ترانسفورماتور، بارگذاری، بهره‌برداری، است. در، ترانسفورمر، ترانسفورماتورهای

ر بهره‌برداری بهینه از ترانسفورماتورهای پست‌های فوق توزیع و انتقال مبتنی بر مفاهیم قابلیت اطمینان، یافتن تعادل مناسبی بین هزینه‌ها و قابلیت اطمینان می‌باشد.
از طرفی با توجه به تأثیر تغییر روش بارگذاری ترانسفورماتورها بر عمر آن‌ها، تخمین طول عمر باقیمانده ترانسفورماتورهای قدرت در هر لحظه با حفظ سطح قابل قبولی از قابلیت اطمینان، از دغدغه‌های اصلی اغلب دارندگان این تجهیزات، مخصوصاً در مواقعی که ترانسفورماتور در شرایط اضافه بار پیوسته و دوره‌ای قرار می‌گیرد، می‌باشد.
از عوامل مهم در تعیین عمر متوسط ترانسفورمرها در محدوده ترانسفورمرهای قدرت، فوق توزیع و توزیع، توجه به مسائل عایقی این تجهیزات می‌باشد. عوامل مختلفی در این زمینه وجود دارند که می‌توانند هر یک بر عمر عایقی ترانسفورمر اثرگذار باشند.
زوال عایق تابعی از دمای کار، رطوبت و اکسیژن موجود در عایق می‌باشد. امروزه با سیستم‌های مدرن فرآوری و نگهداری روغن و عایق‌های دیگر ترانسفورمر، اکسیژن و رطوبت عایق‌ها حداقل شده است، از آنجا که توزیع دما در ترانسفورمر یکنواخت نیست، تحقیقات روی تعیین داغ‌ترین نقطه ترانسفورمر (اصطلاحاً نقطه داغ) متمرکز شده است و از آن به عنوان عامل اصلی تعیین فرسایش عایقی یاد می‌شود.
حد بارگذاری ترانسفورمر به صورت جداولی در استانداردهای IEEE به شماره‌های C57.91-1981، C57.92-1982 و C57.115-1991 ارائه شده است. اما در استاندارد C57.91-1995 مربوط به بارگذاری ترانسفورمرهای روغنی، این جداول حذف شده‌اند و به جای آن‌ها مدل انتقال حرارتی ارائه شده است که کاربر می‌تواند بر مبنای روابط حالت گذرای آن و با استفاده از مشخصات حرارتی ترانسفورمر مورد نظر به دست آمده از آزمایش، دمای نقطه داغ را تعیین کند. برای تعیین دمای نقطه داغ در این مدل حرارتی، بارگذاری وارد روابط می‌شود. از این رو بارگذاری یکی از موارد تأثیرگذار روی دماهای ترانسفورمر مخصوصاً دمای نقطه داغ می‌باشد.
از طرفی تا زمانی که ترانسفورمر به محدوده عمر متوسط وارد نشده صرفاً خرابی‌های اتفاقی اجزاء در دوره عمر مفید در تعیین قابلیت اطمینان نقش دارند [8]. ولی در زمان ورود ترانسفورمر به محدوده عمر متوسط، فرسایش نیز روی قابلیت اطمینان ترانسفورمر تأثیرگذار خواهد بود. مهم‌ترین عامل در تعیین قابلیت اطمینان در مرحله فرسایش، عمر متوسط ترانسفورمر می‌باشد [8،9]. همان طور که ذکر شد عمر متوسط ترانسفورمر متأثر از دمای نقطه داغ و در نتیجه بارگذاری می‌باشد.
هدف تحقیق
ارزیابی دسترس‌پذیری و قابلیت اطمینان پست دارای دو ترانسفورماتور موازی در یک دوره بهره‌برداری بلندمدت و معین با اعمال روش پیشنهادی با فرض خروج عمدی یک ترانسفورماتور آن و قرار دادن آن در حالت آماده به کار.
محاسبه مجموع تلفات ترانسفورماتورها و انرژی انتظاری تأمین نشده و تبدیل آن‌ها به شاخص‌های اقتصادی و مقایسه دو روش بهره‌برداری متداول و روش جدید پیشنهادی با رویکرد حداقل نمودن هزینه کل بهره‌برداری از ترانسفورماتور در افق زمانی معین.
بررسی تأثیر روش جدید بهره‌برداری بر طول عمر ترانسفورماتورها و تخمین طول عمر باقیمانده آن‌ها و همچنین قابلیت اطمینان سیستم در دوره فرسایش.
در این پایان‌نامه با مطالعه موردی روی یکی از پست‌های انتقال کشور نشان داده خواهد شد که بهره‌برداری از ترانسفورماتورهای موازی یک پست بر اساس روش جدید پیشنهادی در این تحقیق چه تأثیری بر هزینه بهره‌برداری، قابلیت اطمینان، طول عمر و زمان شروع فرسایش ترانسفورماتورها خواهد داشت در حالی که تاکنون در هیچ پژوهشی این روش بهره‌برداری مطرح و مورد بررسی قرار نگرفته است.

فصل دوم
مروری بر تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی بهره‌برداری از ترانسفورماتورهای قدرت

مقدمه
ترانسفورماتورها در عین حال که از اصلی‌ترین تجهیزات شبکه قدرت جهت تأمین انرژی مشترکین به شمار می‌روند، اما به دلیل تلفات، جزء مصرف کننده‌های شبکه نیز می‌باشند. از طرفی به منظور بهبود قابلیت اطمینان و تأمین بار در زمان پیک، در پست‌های فوق توزیع و انتقال، معمولاً دو یا سه ترانسفورماتور به صورت موازی نصب می‌گردند. با توجه به آمار و اطلاعات موجود، در زمان‌هایی از سال درصد بارگذاری ترانسفورماتورهای قدرت بسیار پایین است، به نظر می‌رسد خروج عمدی یکی از ترانسفورماتورهای موازی پست‌ها و قرار دادن آن در حالت آماده به کار، عامل موثری در کاهش هزینه بهره‌برداری از ترانسفورماتورها خواهد بود. در زمان‌های بارگذاری خیلی کم ترانسفورماتورهای قدرت، تلفات بی باری بخش اعظمی از تلفات کل را به خود اختصاص می‌دهد]10،7[. لذا در این پایان‌نامه روش جدیدی مطرح می‌شود که با خروج عمدی یک ترانسفورماتور در پست‌های دارای دو ترانسفورماتور و قرار دادن آن در حالت آماده به کار، بتوان تلفات بی باری ترانسفورماتورهای موازی را در زمان‌های کم باری کاهش داد و تأثیر این خروج را بر تلفات مسی بررسی نمود. از طرفی از آنجائیکه خروج یک پست فوق توزیع یا انتقال از مدار، موجب قطع تغذیه تعداد زیادی از مشترکین خواهد شد، مهم‌ترین چالش در این روش، سطح قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری ترانسفورماتورهای پست در این حالت و مقایسه‌ی آن با حالت متداول بهره‌برداری است. عوامل بسیاری به صورت متقابل بر قابلیت اطمینان در این حالت اثرگذار خواهند بود و به تبع آن شاخص‌های اقتصادی آن‌ها بهره‌برداری بهینه‌ی ترانسفورماتورها را تحت تأثیر قرار خواهند داد.
برای بررسی روش پیشنهادی جدید، از منابع کتابخانه‌ای، مقالات چاپ شده معتبر و استانداردهای IEEE ، IEC و ملی در تدوین این پایان‌نامه استفاده شده است.
در این فصل به بررسی تحقیقات و مطالعات انجام شده در خصوص مسائل مربوط به بهره‌برداری از ترانسفورماتورهای قدرت پرداخته خواهد شد.
پیشینه‌ی تحقیق
در اینجا به نمونه‌هایی از تحقیقات گذشته که در راستای موضوع این پایان‌نامه بررسی شده‌اند اشاره می‌شود:
در مرجع ]1[ به تعیین قابلیت بارگذاری ترانسفورماتور با در نظر گرفتن عملکرد فوق تحریک می‌پردازد. ابتدا مدل تخمین دمای نقطه داغ استاندارد IEEE معرفی می‌شود و در ادامه شرایط فوق تحریک بررسی می‌گردد و مدل با این شرایط اصلاح می‌گردد و در نهایت با استفاده از مدل اصلاح‌شده با توجه به نرخ‌های پیری عایق و تغییرات دمای محیط، قابلیت بارگذاری ترانسفورماتور با شبیه‌سازی تعیین و میزان تأثیر فوق تحریک روی بار مجاز ترانسفورماتور مشخص شده است.
در مرجع ]2[ مدلی برای تخمین دمای نقطه داغ ترانسفورماتور ارائه‌ شده است و با استفاده از آن تأثیر تغییر دمای محیط روی دمای نقطه داغ و عمر عایقی ترانسفورماتور بررسی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است.
در مرجع ]3[ دوره برنامه‌ریزی بهینه با توجه به ضریب متوسط بار بیشینه و ارزش واقعی تلفات و قدرت ذخیره برای ترانسفورماتورهای توزیع محاسبه شده است.
در مرجع [4] به تأثیر بارگذاری روی قابلیت اطمینان ترانسفورماتور پرداخته شده است. در ابتدا قابلیت اطمینان دوره عمر مفید بررسی‌شده و سپس با استفاده از تغییرات عمر مفید در اثر بارگذاری با به‌کارگیری تابع توزیع نرمال قابلیت اطمینان در دوره فرسایش بررسی‌شده است.
مرجع ]5[ به ارزیابی عمر عایقی یک ترانسفورماتور قدرت تحت تنش‌های مختلف حرارتی، الکتریکی و محیطی می‌پردازد. ابتدا به بررسی مدل تنش حرارتی یک ترانسفورماتور قدرت با استفاده از معادله آرینیوس پرداخته و سپس مدل به دست آمده بر اساس تنش الکتریکی اصلاح می‌گردد. و در پایان با استفاده از مفهوم پیری عایقی و ضریب تسریع فرسودگی به تخمین مقدار کاهش عمر یک ترانسفورماتور می‌پردازد.
در مرجع ]7[ به بررسی بهره‌برداری اقتصادی از ترانسفورماتور با در نظر گرفتن قابلیت اطمینان پرداخته شده است. این مقاله بر یافتن یک نقطه بحرانی بار مورد نیاز جهت استفاده از دو ترانسفورماتور پست به طور همزمان استوار است. برای تبدیل شاخص‌های قابلیت اطمینان به شاخص‌های اقتصادی از هزینه قطعی مشترکین استفاده شده و جهت محاسبه انرژی قطعی مشترکین از روش تخمینی استفاده نموده است. در این مرجع تاثیر این شیوه بهره‌برداری بر عمر ترانسفورماتورها بررسی نشده است.
در مرجع ]11[ روشی بر اساس آنالیز هزینه/ فایده قابلیت اطمینان مبتنی بر ارزش قابلیت اطمینان مشترکین جهت بررسی بارگذاری نرمال و تعیین ظرفیت اضطراری با در نظر گرفتن سطوح مختلف بارگذاری ترانسفورماتورها قدرت ارائه‌ شده است. در این مقاله هزینه انرژی انتظاری تأمین نشده به عنوان یک شاخص تأثیرگذار در سناریوهای مختلف محاسبه شده است و با محاسبه هزینه ظرفیت استفاده نشده و نرخ ظرفیت اضطراری ترانسفورماتورها، درصد بهینه بارگذاری ترانسفورماتورها تعیین شده است. این مرجع همچنین ضابطه‌ای جهت تعیین میزان بارگذاری اضطراری ترانسفورماتورهای تحت بهره‌برداری ارائه کرده است.
در مرجع ]12[ روشی برای به دست آوردن کاهش عمر ترانسفورماتور بر اساس آنالیز وابستگی تصادفی بین شرایط بارهای غیرعادی ترانسفورماتور و دمای محیط ارائه‌ شده است. تمرکز این مرجع بر رفتار اتفاقی دمای محیط بر مطالعات کاهش عمر ترانسفورماتور می‌باشد.
در مرجع ]13[ یک مدل هیبریدی خروج وابسته به موقعیت ترانسفورماتور ارائه شده تا قابلیت اطمینان را ارزیابی کند. در این مقاله چهار حالت شکست ترانسفورماتور (مدل دمای نقطه داغ، مدل نقص فرسودگی وابسته به دمای نقطه داغ، مدل نقص اتفاقی وابسته به دمای محیط، مدل خروج به واسطه نقص حفاظت اضافه بار) به صورت ترکیبی بیان شده است. یکی از حالت‌های این مدل خروج به سبب اختلال در حفاظت اضافه بار می‌باشد که با استفاده از تابع توزیع نرمال قابلیت اطمینان سیستم را بررسی نموده است.
در مرجع ]14[ جهت تعیین ظرفیت بارگذاری ترانسفورماتورها مبتنی بر مسئله‌ی کاهش عمر انتظاری ترانسفورماتور از مدلی احتمالی با در نظر گرفتن عوامل تأثیرگذار بر کاهش عمر انتظاری ترانسفورماتور، از جمله منحنی بار روزانه، نرخ خروج اجباری ترانسفورماتور، مدت زمان خروج‌ها، طول مدت زمان اضافه بار انتظاری استفاده ‌شده است.
در مرجع ]15[ اثر حرارتی بارگذاری به طور کامل شرح داده شده و در مورد شرایط بارگذاری فراتر از مقادیر نامی بحث شده است. روش استفاده از استاندارد IEEE برای محدودیت‌های بارگذاری ترانسفورماتور توضیح داده شده و مدل حرارتی طبق استاندارد برای به دست آوردن دمای نقطه داغ ارائه‌ شده است. در نهایت با استفاده از یک رله میکرو پروسسوری حفاظت ترانسفورماتور در برابر اضافه بار و محدودیت مجاز حرارتی ترانسفورماتور، طراحی و شبیه‌سازی گردیده است.
در مرجع [16] به بررسی دو مدل در (IEEE Loading Guide) که یکی در بخش هفتم و دیگری در پیوست G این استاندارد مطرح شده است برای محاسبه دمای نقطه داغ پرداخته شده است. در این مقاله مطالعه‌ای مقایسه‌ای بین این دو روش از طریق ارزیابی دمای نقطه داغ چهار ترانسفورماتور با سیستم‌های خنک‌کنندگی ONAN، ONAF، OFAF و ODAF و تحت شرایط بار پایدار، بار روزانه و پروفیل‌های دمای محیط و یک دوره کوتاه اضافه بار، انجام شده است.
در مرجع [17] یک مدل ریاضی یک ترانسفورماتور از دیدگاه گرمایی ارائه‌ شده و در این مدل دمای نقطه داغ برای بارگذاری‌های مختلف و پیوسته بررسی‌شده‌اند.
مرجع [18] به مسئله بارگذاری ترانسفورماتور با رویکرد تحریک بیش از حد پرداخته و در آن یک روش ارزیابی بارگذاری پیشنهاد شده است. داده‌های آن از 50 تست واقعی ترانسفورماتور قدرت بوده و به وسیله آن داده‌ها به تأثیر تحریک اضافی روی عمر ترانسفورماتور پرداخته است.
در مرجع [19] توصیفی جامع از فلسفه اضافه بار و روش‌های محاسبه منحنی عمر ترانسفورماتور ارائه شده و با استفاده از یک برنامه کامپیوتری این موارد را تشریح نموده است. در این مقاله قابلیت اطمینان ترانسفورماتور مورد مطالعه قرار نگرفته است.
در مرجع [20] روشی برای ارزیابی احتمالات افزایش دمای بیشینه ترانسفورماتور و افت انتظاری عمر ترانسفورماتور با در نظر گرفتن بار گذشته پست و دمای محیطی بیان شده است و همچنین طرح‌های توسعه پست برای مطابقت دادن با بار پیش‌بینی‌شده منطقه بر اساس ارزش اقتصادی در مقابل قابلیت اطمینان مقایسه شده است. ولی فرسایش و میزان عمر ترانسفورماتور مورد ارزیابی قرار نگرفته است.
مرجع [21] تشریح می‌کند که چگونه مشخصات فرسایش می‌تواند از نظر کمی روی محاسبه شاخص‌های قابلیت اطمینان از قبیل انتظار از دست دادن بار، زمان انتظاری قطع بار، فراوانی قطع بار، انرژی انتظاری تأمین نشده در سیستم قدرت تأثیر بگذارد. برای ایجاد سابقه تعمیر و خرابی اجزا روش شبیه‌سازی مونت‌کارلو زنجیره‌ای با استفاده از مدل کردن فرایند نقطه تصادفی معرفی شده است و از نرم‌افزار MATLAB برای شبیه‌سازی سیستم IEEE RTS، 24 باسه تک منطقه‌ای استفاده ‌شده و در نهایت این شاخص‌ها محاسبه و با هم مقایسه شده‌اند.
در مرجع [22] مدل قابلیت اطمینان ترانسفورماتور برای خرابی اتفاقی اجزا در حالت خنک‌کنندگی روغن طبیعی ـ هوا اجباری ارائه‌ شده است که در آن اجزا ترانسفورماتور را به سه زیرسیستم تقسیم‌بندی کرده و از روش مدل‌سازی مارکوف در 11 حالت قابلیت اطمینان سیستم را تحلیل نموده است. در نهایت مقادیر قابلیت اطمینان را در حالت‌های ظرفیت بار کامل، نیمه ظرفیت و حالت خروج به دست آورده است. در این مقاله قابلیت اطمینان با محوریت خنک‌کنندگی بررسی‌شده است و به بحث‌های بارگذاری و فرسایش ترانسفورماتور پرداخته نشده است.
در مرجع ]23[ در چندین کشور برای ترانسفورماتورهایی که بالای 30 سال عمر داشته و مقدار نامی ولتاژ آن‌ها حداقل 72 کیلوولت بوده، اطلاعات بیش از 1000 خطا در بین سال‌های 1968 تا 1978 جمع‌آوری شد. اطلاعات نشان می‌دهد که نرخ خرابی ترانسفورماتور در حدود 2% در سال می‌باشد. تحقیقات انجام‌گرفته نشان می‌دهد افزایش ولتاژ نامی و دارا بودن تپ چنجر نرخ خطا را افزایش می‌دهد. در این مقاله

این نوشته در پایان نامه ها ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *