ترانسفورماتور
با ترانسفورماتور بیشتر آشنا شویم
فوریه 23, 2019
نمایش همه

تپچنجر و عملکرد آن در سیستم قدرت

لغزانه ترانسفورماتور یا تپ‌چنجر (به انگلیسی: Tap changer) ابزاری است که با لغزیدن و جابجا شدن بر روی سیم پیچ ترانسفورماتور تعداد دور سیم پیچ در ترانسفورماتورها را به گونه‌ای تغییر می‌دهد تا ولتاژ پایانه را به مقدار خواسته شده تنظیم کند.

سرسیم بندی Tap changer ها

لغزانه‌ها بروی سیم پیچی که ار نظر اقتصادی و فنی مقرون به صرفه باشد جای می‌گیرد. لغزانه‌ها بیشتر بروی اتصال ستاره یا در سوی فشار قوی کار گذاشته می‌شوند. اصولاً لغزانه‌ها به سه راه زیر به کار گرفته می‌شوند:

۱- لغزانه‌های سه فاز بروی سیم پیچ‌های با اتصال ستاره

۲- لغزانه‌های سه فاز که بروی سیم پیچ‌های با اتصال مثلث قرار می‌گیرند. در این حالت عایق بندی و جداگری هروسپ و کامل بین فازها نیاز است و به سه دستگاه لغزانه نیاز داریم که با یک مکانیزم حرکتی همسان و هماهنگ کار کنند.

۳- تپ چنجرهای تک فاز که بروی ترانسفورماتورهای تک فاز یا سه فاز

انواع گوناگون لغزانه ها

تپ چنجرها با توجه به نوع کاربرد به دو دسته لغزنده زیر بار (On Load ) و لغزنده در بی باری (Off Load) بخش بندی می‌شوند. لغزانه‌های غیرقابل تغییر زیر بار دارای ساختمان ساده‌ای بوده و برای جابجایی آن حتماً باید ترانسفورماتور توان را از زیر بار بیرون آورد و چرخه را باز نمود. جابجایی این نوع لغزانه‌ها کمابیش با توجه به نیاز و هماهنگ با کاهش و افزایش بار در فصل‌های گوناگون سال انجام می‌گیرد.

بخش‌های گوناگون لغزانه‌های لغزنده زیر بار

لغزانه‌های لغزنده زیر بار از چند بخش گوناگون پدید آمده‌اند:

A mechanical on-load tap changer(OLTC), also known as under- load tap changer (ULTC) design, changing back and forth between tap positions 2 and 3

۱- Motor Drive: جعبه موتور بروی بدنه ترانسفورماتور کارگذاشته شده‌است و جنبش موتور آن به جعبه دنده و از آنجا به دیگر بخش‌های لغزانه فرستاده می‌شود. برای آراستار و تنظیم تپ‌ها و دگرگونی در گردش موتور و دستگاههای فرستنده راه دور و دادن فرمان‌های از دور و نزدیک و خواندن اندازه تپ در درون این بسته کالاهای گوناگونی کار گذاشته شده، همچون کنتاکتور‌ها، کلیدهای محدود کننده، بی متال، رله کنترل فاز، گرم کننده، نشانگرها، بسته دنده و…

۲- سازوکار انتقال حرکت: حرکت موتور چه برای کاهش دور سیم پیچ و چه در راستای افزایش دور پس از موتور به جعبه دنده‌ها و از آنجا به دست اهرم‌های رابط به بخش درونی سازوکار جابجایی پله، فرستاده می‌شود.

۳- Diverter Switch: کلید برگردان، ابزاری است که محرک اصلی آن توان فنری است که در آن پیش‌بینی شده‌است و در محفظه دارای روغن ترانس (که البته با روغن تانک بنیادی در ترانس ایزوله است) جای دارد.

۴- Tap Selector: کلید گزینش تپ، در بخش زیرین کلید برگردان جای دارد و از تعدادی کنتاکت لغزشی تشکیل شده‌است. محفظه کلید برگردان و کلید گزینش تپ به یکدیگر بسته شده‌اند که به قسمت در پوش بالائی ترانسفورماتور از راه سر تپ چنجر آویزان می‌باشد. در لغزانه‌های زیر بار چیزی که اهمیت دارد پیوسته بودن گردش در چرخه است که حتی نباید یک لحظه چرخه بار باز گردد. در Diverter Switch (کلید برگردان) دو کنتاکت کمکی در هر دو سوی کنتاکت بنیادی جای دارد که در زمان دگرگونی پله در آغاز کار، کنتاکت کمکی نخست به تپ دیگر چسبیده و می‌گذارد تا کنتاکت بنیادی جدا شود در دنباله کنتاکت کمکی دوم جای کنتاکت نخستین می‌نشیند و در این حالت کنتاکت نخستین کاملاً آزاد است و سپس کنتاکت کمکی اول آزاد شده و جایش را به کنتاکت اصلی می‌دهد و کنتاکت کمکی دوم نیز آزاد می‌شود. در این زمان مسیر کاملاً بسته می‌ماند و باز نمی‌شود. همه این فرایند در کسری از ثانیه انجام می‌پذیرد تا باعث فروپاشی و تجزیه روغن تپ چنجر نشود.[

سیم پیچی آراستار

سیم پیچهای قابل تغییر در ترانس از دو بخش جداگانه تشکیل شده‌اند، یک بخش سیم پیچ اصلی است و بخش دیگر سیم پیچ آراستار ولتاژ (Voltage regulator). شیوه اتصال سیم پیچ بنیادی و سیم پیچ آراستار به سه روش زیر انجام می‌گردد:

۱- سیم پیچ آراستار خطی Regulation Linear Winding

۲- سیم پیچ آراستار با اتصال وارونه Reversing – plus/Minus Winding

۳- سیم پیچ آراستار با اتصال سخت-نرم Regulation Coarse/Fine Winding

در اتصال نوع نخست تعداد سیم پیچ‌های درگاه از سیم پیچ آراستار ولتاژ بسیار بوده (به شمار تپ‌ها) در نتیجه این نوع سیم پیچ را در زمان‌های که نیاز به دامنه آراستار ولتاژ کم است بهره گرفته می‌شود. ولی در گونه‌های دوم و سوم بعلت استفاده از یک کلید اضافی (Changer Over Switch)می‌توان دامنه جابجایی ولتاژ را با همان تعداد سیم پیچ تنظیم ولتاژ تا دو برابر افزایش داد. بهره گیری از هر کدام از سیم پیچ‌ها بسته به عواملی همچون بیشینه ولتاژ سیستم، ناگذرایی(Impedance) درونی ترانس، سطح عایقی پایه و ساختمان خود لغزانه دارد. آرایش نوع نخست بیشتر در سامانه‌های سه فاز در ترانس‌های ۶۳ کیلو ولت به کار برده می‌شود. آرایش نوع دوم و سوم در سیستمهای سه فاز ۲۳۰ کیلو ولت و بالاتر به کار می‌رود. در نوع دوم می‌توان از لغزانه‌های دو پل و تک پل بهره گیری کرد اما در انواع اول و سوم می‌توان از سه لغزانه تک پل تا ۲۳۰ کیلو ولت نیز بهره گرفت.[

تعداد پله‌های لغزانه

تعداد پله‌های‌های یک لغزانه در بیشتر زمان‌ها فرد هستند بدینگونه که یک پله را نرمال می‌نامیم و به تعداد برابر تپ بالاتر از نرمال و به همان تعداد پائین تر از پله نرمال برای کاهش و افزایش ولتاژ پیش‌بینی شده‌است. برای نمونه، اگر لغزانه ترانسفورمری ۲۳ پله داشته باشد، تپ نرمال آن (۲ / (۱ + ۲۳)) یعنی ۱۲ است و ۱۱ پله در بالاتر از نرمال و شمار ۱۱ تپ زیر حالت نرمال پیش‌بینی شده‌است. در زمانی که ولتاژ پایانه زیر حالت نرمال باشد پله را افزایش می‌دهند در این حالت باید دانست که افزایش پله یعنی کم شدن تعداد دور سیم پیچ‌های آراستار ولتاژ

در اینجا تپ جنجر on load را مورد بررسی قرار میدهیم .

انواع تپ چنجر on load عبارتند از:

الف- تپ چنجر از نوع سلکتور سوئیچ (selector switch) که در آن دایورتر و تپ سلکتور بصورت کمپاکت در داخل مخزن تپ چنجر قرار دارند . این نوع تپ چنجر برای ولتاژهای تا ۱۴۵ کیلوولت بصورت اتصال ستاره یا مثلث و جریان ۷۰۰ آمپر طراحی و مورد استفاده قرارمیگیرند . در ایران این نوع تپ چنجرها برای ترانسفورماتورهای با ولتاژ سمت فشار قوی ۶۳ کیلوولت و در تحت شرایطی در ۱۳۲ کیلوولت مورد استفاده میباشند .
ب- تپ چنجر از نوع تپ سلکتور- دایورتر (tapselector – diverter) که در این نوع دایورتر سوئیچ مستقلاً” در داخل مخزن روغن جداگانه ای که از روغن ترانسفورماتور کاملاً” مجزا است قرار دارد . در این نوع تپ چنجر سلکتور از دایورتر کاملا” جدا و در داخل روغن ترانسفورماتور میباشد . این نوع تپ چنجرها برای ولتاژهای تا ۴۲۰ کیلوولت و جریانهای تا ۴۵۰۰ آمپر مورد استفاده قرار میگیرد .

نحوه عملکرد تپ چنجر :
برای عملکرد تپ چنجر و تغییر وضعیت تپ ها و به دنبال آن تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور و افزایش و یا کاهش ولتاژ شبکه ابتدا فرمان لازم بصورت محلی یا از راه دور بنا به تشخیص رگلاتور ولتاژ (AVR) و یا تصمیم اپراتور به موتور درایو داده میشود . این فرمان از طریق محورهای عمودی و افقی و جعبه دنده های مربوطه به تپ سلکتور ( یا سلکتور سوئیچ ) منتقل میگردد . پس از انتخاب تپ مورد نظر توسط تپ سلکتور که در شرایط بدون بار انجام میشود دایورتر سوئیچ نسبت به انتقال جریان از یک تپ به تپ بعدی عمل مینماید . زمان کل عملکرد تپ چنجر معمولاً” از ۳ الی ۵/۵ ثانیه میباشد که از این زمان فقط در حدود ۴۰ تا ۱۸۰ میلی ثانیه آن که بستگی به نوع تپ چنجر و کارخانه سازنده آن دارد صرف تغییر از یک تپ به تپ بعدی خواهد شد . عملکرد دایورتر سوئیچ توسط فنرهای شارژ شده و به کمک مقاومتهای گذرا و با سرعت بسیار زیاد انجام میپذیرد . باید اضافه نمود که سرعت عملکرد تپ چنجر در تغییر تپ کاملاً” مستقل از سرعت موتور درایو میباشد و بستگی به سرعت تخلیه انرژی ذخیره شده در فنر دارد . موتور درایو بطور خودکار پس از اتمام تغییر تپ متوقف میگردد که به این نوع کار عملکرد پله – پله ای میگویند . چنانچه در ضمن عملکرد تپ چنجر برق موتور درایو قطع گردد سیستم متوقف شده و بلافاصله پس از وصل مجدد برق موتور درایو عملکرد خود را تا پایان تغییر تپ ادامه خواهد داد . در حقیقت فرمان تپ چنجر غیر قابل برگشت بوده و حتماً” توقف پس از هر عملکرد وجود خواهد داشت .

نیروی محرکه تپ چنجر ( موتور درایو )
عملکرد تپ چنرها توسط فرمانی که به موتور درایو داده میشود ( از طریق رگولاتور ولتاژ و یا فرمان دستی توسط اپراتور) انجام میپذیرد . گردش موتور محرک موتور درایو باعث چرخش محورهای عمودی و افقی و نهایتاً” گردش درایو شفت و انتقال حرکت به تپ سلکتور و دایورتر سوئیچ میگردد .

موتور درایو شامل موتور محرک – چرخ دنده ها – رله های فرمان و کنترل و سایر متعلقات مربوطه بوده و در روی بدنه ترانسفورماتور نصب میگردد و فرمان آن بصورت پله – پله ای و غیر قابل برگشت میباشد و هر عملکرد موتور درایو مستلزم صدور فرمان از طریق رگولاتور ولتاژ و یا فرمان دستی توسط اپراتور خواهد بود .

کلیه موتور درایوها دارای سیستمهای حفاظتی از جمله جریان زیاد و جلوگیری از over run شدن تپ چنجر و ممانعت از فرمان اتوماتیک در حالیکه در حالت عملکرد دستی است میباشد .

حفاظتهای تپ چنجر و چگونگی تنظیم آنها

معمولاً” هر گونه اتصالی در دایورتر سوئیچ انرژی الکتریکی را بصورت بروز جرقه به حرارت تبدیل مینماید که این حرارت باعث سوختن روغن و ایجاد انفجار در مخزن روغن تپ چنجر میگردد . میزان انرژی آزاد شده بستگی به عوامل مختلف از جمله قدرت اسمی ترانسفورماتور – جریان اسمی دایورتر سوئیچ- سطح اتصال کوتاه در شبکه و غیره دارد . حفاظتهای تپ چنجر طوری طراحی میشود که به انرژی آزاد شده در اثر اتصالیها از مقادیر کم تا مقادیر زیاد پاسخ دهد . این حفاظتها باید به نحوی باشد که برای هر اتصالی در داخل دایورتر سوئیچ ترانسفورماتور را توسط دیژنکتورها از شبکه جدا نمایند تا از بروز هر گونه حادثه ای برای ترانسفورماتور جلوگیری گردد .

آموزش نحوه محاسبه تغییرات ولتاژ در ترانسفورماتور با استفاده از تپ چنجر با مثالی در ادامه، ارائه میگردد :

 

دیدگاه ها بسته شده است