اضافه ولتاژهاي رزونانس در ترانسفورماتورهاي توزيع

نتيجه طبيعي استفاده صنايع از ترانسفورماتورهاي توزيع با ظرفيتهاي بالاتر، افزايش احتمال بروز اضافه ولتاژها در وضعيتهاي مختلف روزانه است . براي تعيين پارامترهاي سيستم كه مي توانند باعث ايجاد اضافه ولتاژهاي فرورزونانس شديد گردند، آزمايشهاي كاملي توسط موسسه DSTAR انجام گرفته است . آزمايشات مذكور بر روي تعدادي ترانسفورماتور توزيع و تحت شرايط كار واقعي انجام شده است . در طول اين آزمايشات، صدها بار عمليات كليدزني بر روي ترانسفورماتورهاي توزيع با ولتاژهاي متفاوت و با سيم پيچ ستاره زمين شده و اوليه مثلث انجام گرديد. اين پروژه بطور كلي ثابت كرد كه در ترانسفورماتورهاي با ظرفيت بالا كه امروزه توسط صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند، احتمال ايجاد اضافه ولتاژ فرورزونانسي بيشتر از ترانسفورماتورهاي دهه گذشته مي باشد.
بطور نمونه ، در آزمايشات انجام گرفته شده توسط DSTAR بر روي يك ترانسفورماتور معمولي با هسته سيليكون – فولاد با ظرفيت 225 KVA و ولتاژ 25 KV با اتصال Y –Y ، يك اضافه ولتاژ با پيك 2.35 برابر پيك نامي ترانسفورماتور اندازه گيري شده است .
تحقيقات DSTAR ، برخي نظرات موجود در مورد اثرات پديده اضافه ولتاژ را رد كرد. براي مثال بجاي جريان تحريك هسته تلفات هسته ترانسفورماتور بهترين مشخصه براي شناسايي پديده اضافه ولتاژ در ترانسفورماتور مي باشد. نتايج تحقيقات انجام گرفته توسط اين مركز ، اخيرا" بعنوان مبحث جديد و با ارزشي از سوي IEEE منتشر شده است .
پروژه تحقيقاتي ديگري توسط موسسه DSTAR جهت تعيين تأثير نصب برقگير اكسيد روي بر روي اضافه ولتاژهاي فرورزونانس انجام گرفته است. اين تحقيقات نشان داد كه وقوع اضافه ولتاژهاي فرورزونانس باعث خرابي سريع برقگير GAPLESS نخواهد شد.
بدليل وجود امپدانس خيلي بزرگ مدار فرورزونانس گرم شدن برقگير به آهستگي صورت ميگيرد. همچنين اين تحقيقات نشان داد كه برقگيرها مي توانند بعنوان عامل موثري در كنترل اضافه ولتاژها در شرايط گوناگون باشند. دستورالعملهاي مختلفي براي كاربرد برقگيرهاي مختلف با توجه به شرايط بهره برداري وجود دارد كه بيان مي كند هر برقگير چند دقيقه مي تواند اضافه ولتاژ فرورزونانس را تحمل كند. اين اضافه ولتاژ در زمان كليدزني ( سوئيچينگ ) ترانسفورماتورها رخ مي دهد.
بانكهاي ستاره – مثلث
كليدزني بانكهاي ترانسفورماتور سه فاز هوايي با سيم پيچي Y – ∆ بصورت فاز به فاز مي تواند سبب ايجاد مشكلات اضافه ولتاژ و خرابي ترانسفورماتورها يا برقگيرها گردد. اين موضوع در تحقيقات DSTAR بررسي گرديد و نتايج بدست آمده مطالب مفيدي را در مورد كليدزني ، حفاظت اضافه ولتاژها و قابليت برقگيرها در رفع اين اضافه ولتاژها ارائه نمود. نتايج تحقيقات مذكور همچنين گونه ديگري از پديده اضافه ولتاژ را كه قبلا" گزارش نشده بود، كشف و معرفي نمود. اين اضافه ولتاژ كه دامنه زيادي دارد يك علت روشن براي خرابي خيلي از ترانسفورماتورها در اين زمينه مي باشد. يك نمونه از اين نوع اضافه ولتاژ درشكل شماره (1) نشان داده شده است .
امواج طرف ثانويه
ترانسفورماتورهاي تك فاز توزيع با سيم پيچي از نوع طراحيnon – interlaced به همان اندازه كه ممكن است بواسطه امواج صاعقه وارد شده از طريق نقطه خنثي در ثانويه صدمه ببينند به همان قدر نيز ممكن است از طريق امواج طرف اوليه در معرض خطر باشند. همانطور كه در شكل ( 2 ) ديده مي شود ولتاژ القاء شده در سيم پيچي طرف اوليه در مجموع كم است ولي تنش هاي لايه به لايه در ميان سيم پيچي هاي ترانسفورماتور زياد اتفاق مي افتد. آزمايشات متعدد DSTAR و بررسي هاي تحليلي انجام شده دستورالعمل و راهنمائيهائي را براي حداقل نمودن ريسك خرابي ترانسفورماتور در مواجه با اين پديده، تهيه نموده است.