عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا به دلیل شرایط جوی خاص با چالش ‌های قابل توجهی مواجه می ‌شود. با افزایش ارتفاع، کاهش فشار و چگالی هوا باعث کاهش قدرت عایقی هوا و ظرفیت خنک ‌کنندگی آن می‌ گردد. این رویکرد با افزایش دمای عملیاتی دستگاا، مقاومت عایقی آن را تا حد قابل توجهی کاهش می دهد.

جهت بهره برداری در این مناطق، ترانسفورماتور ها باید با طراحی ویژه، فاصله عایقی بیشتر و ظرفیت خنک‌کنندگی بالاتر ساخته شوند، تا توانایی و امکانات لازم را برای پاسخگویی به نیاز های خطوط جریان داشته باشند‌.

در ادامه به بررسی ساز و کار این دستگاه را در ارتفاعات بالا بررسی می کنیم، مقاله ما را از دست ندهید.

آیا ارتفاع بر عملکرد ترانسفورماتور تاثیر دارد؟

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، متفاوت از کار در شرایط معمولی و روی زمین می باشد. ارتفاع به طور قطعی و قابل توجهی بر عملکرد این فناوری ارزشمند تأثیر می ‌گذارد و این تأثیر عمدتاً ناشی از؛ تغییر در ویژگی ‌های فیزیکی هوا به ویژه کاهش فشار و چگالی آن با افزایش ارتفاع از سطح دریا است. این تغییرات دو حوزه حیاتی عملکرد ترانس (خنک کاری و عایق بندی) را تحت تأثیر قرار می‌ دهند.

در مورد سیستم خنک ‌کاری، نمونه های خشک و روغنی که از هوا برای خنک ‌شدن استفاده می ‌کنند، در ارتفاعات بالا با چالش مواجه می‌ شوند. هوای رقیق ‌تر چگالی کمتری دارد و توانایی آن برای انتقال حرارت و خنک کردن هسته و سیم ‌پیچ‌ ها کاهش می ‌یابد. این امر با افزایش دمای عملیاتی ترانسفورماتور و همین طور کاهش عمر مفید عایق‌ ها و افزایش خطر خرابی همراه است.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا از مسائل مهم و حائز اهمیت در خطوط انتقال جریان به شمار می رود. از جنبه عایق ‌بندی، قدرت دی ‌الکتریک هوا با کاهش فشار آن افت می‌ کند. به این معنی که هوای رقیق ‌تر در ارتفاعات بالا به مراتب آسان ‌تر یونیزه شده و قوس الکتریکی تشکیل می ‌دهد.

این پدیده مستلزم آن است، که فاصله‌ های هوایی عایقی در مقایسه با شرایط سطح دریا افزایش یابد. در غیر این صورت خطر بروز تخلیه الکتریکی و آسیب دیدن ترانسفورماتور به وجود می‌ آید.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، وابسته به نوع طراحی دستگاه متفاوت است. استاندارد های بین ‌المللی الزام می‌ کنند، که برای ارتفاعات بیش از ۱۰۰۰ متر، سیستم ها باید به ‌طور ویژه برای تطبیق با این شرایط طراحی و ساخته شوند.

اغلب تکنیک هایی مثل؛ استفاده از سیستم‌ های خنک ‌کننده قوی ‌تر، افزایش فواصل عایقی و گاهی اوقات کاهش ظرفیت نامی (درrating) دستگاه برای جبران کاهش کارایی خنک‌ کاری موثر هستند.

تاثیرات ارتفاعات بالا بر عملکرد ترانس

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، چشمگیر و شگفت انگیز است. ارتفاع بالا به طور مستقیم و قابل توجهی بر عملکرد ترانسفورماتور ها تأثیر دارد‌. این تأثیرات عمدتاً ناشی از تغییر در ویژگی ‌های فیزیکی هوا به ویژه کاهش فشار اتمسفر و کاهش چگالی هوا با افزایش ارتفاع از سطح دریا می باشد.

این تغییرات بیشترین تاثیرات ممکن را بر روند خنک کاری و عایق بندی دستگاه دارد‌. ترانسفورماتور های طراحی ‌شده برای سطح دریا، بدون انجام اصلاحات و محاسبات خاص، به هیچ وجه مناسب کار در ارتفاعات بالا نیستند، چراکه ضمن افزایش تلفات انرژی باعث شکست عایق ها می شوند. در زیر تاثیرات ارتفاع را بر کارکرد این نوآوری الکتریکی بررسی می کنیم؛

１. ناکارآمدی سیستم خنک ‌کاری:

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا با طراحی ویژه و نصب حرفه ای قابل کنترل است. کاهش کارایی سیستم خنک کننده ترانسفورماتور، مهم ترین تأثیر ارتفاع می باشد. بیشتر سیستم ها (به ویژه انواع خشک) برای دفع حرارت تولید شده در هسته و سیم ‌پیچ‌ ها به جریان هم رفتی طبیعی هوا متکی هستند.

با افزایش ارتفاع، چگالی هوا به طور قابل توجهی کاهش می ‌یابد، که این امر ظرفیت هوا برای جذب و انتقال حرارت را کم می‌ کند و در نتیجه کارایی تبادل حرارت بین ترانسفورماتور و محیط اطرافش افت می‌ کند.

افزایش مداوم دما، استرس حرارتی بر روی مواد عایقی را بالا می برد و باعث تسریع در پیری و تخریب آنها می ‌گردد. این وضعیت، تهدید بزرگی برای عمر مفید ترانسفورماتور ها به حساب می آید.

２. کاهش استحکام عایقی:

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، سخت تر از روی زمین می باشد. کاهش قدرت دی الکتریکی هوا، یکی دیگر از چالش‌های اساسی در ارتفاعات بالا است. استحکام عایقی هوا به چگالی آن بستگی دارد. در فشار پایینِ ارتفاعات، هوا رقیق ‌تر بوده و مولکول‌ های کمتری در واحد حجم قرار می گیرند.

در چنین وضعیتی هوا به مراتب آسان ‌تر یونیزه شده و مسیری برای قوس الکتریکی (arc) خواهند داشت‌. این پدینه مستلزم آن است، که فواصل هوایی عایقی در مقایسه با شرایط سطح دریا افزایش یابد، تا از وقوع جرقه و شکست عایقی جلوگیری به عمل آید. اگر این فاصله ‌ها رعایت نشوند، خطر شکست عایقی به ویژه در هنگام وقوع ولتاژ های گذرا بالا می رود.

３. فاصله خزشی:

پایداری عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا وابسته به مولفه های متعددی است. علاوه بر فاصله هوایی، فاصله خزشی (کوتاه ‌ترین مسیر سطح عایق بین دو قطعه دارای اختلاف پتانسیل) نیز از اهمیت بالایی برخوردار می باشد.

در ارتفاعات بالا به علت کاهش فشار هوا، احتمال وقوع تخلیه سطحی افزایش می ‌یابد. برای جلوگیری از ایجاد مسیر های هدایت بر روی سطح عایق ‌ها، باید طول خزش (مثلاً روی بوشینگ ‌های) افزایش داده شود، تا مسیر کافی برای نشت جریان را از بین ببرید.

４. ایجاد ناپایداری در عملکرد سیستم حفاظتی:

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، از مسائل مهم برای حفظ سلامت و راندمان کاری دستگاه است. تغییر در شرایط محیط عملکرد برخی حسگر ها و سیستم‌ های حفاظتی ترانسفورماتور را تحت تاثیر قرار می دهد.

برای مثال، کاهش دما امکان تغییر ویسکوزیته روغن در ترانسفورماتور های روغنی را دارد. از سوی دیگر علل ناپایداری و کاهش قدرت رله های حفاظتی هستند. همچنین، تابش شدید UV در ارتفاعات بالا باعث شکنندگی پوشش‌ های پلاستیکی کابل ‌ها و اتصالات خواهند شد.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا باید مطابق با استاندارد های بین المللی کنترل شود. هنگام انتخاب یک ترانسفورماتور برای استفاده در مناطق مرتفع، اعلام ارتفاع نصب به سازنده برای طراحی و تضمین عملکرد مطمئن و ایمن دستگاه امری ضروری است.

چالش های ترانس در ارتفاعات بالا

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا با چالش‌ های متعددی رو به رو می ‌شود، که عمدتاً ناشی از تغییر و کاهش ویژگی های فیزیکی هوا از جمله؛ فشار هوا، چگالی هوا، رطوبت و تغییرات دمایی شدید رخ می دهد. این عوامل به طور کلی در چهار حوزه اصلی تأثیرگذار هستند.

با افزایش ارتفاع، چگالی هوا به تدریج کاهش می ‌یابد، که این امر توانایی هوا در انتقال حرارت را به شدت تحت تأثیر قرار می ‌دهد. از آنجایی که ترانسفورماتور های خشک متکی بر جریان همرفتی طبیعی هوا برای دفع حرارت هستند، کاهش چگالی هوا ضمن افت ظرفیت خنک ‌کنندگی، دمای عملیاتی ترانسفورماتور رل به طور غیرمجازی افزایش می‌ دهد.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا برای راه اندازی شبکه های انتقال جریان در مناطق کوهستانی مهم است. کاهش فشار هوا در ارتفاعات بالا مستقیماً بر قدرت عایقی هوا تأثیر منفی می ‌گذارد. همانطور که در مطالب پیش اشاره شد، هوای رقیق ‌شده با مولکول ‌های کمتر در واحد حجم، به مراتب آسان ‌تر یونیزه شده و امکان تشکیل قوس الکتریکی را فراهم می ‌کند.

این پدیده عامل اصلی، افزایش فاصله هوایی بین اجزای دارای پتانسیل مختلف می ‌باشد، تا از وقوع تخلیه الکتریکی جلوگیری گرداند. در غیر این صورت، خطر شکست عایقی به ویژه در شرایط ولتاژ های گذرا (مانند صاعقه یا کلیدزنی) به شکل قابل توجهی افزایش می‌ یابد.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، ایمنی کل خطوط جریان را دگرگون می سازد. چالش ‌های مستقیم، شرایط محیطی خاص ارتفاعات بالا مانند؛ تابش شدید فرابنفش خورشید منجر به اکسید شدن مواد پلیمری و پوشش ‌های عایق شده و انعطاف ‌پذیری آن ‌ها را کاهش می دهد.

همچنین، نوسانات گسترده دمای روزانه تنش ‌های حرارتی مکرری بر بدنه ترانسفورماتور و اتصالات آن وارد می کند، که به مرور زمان باعث پیدایش ترک‌ های ریز یا نقص در آب‌ بندی می شود.

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا تا حدودی ناپایدار است. کاربران عزیز باید با بهره برداری از طراحی های ویژه، قابلیت هایی به دستگاه اضافه کنند، تا خطوط جریان، توانایی لازم را برای پاسخگویی به نیاز های کاربر داشته باشد.

پیش نیاز های لازم برای نصب ترانس در ارتفاعات بالا

بهینه‌ سازی عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا مستلزم رعایت یک سری پیش ‌نیاز های اساسی و طراحی خاص است، که اکثرا حول محور جبران اثرات منفی هوای رقیق و شرایط محیطی می ‌گردد. برای حفظ پایداری سیستم بر طبق موارد زیر پیش روید؛

１. محاسبه و تطبیق ظرفیت نامی:

محاسبه دقیق کاهش ظرفیت نامی، اساسی ‌ترین پیش نیاز برای عملکرد مطمئن یک ترانسفورماتور در ارتفاع است. در این موقعیت، چگالی هوا کاهش یافته و توانایی خنک ‌کنندگی سیستم افت می ‌کند‌ و دستگاه نمی‌تواند همان بار الکتریکی را که در سطح دریا تحمل گرداند.

بنابراین، باید ضریب تصحیح ارتفاع بر اساس استاندارد هایی مانند؛ IEC 60076-1 اعمال شود، که معمولاً به ازای هر 100 متر افزایش ارتفاع، یک درصد از ظرفیت نامی بکاهد. این رویکرد، از افزایش دمای بیش از حد سیم ‌پیچ‌ ها و هسته جلوگیری می نماید.

２. افزایش فواصل عایقی:

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا با افزایش فواصل عابقی، بهینه سازی خواهد شد. با تضعیف قدرت دی ‌الکتریک هوا در فشار پایین، افزایش قابل ملاحظه فواصل هوایی بین قسمت ‌های هادی الزامی است. این افزایش فاصله که بر اساس منحنی های پاشن محاسبه می‌ شود، برای جلوگیری از وقوع قوس الکتریکی و شکست عایقی ضروری می باشد.

３. انتخاب مواد مقاوم در برابر شرایط محیطی:

با توجه به تابش شدید فرابنفش، نوسانات دمایی گسترده و وجود طوفان ‌های شن در ارتفاعات بالا، انتخاب مواد با دوام و مقاوم از الزامات اساسی است. این امر شامل؛ استفاده از پوشش ‌ها و رنگ‌ های ضد UV برای محافظت از بدنه، به کارگیری الاستومر ها و درز گیر های مقاوم در برابر درجه حرارت‌ های شدید برای جلوگیری از نفوذ رطوبت و گرد و غبار و… می باشد، تا یکپارچگی مکانیکی و الکتریکی دستگاه در طول عمر آن حفظ گردد.

４. تست ‌های تأییدیه مطابق با استانداردها:

آخرین و شاید حیاتی ‌ترین پیش نیاز برای حفظ عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا، انجام تست‌ های تأیید عملکرد تحت شرایط شبیه ‌سازی شده ارتفاع بالا مطابق با استاندارد های بین ‌المللی است.

این تست ‌ها که شامل؛ تست‌ های افزایش دما تحت فشار هوای کاهش یافته و تست ‌های دی ‌الکتریک برای تأیید فواصل عایقی هستند. به کمک آن ها، طراحی سیستم به طور کامل برای چالش ‌های منحصر به فرد محیطی ارتفاع بالا صورت می گیرد.

• و…

بدون در نظر گرفتن این پیش ‌نیاز ها در مرحله طراحی و انتخاب، خطر شکست عایق و کاهش شدید عمر مفید ترانسفورماتور به وجود می ‌آید. بنابراین، همکاری نزدیک با سازندگان مجرب که دانش فنی مثل طاها ترانس برای تطبیق دستگاه با شرایط ارتفاع بالا، امری اجتناب‌ ناپذیر است.

سخن آخر

عملکرد ترانس در ارتفاعات بالا مستلزم طراحی ویژه است. کاهش چگالی هوا، توان خنک ‌کنندگی و استحکام عایقی را کاهش می ‌دهد. افزایش فواصل عایقی، کاهش ظرفیت نامی (در ریتینگ) و استفاده از سیستم‌ های خنک ‌کننده قوی ‌تر برای جبران توان کاری و تضمین پایداری حرارتی و الکتریکی دستگاه ضروری می باشد.

جهت تهیه انواع ترانسفورماتور ها در قابلیت های سفارشی سری به فروشگاه بزرگ طاها ترانس بزنید. در این مجموعه می توانید، تجهیزات خود را با هزینه ای مناسب و اقتصادی سفارش دهید.