تشخیص مکان یابی خطای حلقه به حلقه در ترانسفورماتورهای قدرت با استفاده از حسگرهای شار هسته

چکیده

خطای حلقه به حلقه (TTF: Turn-Turn Fault) جزئی درون ترانسفورماتورهای قدرت تاثیر بسیار کمی بر جریان و ولتاژ ترمینال ها برجای می گذارد، به همین جهت تشخیص این نوع خطا دشوار خواهد بود. در این مقاله، یک روش ساده، حساس و مقاوم مبتنی بر شار پیوندی ارائه شده است که از سیم پیچ هایی با تعداد دور مشخص به صورت جداگانه (SC: Search Coil ) در فواصل معین بر روی هسته ترانسفورماتور پیچانده شده اند که شار درون هسته را اندازه گیری می کنند. در حالت سالم، عبور شار یکسان از درون حسگرهای هر فاز، ولتاژ یکسانی را در آنها القا میکند و هرگونه تغییرات در ولتاژهای القایی نشانگر وجود خطا در آن فاز خواهد بود.

برای اثبات این ویژگی ها، حسگرهایی بر روی یک ترانسفورماتور سه فاز ۵۰ کیلوولت آمپر، ۲۰/۰,۴ کیلوولت نصب شده و در وضعیت های گوناگون مورد تست و آزمایش قرار گرفته شده است.

مقدمه

ترانسفورماتور قدرت از جمله مهمترین تجهیزات شبکه قدرت بوده که حفاظت آن امری واجب و ضروری است. خطای حلقه به حلقه یکی از خطاهای رایج و اجتناب ناپذیر درون ترانسفورماتور است که غالباً قبل از گسترش، با ادوات حفاظتی موجود قابل تشخیص نیست. مطالعه آماری بر روی ترانسفورماتورهای جدید نشان میدهد که در حدود ۷۰-۸۰ درصد خرابی ها ناشی از خطاهای حلقه به حلقه می باشد .[۴] خطای حلقه به حلقه در مراحل اولیه تاثیر کمی بر عملکرد ترانسفورماتور دارد در حالی که این خطاها به سرعت گسترش پیدا می کنند و تبدیل به خطای فاز به فاز یا فاز به زمین میگردند .[۲] خطای حلقه به حلقه درون ترانسفورماتور بر اثر عواملی همچون نیروهای الکترومکانیکی وارده به سیم پیچ ناشی از اتصال کوتاه خارجی، زوال حرارتی عایقی ناشی از اضافه بارهای شدید، کاهش خواص عایقی روغن بر اثر نفوذ رطوبت، و اعمال اضافه ولتاژ به سیم پیچ ناشی از صاعقه یا کلیدزنی حادث میگردد .[۵-۹]

اگرچه در زمان وقوع خطای حلقه به حلقه جزئی، جریان خطای گردشی بسیار زیادی از ناحیه اتصال کوتاه شده عبور میکند، ولی جریان ترمینال ها تغییرات کمی را نشان می دهند زیرا نسبت تبدیل ترانسفورماتور بین تمام سیم پیچ و ناحیه اتصال کوتاه شده بسیار بزرگ خواهد بود .[۵] این موضوع به خوبی در شکل ۱ نشان داده شده است. بنابراین، رله های دیفرانسیل مرسوم قادر به تشخیص این نوع خطا نیستند. علاوه بر این، رله دیفرانسیل از جریان ترمینال ها برای حفاظت استفاده می کند به همین دلیل کارایی و تنظیمات آنها به عواملی مانند جریان مغناطیس کنندگی، خطای نسبت تبدیل ترانسفورماتور جریان، اشباع آن در زمان بروز خطای شدید در خارج از ناحیه حفاظتی و عملکرد تپ چنجر بستگی دارد که تمامی موارد باعث کاهش حساسیت سیستم حفاظتی می شود. مشخصه ی عملکردی رله [۵-۶] نیز باعث کاهش حساسیت و ایجاد محدودیت در زمان بروز خطا درون ترانسفورماتور گردید.

نویسندگان : محسن مصطفائی، فرهاد حق جو