ج

جزوه آموزشی دوره آشنایی با طرزکار؛ساختمان و انتخاب ct, vt ترانسفورماتورهای اندازه گیری-ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ حفاظتی

اختصاصی از فی گوو جزوه آموزشی دوره آشنایی با طرزکار؛ساختمان و انتخاب ct, vt ترانسفورماتورهای اندازه گیری-ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ حفاظتی دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

جزوه آموزشی دوره آشنایی با طرزکار؛ساختمان و انتخاب ct, vt ترانسفورماتورهای اندازه گیری

آنالیز به کار گیری ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ حفاظتی  واندازه گیری

مرکز آموزش و تحقیقات صنعتی ایران

ترانسفورماتورهای توزیع خشک

اختصاصی از فی گوو ترانسفورماتورهای توزیع خشک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

67-ترانسفورماتورهای توزیع خشک

تکنولوژی

ویژگی ترانس خشک

تجربه نصب ترانس خشک

هسته ترانس

سیم پیچ

کلاس بندی

تجهیزات جدید برای ترانس

حفاظت فوق گرما

اندازه گیری تخلیه جزئی

بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

اختصاصی از فی گوو بررسی اثرات هارمونیک های ولتاژ و جریان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

مقدمه :

در سیستم های قدرت پیشرفته انرژی الکتریکی توسط ژنراتورهای سه فاز تولید می شود که پس از انتقال به صورت سه فاز توزیع می شود . به دلایل اقتصادی از ایستگاه تا مصرف ولتاژ چندین بار افزایش و کاهش می یابد .در هر باز افزایش و کاهش ولتاژ ت سه فاز موردنیاز است . بدین جهت در سیستم های قدرت سه فاز از تعداد زیادی ترانسفورماتور سه فاز استفاده می شود . برای هر تبدیل ولتاژ از مقداری به مقدار دیگر ممکن است از سه واحد ترانسفورماتور تک فاز یا یک واحد ترانسفورماتور سه فاز استفاده شود . در ترانسفورماتورهای قدرت و توزیع جریان تحریک تنها درصد کوچکی ( 2 تا 6%) از جریان نامی است . پدیده هارمونیک در ترانسفورماتورهای قدرت بسیار مهم است . زیرا تحت شرایط معینی هارمونیک های جریان تحریک باعث عمل عمدی تجهزات حفاظتی می گردند ممکن است باعث تداخل در مدارهای مخابراتی شوند . نظر به این مسئله مهندسین مخابرات و سیستم انرژی باید قادر به بررسی و حذف چنین شرایط باشند . از این رو هارمونیک در ترانسفورماتور از اهمیت ویژه ای برخوردار است .

اولین مورد از مشکلات اعوجاجات هارمونیکی در سال 1893 در شهر هارتفورد امریکا پیش آمد،به این صورت که یک موتور الکتریکی با گرم شدن زیاد باعث خرابی عایقبندی خود شد. پس از آزمایشات معلوم شد که علت این امر تشدید ایجاد شده در خط انتقال ، ناشی از وجود هارمونیکها بوده است. مشکل بعدی ،یک ژنراتور سه فاز 125 هرتز با ولتاژ 8/3 کیلوولت ساخت شرکت جنرال الکتریک امریکا بود. در این موردهمه محاسبات با تقریبهای خوبی انجام شده بودولی بازهم تشدید در خط انتقال بود . با محاسبه اندوکتانس و ظرفیت خازنی خط انتقال و احتمالاً اندوکتانس بار،مشاهده شد که در فرکانس حدود 1600 هرتز ( هارمونیک سیزدهم‌ ) در خط تشدید ایجاد می شود.شکل موجهای ولتاژ ژنراتور نیروگاه و موتور سنکرون دارای مؤلفه های هارمونیکی قابل توجه بودند.

فهرست مطالب  :

چکیده

مقدمه

فصل ۱-   شناخت ترانسفورماتور

۱-۱-    مقدمه

۱-۲-    تعریف ترانسفورماتور

۱-۳-    اصول اولیه

۱-۴-    القاء متقابل

۱-۵-    اصول کار ترانسفورماتور

۱-۶-    مشخصات اسمی ترانسفورماتور

۱-۶-۱-      قدرت اسمی

۱-۶-۲-      ولتاژ اسمی اولیه

۱-۶-۳-      جریان اسمی

۱-۶-۴-      فرکانس اسمی

۱-۶-۵-      نسبت تبدیل اسمی

۱-۷-    تعیین تلفات در ترانسفورماتور ها

۱-۷-۱-     تلفات آهنی

۱-۷-۲-     تلفات فوکو در هسته

۱-۷-۳-     تلفات هیسترزیس

۱-۷-۴-     مقدار تلفات هیسترزیس

۱-۷-۵-     تلفات مس

۱-۸-    ساختمان ترانسفورماتور

۱-۸-۱-     مدار مغناطیسی ( هسته )

۱-۸-۲-     مدار الکتریکی ( سیم پیچها )

۱-۸-۳-     مخزن روغن

۱-۸-۴-     مواد عایق

۱-۸-۵-     وسایل حفاظتی

۱-۹-    جرقه گیر

۱-۱۰-  پیچ ارت

فصل ۲-   بررسی بین منحنی B–H و آنالیز هارمونیکی  جریان مغناطیس کننده

۲-۱-    مقدمه

۲-۲-    منحنی مغناطیس شوندگی

۲-۳-    پس ماند ( هیستر زیس )

۲-۴-    تلفات پس ماند ( تلفات هیستر زیس )

۲-۵-    تلفات هسته

۲-۶-    جریان تحریک

۲-۷-    پدیده تحریک در ترانسفورماتور ها

۲-۸-    تعریف و مفهوم هارمونیک ها

۲-۸-۱-     هارمونیک ها

۲-۸-۲-     هارمونیک های میانی

۲-۹-    ناپایداری هارمونیکی مرتبط با هسته ترانسفورماتور در سیستم های AC- DC

۲-۱۰-  واکنشهای فرکانسی AC-DC

۲-۱۱-  چگونگی ایجاد ناپایداری

۲-۱۲-  تحلیل ناپایداری

۲-۱۳-  کنترل ناپایداری

۲-۱۴-  جریان مغناطیس کننده ترانسفورماتور

۲-۱۴-۱-   عناصر قابل اشباع

۲-۱۴-۲-   وسایل فرومغناطیسی

فصل ۳-   تاثیر هارمونیکهای جریان و ولتاژ بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

۳-۱-    مقدمه

۳-۲-    مروری بر تعاریف اساسی

۳-۳-    اعوجاج هارمونیکها در نمونه هایی از شبکه

۳-۴-    اثرات هارمونیکها

۳-۵-    نقش ترمیم در سیستم  های قدرت با استفاده ازاثر خازنها

۳-۵-۱-     توزیع هارمونیکهای جریان در یک سیستم  قدرت بدون خازن

۳-۵-۲-     توزیع هامونیکهای جریان در یک سیستم  پس از نصب خازن

۳-۶-    رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونیکهای جریان

۳-۷-    عیوب هارمونیکها در ترانسفورماتور

۳-۷-۱-     هارمونیکهای جریان

۳-۷-۲-     هارمونیک های ولتاژ

۳-۸-    حذف هارمونیکها

۳-۹-    طراحی ترانسفورماتور برای سازگاری با هارمونیکها

۳-۱۰-  چگونگی تعیین هارمونیکها

۳-۱۱-  اثرات هارمونیکهای جریان مرتبه بالا( High orde Harmonics ) روی ترانسفورماتور

۳-۱۲-  مفاهیم تئوری

۳-۱۲-۱-   مدل سازی

۳-۱۳-  نتایج عملی

۳-۱۴-  راه حل ها

۳-۱۵-  نتیجه گیری نهایی

فصل ۴-   بررسی عملکرد هارمونیکها در ترانسفورماتورهای قدرت

۴-۱-    مقدمه

۴-۲-    پدیده هارمونیک در ترانسفورماتورهای سه فاز به عوامل زیر بستگی دارد

۴-۳-    اتصال ستاره (بدون اتصال زمین)

۴-۳-۱-     ترانسفورماتورهای با مدار مغناطیسی مجزا ومستقل

۴-۳-۲-     ترانسفورماتورها با مدار مغناطیسی پیوسته یا تزویج شده

۴-۴-    اتصال Yy ستاره با نقطه خنثی

۴-۵-    اتصال Dy

۴-۶-    اتصال yd

۴-۷-    اتصال Dd

۴-۸-    سیم پیچ ثالثیه یا پایدار کننده

۴-۹-    تلفات هارمونیک  در ترانسفورماتور

۴-۹-۱-     تلفات جریان گردابی در هادی های ترانسفورماتور

۴-۹-۲-     تلفات هیستر زیس هسته

۴-۹-۳-     تلفات جریان گردابی در هسته

۴-۹-۴-     کاهش ظرفیت ترانسفورماتور

فصل ۵-   جبران کننده های استاتیک

۵-۱-    مقدمه

۵-۲-    راکتور کنترل شده باتریستور TCR

۵-۲-۱-     ترکیب TCR و خازن های ثابت موازی (TCR/FC)

۵-۳-    راکتوراشباع شده SR

۵-۳-۱-     شیب مشخصه ولتاژ

نتیجه گیری

منابع و ماخذ ایرانی

منابع و ماخذ خارجی

پایان نامه رشته برق: بررسی و امکان سنجی در طراحی ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری

اختصاصی از فی گوو پایان نامه رشته برق: بررسی و امکان سنجی در طراحی ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

 دانلود متن کامل این پایان نامه با فرمت ورد word

مقدمه

انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاههای حرارتی که معمولاً در کنار ذخایر بزرگ ایجاد می شوند و نیروگاههای آبی که در نواحی دارای منابع آبی قابل ملاحظه احداث می شوند ، تولید می شود . از این رو به منظور انتقال آن به نواحی صنعتی که ممکن است صدها و هزاران کیلومتر دورتر از نیروگاه باشد ، خطوط انتقال زیادی بین نیروگاهها و مصرف کننده ها لازم است .

در هنگام جاری شدن جریان در طول یک خط انتقال مقداری از قدرت انتقالی به صورت حرارت در هادیهای خط انتقال تلف می شود . این تلفات با افزایش جریان و مقاومت خط افزایش می یابد .تلاش برای کاهش تلفات تنها از طریق کاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادی نیست زیرا لازم است افزایش اساسی در سطح مقطع هادیها داده شود و این مستلزم مصرف مقدار زیادی فلزات غیر آهنی است .

ترانسفورماتور برای کاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غیر آهنی بکار می رود . ترانسفورماتور در حالیکه توان انتقالی را تغییر نمی دهد با افزایش ولتاژ ، جریان و تلفاتی که متناسب با توان دوم جریان است را با شیب زیاد کاهش می دهد .

در ابتدای خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاینده افزایش می یابد و در انتهای خط انتقال توسط ترانسفورماتور کاهنده به مقادیر مناسب برای مصرف کننده ها پایین آورده می شود و به وسیله ترانسفورماتور های توزیع پخش می شود .

امروزه ترانسفورماتور های قدرت ، در مهندسی قدرت نقش اول را بازی می کنند . به عبارت دیگر ترانسفورماتور ها در تغذیه شبکه های قدرت که به منظور انتقال توان در فواصل زیاد به کار گرفته می شوند و توان را بین مصرف کننده ها توزیع می کنند ، ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهند . به علاوه ترانسفورماتور های قدرت به خاطر ظرفیت و ولتاژ کاری بالایی که دارند مورد توجه قرار می گیرند .

تامین شبکه های 220 کیلو ولت و بالاتر موجب کاربرد وسیع اتو ترانسفورماتور ها شده است که دو سیم پیچ یا بیشتر از نظر هدایت الکتریکی متصلند ، به طوریکه مقداری از سیم پیچ در مدارات اولیه و ثانویه مشترک است .

در پستهای فشارقوی به دو منظور اساسی اندازه گیری و حفاظت ، به اطلاع از وضعیت کمیت های الکتریکی ولتاژ و جریان احتیاج است . ولی از آنجا که مقادیر کمیت های مذبور در پستها و خطوط فشارقوی بسیار زیاد است و دسترسی مستقیم به آنها نه اقتصادی بوده و نه عملی است ، لذا از ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ استفاده می شود . ثانویه این ترانسفورماتور ها نمونه هایی با مقیاس کم از کمیت های مزبور که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای کمیت اصلی را داراست ، در اختیار می گذارد ، و کلیه دستگاههای اندازه گیری ، حفاظت و کنترل مانند ولتمتر ، آمپرمتر ، توان سنج ، رله ها دستگاههای ثبات خطاها و وقایع و غیره که برای ولتاژ و جریان های پایین ساخته می شوند از طریق آنها به کمیت های مورد نظر در پست دست می یابند . بنابراین ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ از یک طرف یک وسیله فشار قوی بوده و بنابراین می بایستی هماهنگ با سایر تجهیزات فشار قوی انتخاب شوند و از طرف دیگر به تجهیزات فشار ضعیف پست ارتباط دارند ، لذا لازم است مشخصات فنی آنها بطور هماهنگ با تجهیزات حفاظت ، کنترل و اندازه گیری انتخاب شوند .

ترانسفورماتور جریان حفاظتی جهت بدست آوردن جریان عبوری از خط انتقال یا تجهیزات دیگر در شبکه قدرت در مقیاس پایین تر به کار می روند و سیم پیچی اولیه آن بطور سری در مدار قرار می گیرد . تفاوت آن با ترانسفورماتور اندازه گیری آن است که قابلیت آن را دارد که جریانهای خیلی زیاد را به جریان کم قابل استفاده در رله ها تبدیل کند. از آنجا که در اختیار گذاشتن جریان به طور مستقیم در ولتاژ های بالا میسر نیست ، و از طرفی چنانچه امکان بدست اوردن ان نیز باشد ، ساخت وسایل حفاظتی که در جریان زیاد کارکنند به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا این عمل عمدتاً توسط ترانسفورماتور های جریان انجام می شود . همچنین ترانسفورماتور جریان باید طوری انتخاب شود که هم در حالت عادی شبکه و هم در حالت اتصال کوتاه ئ ایجاد خطا بتواند جریان ثانویه لازم و مجاز برای دستگاههای حفاظتی تامین کند.

ترانسفورماتور ولتاژ حفاظتی ترانسفورماتور هایی هستند که در آن ولتاژ ثانویه متناسب و هم فاز با اولیه بوده و به منظور افزایش درجه بندی اندازه گیری ولتمتر ها ، واتمترها و نیز به منظور ایزولاسیون این وسایل از ولتاژ فشار قوی بکار برده می شود . همچنین از ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ برای رله های حفاظتی که هب ولتاژ نیاز دارند نظیر رلههای دیستانس ، واتمتری و… استفاده می شود . این ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو نوع تقسیم می شود که عبارتند از :

الف- ترانسفورماتور ولتاژاندکتیوی

ب- ترانسفورماتور ولتاژ خازنی

همچنین این نوع ترانسفورماتور ها سد عایقی ایجاد می کنند به طوریکه رله هایی که برای حفاظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود ، فقط نیاز دارند برای یک ولتاژ نامی 600 ولت عایق بندی شوند .

ترانسفورماتور های اندازه گیری : در بیشتر مدارهای قدرت ، ولتاژ و جریانها بسیار زیادتر از آنستکه بشود با دستگاههای اندازه گیری معمولی اندازه گرفت . از این رو ترانسهای اندازه گیری بین این مدارها و وسایل اندازه گیری قرار می گیرند تا ایمنی ایجاد کنند . در ضمن مقدیر اندزه گیری شده در ثانویه ، معمولاً برای سیم پیچ های جریان ^A 1یا ^A 5 و برای سیم پیچ های ولتاژ 120 ولت است . رفتار ترانسفورماتور های ولتاژ و جریان در طول مدت رخداد خطا و پس از آن در حفاظت الکتریکی ، حساس و مهم است زیرا اگر در اثر رفتار نا مناسب در سیگنال حفاظتی ، خطایی رخ دهد ، ممکن است باعث عملکرد نادرست رله هل شود . یک ترانسفورماتور حفاظتی نیاز است که در یک محدوده ای از جریان که چندین برابر جریان نامی است کار کند و اغلب در معرض شرایطی قرار دارد که بسیار سنگین تر از شرایطی است که ممکن است ترانسفورماتور جریان اندازه گیری با آن مواجهه شود . تحت چنین شرایطی چگالی شار تا وضعیت اشباع پیشرفت می کند که پاسخ، تحت این شرایط و دوره گذرای اندازه گیری اولیه جریان اتصال کوتاه مهم است ، در نتیجه به هنگام گزینش ترانسفورماتور های ولتاژ یا جریان مناسب ، مسائلی مانند دوره گذرا و اشباع نیز باید در نظر گرفته شود .

2-1 مقدمه

ترانسفورماتور وسیله ای است که انرژی الکتریکی را در یک سیستم متناوب ، از یک مدار به مداری دیگر انتقال می دهد و در این میان ولتاژ کم را به ولتاژ زیاد و بالعکس ولتاژ زیاد را به ولتاژ کم تبدیل می نماید .

هر ترانسفورماتوری از دو بخش اصلی تشکیل می گردد :

1ـ هسته که از ورقه های نازک فولادی ساخته می شود.

2ـ دو یا چند سیم پیچ که با هم رابطه مغناطیسی دارند.

ترانسفورماتورها دارای انواع گوناگونی هستند که از آن جمله می توان از ترانسفورماتورهای قدرت و ترانسفورماتورهای اندازه گیری نام برد. ترانسفورماتورهای اندازه گیری از نظر تئوری عملکرد وتکنیکهای ساخت شباهت فراوانی با ترانسفورماتورهای قدرت دارند . ولی به طور کلی می توان تفاوتهای زیر را بین این دو قایل شد :

1ـ نسبت تبدیل اولیه به ثانویه در ترانسفورماتورهای اندازه گیری خیلی بیشتر از                       ترانسفورماتورهای قدرت است .  

2ـ توان انتقالی در ترانسفورماتورهای اندازه گیری نسبت به ترانسفورماتورهای قدرت، خیلی کمتراست .

3ـ ترانسفورماتورهای قدرت عمدتاً سه فاز می باشند در حالیکه ترانسفورماتورهای اندازه گیری اصولاً تک فاز هستند .

4ـ دقت تبدیل در ترانسفورماتورهای اندازه گیری پارامتر مهمی در انتخاب آنهاست.

بدلایل فوق ترانسفورماتورهای اندازه گیری در مقایسه با ترانسفورماتورهای قدرت از دقت بالاتر و پیچیدگی بیشتری در ساخت برخوردار هستند .

در این فصل ساختمان ترانسفورماتورهای اندازه گیری وانواع آنها را بطور خلاصه شرح دهیم .

 2-2- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری

ترانسفورماتورهای اندازه گیری وسایلی هستند که سطح جریان و ولتاژ شبکه را با دقت مناسب و بالایی به سطوح قابل اندازه گیری توسط رله های حفاظتی کاهش می دهند این ترانسفورماتورها در صورت تغییر در سطح جریان بنام ترانسفورماتور جریان و در صورت تغییر در سطح ولتاژ به نام ترانسفورماتور ولتاژ شناخته می شوند و به دسته های زیر تقسیم می شوند :

1ـ ترانسفورماتور جریان با علامت اختصاری CT

2ـ ترانسفورماتور ولتاژ

ـ القایی با علامت اختصاری‏PT

ـ خازنی با علامت اختصاری CVT

وظایف اصلی ترانسفورماتورهای اندازه گیری عبارتند از :

1ـ کاهش مقدار جریان یا ولتاژ فشار قوی به مقداری که قابل تحمل رله های   حفاظتی و مدارهای اندازه گیری باشد

2ـ مجزا نمودن مدار اندازه گیری از ولتاژ فشار قوی اولیه

3ـ فراهم کردن امکان استاندارد نمودن رله ها و تجهیزات در چند مقدار نامی جریان و ولتاژ .

 2-3 ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن

ترانسفورماتورهای ولتاژ را می توان به دو دسته مغناطیسی و خازنی تقسیم کرد .

 2-3-1 ترانسفور ماتور ولتاژ القایی

ترانسفورماتوری است که در آن با استفاده از خاصیت القاء الکترومغناطیسی، ولتاژ مدار ثانویه را به مقدار مناسب برای وسایل اندازه گیری و رله ها تبدیل می کند . این نوع از ترانسفورماتورهای ولتاژ برای ولتاژهای متوسط دارای عایق خشک رزینی هستند. در ولتاژهای بالا از ترانس های ولتاژ مغناطیسی نوع غوطه ور در روغن استفاده می شود که البته معمولاً تا ولتاژ 132 کیلو ولت رایج بوده و در ولتاژهای بالاتر استفاده از آن مقرون به صرفه نمی باشد و بهتر است که از ترانسفورماتور خازنی استفاده شود .

 2-3-2 ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT )

اندازه ترانسفورماتورهای ولتاژ مغناطیسی برای ولتاژهای بالا، بطور قابل ملاحظه ای افزایش می یابد و قیمت آن نیز افزایش می یابد . لذا راه حل اقتصادی استفاده از ترانسفورماتورهای خازنی است .

CVT تشکیل شده است از یک مقسم ولتاژ خازنی(CVD) و یک ترانسفورماتور میانی مغناطیسی(IVT) در شکل (2-1) مدار شماتیک ترانسفورماتور ولتاژ خازنی رسم شده است . سطح ولتاژ IVT معمولاً است و ولتاژ نامی CVT، نسبت مقسم ولتاژ خازنی را مشخص می کند .