هارمونیک ها یک مسئله رایج در سیستم های الکتریکی هستند و می توانند تاثیر قابل توجهی بر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن داشته باشند. به عنوان یک تامین کننده با تجربه ترانسفورماتور غوطه ور در روغن، ما چالش هایی را که هارمونیک ها ایجاد می کنند درک می کنیم و متعهد به ارائه راه حل های موثر برای کاهش تاثیر آنها هستیم. در این وبلاگ به بررسی علل اعوجاج هارمونیک، اثرات روی ترانسفورماتورهای غوطهور در روغن و روشهای عملی برای کاهش این اثرات میپردازیم.
علل اعوجاج هارمونیک
اعوجاج هارمونیک در یک سیستم الکتریکی عمدتاً توسط بارهای غیر خطی ایجاد می شود. این بارهای غیر خطی جریان را به صورت غیر سینوسی می کشند که منجر به تولید هارمونیک می شود. منابع متداول بارهای غیر خطی شامل درایوهای فرکانس متغیر (VFD)، منابع تغذیه اضطراری (UPS)، یکسو کنندهها و انواع خاصی از روشنایی مانند چراغهای فلورسنت و LED هستند.
هنگامی که این بارهای غیر خطی به شبکه برق متصل می شوند، جریان های هارمونیک را به سیستم تزریق می کنند. این جریان های هارمونیک می توانند از طریق ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن عبور کنند و مشکلات مختلفی را ایجاد کنند. به عنوان مثال، تعداد زیادی از VFD های مورد استفاده در یک محیط صنعتی می توانند جریان های هارمونیک قابل توجهی ایجاد کنند که ممکن است ترانسفورماتورها را بارگذاری کرده و بازده آنها را کاهش دهد.
اثرات هارمونیک بر روغن - ترانسفورماتورهای غوطه ور
وجود هارمونیک ها می تواند چندین اثر مخرب بر ترانسفورماتورهای غوطه ور روغن داشته باشد:
افزایش گرمایش
هارمونیک ها باعث تلفات اضافی در هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور می شوند. این تلفات عمدتاً ناشی از جریان های گردابی و تلفات هیسترزیس است که با مجذور فرکانس هارمونیک افزایش می یابد. در نتیجه دمای ترانسفورماتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. گرمای بیش از حد می تواند پیر شدن مواد عایق در ترانسفورماتور را تسریع کند، طول عمر آن را کاهش دهد و خطر خرابی عایق را افزایش دهد [1].
کاهش بهره وری
تلفات اضافی ناشی از هارمونیک ها بازده کلی ترانسفورماتور را کاهش می دهد. ترانسفورماتور باید جریان بیشتری را از منبع تغذیه برای تامین همان مقدار بار بار بگیرد که منجر به مصرف انرژی بیشتر و افزایش هزینه های عملیاتی می شود. در یک تاسیسات صنعتی با تعداد زیادی ترانسفورماتور، اثر تجمعی کاهش بازده میتواند قابل توجه باشد.
اضافه بار
هارمونیک ها می توانند باعث اضافه بار ترانسفورماتور شوند حتی زمانی که توان ظاهری در ظرفیت نامی باشد. این به این دلیل است که جریانهای هارمونیک به جریان اصلی اضافه میشوند و کل جریان عبوری از ترانسفورماتور را افزایش میدهند. اگر ترانسفورماتور برای کنترل این جریان های اضافی طراحی نشده باشد، ممکن است دچار گرمای بیش از حد و خرابی زودرس شود.
نویز قابل شنیدن
هارمونیک ها همچنین می توانند باعث شوند که ترانسفورماتور صدای قابل شنیدن تولید کند. میدان های مغناطیسی تحریف شده تولید شده توسط جریان های هارمونیک باعث ایجاد ارتعاشات مکانیکی در هسته و سیم پیچ ترانسفورماتور می شود که در نتیجه صدای زمزمه یا وزوز ایجاد می شود. صدای بیش از حد می تواند در مناطق مسکونی یا تجاری مزاحم باشد و همچنین ممکن است نشان دهنده وجود اعوجاج هارمونیک شدید باشد.
روشهایی برای کاهش تاثیر هارمونیک روی روغن - ترانسفورماتورهای غوطهور
فیلتر کردن
یکی از موثرترین راه ها برای کاهش هارمونیک ها استفاده از فیلتر هارمونیک است. دو نوع اصلی فیلتر هارمونیک وجود دارد: فیلترهای غیر فعال و فعال.
فیلترهای غیر فعال از سلف، خازن و مقاومت تشکیل شده اند. آنها به گونه ای طراحی شده اند که مسیری با امپدانس کم برای فرکانس های هارمونیک خاص فراهم کنند و جریان هارمونیک را از ترانسفورماتور منحرف کنند. فیلترهای غیرفعال نسبتا ساده و مقرون به صرفه هستند، اما از نظر محدوده تنظیم و توانایی تطبیق با شرایط بار متغیر دارای محدودیت هایی هستند.
از طرف دیگر فیلترهای فعال پیشرفته تر هستند. آنها از الکترونیک قدرت برای شناسایی و تولید جریان های ضد هارمونیک استفاده می کنند که از نظر بزرگی برابر هستند اما در فاز مخالف جریان های هارمونیک در سیستم هستند. فیلترهای فعال می توانند جبران هارمونیک بهتری را در محدوده وسیع تری از فرکانس ها ارائه دهند و می توانند با شرایط تغییر بار سازگار شوند. با این حال، نصب و نگهداری آنها گرانتر و پیچیده تر هستند.
مدیریت بار
مدیریت صحیح بار نیز می تواند به کاهش تاثیر هارمونیک بر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن کمک کند. این شامل شناسایی و جداسازی بارهای غیر خطی از بارهای خطی است. با استفاده از ترانسفورماتورهای مجزا برای بارهای غیر خطی می توان جریان های هارمونیک را مهار کرد و از ورود آن به ترانسفورماتور اصلی جلوگیری کرد.
علاوه بر این، برنامه ریزی بار می تواند برای جلوگیری از عملیات پیک بارهای غیر خطی به طور همزمان اجرا شود. این می تواند به کاهش اعوجاج هارمونیک کلی در سیستم و به حداقل رساندن تنش روی ترانسفورماتورها کمک کند. به عنوان مثال، در یک کارخانه صنعتی، عملکرد VFD ها را می توان برای کاهش تزریق همزمان جریان های هارمونیک به حالت مبهوت درآورد.
طراحی ترانسفورماتور
هنگام انتخاب یک ترانسفورماتور غوطه ور در روغن، مهم است که توانایی آن در مقاومت در برابر هارمونیک ها را در نظر بگیرید. ترانسفورماتورهایی با ضریب k بزرگتر برای مدیریت سطوح بالاتر جریان هارمونیک طراحی شده اند. درجه بندی ضریب k نشان دهنده توانایی ترانسفورماتور در تحمل گرمای اضافی ناشی از هارمونیک است.
برای کاربردهایی با محتوای هارمونیک بالا، ممکن است لازم باشد ترانسفورماتور با درجه ضریب k بالاتر انتخاب شود. علاوه بر این، پیکربندی سیم پیچ ترانسفورماتور و مواد عایق نیز می تواند بر عملکرد آن در شرایط هارمونیک تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، استفاده از سیم پیچ متصل به دلتا می تواند به کاهش جریان های هارمونیک در گردش کمک کند، در حالی که مواد عایق با کیفیت بالا می توانند در برابر افزایش دماهای ناشی از هارمونیک ها مقاومت کنند.
زمین کردن سیستم
اتصال زمین مناسب سیستم برای کاهش تاثیر هارمونیک بر ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن بسیار مهم است. یک سیستم به خوبی زمین شده، مسیری با امپدانس کم برای جریان های هارمونیک فراهم می کند تا به طور ایمن به زمین برسند و از تجمع آنها در ترانسفورماتور و سایر تجهیزات جلوگیری می کند.
حصول اطمینان از طراحی و نصب سیستم ارت بر اساس استانداردها و مقررات مربوطه حائز اهمیت است. این شامل استفاده از هادی های زمینی مناسب، الکترودهای زمین و اتصالات اتصال است. بازرسی و نگهداری منظم سیستم زمین نیز برای اطمینان از اثربخشی آن ضروری است.
پیشنهادات ما به عنوان روغن - تامین کننده ترانسفورماتور غوطه ور
ما به عنوان یک تامین کننده پیشرو در ترانسفورماتور غوطه ور در روغن، طیف گسترده ای از محصولات را ارائه می دهیمترانسفورماتور نوع غوطه ور در روغن،ترانسفورماتور خود خنک کننده غوطه ور در روغن، وترانسفورماتور پر شده با روغن 1000 Kva. ترانسفورماتورهای ما برای مطابقت با بالاترین استانداردهای کیفیت طراحی و ساخته شده اند و می توانند برای برآوردن نیازهای خاص برنامه شما سفارشی شوند.
ما همچنین پشتیبانی فنی جامع و راه حل هایی را برای کاهش تاثیر هارمونیک روی ترانسفورماتورهای شما ارائه می دهیم. تیم متخصص ما می تواند به شما در طراحی و نصب فیلترهای هارمونیک مناسب، مدیریت موثر بارهای خود و اطمینان از اتصال زمین مناسب سیستم کمک کند. چه با یک پروژه تجاری در مقیاس کوچک و چه با یک برنامه صنعتی در مقیاس بزرگ سر و کار دارید، ما تخصص و منابع لازم را برای کمک به شما در بهینه سازی عملکرد ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن خود داریم.
اگر با مشکل اعوجاج هارمونیک در سیستم الکتریکی خود مواجه هستید یا به دنبال ارتقاء ترانسفورماتورهای موجود خود هستید، توصیه می کنیم برای مشاوره با ما تماس بگیرید. تیم فروش ما خوشحال خواهد شد که در مورد نیازهای شما صحبت کند و راه حلی سفارشی که با بودجه و نیازهای شما مطابقت دارد ارائه دهد.
مراجع
[1] CIGRE Working Group A2.32، "راهنمای بارگیری ترانسفورماتورهای معدنی - روغنی - غوطه ور تحت شرایط جریان بار غیر سینوسی"، Electra، شماره 176، 1997.