ترانس ولتاژ PT

ترانس ولتاژ

ترانس ولتاژ ( Voltage transformer ) ، یک ترانس کاهنده است برای رسیدن به ولتاژ متناظر در اولیه این ترانس . ولتاژ ثانویه در این ترانسها متناسب و هم فاز با ولتاژ اولیه است . این ترانسها بصورت موازی بین ولتاژ اولیه و زمین قرار می گیرد ( در انواع تک فاز ) . این ترانس هم دارای انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمانهای متفاوت است .

ترانسهای ولتاژ در انواع تک فاز ، دو فاز و چند فاز نیز ساخته میشوند . این ترانسها در ولتاژ های بالا برای صرفه جویی درهزینه ها و کمتر شدن حجم ساختمانی خود از خازنهایی سود می برد که در داخل خود ترانس تعبیه شده است و به ترانسهای ولتاژ خازنی معروف است . علاوه بر اندازه گیری ولتاژ فشار قوی و نمونه برداری ولتاژ برای رله های حفاظتی از ترانس های ولتاژ در پستها برای ارتباطات PLC نیز استفاده میشود که در بعضی موارد وسایل ارتباطی ( لاین تراپ ) بروی خود این ترانسها نصب میشود که در ادامه به آن میپردازیم ...

انواع ترانس ولتاژ :

v ترانس ولتاژ اندوکتیو ( VT یا PT )

v ترانس ولتاژ خازنی ( Capacitive Voltage Transformer )

- ترانس ولتاژ اندوکتیو :



ترانسهای ولتاژ ، شامل دو سیم پیچ هستند که بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانویه میتواند تعداد بیشتری سیم پیچ ( کور ) وجود داشته باشد . در درون این ترانسها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنک شدن ترانس میشود .در اولیه ، این ترانس به ولتاژ نامی پست متصل میشود و تنها شامل یک ترمینال است ( البته در انواعی از آن ترمینالهای اولیه ورود و خروج هم وجود دارد ) . قدرت خروجی ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت کورهای ثانویه است . قدرتی که بروی پلاک ترانس درج میشود ، قدرتی است که ترانس بطور دائم در مدار میتواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده برای فرکانس 50 هرتز میتواند در فرکانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامی بکارش ادامه دهد.




- ترانس ولتاژ خازنی :

امروزه بخاطر هزینه های کمتر این نوع ترانسها و نوع کاربرد آنها بیشتر از این نوع ترانسها استفاده میشود که در این مقوله بیشتر به این نوع ترانسها می پردازیم ؛ از آنجا که خصوصیات عایقی در ولتاژ های بالا تر در ترانسهای ولتاژ اندوکتیو به نسبت سخت تر و حجیم تر میشود لذا در ابتدای امر توسط خازنهایی ولتاژ اولیه را کاهش داده که این خازنها از نوع کاغذی با هادی آلومینیومی هستند که بصورت متوالی قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازنها متفاوت است و در ولتاژ بیشتر تعداد خازنهای سری بیشتر میشود . پس از کاهش این ولتاژ با استفاده از یک هسته و سیم پیچ به مقدار نامی ولتاژ در ثانویه که ذکر شد کاهش می یابد . ترانسهای ولتاژ خازنی دقت کمتری دارند اما قیمت مناسب تری دارند ، و از آنجا که در نصب سیستم PLC نیز جهت جلوگیری در نصب خازنهای کوپلاژ جلوگیری میشود لذا از این ترانسها بیشتر استفاده میشود .


قسمتهای مختلف یک ترانس ولتاژ خازنی

1 - سیستم انبساطی

2 - المانهای خازنی

3 - بوشینگ ولتاژ میانی

4 - ترمینال اولیه

5 - ترمینال ولتاژ پائین

6 - بالشتک گازی

7 - دریچه نشاندهنده روغن 

8 - راکتور جبران کننده

9 - مدار میرا کننده فرو رزونانس

10- سیم پیچ های اولیه و ثانویه

11- هسته

12- جعبه ترمینال




1 – واحد الکترو مغناطیسی

2 – سیم پیچ اولیه ترانس ولتاژ میانی

3 – رآکتور جبران کننده

4 – سیم پیچ های تنظیم

5 – سیم پیچ های ثانویه

6 – مدار میرا کننده فرورزونانس


فرورزونانس اصولاً نوعی تشدید ( رزونانس) است که در مدارهای سلفی و خازنی سری ، با عنصر سلفی دارای هسته آهنی ، نظیر مدار بسته سیم پیچی روی میدهد . ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ بطور سری با راکتور جبران کننده و ترانس اصلی یک مدار تشدید را در این ترانسها بوجود می آورد ، در زمان بروز این پدیده شرایط اشباع هسته مغناطیسی مدار و اندوکتانس ظاهر گردیده ، پدیده رزونانس را به فرورزونانس تبدیل میکند . بدون وجود مقاومت اضافی بار با تلفات در یک مدار LC ، ولتاژ دو سر هر یک از المانهای آن میتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .

در نتیجه این پدیده ، ممکن است ولتاژهای بزرگی در فاصله ایزولاسیون قسمتهای مختلف یک شبکه رخ دهد و یا موجب اشباع شدید هسته آهنی در اثر جریانهای زیاد شود و یا موجب گرم شدن بیش از حد واحد الکترو مغناطیسی و یا شکست عایقی در آن شود . مدار میرا کننده از اتصال سری یک راکتور دارای هسته آهنی و یک مقاومت خنک شونده با روغن تشکیل شده است . در شرایط معمولی هسته راکتور میرا کننده اشباع نمی شود و بنابر این امپدانس بالایی از خود نشان میدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلی و راکتور میرا کننده افزایش می یابد . اشباع هسته راکتور میرا کننده باعث کاهش امپدانس در مدار می شود که خود باعث عبور یک جریان از داخل آن می شود و موجب خنثی شدن این پدیده می شود .

همچنین اگرسه ترانس ولتاژ تک فاز استفاده شود ، جهت جلوگیری از این پدیده ، در خروجی سیم پیچ مثلث باز از مقاومتی 30 تا 35 اهمی و با توان 300 وات یا بیشتر استفاده میشود .

همانطور که در شکل شماتیک مشخص بوده ، ترانسفورماتور اصلی واحد الکترو مغناطیس دارای چند سیم پیچ تنظیم بوده است که برای ثابت نگه داشتن و یا بهتر کردن دقت برای یک بار که با بار نامی تفاوت داشته است و یا حد اقل کردن خطای دامنه و یا ایجاد امکان تعویض مقسم ولتاژ و تنظیم مجدد ترانسفورماتور برای ترکیب جدید مقسم ولتاژ و واحد مغناطیسی بکار میرود که با تغییر شکل تعداد دور سیم پیچ ها میتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظیم نمود ؛ که البته این اتصالات بنا به در خواست تنظیم شده هستند و ضرورتی به تنظیم مجدد آنها در محل پست نیست .

مشخصات مهم یک ترانس ولتاژ به قرار زیر است که در هنگام سفارش و یا طراحی لحاظ قرار می گیرد :

v بالاترین ولتاژ سیستم

v فرکانس نامی

v نسبت تبدیل

v تیپ و کلاس

v ظرفیت خازنی بین اولیه و زمین

v فاصله خزشی ( Creepage Distance )

v حد اکثر بار حرارتی

ترانسهای ولتاژ در ولتاژ های پائین تر تنها از سیم پیچهای اولیه و ثانویه تشکیل شده اند که عایق استفاده شده در آنها اپوکسی رزین بوده که در قالب هایی شکل داده میشوند . در ورودی اولیه این ترانسها فیوز محافظ قرار میگیرد و اولیه آنها از طرف دیگر به زمین ( در تک فاز ) وصل میشود و در ثانویه هم به همین صورت است یعنی انتهای سیم پیچ ثانویه زمین میشود . کلاس دقت در اغلب ترانسهای مورد استفاده در پستها 3P است که نشاندهنده اینست که به میزان 3 درصد خطا در نسبت تبدیل ترانس وجود دارد .

در ترانسهای 63 کیو ولت و بالاتر در خروجی این ترانسها فیوزهایی نصب میشود . این فیوزها هم میتواند در داخل باکس خود ترانس باشد و یا در تابلویی دیگر ، که اگر در تابلو ها باشد همراه با یک کنتاکت کمکی برای ارسال آلارم در صورت عملکرد فیوز همراه است .

در ترانسهای ولتاژ بیرونی در هنگام نصب باید دقت داشت که سیم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائینی داشته باشد . در طول زمان بهره برداری جز بازدید اتصالات و چک کردن ظاهری ترانس نیاز به تست و آزمون خاصی ندارد . اما بعد از یک اتصالی و یا زمان تعریف شده برای ترانس توسط کارخانه سازنده باید روغن داخل آن تست شود . همچنین در صورت نشتی احتمالی حتما باید با روغن هم تراز با کلاس روغن آن اصلاح گردد.

نیاز است که در مدتهای مشخص بسته به موقعیت محیطی نصب ترانس ، مقره های خازنی آن تمیز گردد و ترمینالهای ثانویه نیز آچارکشی شود .

 

انواع تست های ترانس ولتاژ

تست های ترانس ولتاژ بسیار متنوع است اما در محل پست و بعد از نصب ترانس ، تستهایی که بروی آن برای بررسی صحت کار آن انجام میشود به قرار زیر است:


1 – تست مقاومت عایقی ترانس ولتاژ :

تست عایقی را با دستگاه میگر انجام می دهیم ، در این تست مقاومت عایقی بین قسمتهای مختلف ترانس را بررسی نموده و نتایج را ثبت می کنیم . اولین تست عایقی ، برسی میزان مقاومت بین اولیه ترانس با زمین است . در ترانسهای ولتاژ خازنی احتیاجی به باز نمودن سر زمین شده در انتهای سیم پیچ اولیه نیست ، اما در ترانسهای ولتاژ اندوکتیو حتماً باید سر زمین شده در انتهای سیم پیچ اولیه را باز نمود و تست را انجام داد . در این تست ، پراب مثبت را به اولیه سیم پیچ زده و پراب منفی دستگاه میگر را با زمین وصل میکنیم و با ....

اعمال ولتاژ 5 کیلو ولت ، نتیجه را بررسی میکنیم . در این تست هم همانند تستهای میگر قبلی باید برای هر کیلو ولت مقاومتی برابر یک مگا اهم داشته باشیم .در ترانسهای اندوکتیو پراب مثبت دستگاه میگر را میتوان به ابتدا و یا انتهای سیم پیچ اولیه متصل نمود و تست را انجام داد .

بعد از تست اولیه ، با انتخاب رنج یک کیلو ولت دستگاه میگر ، ثانویه ترانس را تست می کنیم . در این مرحله هم نباید سری از سیم پیچ ثانویه در ( در همه کور ها ) زمین باشد . در تست میگر احتیاجی به زماندار بودن مده=ت تست نیست و با ساکن شدن تقریبی میزان عایقی نشان داده شده توسط دستگاه ، میتوان نتایج را ثبت نمود .مرحله سوم تست میگر ، بررسی عایقی بین اولیه و ثانویه ترانس ولتاژ است که نسبت عایقی بین این دو سیم پیچ را با اعمال ولتاژ 5/2 کیلو ولت ، انجام میدهیم . این تست در دستور کار نبوده و تنها برای اطمینان بیشتر انجام میشود .


2 – تست نسبت تبدیل ترانس ولتاژ :

در این تست به بررسی نسبت ولتاژ اعمالی به اولیه و ولتاژ قرائت شده در ثانویه می پردازیم . بدین منظور منبع ولتاژ متناوب را به اولیه ترانس ولتاژ متصل کرده ( در این حالت باید انتهای سیم پیچ اولیه زمین باشد ) و با اعمال ولتاژ، ولتاژ القا شده در ثانویه را با ولت متر دیجیتال دقیق اندازه گیری کنیم .


بسته به نوع و توان منبع ولتاژ هر چه بتوان ولتاژ را بطور خطی بالا ببریم و اندازه گیری را در ولتاژ ها مختلف بسنجیم ، بهتر میتوان به صحت عملکرد ترانس پی برد . اندازه گیری ولتاژ ثانویه را همزمان برای تمامی کورها انجام می دهیم .


3 – تست پلاریته ترانس :

در این تست به بررسی پلاریته ترانس می پردازیم و با اعمال ولتاژ به اولیه ترانس ، با دقت در اتصال پلاریته منبع ولتاژ مستقیم ( یعنی سر مثبت منبع به ابتدای سر اولیه ) ولتاژی در حدود 12-6 ولت را به ترانس تزریق کرده و با یک ولت متر آنالوگ ( یا گالوانومتر ) در ثانویه به بررسی پلاریته می پردازیم. بدین منظور سر مثبت ولت متر ( پراب قرمز ) را به ترمینالهای 1a یا 2a وصل کرده و سر دیگر ( پراب مشکی )ولت متر را به انتهای سیم پیچ ثانویه وصل میکنیم و حرکت عقربه را بررسی میکنیم . در لحظه وصل مدار به اولیه باید ولتمتر آنالوگ به مدار ثانویه وصل شده باشد و در حالت درست پلاریته ، عقربه ولت متر حرکتی به سمت جلو خواهد داشت .

4 – تست قدرت ترانس ( Burden ) :

در این تست به بررسی میزان قدرت ترانس می پردازیم تا میزان توان ترانس را در حالتی که تجهیزات حفاظتی و اندازه گیری به آن وصل شده اند را اندازه گیری کنیم .

میزان توان یک ترانس را بر حسب ولت آمپر بروی پلاک ترانس درج می کنند .در این تست با اعمال ولتاژ ( بطور مثال 220 ولت برای ترانسهای ولتاژ تک فاز ) به اولیه و سنجش مقدار جریان و ولتاژ در ثانویه به بررسی ترانس می پردازیم . مقدار ولتاژ و جریان در ثانویه را در زمانی که کلیه فیوزها ومدارات بسته شده اند و شرایط آماده به کار ترانس مهیاست را در هم ضرب کرده و با مقایسه با توان نامی ترانس ، میزان قدرت ترانس را می سنجیم.


5 – تست مقاومت سیم پیچ :
 

از نام این تست دقیقاً مشخص است به چه منظور انجام میشود . مدارات این تست هم دقیقاً مانند اندازه گیری مقاومت سیم پیچ در ترانس جریان است و به روشهای مختلف قابل اندازه گیری است و نکته مهم در این تست دمای محیط است که باید ثبت شود و پس از لحاظ قرار دادن ضرایب تصحیح مقدار مقاومت سیم پیچ محاسبه شود .