تاثیر ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق بر روی ترانسفورماتور ریخته گری چیست؟

سلام! به عنوان تامین کننده ترانسفورماتورهای ریخته گری، مدت زیادی است که در صنعت برق بوده ام. یکی از موضوعاتی که مدام در بحث با مشتریان و صنعتگران مطرح می شود، تأثیر ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق بر روی ترانسفورماتور ریخته گری است. بنابراین، بیایید عمیقاً به این موضوع بپردازیم و ببینیم چه چیزی چیست.

اول از همه، ظرفیت اتصال کوتاه چیست؟ خب، این اساساً معیاری برای سنجش توانایی شبکه برق برای کنترل مدارهای کوتاه است. هنگامی که یک اتصال کوتاه در شبکه اتفاق می افتد، مقدار زیادی جریان می تواند جریان یابد. ظرفیت اتصال کوتاه به ما می گوید که شبکه در طول چنین رویدادی چه مقدار جریان می تواند تامین کند. معمولاً در MVA (مگا ولت - آمپر) بیان می شود.

حال، این ظرفیت اتصال کوتاه چگونه بر ترانسفورماتورهای ریخته گری ما تأثیر می گذارد؟

1. استرس حرارتی

هنگامی که یک اتصال کوتاه در شبکه برق رخ می دهد، یک موج عظیم جریان از ترانسفورماتور ریخته گری عبور می کند. این افزایش ناگهانی جریان منجر به افزایش قابل توجه دما در ترانسفورماتور می شود. می بینید که گرمای تولید شده در یک هادی متناسب با مجذور جریانی است که از آن عبور می کند (طبق فرمول (H = I^{2}Rt)، که در آن (H) گرما، (I) جریان، (R) مقاومت و (t) زمان است).

اگر شبکه برق ظرفیت اتصال کوتاه بالایی داشته باشد، جریان در طول یک اتصال کوتاه بسیار بیشتر خواهد بود. این بدان معنی است که ترانسفورماتور ریخته گری باید تنش حرارتی بسیار بالاتری را تحمل کند. با گذشت زمان، این می تواند مواد عایق داخل ترانسفورماتور را تخریب کند. عایق برای عملکرد صحیح ترانسفورماتور بسیار مهم است. هنگامی که شروع به خراب شدن می کند، می تواند منجر به اتصال کوتاه در خود ترانسفورماتور شود که طول عمر آن را کاهش می دهد و خطر خرابی را افزایش می دهد.

به عنوان مثال، اگر یک ترانسفورماتور ریخته گری برای جریان اتصال کوتاه نسبتا کم طراحی شده باشد و به طور ناگهانی در معرض یک اتصال کوتاه با جریان بالا به دلیل یک شبکه با ظرفیت بالا قرار گیرد، ممکن است عایق شروع به ذوب یا زغال کند. این می تواند باعث تخلیه جزئی شود که باعث آسیب بیشتر عایق می شود و در نهایت می تواند منجر به خرابی کامل ترانسفورماتور شود.

2. استرس مکانیکی

علاوه بر تنش حرارتی، جریان های اتصال کوتاه بالا نیز فشار مکانیکی بر سیم پیچ های ترانسفورماتور ریخته گری ایجاد می کند. میدان‌های مغناطیسی تولید شده توسط جریان‌های بزرگ با سیم‌پیچ‌ها برهمکنش می‌کنند و باعث می‌شوند آنها نیرو را تجربه کنند. این نیروها می توانند بسیار قوی باشند، به خصوص زمانی که جریان اتصال کوتاه زیاد باشد.

هنگامی که شبکه برق ظرفیت اتصال کوتاه بالایی دارد، نیروهای مکانیکی روی سیم‌پیچ‌ها می‌توانند آنقدر شدید باشند که می‌توانند سیم‌پیچ‌ها را تغییر شکل دهند یا حتی بشکنند. این به این دلیل است که سیم پیچ ها از هادی هایی ساخته شده اند که توسط عایق ها و تکیه گاه های مکانیکی در جای خود ثابت می شوند. نیروهای ناگهانی و زیاد در طول یک اتصال کوتاه می تواند بر استحکام این تکیه گاه ها غلبه کند.

به عنوان مثال، سیم‌پیچ‌ها ممکن است از موقعیت اصلی خود خارج شوند و باعث اتصال کوتاه بین پیچ‌های مجاور شوند. این می تواند منجر به کاهش قابل توجهی در عملکرد ترانسفورماتور شود و ممکن است نیاز به تعمیرات پرهزینه یا حتی تعویض داشته باشد.

3. اضافه بار و حفاظت

ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق همچنین بر نحوه محافظت ترانسفورماتور ریخته گری در برابر اضافه بار تأثیر می گذارد. هنگامی که شبکه ظرفیت اتصال کوتاه بالایی دارد، وسایل حفاظت از اضافه جریان (مانند فیوزها و قطع کننده های مدار) باید با دقت انتخاب شوند. اگر دستگاه های حفاظتی به درستی رتبه بندی نشده باشند، ممکن است نتوانند جریان اتصال کوتاه را به موقع قطع کنند، که می تواند باعث آسیب شدید به ترانسفورماتور ریخته گری شود.

از طرف دیگر، اگر ظرفیت اتصال کوتاه کم باشد، دستگاه های حفاظتی ممکن است تحت فشار کمتری قرار بگیرند. با این حال، این بدان معناست که ترانسفورماتور ممکن است در برابر انواع دیگر خطاها آسیب پذیرتر باشد که می تواند باعث اضافه بار شود. به عنوان مثال، یک خطای کوچک در شبکه ممکن است بلافاصله دستگاه های حفاظتی را فعال نکند و ترانسفورماتور ممکن است برای مدت طولانی تری بارگذاری شود و منجر به آسیب شود.

4. ملاحظات طراحی

به عنوان تامین کننده ترانسفورماتور ریخته گری، ما باید ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق را هنگام طراحی ترانسفورماتور خود در نظر بگیریم. برای شبکه‌هایی با ظرفیت اتصال کوتاه بالا، باید از مواد عایق قوی‌تر و تکیه‌گاه‌های مکانیکی قوی‌تر برای سیم‌پیچ‌ها استفاده کنیم. این امر هزینه ساخت ترانسفورماتور را افزایش می دهد، اما اطمینان از قابلیت اطمینان و ایمنی آن ضروری است.

همچنین باید سیستم های خنک کننده ترانسفورماتورها را به طور موثرتری طراحی کنیم. از آنجایی که جریان‌های اتصال کوتاه بالا گرمای زیادی تولید می‌کنند، یک سیستم خنک‌کننده بهتر می‌تواند به دفع سریع‌تر گرما کمک کند و استرس حرارتی روی ترانسفورماتور را کاهش دهد.

5. سازگاری با سایر تجهیزات

ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق نیز بر سازگاری ترانسفورماتور ریخته گری با سایر تجهیزات الکتریکی موجود در سیستم تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، ترانسفورماتورهای جریان اغلب همراه با ترانسفورماتورهای ریخته گری برای اندازه گیری جریان عبوری از سیستم استفاده می شوند.

انواع مختلفی از ترانسفورماتورهای جریان موجود هستند، مانندLMK2 - 0.66/SDH - 0.66 ترانسفورماتور جریان،ترانسفورماتور جریان سری DSC، وترانسفورماتور جریان سری RCT. این ترانسفورماتورهای جریان باید بتوانند جریان های اتصال کوتاه در سیستم را مدیریت کنند. اگر شبکه برق ظرفیت اتصال کوتاه بالایی داشته باشد، ترانسفورماتورهای جریان باید بر این اساس رتبه بندی شوند تا از اندازه گیری دقیق و حفاظت مناسب سیستم اطمینان حاصل شود.

RCT Series Current Transformer

در نتیجه، ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق تأثیر عمیقی بر ترانسفورماتورهای ریخته گری دارد. بر تنش حرارتی و مکانیکی روی ترانسفورماتور، الزامات طراحی و حفاظت و سازگاری با سایر تجهیزات تأثیر می گذارد. به عنوان یک تامین کننده ترانسفورماتور ریخته گری، ما باید از نزدیک با مشتریان خود کار کنیم تا ظرفیت اتصال کوتاه شبکه های برق آنها را درک کنیم و ترانسفورماتورهایی را برای آنها فراهم کنیم که به خوبی با نیازهای خاص آنها سازگار باشد.

اگر به دنبال یک ترانسفورماتور ریخته‌گری هستید و می‌خواهید درباره اینکه چگونه ظرفیت اتصال کوتاه شبکه برق بر نیازهای شما تأثیر می‌گذارد، صحبت کنید، راحت باشید. ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم بهترین انتخاب را برای سیستم الکتریکی خود داشته باشید.

مراجع

سیستم های قدرت الکتریکی: تجزیه و تحلیل و طراحی توسط J. Duncan Glover، Mulukutla S. Sarma و Thomas J. Overbye
مهندسی ترانسفورماتور: طراحی، فناوری و تشخیص توسط Tapan K. Bhattacharya