وقتی مردم در مورد سیستم های قدرت مدرن صحبت می کنند، ترانسفورماتورها معمولاً در خارج از صنعت برق توجه زیادی نمی کنند. اما صادقانه بگویم، آنها در پشت صحنه کارهای سنگین سنگین انجام می دهند. در میان آنها، ترانسفورماتور روغن 220 کیلوولت-غوطه ور سه{4}}دو فاز-دو سیم پیچ{5}}با قابلیت تغییر -بار بارگذاری (OLTC) یکی از اسب های کاری واقعی شبکه است.
این ترانسفورماتورها عمدتاً برای افزایش یا کاهش ولتاژ بین بخش های مختلف شبکه انتقال و توزیع استفاده می شوند. در بسیاری از موارد، آنها ولتاژ انتقال 220 کیلو ولت را به سطوح پایین تر مانند 132 کیلو ولت، 66 کیلو ولت، 33 کیلو ولت یا حتی 11 کیلو ولت برای تامین منطقه ای و مصارف صنعتی کاهش می دهند.
چیزی که آنها را به ویژه ارزشمند می کند، سیستم OLTC است. به جای خاموش کردن ترانسفورماتور برای تنظیم ولتاژ، اپراتورها می توانند موقعیت شیر را در حالی که ترانسفورماتور هنوز روشن است و بار را حمل می کند تغییر دهند. این ممکن است یک ویژگی کوچک به نظر برسد، اما در{2}}عملکرد شبکه واقعی، تفاوت زیادی ایجاد میکند.
چرا ترانسفورماتورهای غوطه ور روغنی-هنوز به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند
حتی با ورود فنآوریهای جدیدتر به بازار، ترانسفورماتورهای غوطهور در روغن{0}}گزینه ارجح برای بسیاری از شرکتها باقی میمانند. دلیل آن بسیار ساده است: آنها خوب کار می کنند، عمر طولانی دارند و می توانند سطوح قدرت جدی را به طور قابل اعتماد اداره کنند.
روغن عایق دو هدف مهم را به طور همزمان انجام می دهد. ابتدا عایق الکتریکی بین اجزای داخلی را فراهم می کند. دوم، گرمای تولید شده توسط سیم پیچ ها و هسته را در حین کار حذف می کند. بدون خنک کننده مناسب، ترانسفورماتورها در شرایط بار سنگین خیلی سریع داغ می شوند.
اکثر واحدهای بزرگ 220 کیلوولت از روش های خنک کننده مانند ONAN (Oil Natural Air Natural) یا ONAF (Oil Natural Air Forced) استفاده می کنند. در تأسیسات{2}}با ظرفیت بالاتر، ممکن است از سیستمهای گردش اجباری روغن نیز برای بهبود اتلاف گرما استفاده شود.
خود هسته ترانسفورماتور معمولاً از فولاد سیلیکونی گرا- ساخته میشود که به کاهش تلفات انرژی کمک میکند. سیم پیچ های مسی معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند زیرا رسانایی و عملکرد حرارتی عالی را ارائه می دهند. شرکتهای برق در اینجا به بازده بسیار اهمیت میدهند، زیرا حتی کاهش اندک تلفات میتواند انرژی قابل توجهی را در طول عمر ترانسفورماتور ذخیره کند.
و این واحدها برای دوام ساخته شده اند. با نگهداری مناسب، بسیاری از آنها به مدت 30 سال یا بیشتر بدون مشکل عمده کار می کنند.
بخش کلیدی شبکه های انتقال
در سیستم های انتقال، ترانسفورماتورهای 220 کیلوولت به عنوان نقاط اتصال بین سطوح ولتاژ عمل می کنند. برق تولید شده در نیروگاه ها اغلب مسافت های طولانی را با ولتاژهای بسیار بالا طی می کند تا تلفات انتقال را به حداقل برساند. قبل از اینکه توان به صورت محلی توزیع شود، باید ولتاژ را در مراحل کاهش داد.
اینجاست که این ترانسفورماتورها وارد می شوند.
به عنوان مثال، یک پست ممکن است برق 400 کیلوولت یا 500 کیلوولت را دریافت کند و آن را تا 220 کیلو ولت کاهش دهد. سپس یک ترانسفورماتور دیگر آن را برای شبکه های توزیع منطقه ای کاهش می دهد.
تنظیم ولتاژ در این شرایط اهمیت ویژه ای پیدا می کند زیرا بارهای انتقال دائما در حال تغییر هستند. در طول دوره های اوج تقاضا، ولتاژ می تواند به طور قابل توجهی در خطوط طولانی کاهش یابد. از سوی دیگر، سیستم هایی که بارگذاری کمی دارند، گاهی اوقات با مشکلات افزایش ولتاژ مواجه می شوند.
OLTC به طور خودکار به تعادل همه اینها کمک می کند. با تنظیم نسبت چرخش ترانسفورماتور در زمان واقعی، سیستم سطوح ولتاژ را در محدوده های قابل قبول بدون وقفه در تغذیه نگه می دارد.
به بیان ساده تر، ترانسفورماتور به طور مداوم شبکه را در پشت صحنه "تنظیم دقیق" می کند.
حمایت از شهرها و تقاضای برق شهری
پست های شهری یکی دیگر از حوزه های کاربردی اصلی است.
شهرهای بزرگ هر روز مقادیر زیادی برق مصرف می کنند و الگوهای تقاضا می توانند به سرعت تغییر کنند. بارهای تهویه مطبوع، ساختمانهای تجاری، سیستمهای حملونقل و مصرف مسکونی همگی در طول روز نوساناتی ایجاد میکنند.
یک پست شهری معمولی ممکن است از چندین ترانسفورماتور 220/66 کیلوولت یا 220/33 کیلوولت استفاده کند که به صورت موازی کار می کنند. سیستم های OLTC آنها برای حفظ ولتاژ پایدار برای مصرف کنندگان پایین دست با هم کار می کنند.
اگر ولتاژ خیلی کم افت کند، عملکرد تجهیزات آسیب می بیند. اگر خیلی زیاد شود، ممکن است دستگاه های حساس آسیب ببینند. بدیهی است که هیچ یک از این دو وضعیت ایده آل نیستند.
در مناطق شلوغ شهری که زمین محدود است، شرکتهای برق اغلب این ترانسفورماتورها را با سیستمهای GIS (Gas Insulated Switchgear) ترکیب میکنند تا ردپای پست را کاهش دهند. این چیدمان فشردهتر است و در محیطهای شهری متراکم به خوبی کار میکند.
یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر
پروژههای انرژی تجدیدپذیر نحوه عملکرد سیستمهای قدرت را تغییر دادهاند و ترانسفورماتورها اکنون نقش بزرگتری نسبت به قبل دارند.
مزارع بادی بزرگ و نیروگاه های خورشیدی معمولاً در سطوح ولتاژ متوسط مانند 33 کیلو ولت یا 66 کیلوولت برق تولید می کنند. قبل از اینکه برق بتواند به طور موثر وارد شبکه انتقال شود، باید تا 220 کیلو ولت افزایش یابد.
اما تولید انرژی های تجدیدپذیر کاملاً پایدار نیست. سرعت باد تغییر می کند. پوشش ابر بر خروجی خورشیدی تأثیر می گذارد. جریان برق می تواند در طول روز نوسان داشته باشد، گاهی اوقات بسیار سریع.
این تنوع چالش های ولتاژ را برای اپراتورهای شبکه ایجاد می کند.
ترانسفورماتورهای مجهز به{0}OLTC با تنظیم خودکار ولتاژ در نقطه اتصال به شبکه، این نوسانات را برطرف میکنند. در پروژههایی که شامل سیستمهای ذخیره انرژی باتری میشوند، ترانسفورماتورها از جریان برق دو طرفه نیز پشتیبانی میکنند که در شبکههای هوشمند مدرن اهمیت فزایندهای پیدا میکند.
صادقانه بگویم، بدون تنظیم ترانسفورماتور پیشرفته، ادغام مقادیر زیادی از انرژی های تجدیدپذیر بسیار سخت تر خواهد بود.
کاربردهای صنعتی
صنایع سنگین نیز به شدت به ترانسفورماتورهای 220 کیلوولت وابسته هستند.
کارخانه های فولاد، عملیات معدن، تاسیسات پتروشیمی و سایت های تولیدی بزرگ مقادیر زیادی انرژی الکتریکی مصرف می کنند. بسیاری از این تأسیسات، پستهای اختصاصی خود را که مستقیماً به شبکه{1} ولتاژ بالا متصل هستند، کار میکنند.
بارهای صنعتی می تواند بسیار سخت باشد. موتورهای بزرگ، کورههای قوس الکتریکی و درایوهای سرعت متغیر اغلب افت ناگهانی ولتاژ و نوسانات بار را ایجاد میکنند. تجهیزات تولید حساس به شرایط قدرت ناپایدار به خوبی پاسخ نمی دهند.
به همین دلیل است که تنظیم ولتاژ در محیط های صنعتی بسیار اهمیت دارد.
ترانسفورماتورهای OLTC به تثبیت عرضه در هنگام تغییر شرایط بار کمک می کنند و خطر سفر تجهیزات و وقفه های تولید را کاهش می دهند. در-صنایع فرآیندی پیوسته، حتی یک قطعی کوتاه مدت میتواند منجر به خسارات مالی هنگفت شود، بنابراین قابلیت اطمینان کاملاً حیاتی است.
نگهداری و توسعه آینده
اگرچه این ترانسفورماتورها بسیار قابل اعتماد هستند، اما همچنان نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند. شرکت های آب و برق به طور معمول وضعیت روغن، دمای سیم پیچ، محتوای رطوبت و گازهای محلول را برای تشخیص زودهنگام مشکلات احتمالی کنترل می کنند.
سیستمهای نظارتی مدرن اکنون امکان ارزیابی وضعیت واقعی{0}}زمانی را از طریق حسگرها و تشخیص دیجیتال فراهم میکنند. اپراتورها به جای تکیه بر بازرسی های برنامه ریزی شده می توانند مشکلات را قبل از وقوع خرابی پیش بینی کنند.
با نگاهی به آینده، فناوری ترانسفورماتور همچنان در حال تکامل است. تولیدکنندگان در حال بهبود مواد اصلی، توسعه سیالات عایق سازگار با محیط زیست و افزودن قابلیت های نظارت هوشمند هستند. پست های دیجیتال و اتوماسیون شبکه ترانسفورماتورها را به سمت هوشمندتر شدن و دارایی های متصل تر سوق می دهند.
با این حال، ماموریت اصلی یکسان است.
ترانسفورماتور OLTC با روغن 220 کیلوولت-غوطه ور سه{2}}دو فاز-به عنوان یکی از اجزای اصلی زیرساخت های الکتریکی مدرن عمل می کند. این ترانسفورماتورها چه پشتیبانی از شبکه های انتقال، تامین برق شهرها، یکپارچه سازی انرژی های تجدیدپذیر یا تامین صنایع سنگین باشند، این ترانسفورماتورها بی سر و صدا برق را در جایی که-هر روز و سال به سال نیاز است حرکت می دهند.
