تجهیزات جانبی ترانسفورماتور چیست؟ معرفی انواع، کاربرد و نکات انتخاب

تجهیزات جانبی ترانسفورماتور یکی از مهم‌ترین تجهیزات در شبکه‌های برق و سیستم‌های توزیع و انتقال انرژی است که برای تغییر سطح ولتاژ مورد استفاده قرار می‌گیرد. عملکرد مطمئن ترانسفورماتور تنها به هسته، سیم‌پیچ و مخزن اصلی آن وابسته نیست و مجموعه‌ای از تجهیزات جانبی نیز برای کنترل، حفاظت، خنک‌کاری، پایش وضعیت و افزایش طول عمر دستگاه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

تجهیزات جانبی ترانسفورماتور مجموعه‌ای از قطعات و تجهیزات مکانیکی، الکتریکی و کنترلی هستند که در کنار ترانسفورماتور نصب می‌شوند. این تجهیزات می‌توانند وضعیت روغن، دمای سیم‌پیچ، فشار داخل مخزن و سایر شرایط کاری را کنترل کرده و در صورت بروز شرایط غیرعادی، هشدار یا فرمان حفاظتی ایجاد کنند.

فهرست تجهیزات جانبی با توجه به نوع ترانسفورماتور، توان نامی، سطح ولتاژ، نوع خنک‌کاری، ساختار مخزن و الزامات پروژه متفاوت است. برای نمونه، ترانسفورماتورهای روغنی معمولاً به تجهیزاتی مانند کنسرواتور، تنفس‌گیر، نشانگر سطح روغن و در برخی طراحی‌ها رله بوخهلتس مجهز می‌شوند.

مهم‌ترین تجهیزات جانبی ترانسفورماتور

تجهیزات جانبی ترانسفورماتور تنوع زیادی دارند و هر کدام وظیفه مشخصی را بر عهده می‌گیرند. مهم‌ترین این تجهیزات عبارت‌اند از:

• کنسرواتور روغن

• رله بوخهلتس

• تنفس‌گیر سیلیکاژل

• نشانگر سطح روغن

• نشانگر دمای روغن

• نشانگر دمای سیم‌پیچ

• تپ‌چنجر

• شیر اطمینان یا رهاساز فشار

• رله فشار ناگهانی

• رادیاتور و تجهیزات خنک‌کاری

• بوشینگ ترانسفورماتور

• جعبه مارشالینگ

• شیر تخلیه و فیلتر روغن

• شیر نمونه‌گیری روغن

• تجهیزات ارتینگ

• چرخ و تجهیزات جابه‌جایی

• ترمینال‌ها و تجهیزات اتصال

• تجهیزات کنترل و پایش از راه دور

بسته به طراحی ترانسفورماتور ممکن است برخی از این تجهیزات استاندارد و برخی دیگر به صورت سفارشی یا اختیاری در نظر گرفته شوند.

کنسرواتور ترانسفورماتور چیست؟

کنسرواتور یا مخزن انبساط روغن یکی از تجهیزات مهم در بسیاری از ترانسفورماتورهای روغنی است. روغن عایق ترانسفورماتور در اثر تغییر دما منبسط و منقبض می‌شود. کنسرواتور فضایی برای جبران این تغییرات حجمی فراهم می‌کند و در بالای مخزن اصلی قرار می‌گیرد.

کنسرواتور معمولاً با تجهیزاتی مانند نشانگر سطح روغن، تنفس‌گیر و اتصالات مربوط به ورود و خروج روغن همراه است. در برخی طراحی‌ها از ایربگ یا بلادر داخل کنسرواتور استفاده می‌شود تا تماس مستقیم روغن با هوای محیط کاهش پیدا کند.

وظایف کنسرواتور

• جبران انبساط و انقباض روغن

• کمک به حفظ حجم مناسب روغن

• فراهم کردن مخزن ذخیره برای تغییرات حجمی

• هماهنگی با سیستم تنفس ترانسفورماتور

• امکان نصب نشانگر سطح روغن و تجهیزات حفاظتی

رله بوخهلتس ترانسفورماتور

رله بوخهلتس یکی از شناخته‌شده‌ترین تجهیزات حفاظتی در ترانسفورماتورهای روغنی دارای کنسرواتور است. این رله معمولاً در مسیر لوله بین مخزن اصلی و کنسرواتور نصب می‌شود.

در صورت ایجاد برخی خطاهای داخلی، ممکن است گاز تولید شده یا جریان غیرعادی روغن ایجاد شود. رله بوخهلتس می‌تواند این تغییرات را تشخیص داده و بسته به طراحی، سیگنال هشدار یا فرمان قطع ایجاد کند.

کاربرد رله بوخهلتس

رله بوخهلتس برای تشخیص زودهنگام برخی خطاهای داخلی مانند:

• ایجاد گاز در روغن

• برخی خطاهای عایقی

• افزایش غیرعادی جریان روغن

• خطاهای داخلی شدید

مورد استفاده قرار می‌گیرد.

البته رله بوخهلتس در تمام انواع ترانسفورماتورها کاربرد ندارد و استفاده از آن به نوع ساختار ترانسفورماتور و سیستم حفاظتی بستگی دارد.

تنفس‌گیر سیلیکاژل ترانسفورماتور

تنفس‌گیر یا Breather یکی دیگر از تجهیزات مهم ترانسفورماتورهای روغنی دارای سیستم کنسرواتور است. با تغییر دمای روغن و سطح آن، هوای داخل و خارج سیستم کنسرواتور جابه‌جا می‌شود. ورود رطوبت به سیستم می‌تواند بر کیفیت عایق و روغن تأثیر منفی بگذارد.

تنفس‌گیر سیلیکاژل با استفاده از ماده جاذب رطوبت، هوای ورودی را خشک می‌کند و به کاهش ورود رطوبت به داخل سیستم کمک می‌کند.

اهمیت تنفس‌گیر

وجود رطوبت در سیستم عایقی ترانسفورماتور می‌تواند عملکرد روغن و عایق‌ها را تحت تأثیر قرار دهد. به همین دلیل بررسی وضعیت سیلیکاژل و تعویض یا احیای آن در زمان مناسب، بخشی از نگهداری ترانسفورماتور محسوب می‌شود.

نشانگر سطح روغن ترانسفورماتور

نشانگر سطح روغن یا Magnetic Oil Gauge برای نمایش مقدار روغن موجود در مخزن یا کنسرواتور استفاده می‌شود. اپراتور با مشاهده این نشانگر می‌تواند وضعیت سطح روغن را بررسی کند.

کاهش غیرعادی سطح روغن ممکن است ناشی از نشتی، شرایط نامناسب کاری یا عوامل دیگر باشد و بنابراین بررسی سطح روغن یکی از موارد مهم در پایش ترانسفورماتور است. برخی نشانگرها نیز دارای کنتاکت‌های هشدار برای اعلام پایین آمدن سطح روغن هستند.

نشانگر دمای روغن ترانسفورماتور

نشانگر دمای روغن یا OTI برای نمایش دمای روغن ترانسفورماتور مورد استفاده قرار می‌گیرد. افزایش دمای روغن می‌تواند تحت تأثیر عواملی مانند افزایش بار، دمای محیط، اختلال در سیستم خنک‌کاری یا برخی مشکلات داخلی ایجاد شود.

برخی مدل‌های نشانگر دما علاوه بر نمایش مقدار دما، دارای کنتاکت‌های هشدار و قطع هستند و می‌توانند با سیستم حفاظتی یا کنترلی ترانسفورماتور ارتباط داشته باشند.

نشانگر دمای سیم‌پیچ

نشانگر دمای سیم‌پیچ یا WTI یکی دیگر از تجهیزات مهم پایش ترانسفورماتور است. دمای سیم‌پیچ تأثیر قابل‌توجهی بر وضعیت عایق و عمر کاری ترانسفورماتور دارد.

در بسیاری از طراحی‌ها، سیستم اندازه‌گیری دمای سیم‌پیچ به صورت غیرمستقیم و با استفاده از تجهیزات مرتبط با جریان سیم‌پیچ عمل می‌کند. این سیستم می‌تواند برای فعال کردن هشدار، فرمان قطع یا کنترل تجهیزات خنک‌کاری استفاده شود.

تپ‌چنجر ترانسفورماتور

تپ‌چنجر یا Tap Changer برای تغییر نسبت تبدیل ترانسفورماتور و تنظیم ولتاژ خروجی مورد استفاده قرار می‌گیرد. تپ‌چنجرها به طور کلی در دو گروه اصلی قرار می‌گیرند:

تپ‌چنجر بی‌بار یا Off-Circuit

این نوع تپ‌چنجر برای تغییر وضعیت تپ نیازمند خارج بودن ترانسفورماتور از مدار است. به همین دلیل بیشتر در شرایطی استفاده می‌شود که تنظیم ولتاژ به صورت دوره‌ای و نه در حین بهره‌برداری انجام می‌شود.

تپ‌چنجر زیر بار یا OLTC

تپ‌چنجر زیر بار امکان تغییر وضعیت تپ در شرایط بهره‌برداری را فراهم می‌کند و در ترانسفورماتورهای قدرت و سیستم‌هایی که تنظیم پیوسته‌تر ولتاژ اهمیت دارد، کاربرد بیشتری دارد.

شیر اطمینان و رهاساز فشار ترانسفورماتور

Pressure Relief Device یا PRD برای کنترل افزایش خطرناک فشار داخلی مخزن استفاده می‌شود. در صورت ایجاد شرایطی که باعث افزایش شدید فشار در داخل مخزن شود، این تجهیز می‌تواند مسیر مناسبی برای تخلیه فشار فراهم کند تا از آسیب جدی به مخزن جلوگیری شود.

برخی مدل‌های شیر اطمینان دارای کنتاکت‌های هشدار یا فرمان حفاظتی نیز هستند.

رله فشار ناگهانی

رله فشار ناگهانی برای تشخیص افزایش سریع فشار داخل مخزن طراحی می‌شود. این تجهیز در برخی ترانسفورماتورهای قدرت و طراحی‌های خاص به عنوان بخشی از سیستم حفاظتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

رله فشار ناگهانی و تجهیزات تخلیه فشار هر کدام وظیفه متفاوتی دارند و انتخاب آنها باید بر اساس طراحی ترانسفورماتور و فلسفه حفاظت سیستم انجام شود.

رادیاتور و تجهیزات خنک‌کاری ترانسفورماتور

ترانسفورماتور در هنگام کار مقداری گرما تولید می‌کند و دفع این گرما برای حفظ عملکرد مناسب آن ضروری است. رادیاتورها با افزایش سطح تماس برای انتقال حرارت، به خنک شدن روغن و ترانسفورماتور کمک می‌کنند.

در ترانسفورماتورهای بزرگ‌تر ممکن است علاوه بر رادیاتورها از فن‌ها و پمپ‌های روغن نیز استفاده شود. سیستم‌های خنک‌کاری اجباری می‌توانند ظرفیت دفع حرارت ترانسفورماتور را افزایش دهند.

اجزای سیستم خنک‌کاری

• رادیاتور

• فن خنک‌کننده

• پمپ روغن

• شیرهای رادیاتور

• نشانگر جریان روغن

• تجهیزات کنترل فن و پمپ

انتخاب نوع سیستم خنک‌کاری به توان ترانسفورماتور، شرایط محیطی و طراحی حرارتی آن بستگی دارد.