ترانسفورماتور کاهنده سه فاز: طراحی، مواد نوین، پیکربندی اتصالات، تلفات، بازده و فناوری های پایش وضعیت

ترانسفورماتور کاهنده سه فاز به عنوان یکی از پرکاربردترین تجهیزات در شبکه های توزیع و انتقال برق، وظیفه ی کاهش ولتاژ از سطوح بالا به سطوح پایین تر را با بازده بالای ۹۹ درصد بر عهده دارد و از اولین نمونه ی عملی دولیوو-دبروولسکی (۱۸۹۱) تا ترانسفورماتورهای امروزی با هسته ی فولاد آمورف، روغن گیاهی و عایق های کلاس H تحولی عمیق را تجربه کرده است. این مقاله با مرور پیشینه ی پژوهشی از نظریه ی اشتینمتز (۱۹۰۰) تا ترانسفورماتورهای خشک زیمنس (۲۰۱۰) و همچنین تحلیل داده های تجربی گزارش شده توسط کوری و پترسون (۱۹۶۰)، GE (۱۹۸۰)، دیک و همکاران (۱۹۹۰)، ABB (۱۹۹۵)، دووال (۲۰۰۵)، دیکونو و همکاران (۲۰۱۵)، هیتاچی (۱۹۷۲) و زیمنس (۲۰۱۰)، نشان می دهد که اتصال ستاره-مثلث با تغییر فاز ۳۰ درجه و حذف هارمونیک سوم، رایج ترین پیکربندی در شبکه های توزیع است. هسته های فولاد آمورف تلفات بی باری را تا ۷۰ درصد نسبت به فولاد سیلیسیم جهت دار کاهش می دهند به طوری که در یک ترانسفورماتور ۱۰۰۰ کیلوولت آمپر، تلفات بی باری از ۱۸۰۰ وات به ۵۴۰ وات رسیده و بازده از ۹۹.۰ به ۹۹.۴ درصد افزایش یافته و نویز صوتی از ۵۵ به ۴۲ دسی بل کاهش یافته است. جریان هجومی در لحظه ی وصل می تواند تا ۱۵ برابر جریان نامی با هارمونیک دوم ۶۲ درصد و زمان میرایی ۰.۲۵ ثانیه باشد. تحلیل پاسخ فرکانسی قادر به تشخیص جابجایی ۲ میلی متری سیم پیچ با دقت ۹۲ درصد و مثلث دووال خطاهای داخلی را با دقت ۹۱ درصد شناسایی می کند. روغن گیاهی با نقطه اشتعال ۳۳۰ درجه سانتی گراد، ولتاژ شکست ۷۸ کیلوولت و قابلیت تجزیه پذیری ۹۷ درصد، جایگزینی ایمن و سازگار با محیط زیست برای روغن معدنی است. نتیجه گیری اصلی بر ضرورت گذار به هسته های فولاد آمورف و نانوکریستالین، روغن های گیاهی، عایق های کلاس بالا و پایش هوشمند مبتنی بر اینترنت اشیا تاکید دارد. در ادامه، شانزده پیشنهاد در چهار دسته ی پژوهشی، فنی-طراحی، هنجاری-استانداردسازی و آموزشی-ترویجی ارائه شده است که شامل آلیاژهای نانوکریستالین، ترانسفورماتورهای ابررسانا، سنسورهای فیبر نوری و بازنگری استاندارد IEC ۶۰۰۷۶ می باشد.

کلیدواژه ها:

ترانسفورماتور کاهنده سه فاز ، هسته آمورف ، اتصال ستاره-مثلث ، فولاد سیلیسیم جهت دار ، روغن گیاهی ، جریان هجومی ، تحلیل گاز حل شده ، بازده