دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 13
بررسی چند حادثه در ترانسفورماتورهای قدرت
چکیده:
یکی از مسائل مهمی که بهره‌بردار را در نگهداری و بهره‌برداری مطلوب از تجهیزات نصب شده یاری می‌دهد ریشه‌یابی حوادث و اتفاقاتی است که منجر به از بین رفتن تجهیزات یا خروج آنها از مدار می‌گردد. در این مقاله چند حادثه که باعث انفجار خرابی یا بروز اشکال در ترانسفورماتورهای شبکه سراسری کشور گردیده است مورد مطالعه و بررسی قرا می‌گیرد و در مورد هر یک ضمن بررسی علل وقوع حادثه پیشنهادات و راه حلهائی جهت ممانعت از بروز حادثه مجدد ارائه می‌گردد.
شرح مقاله:
در این مقاله 6 حادثه که منجر به انفجار، خرابی یا ایجاد اشکال در ترانسفورماتورها گردیده است به تفکیک مورد مطالعه و بررسی قرار می‌گیرد که این حوادث بشرح زیر می‌باشد:
1ـ انفجار ترانسفورماتور در لحظه راه‌اندازی
2ـ عدم رعایت دستورالعمل نصب
3ـ انفجار بدلیل عدم دقت به نتیجه اندازه‌گیری
4ـ ذوب شدن اتصال تاپ چنجر بدلیل زیاد شدن مقاومت الکتریکی آن
5ـ شکستن تاپ چنجر بدلیل عدم رعایت دستورالعمل
6ـ اشکال طراحی و عدم دقت به آن
که ذیلاً به هر یک از موارد فوق‌الذکر اشاره می‌گردد:
1ـ انفجار ترانسفورماتور در لحظه راه اندازی:
این حادثه مربوط به یک ترانسفورماتور 3/6/63 کسلوولت 15 مگاوولت آمپری می‌باشد که توسط پیمانکار ساخته حمل و نصب می‌گردد. پس از نصب، ترانسفورماتور از طرف 63 کیلوولت برقدار میشود و آناً منفجر می‌گردد. بوشینگ‌های 63 کیلوولت شکسته و روغن بیرون می‌ریزد. حفاظت‌های ترانسفورماتور عمل نموده و کلید قطع می‌نماید. پس از باز کردن ترانسفورماتور مشخص می‌گردد که دو نقطه از سلکتور انشعاب (Selector Switch) بوسیله یک سیم نازک مسی به یکدیگر وصل بوده‌اند (شکل 1/1). این اتصال باید بوسیله شخصی در کارخانهسازنده و قبل از قرار دادن قسمت اصلی ترانسفورماتور در مخزن آبی برقرار شده باشد.آنجه دارای اهمیت است اینکه ظاهراً بر روی این ترانسفورماتور در شرکت سازنده و پس از نصب در محل پست کمترین آزمایشی انجام نشده بود. اندازه‌گیری نسبت تبدیل یا جریان بی‌باری با ولتاژ کم این اشکال را مشخص می‌نمود.
سیم مسی ذوب شده بصورت قطرات کوچک در کف مخزن ترانسفورماتور پخش شدهو مقداری از سیم نازک برروی اتصال‌های سلکتور انشعاب باقی ماندهبود.
سیم‌پیچی تنظیم ولتاژ (Tap Winding) پس از جریان اتصال کوتاه شدید تغییر شکل داده بود. ترانسفورماتور توسط پیمانکار در محل تعمیر و پس از مقداری تاخیر راه اندازی شد.
2ـ عدم رعایت دستورالعمل نصب:
این حادثه مربوط به یک ترانسفورماتور با ولتاژ 20/132 کیلوولت و قدرت 40 مگاوات آمپر می‌باشد. در این مورد پس از برقدار کردن ترانسفورماتور از طرف 132 کیلوولت و پیش از بارگیری مشخص می‌گردد که با تغییر پله تاپ چنجر ولتاژ طرف 20 کیلوولت متناوباً قدری بالا رفته و در پله بعد دوباره همین مقدار پائین می‌آید. صدای عمل کردن کلید انتقال بار (Diverter Switch) شنیده میشد و مشخص بود که سلکتور انشعاب حرکت نمی‌کند.یعنی هر یک از بازوهای سلکتور انشعاب روی یک اتصال بی‌حرکت باقی مانده‌اند.
در موقع وصل ارتباط مکانیکی جعبه موتور گرداننده به محور انتقال حرکت تاپ چنجر باید کمال دقت بشود که وضعیت تاپ چنجر و جعبه موتور گرداننده با هم کاملاً تطابق داشته باشند. این ارتباط مکانیکی اغلب در موقع حمل ترانسفورماتور باز می‌گردد. همچنین بدلیل دیگری ممکن است این ارتباط باز شود. در صورتی که ارتباط مکانیکی مذکور انجام نشود انجام نشود اشکالاتی بوجود می‌آید. در چند مورد این مساله پیش آمده است از جمله در این مورد این ارتباط توسط تکنسین نصب کننده (پیمانکار خارجی) بصورت غیر صحیح وصل گردیده است. در نتیجه قطعاتی داخل تاپ چنجر شکسته بودند، خوشبختانه اشکال دیگری پیش نیامده بود. بعضی انواع تاپ چنجر را می‌توان یک پله ابتدائی پائینتر یا یک پله از پله انتهائی بالاتر برد، بدون آنکه از نظر مکانیکی اشکال پیش بیاید. با این عمل طبق شکل ½ تاپ چنجر از نظر الکتریکی به پله وسط آورده میشود. یعنی یک مرتبه تغییر ولتاژ بزرگی انجام می‌گیرد. حال اگر این عمل در حالت برقدار بودن ترانسفورماتور انجام شود، بر روی مقاومت انتقالی (Transition Resistor) ولتاژ زیادی افت می‌کنند و در نتیجه جریان زیادی از این مقاومت عبور می‌نماید. این جریان طبق تجربه در مورد بعد باعث ذوب شدن مقاومت عبوری و بوجود آمدن قوس الکتریکی و آسیب کلید انتقال بار می‌گردد. در صورت قوی بودن شبکه سیم‌پیچی تنظیم ولتاژ نیز صدمه می‌بیند زیرا این سیم‌پیچی اتصال کوتاه میشود و کلید انتقال بار قدرت قطع این جریان را ندارد. برایتوضیح (شکل 1/2) باید گفت که اتصال‌های پله های زوج و فرد جداگانه بر روی دایره‌هائی قرار دارند (شکل 1/2 ب). بازوهای انتخاب کننده زوج و فرد متناوباً حرکت می‌کنند و برای طی کردن کلیه پله ها قدری کمتر از دو دور می‌چرخند. پس از رسیدن به پله های ابتدائی و انتهائی، اگر باز هم تاپ چنجر در همان جهت حرکت داده شود بازوی انتخاب کننده زوج به نقطه k می‌رسد. بعضی از انواع تاپ چنجر برای جلوگیری از این حرکت مانع مکانیکی در داخل تاپ چنجر دارند ولی اگر موتور گرداننده در این حالت تاپ چنجر را به حرکت در آورد معمولاً این مانع مکانیکی یا بعضی قسمتهای دیگر می‌شکنند. ولی اگر حرکت با دست باشد البته انسان متوجه مانع می‌گردد.
همچنین جعبه موتور گرداننده دارای مانع مکانیکی در پله‌های انتهائی است. بازوی انتخاب کننده فرد در حرکت از پله وسط (در شکل 1/2 ب در حرکت از نقطه 9 به 1 یا از نقطه 1 به 9 که در تغییر پله 10 به 11 یا پله 10 به 9 اتفاق می‌افتد) با سلکتور تبدیل (Change Oure Switch) درگیر شده آنرا از (+) به (-) یا بالعکس حرکت می‌دهد. پس از رسیدن به پله ابتدائی یا انتهائی اگر حرکت ادامه پیدا کند ابتدا بازوی انتخاب کننده زوج حرکت می‌کند و به نقطه K می‌رسد و اگر حرکت باز هم ادامه یابد بازوی انتخاب کننده فرد باید حرکت کند که دنده‌های سلکتور تبدیل مانع حرکت می‌باشد و اگر نیرو زیاد باشد قطعاتی می‌شکنند.
لذا برای ارتباط مکانیکی بین جعبه موتور گرداننده و تاپ چنجر باید دقت نمود و دستورالعمل شرکت سازنده را رعایت کرد. با وجود این دقت باید در مرتبه اول همه پله‌ها را از پائین به بالا و از بالا به پائین با دست حرکت داد و در ضمن نسبتتبدیل را اندازه گرفت و تداوم اتصال (Continuity) را کنترل نمود. سپس در صورت عدم وجود هیچ اشکالی، تاپ چنجر بر روی پله وسط آورده میشود و حالا می‌توان تاپ چنجر را بکمک موتور گرداننده بحرکت در آورد و موتور گرداننده را آزمایش نمود. موتور گرداننده باید اولاً در جهت صحیح حرکت کند یعنی فرمان به طرف پله بالاتر تاپ چنجر را به پله بالاتر ببرد ثانیاً باید دقت کرد که هر بار پس از تغییر یک پله موتور می‌ایستد و فقط اگر در حالت ایستاده به موتور فرمان بدهیم موتور یک پله دیگر حرکت می‌کند. بعبارت دیگر اگر فرمان را نگهداریم موتور یکپله بیشتر حرکت نمی‌کند (این مطلب بخاطر آن است که امکان دارد کلید فرمان بچسبد یا سیم‌ها اتصال کنند و یا در کنترل کننده اتوماتیک ولتاژ اشکالی پیش بیاید). همچنین باید کنترل نمود که موتور گرداننده در پله ابتدائی به طرف پله پائینتر و در پله انتهائی بطرف پله بالاتر فرمان نمی‌گیرد. در این آزمایش (و آزمایش‌های قبل) باید یک دست روی کلید قطع تغذیه برق باشد تا اگر بر خلاف انتظار موتور فرمان. گرفت برق تغذیه فوراً قطع گردد. برای این منظور بعضی انواع موتورهای تاپ چنجر شستی مخصوصی دارند، البته قبلاً باید از عملکرد این شستس مطمئن شد.
به هر حال در ترانسفورماتور مورد نظر که توسط شرکت سازنده نصب گردیده بود رعایت این نکات نشده و قسمتی از دنده‌های داخل تاپ چنجر شکسته بودند. در نتیجه حرکت محور گرداننده تاپ چنجر تا کلید تبدیل بار می‌رسید ولی سلکتور انشعاب حرکت نمی‌کرد. این تاپ چنجر در داخل دارای مانع مکانیکی بود که از پله ابتدائی پائینتر و از پله انتهائی بالاتر نرود در نتیجه دنده‌های انتقال دهنده حرکت بین کلید انتقال بار و سلکتور انشعاب شکسته بودند.
دنده‌های شکسته توسط پیمانکار تعویض گردید و ترانسفورماتور با تاخیر مورد بهره‌برداری قرار گرفت.
3ـ انفجار بدلیل عدم دقت به نتیجه اندازه‌گیری:
این حادثه مربوط به یک ترانسفورماتور با ولتاژ 63/230 کیلوولت و قدرت 90 مگاولت آمپر می‌باشد. در این مورد پس از مدتی کوتاه که از بهره‌برداری ترانسفورماتور گذشته بود، اپراتورهای پست متوجه می‌شوند که با تغییر تاپ چنجر تقسیم بار اکتیو روی این ترانسفورماتور و ترانسفورماتورهای موازی آن تغییر می‌نماید ولی ولتاژ تغییر چندانی نمی‌کند.
به این ترتیب متوجه می‌شوند که تاپ چنجر ترانسفورماتور مورد نظر کار نمی‌کند. با توجه به دوره ضمانت، مطلب به شرکتپیمانکار اطلاع داده میشود. در بازدید نماینده شرکت پیمانکار مشخص می‌گردد که ارتباط مکانیکی بین موتور گرداننده و تاپ چنجر قطه شده است. دلیل این مطلب نیز شکستن و بیرون آمدن خار ارتباط بین دو قطعه از محور ارتباط مکانیکی بوده است.
این خار قطعه اصلی نبوده و زنگ زده بود، احتمالاً بدلیل عدم دقت در جنس و ابعاد، این خار در کارکرد معمولی تحمل نیاروده و شکسته است. پیمانکار بدون توجه به رعایت دستورالعمل اتصال مکانیکی موتور گرداننده و تاپ چنجر، این ارتباط را برقرار کرده و فوراً بکمک موتور گرداننده شروع به تغییر تاپ می‌نماید. با توجه به هماهنگ نبودن تاپ چنجر و موتور گرداننده، پس از آنکه تاپ چنجر به پله انتهائی می‌رسد موتور گرداننده همچنان تاپ را بلا می‌برد و به این ترتیب ارتباط صلیب مالتز (Genua Gear) و محور سلکتور فرد می‌شکند و این سلکتور بر روی آخرین نقطه (نقطه 9 از شکل 1/2 ب) بدون حرکت می‌ایستد. موتور گرداننده همچنان به حرکت خود ادامه می‌دهد تا بازوی سلکتور زوج به بازوی سلکتور فرد رسیده و دیگر نمی‌تواند حرکت کند در اینجا نیز ارتباط صلیب مالتز با محور زوج می‌شکند. بازوی سلکتور زوج بسته به جهت حرکت محور آن گاهی متصل به نقطه شماره 2 و گاهی بیم 2 و 4 باقی می‌ماند (شکل 1/2).
در این حالت اقدام به اندازه‌گیری نسبت تبدیل میشود. نتیجه اندازه‌گیری حاکی از اشکال تاپ چنجر بوده است. بطوریکه بعد از پله دوم تداوم اتصال وجود نداشته است. یعنی یک پله در میان ارتباط بین فازهای فشارقوی و نقطه مرکز ستاره قطه بوده است. در حالیکه یه پله در میان نسبت تبدیل مقداری ثابت (برابر پله آخر) اندازه‌گیری می‌شده است. با وجود این به درخواست پیمانکار ترانسفورماتور برقدار میشود. دو بار رلههای مختلف عمل نموده و فوراً کلید را قطع می‌نمایند. در مرتبه سوم ترانسفورماتور مدت کوتاهی برقدار می‌ماند بدون انکه رله‌ای عمل نماید سپس اقدامبه تعویض پله تاپ چنجر میشود. در این اقدام ترانسفورماتور صدمه کلی می‌بیند، خصوصاً داخل محفظه کلید انتقال بار انفجار رخ داده مقاومت‌های انتقالی ذوب می‌شوند. ولتاژی که در لحظه تغییر تاپ روی این مقاومت‌ها در حالت کار سالم تاپ چنجر افت می‌کند حدود 1600 ولت می‌باشد. در حالت محورهای شکسته و وضعیتی که تاپ چنجر داشته است ولتاژ دو سر مقاومت‌ها بیش از 20000 ولت بوده است. عکس 1/3 کلید انتقال بارو مقاومت‌های آنرا نشان می‌دهد بر اثر عدم اتصال صحیح بازوی زوج با نقطه شماره 2 پایه قوس نیز بر روی نقطه شماره 2 و بازوی زوج دیده میشد. ولی میزان سوختگی در اطراف این نقطه زیاد نبود.
4ـ ذوب شدن اتصال چنجر بدلیل زیاد شدن مقاومت الکتریکی آن:
این حادثه مربوط به یک ترانسفورماتور با ولتاژ 8/13/63 کیلوولت و قدرت 75 مگاولت آمپر می‌باشد. در این مورد ترانسفورماتور با عملکرد رله بوخهلز از مدار خارج میشود. این ترانسفورماتور دارای دو تاپ چنجر موازی است. سیم‌پیچی‌های فشارقوی و تنظیم ولتاژ نیز از دو مسیر موازی تشکیل شده‌اند و برای هر مسیر یک تاپ چنجر وجود دارد. (شکل ¼) مدار ترانسفورماتور را نشان می‌دهد.
برای یافتن عیب ابتدا اقدام به اندازه‌گیری مقاومت سیم‌پچی‌ها شد. در مورد یک فاز فشارقوی مقاومت سیم‌پیچی در تمام پله‌های تاپ چنجر دو برابر مقاومت فازهای دیگر بود. فقط در یک پله مقاومت هر سه سیم‌پیچی برابر بودند. در این پله بازوی متحرک سلکتور انشعاب زوج بر روی نقطه 0 قرار داشت. به این ترتیب مشخص شد که ارتباط بین نقاط 1-1-0 یا 1-1-H برای یکی از تاپ چنجرها و یک فاز قطع است.
با قرار دادن تاپ چنجر بر روی پله ثابت (که در آن بازوی متحرک زوج بر روی نقطه 0 قرار گیرد) امکان استفاده از ترانسفورماتور بود. در این حالت احتمال یک اشکال وجود داشت:
با قرار دادن تاپ چنجر بر روی پله ثابت مذکور به دلیل قطع ارتباط 1-1-0 یا 1-1-H) برای سیم‌پیچی تنظیم ولتاژ ظریف یک فاز، پتانسیل این سیم پیچی آزاد میشود. این پتانسیل متناسب با طرفیت‌های بین این سیم پیچی و دیگر سیم پیچی‌ها و بدنه مقداری غیر مشخص می‌باشد. در صورت نامناسب ممکن است بین این سیم‌پیچی و یک نقطه مجاور جرقه زده شود.
ترانسفورماتور بر روی این پله تاپ چنجر بکمک دیزل اضطراری نیروگاه و یک ترانسفورماتور 20000/400 کیلوولت با ولتاژ نامی یعنی 8/13 کیلوولت تحریک شد و صدای جرقه‌های ریز شنیده میشد. و لذا استفاده از ترانسفورماتور به این صورت ممکن نبود.
در ترانسفورماتورها گاهی یک مقاومت بسیار بزرگ (چند صد کیلو اهم) بنام (Tie in Resistor) بین نقطه وسط سیم پیچی تنظیم ولتاژ ظریف و انتهای سیم پیچی تنظیم ولتاژ خشن یا انتهای سیم پیچی اصلی وصل میشود تا در موقع حرکت بازوی سلکتور تبدیل، سیم پیچی تنظیم ولتاژ ظریف آزاد نباشد. ترانسفورماتور مورد نظر فاقد چنین مقاومتی بود.
لذا در داخل این ترانسفورماتور در حالت سالم و هنگام عبور از پله وسط جرقه‌هائی زده میشد. این مطلب بعداً کنترل گردید.
