اهمیت انجام تست ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتور قدرت چیست؟ ترانسفورماتورهای قدرت در محیط کاری خود تحت تأثیر تنش‌های الکتریکی و مکانیکی قرار می‌گیرند. به‌غیر از آزمون‌های تولیدکننده، انجام بازبینی‌های دورهای میدانی برای اطمینان از عملکرد صحیح ترانسفورماتور بسیار ضروری است.
انجام تست‌های منظم به شناسایی مشکلات پیش از تشدید آن‌ها کمک کرده و مانع از بروز خرابی‌های پرهزینه و خطرات ایمنی می‌شود. همچنین این آزمایش‌ها میزان اختلال در سیستم قدرت را به‌طور قابل توجهی کاهش داده و از آسیب تجهیزات یا حوادث در محل جلوگیری می‌کنند.
آزمایش‌های دورهای همچنین از هزینه‌های غیرضروری تعمیر و نگهداری جلوگیری کرده و هزینه انتقال برق را پایین نگه می‌دارد، زیرا ترانسفورماتور یکی از گران‌ترین و مهم‌ترین اجزای شبکه قدرت است.
در این بلاگ قصد داریم تا به انواع تست ترانسفورماتور قدرت بپردازیم و هر کدام از این روش‌ها را مورد بررسی و تحلیل قرار دهیم.
انواع آزمایش‌های ترانسفورماتور قدرت
ترانسفورماتور قدرت در کارخانه (آزمون پذیرش) و میدان (قبل و بعد از راه‌اندازی) تحت بررسی‌های متعددی قرار می‌گیرد. در طول بهره‌برداری نیز تیم تعمیر و نگهداری باید وضعیت آن را به‌طور منظم کنترل کند. در ادامه مهم‌ترین آزمون‌ها را مرور می‌کنیم:
آزمون بازبینی ظاهری (Visual Inspection)
ساده‌ترین و کم‌هزینه‌ترین روش، بررسی ظاهری است. در این مرحله آسیب‌های فیزیکی آشکار شناسایی می‌شوند. موارد عمده شامل:
- وضعیت مخزن و نشتی یا پوسته‌شدن رنگ
- بررسی سامانه خنک‌کاری از نظر ناهنجاری‌های قابل رؤیت
- سلامت بوشینگ‌ها، فیلتر هوا، پیچ‌ها و قطعات کوچک
- عملکرد فشارسنج‌ها و ادوات پایش
- اطمینان از محکم بودن اتصالات و ترمینال‌ها
آزمون مقاومت سیم‌پیچ (Winding Resistance Test)
با اندازه‌گیری مقاومت DC بین سیم‌پیچ‌ها، مشکلات تماس بین اجزا از جمله بوشینگ یا تپ‌چنجر شناسایی می‌شود. انحراف از مقادیر مرجع، نشانه آسیب احتمالی سیم‌پیچ است. در ترانس‌های تپ‌دار، این اندازه‌گیری برای هر تپ جداگانه انجام می‌شود.
آزمون مقاومت عایقی (Insulation Resistance Test)
برای بررسی کیفیت عایق سیم‌پیچ‌ها و بوشینگ‌ها استفاده می‌شود و مقاومت بین سیم‌پیچ‌ها یا بین سیم‌پیچ و بدنه (زمین) را می‌سنجد. تغییر بیش از ۱۰٪ در مقایسه با داده‌های قبلی، نشانه ضعف عایقی است.
آزمون پلاریته (Polarity Test)
صحت جهت جریان بین سیم‌پیچ اولیه و ثانویه را بررسی می‌کند. نتیجه مثبت نشان‌دهنده پلاریته افزایشی و منفی بیانگر پلاریته تفریقی است. عدم انطباق با مشخصات، وجود آسیب در سیم‌پیچ را نشان می‌دهد.
آزمون رابطه فاز (Phase Relation Test)
هدف این تست، شناسایی خطاهای فازی در ترانس‌های سه‌فاز (به‌ویژه در اتصال‌های موازی) است. زاویه‌ی جابجایی از اختلاف ۱۲۰ درجه اندازه‌گیری شده و برای تعیین ارتباط بین سیم‌پیچ‌ها تحلیل می‌شود.
آزمون افزایش دما (Temperature Rise Test)
کارایی سیستم خنک‌کنندگی را در جریان نامی می‌سنجد. مدت انجام حدود ۱۲ ساعت است و اندازه‌گیری دمای روغن و محیط به‌صورت ساعتی انجام می‌شود. نتایج باید با معیار سازنده مطابقت داشته باشند.
آزمون کیفیت روغن (Oil Quality Test)
روغن ترانسفورماتور باید ویژگی‌های خنک‌کنندگی و عایقی خود را حفظ کند.
آزمون‌های متداول عبارت‌اند از:
- میزان آب و رطوبت (Karl Fischer)
- تعیین اسیدیته روغن
- آنالیز گازهای محلول (DGA)
- ولتاژ شکست (BDV)
نتایج پایین‌تر از حدود استاندارد نشانه آلودگی یا افت کیفیت روغن است.
آزمون تحمل اتصال کوتاه (Short Circuit Withstand Test)
برای ارزیابی مقاومت سیم‌پیچ‌ها در برابر نیروهای مکانیکی اتصال کوتاه انجام می‌شود. در این تست امپدانس اتصال کوتاه اندازه‌گیری و با مقادیر اسمی مقایسه می‌گردد. تغییر بیش از ۳٪ غیرمجاز است.
آزمون پاسخ فرکانسی (Frequency Response Test)
به‌صورت مشابه با تست اتصال کوتاه انجام می‌شود ولی در بازه فرکانسی ۱۵ تا ۴۰۰ هرتز. هدف آن کشف افزایش غیرعادی امپدانس ناشی از جریان‌های فوکو (eddy current) است. انحراف در نتایج می‌تواند نشانگر اتصال بین رشته‌ای باشد.
آزمون تخلیه جزئی (Partial Discharge Test)
تخلیه جزئی زمانی رخ می‌دهد که عایق‌ها دچار نقص شوند. با نصب حسگرهای آکوستیکی بر روی بدنه، محل دقیق تخلیه و سرعت آن اندازه‌گیری می‌شود. این روش امکان تشخیص زودهنگام نقاط معیوب را فراهم می‌کند.
آزمون میزان آکوستیک نویز
آزمون سنجش نویز آکوستیک، میزان صدای تولیدی ترانسفورماتور قدرت در حین کار را اندازه‌گیری می‌کند. منبع اصلی این صدا که معمولاً به صورت یک وزوز دائمی شنیده می‌شود، پدیده مغناطوکشسانی (Magnetostriction) در هسته آهنی است که موجب لرزش ورقه‌های فولادی با فرکانس برق شبکه می‌شود.
هدف اصلی این تست:
اول، اطمینان از اینکه سطح صدای ترانسفورماتور از حدود مجاز تعریف‌شده در استانداردها (مانند NEMA TR 1) تجاوز نکند.
دوم، از آن به عنوان یک ابزار تشخیصی استفاده می‌شود. هرگونه افزایش ناگهانی و قابل توجه در سطح نویز یا تغییر ماهیت صدا (مثلاً تبدیل شدن به صدای ضربه یا جرقه) می‌تواند نشانه‌ای از وجود نقص‌های مکانیکی مانند شل شدن اتصالات، ورقه‌های هسته، یا حتی بروز پدیده تخلیه جزئی باشد. بنابراین، این سنجش به شناسایی زودهنگام عیوب و برنامه‌ریزی برای اقدامات پیشگیرانه کمک شایانی می‌کند.
آزمون توان مصرفی پمپ‌های روغن و فن‌ها
در ترانسفورماتورهایی که به سیستم خنک‌کنندگی اجباری (مانند ONAF یا OFAF) مجهز هستند، عملکرد صحیح پمپ‌ها و فن‌ها برای کنترل دما حیاتی است. در این تست، توان مصرفی موتورهای الکتریکی این تجهیزات اندازه‌گیری می‌شود تا اطمینان حاصل شود که در محدوده مقادیر نامی خود کار می‌کنند. مصرف توان بیش از حد یا کمتر از حد انتظار می‌تواند نشان‌دهنده وجود مشکلات مکانیکی (مانند گرفتگی در مسیر روغن یا خرابی بلبرینگ فن) یا مشکلات الکتریکی در موتورها و مدار تغذیه آن‌ها باشد.
آزمون دی‌الکتریک
تست‌های دی‌الکتریک مجموعه‌ای از تست‌های ولتاژ بالا هستند که با هدف ارزیابی یکپارچگی و استحکام کل سیستم عایقی ترانسفورماتور انجام می‌شوند. این تست‌ها شامل تست ولتاژ اعمالی (Applied Voltage Test) برای سنجش عایق‌بندی بین سیم‌پیچ‌ها و زمین، تست ولتاژ القایی (Induced Voltage Test) برای بررسی عایق بین دورهای سیم‌پیچ و لایه‌ها، و تست ولتاژ ضربه (Impulse Test) برای شبیه‌سازی تنش‌های ناشی از صاعقه و کلیدزنی است. این آزمون‌ها عمدتاً در کارخانه انجام می‌شوند تا اطمینان حاصل شود که طراحی عایقی دستگاه مطابق با استانداردهاست.
آزمون امپدانس شاخصه صفر ترانس‌های سه‌فاز
امپدانس مؤلفه صفر (Zero-Sequence Impedance) یک پارامتر کلیدی برای مهندسان حفاظت شبکه است. مقدار این امپدانس، جریان خطا در هنگام وقوع اتصال کوتاه تک‌فاز به زمین را مشخص می‌کند. اندازه‌گیری دقیق آن برای تنظیم صحیح رله‌های حفاظتی زمین ضروری است تا این رله‌ها بتوانند خطاهای زمین را به‌درستی تشخیص داده و فرمان قطع صادر کنند، بدون آنکه در شرایط عادی عملکرد کاذب داشته باشند.
آزمون اندیکاتور حرارتی و رله بوخهلتس
این تست‌ها بر روی خود ترانسفورماتور انجام نمی‌شوند، بلکه عملکرد صحیح تجهیزات حفاظتی و نظارتی آن را بررسی می‌کنند. در آزمایش اندیکاتور حرارتی، صحت عملکرد نشانگرهای دمای روغن و سیم‌پیچ و نقاط تنظیم آلارم و تریپ آن‌ها کنترل می‌شود. در آزمایش رله بوخهلتس، عملکرد کنتاکت‌های آلارم (در صورت تجمع آرام گاز) و کنتاکت‌های تریپ (در صورت حرکت ناگهانی و شدید روغن ناشی از خطای داخلی) شبیه‌سازی و تأیید می‌شود.
تخصصی‌ترین تست‌هایی که برای ترانس‌های قدرت انجام می‌شود چیست؟
آزمون نسبت دور (Turns Ratio Test)
نسبت و زاویه فاز بین سیم‌پیچ‌ها را اندازه‌گیری می‌کند تا وجود تعداد دور باز یا کوتاه‌شده مشخص شود. انحراف نسبت اندازه‌گیری از مقدار اسمی نباید بیش از ±۰٫۵٪ باشد (طبق استاندارد IEEE).
تست پیوستگی تپ‌چنجر
این آزمون به‌طور خاص برای تپ‌چنجرهای تحت بار (On-Load Tap Changer) طراحی شده است و اطمینان می‌دهد که در حین عملیات تغییر تپ، مدار سیم‌پیچ لحظه‌ای باز نمی‌شود. عملکرد صحیح تپ‌چنجر بر اساس اصل “اتصال قبل از قطع” (Make-Before-Break) است. این تست با اندازه‌گیری یک جریان DC کوچک در حین حرکت تپ‌چنجر، پیوستگی مدار را بررسی کرده و هرگونه قطعی یا مقاومت بالا در کنتاکت‌ها را شناسایی می‌کند.
آزمون جریان بی‌باری به صورت هارمونیک
این آزمون به تحلیل دقیق مؤلفه‌های هارمونیکی جریان بی‌باری می‌پردازد. از آنجایی که هسته ترانسفورماتور یک عنصر غیرخطی است، جریان مغناطیس‌کننده آن نیز شکلی غیرسینوسی دارد و سرشار از هارمونیک‌ها، به‌ویژه هارمونیک سوم و پنجم، است. یک هسته سالم، الگوی هارمونیکی مشخص و پایداری دارد. هرگونه تغییر در این الگو، مانند افزایش غیرعادی یک مؤلفه هارمونیک خاص، می‌تواند نشان‌دهنده مشکلاتی نظیر اشباع موضعی هسته، آسیب دیدن عایق بین ورقه‌ها، یا وجود اتصالات ضعیف در مدار مغناطیسی باشد.
استانداردهای آزمون ترانسفورماتور قدرت
استانداردهای ملی و بین‌المللی نحوه و گام‌های آزمون ترانسفورماتورها را مشخص می‌کنند:
- IEEE C57.12.00 و IEEE C57.12.90 برای ترانس‌های روغنی
- IEEE C57.12.91 و IEEE C57.12.01 برای ترانس‌های خشک
- IEC 60076 و IEC 60076-11 برای آزمون و نگهداری
- استانداردهای ASTM برای کیفیت روغن
- همچنین NEMA و ISO برای الزامات عمومی
نتیجه‌گیری
تست ترانسفورماتور قدرت نقشی حیاتی در تضمین کارکرد صحیح دستگاه و کل شبکه برق دارد. با اجرای منظم برنامه‌های نگهداری و تست دورهای بر اساس استانداردها، شرکت‌های برق‌رسانی می‌توانند میزان خاموشی‌ها، خرابی‌ها و هزینه‌های تعمیر را به طور چشمگیری کاهش دهند.
منبع: MZW
