چکیده
یکی از مهمترین ابزار پایش وضعیت ترانسفورماتورهای قدرت ، انجام آزمایش گازکروماتوگرافی روغن آن و آنالیز گازهای محلول در روغن (DGA۱) است. در این مقاله ، یک سیستم استنتاج فازی (FIS۲) جهت آشکارسازی۳ و تمایز۴ عیوب داخلی ترانسفورماتور قدرت بر پایه نتایج آزمایش گازکروماتوگرافی روغن آن مطابق با IEC۵ ۶۰۵۹۹ guidelines معرفی شده است. جهت اعتبار سنجی صحت عملکرد این سیستم ، نتایج آزمایش گازکروماتوگرافی روغن بیش از ۳۰۰۰ ترانسفورماتور قدرت موجود در شبکه برق ایران مطالعه و نتایج مربوط به ترانسفورماتورهای مشکوک به داشتن عیب داخلی که دمونتاژ گردیده ، جداسازی و با نتایج به دست آمده از سیستم مذکور مقایسه و نهایتاً میزان دقت و صحت عملکرد این سیستم ، %۹۲٫۱ به دست آمدهکه عدد مناسبی جهت اعتماد به عملکرد آن در تشخیص عیوب داخلی ترانسفورماتورهای قدرت در آینده است. در بیشتر مقالات منتشره در خصوص موضوع این مقاله ، بر اساس یک یا دو مورد از موارد ذیل ، تشخیص و تمایز عیوب صورت گرفته است : مقادیر مطلق گازهای آزاد و محلول در روغن ، مجموع گازهای قابل اشتعال محلول در روغن ، مجموع گازهای قابل اشتعال روغن ، نسبت برخی از گازها به یکدیگر و رشد گازها. اما در این مقاله از بیشتر این مقادیر جهت تشخیص و تمایز عیوب استفاده شده است.همچنین در سایر مقالات ، تلاشی برای تشخیص عیب تجزیه شدن کاغذ عایقی ترانسفورماتور در کنار سایر عیوب الکتریکی و حرارتی صورت نگرفته است. اما سیستم استنتاج فازی ارائه شده در این مقاله ، قادر به تشخیص این عیب نیز می باشد .
مقدمه
ترانسفورماتورهای قدرت ، از مهمترین و گران ترین تجهیزات شبکه های برق می باشند. با توجه به اهمیت این تجهیزات ، مراقبت از آن امری حساس و حیاتی می باشد. در چند دهه قبل نحوه مراقبت از این تجهیز ، به صورت منظم و دوره ای و همراه با خروج آن از مدار بوده است.اما از دو دهه قبل به این طرف ، مراقبت از این تجهیز ، در قالب پایش وضعیت ترانسفورماتور در مدار بوده است.در این راستا ، آزمایش های گوناگونی به صورت on-line بر روی ترانسفورماتور انجام می شود که ابزاری جهت پایش وضعیت آن می باشد .[۱] یکی از این آزمایش ها ، آزمایش شیمیایی گازکروماتوگرافی روغن ترانسفورماتور است.در این آزمایش ، از روغن ترانسفورماتور در چند نوبت نمونه گیری شده و مقادیر گازهای محلول در آن اندازه گیری می شود. بر اساس تفسیری که کارشناس خبره از این مقادیر ارائه می دهد ، عیب داخلی ترانسفورماتورمشخص می گردد. روش های رایج در تفسیر مقادیر گازها عبارت است از : دورننبرگ۱ ، راجرز۲ ، گازهای گازهای کلیدی۳ ، مثلث دوال۴ ، روش امتیازدهی۵ ، استاندارد IEEE۶ C57.104 و .IEC 60599 guidelines در این مقاله از IEC guidelines 60599استفاده شده است.مقادیری که در این روش ها معمولاً به یک یا دو مورد از آن توجه می شود ، عبارت است از : مقادیر مطلق گازهای آزاد و محلول در روغن۷ ، مجموع گازهای قابل اشتعال محلول در روغن[۲] ۸ ، مجموع گازهای قابل اشتعال روغن[۲]۹ ، نسبت۱۰ برخی از گازها به یکدیگر یکدیگر و رشد گازها. ۱۱ یکی از محاسن این مقاله نسبت به مقالات مشابه این است که مطابق با IEC 60599 guidelines ، از بیشتر این مقادیر ، استفاده شده است. مزیت سیستم های هوشمند۱۲ این است که جایگزینی مناسب برای کارشناس خبره جهت تفسیر مقادیر گازها و تشخیص عیوب هستند.یکی از مهمترین معایب در روش های مبتنی بر کارشناس خبره ، این است که تشخیص کارشناس خبره با احتمال خطا همراه است.همچنین تعداد کارشناسان خبره کم بوده و اغلب در دسترس نمی باشند .[۳] در برخی از مقالات ، دقت روش های سنتی تشخیص عیوب داخلی ترانسفورماتور قدرت با روش های استفاده از سیستم های هوشمند مقایسه گردیده که در اغلب موارد دقت آن پایین تر یا بسیار پایین تر از روش های هوشمند بوده است .[۴-۸] یکی دیگر از مزایای این مقاله نسبت به مقالات مشابه ، امکان تشخیص عیب تجزیه کاغذ عایقی ترانسفورماتور در کنار سایر عیوب حرارتی و الکتریکی است. بیشتر مقالات مشابه از نظر در اختیار داشتن تعداد و تنوع داده های تجربی ضعیف هستند[۱۰و۹]. اما در این مقاله برای تشخیص میزان صحت عملکرد سیستم استنتاج فازی طراحی شده ، نتایج آزمایش های گازکروماتوگرافی انجام شده از سال ۱۳۷۹ تا سال ۱۳۹۴ بر روی روغن بیش از ۳۰۰۰ ترانسفورماتور قدرت موجود در شبکه برق سراسری ایران مورد مطالعه قرار گرفته است. از این جامعه آماری ، نتایج آزمایش های گازکروماتوگرافی مربوط به روغن ۱۸۵ دستگاه ترانسفورماتور قدرت مشکوک به داشتن عیب داخلی انتخاب شده است. از این تعداد ، ۱۵۷ دستگاه ترانسفورماتور قدرت افزاینده و کاهنده نصب شده در پستهای انتقال ۴۰۰Kv ، ۲۳۰Kv ، ۱۳۲Kvو ۶۳Kv در سراسر کشور ، ۲۶ دستگاه ترانسفورماتور قدرت اصلی افزاینده۱۳ و مصرف داخلی کاهنده۱۴ نصب شده در برخی از نیروگاه های حرارتی مانند نیروگاه رامین اهواز، فردوسی مشهد، خلیج فارس ، منجیل ، پرند ، شازند اراک ، لوشان و زرند کرمان و ۲ دستگاه ترانسفورماتور قدرت افزاینده نصب شده در نیروگاه آبی شهید عباسپور و مسجد سلیمان خوزستان می باشد . همچنین تعداد ۱۶۲ دستگاه ترانسفورماتور از این مجموعه ، دارای یکی از عیوب الکتریکی یا حرارتی یا شیمیایی و یا ترکیبی از این عیوب بوده و تحت پایش وضعیت قرار گرفته و با تشخیص عیب آن ، ترانسفورماتور از مدار خارج و تحت تعمیر قرار گرفته است. همچنین تعداد ۲۳ دستگاه ترانسفورماتور مابقی ، فاقد هرگونه عیبی بوده و کاملاً سالم در مدار قرار دارد. لازم به ذکر است موفقیت عملکرد یک FIS به کیفیت قوانین فازی تعریف شده برای آن از لحاظ دقت و جامعیت بستگی دارد . [۱۱] یکی از ویژگی های این تحقیق ، تدوین ۲۲۱ قانون فازی است که به دقت کلیه شرایط مندرج در جداول و شکل های IEC 60599 guidelines را پوشش می دهد.
در ادامه در بخش اول ، آزمایش گاز کروماتوگرافی توضیح داده شده است.در بخش دوم ، جداول و معیارهای مورد استفاده در IEC60599 guidelines و نحوه تشخیص و تمایز عیوب داخلی ترانسفورماتور قدرت بر اساس آن، توضیح داده شده است.در بخش سوم،مشخصات FIS طراحی شده به همراه مثال، توضیح داده شده است .در بخش چهارم،داده های تجربی و نتایج مورد استفاده در این مقاله به طور دقیق معرفی شده است.در بخش پنجم ،ماتریس به هم ریختگی۱۵ومعیارF1۱۶ معرفی شده است.با این دو معیار ، درجه دقت و صحت۱۷ عملکرد سیستم استنتاج فازی طراحی شده محاسبه شده است.در بخش ششم ، نتیجه گیری شده و پیشنهادهایی نیز ارائه شده است.
نویسندگان : مسعود نوری ، پیمان حاجی حسینی ، رضا عفت نژاد
