گیج ها، نشانگرها و سوپاپ های ترانسفورماتور نصب شده روی پد

 

عملکرد قابل اعتماد یک ترانسفورماتور روی لنت بسیار بیشتر از طراحی هسته و عملکرد سیم پیچ بستگی دارد. در داخل هر مخزن ترانسفورماتور، روغن عایق، تغییرات دما، نوسانات فشار و شرایط بار به طور مداوم در طول کار تغییر می کند. بدون گیج ترانسفورماتور مناسب، دستگاه های نظارتی و لوازم جانبی حفاظتی، ناهنجاری های کوچک می توانند به تدریج به آسیب عایق، نشت روغن، قطعی غیرمنتظره یا حتی خرابی فاجعه بار مخزن تبدیل شوند.

به همین دلیل است که گیج ترانسفورماتور، نشانگرها و شیرها اجزای ضروری در ترانسفورماتورهای مدرن پد هستند. این لوازم جانبی شرایط عملیاتی داخلی را مشاهده می‌کنند، به پرسنل تعمیر و نگهداری کمک می‌کنند مشکلات را زود تشخیص دهند و از قابلیت اطمینان طولانی‌مدت ترانسفورماتور در برنامه‌های کاربردی، انرژی‌های تجدیدپذیر، تجاری و صنعتی پشتیبانی می‌کنند.

مخصوصاً برای سیستم‌های توزیع زیرزمینی، جایی که ترانسفورماتورها معمولاً برای سال‌ها بدون مراقبت کار می‌کنند، لوازم جانبی نظارت و حفاظت ترانسفورماتور افزوده‌های اختیاری نیستند-آنها بخشی از استراتژی کلی ایمنی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور هستند.

در SCOTECH، ترانسفورماتورهای روی پد را می‌توان با طیف وسیعی از گیج‌های ترانسفورماتور، دستگاه‌های حفاظت فشار، لوازم جانبی نظارت بر روغن، و سیستم‌های هشدار از راه دور مطابق با الزامات خاص IEEE، CSA، ANSI و ابزار{0}}پیکربندی کرد.

 

چرا گیج ها و سوپاپ های ترانسفورماتور در ترانسفورماتورهای روی پد اهمیت دارند؟

 

یک ترانسفورماتور پد نصب شده در یک مخزن مهر و موم شده پر از مایع عایق، معمولا روغن معدنی یا مایع FR3 عمل می کند. این مایع عایق دو عملکرد حیاتی را به طور همزمان انجام می دهد: عایق الکتریکی و اتلاف گرما.

با افزایش بار ترانسفورماتور، تلفات سیم پیچ گرما تولید می کند که به روغن عایق منتقل می شود. دمای روغن افزایش می یابد، فشار داخلی مخزن تغییر می کند و حجم مایع بسته به شرایط عملیاتی و دمای محیط منبسط یا منقبض می شود. در شرایط خطا، تولید گاز و افزایش فشار سریع ممکن است در داخل مخزن ترانسفورماتور رخ دهد.

بدون گیج ترانسفورماتور و دستگاه های نظارتی مناسب، این تغییرات داخلی از بیرون نامرئی می ماند.

به همین دلیل است که نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور مدرن به طور فزاینده ای به چندین سنج، نشانگر و لوازم جانبی حفاظتی که با هم کار می کنند متکی است. این مولفه ها به اپراتورها اجازه می دهد تا رفتار عملیاتی ترانسفورماتور را در زمان واقعی نظارت کنند و به شرکت های برق و اپراتورهای تاسیسات کمک می کنند تا شرایط غیرعادی را قبل از تبدیل شدن به خرابی های بزرگ شناسایی کنند.

 

در سیستم های توزیع مدرن، این لوازم جانبی چهار هدف عمده را انجام می دهند:

درک این طبقه بندی، ارزیابی گیج ها و لوازم جانبی ترانسفورماتور را از منظر مهندسی و عملیاتی بسیار آسان تر می کند.

 

سنج های نظارت: درک شرایط عملیاتی ترانسفورماتور

 

گیج های مانیتورینگ، دید پیوسته را به رفتار عملیاتی ترانسفورماتور ارائه می دهند. آنها به اپراتورها کمک می کنند تا شرایط بارگذاری، عملکرد حرارتی، پایداری شرایط روغن و یکپارچگی مخزن را در طول سرویس ارزیابی کنند.

این گیج‌های ترانسفورماتور به‌جای اینکه به‌عنوان دستگاه‌های حفاظت اضطراری عمل کنند، به‌عنوان ابزار هشدار اولیه عمل می‌کنند که تغییرات عملیاتی تدریجی را در طول زمان نشان می‌دهند.

 

سنج دمای روغن

گیج دمای روغن ترانسفورماتور دمای بالای روغن داخل مخزن ترانسفورماتور را در حین کار نشان می دهد.

با افزایش جریان بار، تلفات سیم پیچ گرما تولید می کند که به روغن عایق منتقل می شود. دمای بیش از حد، پیری عایق را تسریع می کند و ممکن است عمر مفید ترانسفورماتور را به طور قابل توجهی کوتاه کند، به ویژه در سیستم های توزیع با بارگذاری زیاد یا مناطق با دمای بالای محیط.

به همین دلیل، نظارت بر دمای ترانسفورماتور یکی از مهمترین جنبه های برنامه های نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور است.

با نظارت بر دمای بالای روغن، اپراتورها می توانند عملکرد حرارتی ترانسفورماتور را بهتر درک کنند و تعیین کنند که آیا شرایط بارگذاری در محدوده های عملیاتی قابل قبول باقی می ماند یا خیر.

بسیاری از گیج های دمای ترانسفورماتور دارای نشانگر حداکثر قرمز رنگ هستند. برخلاف نشانگر دمای زنده، این نشانگر ثانویه بالاترین دمایی که در حین کار به دست آمده را ثبت می کند. از آنجایی که دمای ترانسفورماتور به طور مداوم با بار و شرایط آب و هوایی تغییر می کند، نشانگر حداکثر به پرسنل تعمیر و نگهداری کمک می کند تا دمای عملیاتی پیک تاریخی را شناسایی کرده و تعیین کنند که آیا ترانسفورماتور در معرض تنش حرارتی بیش از حد قرار گرفته است یا خیر.

در برنامه های کاربردی و انرژی های تجدیدپذیر، سنج دمای روغن ترانسفورماتور اغلب با کنتاکت های هشدار برای نظارت از راه دور یا سیستم های کنترل خودکار فن یکپارچه می شود.

 

سنج سطح روغن

راسنج سطح روغندر سیستم های ترانسفورماتور سطح مایع عایق داخل مخزن ترانسفورماتور را نشان می دهد.

حفظ سطح روغن مناسب بسیار مهم است زیرا مایع عایق هم وظیفه عایق دی الکتریک و هم انتقال حرارت را بر عهده دارد. اگر حجم روغن ناکافی باشد، ممکن است اجزای پر انرژی در معرض دید قرار گیرند و عملکرد خنک کننده و قابلیت اطمینان عایق کاهش یابد.

گیج سطح روغن در کاربردهای ترانسفورماتور به اپراتورها کمک می کند تا چندین مشکل عملیاتی رایج از جمله نشت روغن، مشکلات آب بندی، پر شدن نامناسب روغن یا رفتار انبساط حرارتی غیرعادی را شناسایی کنند.

بیشتر گیج‌های سطح روغن از مکانیزم شناور داخلی استفاده می‌کنند که همراه با سطح روغن بالا و پایین می‌رود. صفحه گیج معمولاً شامل علائم مرجع بالا و پایین و همچنین یک نقطه مرجع استاندارد 25 درجه است، زیرا حجم روغن به طور طبیعی با دمای محیط تغییر می کند.

به عنوان مثال، مقدار کمتر روغن در هوای سرد همیشه نشان دهنده نشتی نیست. روغن با کاهش دما منقبض می شود و باعث می شود سطح شناور در شرایط محیطی کم کمی پایین بیاید.

در ترانسفورماتورهای نصب شده روی پد مخزن مهر و موم شده، شرایط سطح روغن پایدار از اهمیت ویژه ای برخوردار است زیرا جلوگیری از نفوذ رطوبت به شدت به حفظ یکپارچگی مخزن در طول کارکرد طولانی مدت- بستگی دارد.

 

گیج خلاء فشار

گیج فشار ترانسفورماتور که گیج خلاء فشار نیز نامیده می شود، تغییرات فشار داخلی مخزن ناشی از تغییرات دمای روغن و شرایط بارگذاری ترانسفورماتور را اندازه گیری می کند.

در شرایط عملیاتی عادی، افزایش دمای روغن باعث افزایش فشار داخلی می‌شود، در حالی که شرایط خنک‌کننده ممکن است حالت‌های خلاء جزئی را در داخل مخزن ترانسفورماتور مهر و موم شده ایجاد کند.

بنابراین گیج فشار ترانسفورماتور با تغییر دمای ترانسفورماتور در طول روز به طور مداوم بین محدوده فشار مثبت و منفی حرکت می کند.

برای اکثر ترانسفورماتورهای توزیع مهر و موم شده، فشار عملیاتی معمولی معمولاً بین 2 تا 5 psi حفظ می شود. با این حال، خوانش فشار به طور طبیعی بسته به شرایط محیطی و بارگذاری ترانسفورماتور در نوسان است.

خواندن خفیف خلاء همیشه غیر طبیعی نیست. بسیاری از ترانسفورماتورها در حین ساخت{1}}در خلاء پر می‌شوند و پس از فشار کارخانه، دمای روغن خنک‌کننده ممکن است به تدریج نشانگر گیج را به صفر نزدیک‌تر یا به شرایط فشار منفی خفیف برساند.

هنگامی که انرژی می گیرد و تحت بار کار می کند، فشار معمولاً به محدوده مثبت باز می گردد.

 

با این حال، رفتار غیر طبیعی گیج فشار ترانسفورماتور ممکن است شرایط جدی تری را نشان دهد، از جمله:

• تولید گاز داخلی
• مشکلات آب بندی مخزن
• نشت روغن
• گرمای بیش از حد
• گیج های معیوب

 

گیج فشار ترانسفورماتور که به طور مداوم صفر را نشان می دهد ممکن است به خصوص نگران کننده باشد زیرا می تواند نشان دهنده کاهش فشار مخزن ناشی از نشت سوراخ سوزن، آسیب حمل و نقل یا به خطر افتادن یکپارچگی آب بندی باشد.

برای اپراتورهای برق، حفظ فشار مخزن ترانسفورماتور پایدار بخش مهمی از{0}}قابلیت اطمینان طولانی مدت ترانسفورماتور و نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور است.

 

شیر شریدر

علاوه بر دستگاه های نظارت و حفاظت فشار، برخی از ترانسفورماتورهای روی پد نیز ممکن است به شیر شریدر به عنوان رابط فشار و انتقال گاز مجهز شوند.

شیر شریدر یک شیر آب بندی با فنر است که معمولاً برای شارژ گاز، تنظیم فشار و آزمایش فشار در سیستم های مخزن ترانسفورماتور مهر و موم شده استفاده می شود. این امکان اتصال کنترل شده به تجهیزات خارجی را بدون به خطر انداختن یکپارچگی آب بندی مخزن فراهم می کند.

در کاربردهای ترانسفورماتور، دریچه‌های شریدر معمولاً برای شارژ نیتروژن، فشار بالا-و آزمایش فشار کارخانه یا میدان استفاده می‌شوند. آنها همچنین یک نقطه دسترسی مناسب برای تأیید شرایط فشار مخزن با استفاده از گیج های خارجی یا تجهیزات تشخیصی فراهم می کنند.

در طول تعمیر و نگهداری یا راه‌اندازی، شیر شریدر به تکنسین‌ها کمک می‌کند تا اطمینان حاصل کنند که مخزن ترانسفورماتور سطح فشار مثبت مورد نیاز را حفظ می‌کند، به‌ویژه در طرح‌های ترانسفورماتور توزیع با پوشش نیتروژن-.

اگرچه شیر شریدر به عنوان یک وسیله حفاظتی مانند شیر کاهش فشار عمل نمی کند، اما شیر شریدر نقش مهمی در حفظ شرایط فشار داخلی پایدار و اطمینان از عملکرد آب بندی مناسب در طول عمر ترانسفورماتور ایفا می کند.

 

شیر تخلیه فشار

گیج‌های نظارتی به اپراتورها کمک می‌کنند تا شرایط ترانسفورماتور را مشاهده کنند، اما دستگاه‌های حفاظتی طوری طراحی شده‌اند که در صورت وقوع شرایط خطرناک به طور خودکار پاسخ دهند.

در بین تمامی لوازم حفاظتی مورد استفاده در ترانسفورماتور پد، شیر فشار شکن سیستم های ترانسفورماتور یکی از مهم ترین وسایل ایمنی است.

در طول خطاهای داخلی شدید، تولید سریع گاز و انبساط ناگهانی نفت می تواند فشار داخلی مخزن را در مدت زمان بسیار کوتاهی به طور چشمگیری افزایش دهد.

اگر این فشار به طور ایمن آزاد نشود، مخزن ترانسفورماتور ممکن است تغییر شکل داده، پاره شود یا آسیب ساختاری ببیند.

دریچه کاهش فشار سیستم های ترانسفورماتور زمانی که فشار داخلی از آستانه از پیش تعیین شده فراتر رفت به طور خودکار باز می شود و اجازه می دهد فشار اضافی قبل از ایجاد تنش مکانیکی خطرناک در داخل مخزن خارج شود.

ترانسفورماتورهای توزیع کوچکتر معمولاً از{0}}شیرهای فشار شکن دیواری استفاده می‌کنند، در حالی که ترانسفورماتورهای بزرگتر با حجم روغن بیشتر ممکن است از دستگاه‌های کمک‌رسانی-روکش بزرگ‌تر استفاده کنند.

 

شیر کاهش فشار نقش مهمی در موارد زیر ایفا می کند:

• جلوگیری از پارگی مخزن
• کاهش تنش مکانیکی
• بهبود ایمنی عملیاتی
• پشتیبانی از قابلیت مهار خطا

برای ترانسفورماتورهای IEEE و CSA که بر روی پد نصب شده اند، شیر کاهش فشار در سیستم های حفاظت ترانسفورماتور معمولاً به عنوان بخشی از الزامات ایمنی استاندارد مشخص می شود.

 

لوازم جانبی تعمیر و نگهداری و نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور

 

عملکرد قابل اعتماد ترانسفورماتور نه تنها به طراحی هسته و سیستم عایق بستگی دارد، بلکه به نگهداری موثر و نظارت بر وضعیت روغن نیز بستگی دارد. لوازم جانبی تعمیر و نگهداری به منظور ساده سازی سرویس دهی در حین ارزیابی دقیق سلامت ترانسفورماتور در طول عمر عملیاتی آن طراحی شده اند.

 

شیر تخلیه و نمونه برداری

 

شیر تخلیه و نمونه‌برداری یک لوازم جانبی تعمیر و نگهداری ترکیبی است که روی ترانسفورماتورهای{0} پر از مایع نصب می‌شود که معمولاً در قسمت پایین مخزن قرار می‌گیرد.

این شیر دو عملکرد اساسی را در یک طراحی یکپارچه انجام می دهد:

این اجازه می دهد تا زهکشی کنترل شده روغن عایق در طول فعالیت های تعمیر و نگهداری مانند تعویض روغن، بازرسی داخلی، فیلتراسیون یا آماده سازی حمل و نقل. طراحی جریان تنظیم شده به اطمینان از حمل ایمن و کارآمد روغن ترانسفورماتور در شرایط مزرعه کمک می کند.

در عین حال، شیر مجهز به یک پورت نمونه برداری است که اپراتورها را قادر می سازد تا نمونه های روغن را بدون باز کردن مخزن ترانسفورماتور یا نمایان شدن اجزای داخلی به طور ایمن جمع آوری کنند.

نمونه برداری روغن نقش مهمی در پایش وضعیت ترانسفورماتور ایفا می کند. تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی روغن عایق داده های تشخیصی کلیدی، از جمله محتوای رطوبت، قدرت دی الکتریک، آلودگی ذرات، شاخص های پیری عایق و ترکیب گاز محلول را ارائه می دهد.

تجزیه و تحلیل گاز محلول (DGA) به طور گسترده ای به عنوان یکی از موثرترین روش های تشخیصی برای تشخیص زودهنگام عیب شناخته شده است که به اپراتورها اجازه می دهد تا مسائل بالقوه مانند گرمای بیش از حد، تخلیه جزئی یا تخریب عایق را قبل از تبدیل شدن به خرابی های جدی شناسایی کنند.

با ادغام عملکردهای زهکشی و نمونه برداری در یک مجموعه سوپاپ، راندمان تعمیر و نگهداری بهبود می یابد و در عین حال خطر عملیاتی را در حین سرویس دهی کاهش می دهد. این طرح به ویژه برای ترانسفورماتورهای توزیع، پست‌های صنعتی و شبکه‌های شهری که نظارت بر وضعیت معمول بخشی از استراتژی‌های مدیریت دارایی بلندمدت- است، ارزشمند است.

 

سنج با مخاطبین زنگ

 

در ترانسفورماتورهای مدرن{0}در آمریکای شمالی، گیج‌هایی با تماس‌های هشدار (سطح روغن، خلاء فشار و دما) به طور گسترده برای نظارت از راه دور و عملکرد بدون مراقبت استفاده می‌شوند.

این دستگاه‌ها شرایط عملیاتی را به سیگنال‌های تماس خشک تبدیل می‌کنند و امکان ادغام با SCADA، RTU یا سیستم‌های کنترلی را برای هشدار، کنترل خنک‌کننده و هشدار زودهنگام خطا فراهم می‌کنند.

برنامه های کاربردی معمولی

 

سیستم های PV و BESS خورشیدی
ترانسفورماتورهای پله ای 2000-3000 کیلوولت آمپر (12.47-13.2 کیلوولت / 0.6 کیلوولت) با بارگذاری حرارتی سیکلی که به نظارت مداوم دما و فشار نیاز دارند.

Utility Loop-شبکه های خوراک
ترانسفورماتورهای 2500 کیلوولت آمپر 23.9 کیلوولت / 0.48 کیلوولت-ترانسفورماتورهای نصب شده در سیستم‌های حلقه زیرزمینی مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که تداوم سیستم و نشان‌دهنده خطا از راه دور بسیار مهم است.

سیستم های صنعتی و تجاری
ترانسفورماتورهای توزیع 1000-2500 کیلوولت آمپر (12.47 kV / 0.48-0.6 kV) که تحت شرایط بار بالا و اوج تقاضا کار می کنند.

 

منطق انتخاب مهندسی

استفاده از گیج‌های تماس هشدار فقط با رتبه‌بندی ترانسفورماتور تعیین نمی‌شود، بلکه توسط الزامات سیستم مانند عملکرد بدون مراقبت، تغییرپذیری بار، و شبکه-کاربردهای حیاتی تعیین می‌شود.

آنها به یک پیکربندی استاندارد در سیستم‌های ترانسفورماتور مدرن، تجدیدپذیر و صنعتی تبدیل شده‌اند که دید نظارت و قابلیت اطمینان عملیاتی را بهبود می‌بخشند.

 

خوانش گیج ترانسفورماتور غیرعادی چه چیزی را نشان می دهد

گیج‌های ترانسفورماتور زمانی ارزشمندتر می‌شوند که اپراتورها درک کنند که قرائت‌های غیرعادی واقعاً در شرایط عملیاتی واقعی چه معنایی دارد.

اگرچه قرائت‌های گیج باید همیشه همراه با بارگذاری ترانسفورماتور و شرایط محیطی ارزیابی شوند، الگوهای خاص اغلب مشکلات عملیاتی بالقوه را نشان می‌دهند.

درک این روابط به تیم های تعمیر و نگهداری کمک می کند تا نظارت بر سلامت ترانسفورماتور را بهبود بخشند، زودتر پاسخ دهند و خطر خرابی غیرمنتظره ترانسفورماتور را کاهش دهند.

 

انتخاب لوازم جانبی به الزامات برنامه بستگی دارد

 

همه ترانسفورماتورهای روی پد به پیکربندی لوازم جانبی یکسانی نیاز ندارند.

گیج ترانسفورماتور، نشانگرها، شیرها و وسایل حفاظتی مورد نیاز به شدت به رتبه ترانسفورماتور، استانداردهای ابزار، شرایط محیطی، وظیفه عملیاتی و کاربرد شبکه بستگی دارد.

به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای تغذیه حلقه شهری اغلب به ترتیبات حفاظت از فشار تقویت شده برای بهبود ایمنی عملیاتی و تداوم خدمات نیاز دارند. ترانسفورماتورهای انرژی تجدیدپذیر ممکن است به نظارت بر دمای ترانسفورماتور اضافی و ادغام هشدار از راه دور به دلیل مکان های نصب از راه دور نیاز داشته باشند. تأسیسات صنعتی اغلب قابلیت نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور را برای بارهای فرآیند بحرانی درخواست می کنند.

 

گرایش های کاربردی معمول عبارتند از:

چیدمان لوازم جانبی قابل تنظیم به طراحی ترانسفورماتور اجازه می دهد تا با محیط های عملیاتی واقعی و استراتژی های تعمیر و نگهداری مطابقت داشته باشد.

 

نتیجه گیری

 

گیج ترانسفورماتور، نشانگرها و شیرها اجزای اساسی در عملکرد ایمن ترانسفورماتورهای مدرن پد هستند. اگرچه این لوازم جانبی کوچکتر از اجزای اصلی ترانسفورماتور هستند، اما در عین حال از محافظت از خطا، نگهداری پیشگیرانه و{1} قابلیت اطمینان طولانی مدت، دید ضروری را در شرایط عملکرد ترانسفورماتور فراهم می کنند.

از گیج دمای روغن ترانسفورماتور و نشانگر سطح روغن در سیستم های ترانسفورماتور گرفته تا گیج فشار ترانسفورماتور و شیر فشار شکن دستگاه های محافظ ترانسفورماتور، لوازم جانبی انتخاب شده مناسب به شرکت ها و اپراتورهای تاسیسات کمک می کند تا نظارت ترانسفورماتور را بهبود بخشند، ریسک عملیاتی را کاهش دهند و راندمان تعمیر و نگهداری را افزایش دهند.

با ادامه تکامل سیستم‌های قدرت مدرن به سمت زیرساخت‌های هوشمندتر و قابل اطمینان‌تر-، نظارت بر ترانسفورماتور، نظارت بر وضعیت ترانسفورماتور و لوازم جانبی حفاظتی هوشمند به‌طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کنند-نه تنها برای پیشگیری از خطا، بلکه برای مدیریت دارایی بلندمدت و انعطاف‌پذیری شبکه.