ساخت ترانسفورماتور خشک

در ژوئیه ۱۹۹۹، شركت ABB، یك ترانسفور ماتور فشار قوی خشك به نام “Dryformer “ ساخته است كه نیازی به روغن جهت خنك شدن بار به عنوان دی الكتریك ندارد.در این ترانسفورماتور به جای استفاده از هادیهای مسی با عایق كاغذی از كابل پلیمری خشك با هادی سیلندری استفاده می شود.
تكنولوژی كابل استفاده شده در این ترانسفورماتور قبلاً در ساخت یك ژنراترو فشار قوی به نام "Power Former"در شركتABB به كار گرفته شده است. نخستین نمونه از این ترانسفورماتور اكنون در نیروگاه هیدروالكترولیك “Lotte fors” واقع در مركز سوئد نصب شده كه انتظار می رود به دلیل نیاز روزافزون صنعت به ترانسفورماتور هایی كه ازایمنی بیشتری برخوردار باشند و با محیط زیست نیز سازگاری بیشتری داشته باشند، با استقبال فراوانی روبرو گردد.
ایده ساخت ترانسفورماتور فاقد روغن در اواسط دهه ۹۰ مطرح شد. بررسی، طراحی و ساخت اینترانسفورماتور از بهار سال ۱۹۹۶ در شركت ABB شروع شد. ABB در این پروژه از همكاری چند شركت خدماتی برق از جمله Birka Kraft و Stora Enso نیز بر خوردار بوده است.

تكنولوژی

ساخت ترانسفورماتور فشار قوی فاقد روغن در طول عمر یكصد ساله ترانسفورماتورها، یك انقلاب محسوبمی شود. ایده استفاده از كابل با عایق پلیمر پلی اتیلن (XLPE) به جای هادیهای مسی دارای عایق كاغذی از ذهن یك محقق ABB در سوئد به نام پرفسور “Mats lijon” تراوش كرده است.
تكنولوژی استفاده از كابل به جای هادیهای مسی دارای عایق كاغذی، نخستین بار در سال ۱۹۹۸ در یك ژنراتور فشار قوی به نام “ Power Former” ساخت ABB به كار گرفته شد. در این ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادیهای شمشی ( مستطیلی ) در سیم پیچی استاتور استفاده می شد، از هادیهای گرد استفاده شده است.
همانطور كه از معادلات ماكسول استنباط می شود، هادیهای سیلندری ، توزیع میدان الكتریكی متقارنی دارند. بر این اساس ژنراتوری می توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه تولید كند بطوریكه نیاز به ترانسفورماتور افزاینده نباشد. در نتیجه این كار، تلفات الكتریكی به میزان ۳۰ در صد كاهشمی یابد.
در یك كابل پلیمری فشار قوی، میدان الكتریكی در داخل كابل باقی می ماند و سطح كابل دارای پتانسیل زمینمی باشد.در عین حال میدان مغناطیسی لازم برای كار ترانسفورماتور تحت تاثیر عایق كابل قرار نمی گیرد.در یك ترانسفورماتور خشك، استفاده از تكنولوژی كابل، امكانات تازه ای برای بهینه كردن طراحی میدان های الكتریكی و مغناطیسی، نیروهای مكانیكی و تنش های گرمایی فراهم كرده است.
در فرایند تحقیقات و ساخت ترانسفورماتور خشك در ABB، در مرحله نخست یك ترانسفورماتور آزمایشی تكفاز با ظرفیت ۱۰ مگا ولت آمپر طراحی و ساخته شد و در Ludivica در سوئد آزمایش گردید. “ Dry former” اكنون در سطح ولتاژ های از ۳۶ تا ۱۴۵ كیلو ولت و ظرفیت تا ۱۵۰ مگا ولت آمپر موجود است.

نیروگاه مدرن Lotte fors

ترانسفورماتور خشك نصب شده در Lotte fors كه بصورت یك ترانسفورماتور – ژنراتور افزاینده عمل می كند ، دارای ظرفیت ۲۰ مگا ولت امپر بوده و با ولتاژ ۱۴۰ كیلو ولت كار می كند. این واحد در ژانویه سال ۲۰۰۰ راه اندازی گردید.
اگر چه نیروگاه Lotte fors نیروگاه كوچكی با قدرت ۱۳ مگا وات بوده و در قلب جنگلی در مركز سوئد قرار دارد اما به دلیلنوسازی مستمر، نیروگاه بسیار مدرنی شده است. در دهه ۸۰ میلادی ، توربین های مدرن قابل كنترل از راه دور در ان نصب شد و در سال ۱۹۹۶، كل سیستم كنترل آن نوسازی گردید. این نیروگاه اكنون كاملاً اتوماتیك بوده و از طریق ماهواره كنترل می شود.

ویژگیهای ترانسفورماتور خشك

ترانسفورماتور خشك دارای ویژگیهای منحصر بفردی است از جمله:
۱) به روغن برای خنك شده با به عنوان عایق الكتریكی نیاز ندارد.
۲) سازگاری این نوع ترانسفورماتور با طبیعت و محیط زیست یكیاز مهمترین ویژگی های آن است. به دلیل عدم وجود روغن، خطر آلودگی خاك و منابع آب زیر زمینی و همچنین احتراق وخطر آتش سورزی كم میشود.
۳) با حذف روغن و كنترل میدانهای الكتریكی كه در نتیجه آن خطر ترانسفور ماتور از نظر ایمنی افراد ومحیط زیست كاهش می یابد، امكانات تازه ای از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم میشود.به این ترتیبامكانات نصب ترانسفورماتور خشك در نقا شهری و جاهایی كه از نظر زیست محیطی حساس هستند،فراهم میشود.
۴) در ترانسفورماتور خشك به جای بوشینگ چینی در قسمتهای انتهایی از عایق سیسیكن را بر استفاده میشود.به این ترتیب خطر ترك خوردن چینی بوشینگ و نشت بخار روغن از بین میرود.
۵) كاهش مواد قابل اشتعال، نیاز به تجهیزات گسترده آتش نشانی كاهش میدهد. بنابراین از این دستگاهها در محیط های سر پوشیده و نواحی سرپوشیده شهری نیز می توان استفاده كرد.
۶) با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نیاز به تانك های روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بین میرود.بنابراین كار نصب آسانتر شده و تنها شامل اتصال كابلها و نصب تجهیزات خنك كننده خواهد بود.
۷) از دیگر ویژگی های ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتریكی است. یكی از راههای كاهش تلفات و بهینه كردن طراحی ترانسفورماتور، نزدیك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژی تا حد ممكن است تا از مزایای انتقال نیرو به قدر كافی بهره برداری شود. با بكار گیری ترانسفورماتور خشك این امر امكان پذیر است .
۸) اگر در پست، مشكل برق پیش آید، خطری متوجه عایق ترانسفورماتور نمی شود. زیرا منبع اصلی گرما یعنی تلفات در آن تولید نمی شود.بعلاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعویض و جابجا می شود، مشكلی از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمی كند.

نخستین تجربه نصب ترانسفررماتور خشك

ترانسفورماتورخشك برای اولین بار در اواخر سال ۱۹۹۹ در Lotte fors سوئد به آسانی نصب شده و از آن هنگام تاكنون به خوبی كار كرده است. در آینده اینزدیك دومین واحد ترانسفورماتور خشك ساخت ABB (Dry former ) در یك نیروگاه هیدروالكتریك در سوئد نصب می شود.

چشم انداز آینده تكنولوژی ترانسفورماتور خشك

شركت ABB در حال توسعه ترانسفورماتور خشك Dryformer است. چند سال اول از آن در مراكز شهری و آن دسته از نواحی كه از نظر محیط زیست حساس هستند، بهره برداری می شود. تحقیقات فنی دیگری نیز در زمینه تپ چنجر خشك، بهبود ترمینال های كابل و سیستم های خنك كن در حال انجام است. در حال حاضر مهمترین كار ABB، توسعه و سازگار كردن Dryformer با نیاز مصرف كنندگان برای كار در شبكه و ایفای نقش مورد انتظار در پست هاست.
منبع: بانک اطلاعات مهندسی برق
/س