دستگاه اختصاصی تست نسبت تبدیل ترانسفورماتور : چه کسی به آن ها نیاز دارد؟

اساسا در ابتدایی ترین سطح، تست نسبت تبدیل ترانسفورماتورمی تواند به سادگی با اعمال یک ولتاژ AC به ترانسفورماتور و اندازه گیری ولتاژها در اولیه و ثانویه ترانسفورماتور انجام شود.

این تست تنها به یک منبع AC و دو مولتی متر نیاز دارد.

بنابراین چرا افراد باید برای اندازه گیری تست نسبت تبدیل با پرداخت هزینه، دستگاه اختصاصی تست نسبت تبدیل خریداری کنند.

 در واقع دلایل منطقی و مناسب وجود دارد که به صورت خیلی خلاصه به آن ها اشاره می شود.

وقتی که تست نسبت تبدیل برای یک ترانسفورماتور انجام میشود، باید موارد زیر را مد نظر قرار داد:

• زمان صرف شده برای اندازه گیری ها
• زمان مورد نیاز برای اتصال سر سیم های اتصالات (به خصوص در ترانسفورماتور های بزرگ)
• موارد ایمنی مورد نیاز هنگام انجام تست ها
• مهارت مورد نیاز برای انجام دقیق تست ها و تکرار پذیری
• مقدار اطلاعات به دست آمده از تست برای عملکرد مطمئن و پیوسته ترانسفورماتور، نتایج می بایست حاوی اطلاعات مفیدی باشد که بتواند عملکرد مناسب ترانسفورماتور را تا مرحله بعدی اورهال تایید نماید. چناچه ترانسفورماتور پس از فرمان تریپ بریکر قدرت،تحت تست قرار میگرد (خطای سیستمی)، نتایج بسیار تعیین کننده و چالشی خواهند بود. زیرا این نتایج برای تعیین و تایید وجود یک مشکل در ترانسفورماتور،بکار گرفته می شوند.

در واقعیت، توضیح ساده اشاره شده در فوق درباره تست نسبت تبدیل فقط برای ترانسفورماتورهای  تک فازاعمال می گردد. زمانیکه یک ترانسفورماتور سه فاز تست می شود. مسائل پیچیده تر میگردد.تکنیک کلی حاکم بر تست مشابه  تست تکفاز می باشد. لیکن بسته به پیکر بندی ترانسفورماتور، محاسبات می بایست اعداد اندازه گیری شده را به نتایج مفید تبدیل کند.

علاوه بر این ، اگر تست فقط با دومولتی متر انجام گردد، انجام تست تنها بر پایه تست فاز به فاز امکان پذیر است که بدین معنی است که مولتی متر ها و منبع ولتاژ باید به دفعات باز و بسته شوند در حالیکه اگر یک منبع سه فاز در دسترس باشد، این امکان وجود دارد که با استفاده همزمان  از شش مولتی متر، زمان اندازه گیری به طور قابل توجهی کاهش یابد. ولی مهندسان  کمی هستند که به استفاده همزمان از تعداد زیادی مولتی متر در دست، علاقه داشته باشند. 

در واقعیت هم این کار مایه زحمت بوده و عملا به کار گرفته نمی شود. 

مخصوصا اگر ترانسفورماتور تپ های متعددی داشته باشد. همچنین بسیار مهم خواهد بود که منبع ولتاژی که در تست استفاده می شود، نگاه درستی وجود داشته باشد. خصوصا وقتی با ترانسفورماتورهای سه فاز سرو کار داریم، یک منبع سه فاز ممکن است در دسترس باشد ولیکن اتصال این  منبع چقدر می تواند ایمن باشد؟ و این منبع چقدر می تواند در برابر اضافه جریان یا اتصال کوتاه هایی که ممکن است به علت وجود مشکل در انجام تست به وجود بیاید محافظت گردد. 

در بسیاری از این موارد، پاسخ به این سوالات چندان آسان نخواهد بود.

حال نگاهی به دقت نتایج تست بیاندازیم. هنگامی که با مولتی مترهای رایج سرو کار داریم دقت حدود 0.5 درصد معمول می باشد(هر مولتی متر با محدوده خطای مشخص %0/25±) ولی در مولتی متر های خیلی گران این مقدار به %0/2± کاهش می یابد(هر مولتی متر با خطای مشخص%0/1±) این محدوده برای تست برخی ترانسفورماتور ها ممکن است کافی باشد ولی دقت های بالاتر، تست نسبت تبدیل را به یک ابزار بسیار حساس برای آشکار سازی مشکلات بالقوه ترانسفورماتور تبدیل می نماید که ممکن است کمی بعد تر به یک خطای عملکرد در ترانسفورماتور ختم شود.

شاخص مهم دیگری که باید هنگام تست ترانسفورماتور در نظر بگیریم این است که استاندارد های  صنعتی مانند IEC60076-1،IEEEc57 وCigre TB445 فقط 0/5 درصد تغییرات نسبت تبدیل اندازه گیری شده نسبت به مقدار روی پلاک مشخصات ترانسفورماتور مجاز می دانند. به عنوان مثال از مشکل مربوط به دقت اندازه گیری برای مولتی مترهای گران قیمت با خطای (%0/2±)، یک ترانسفورماتور سالم با خطای واقعی %0/4 + و به کارگیری دو مولتی متر ممکن است نتایج این تست قابل قبول نباشد، در حالیکه در واقعیت ترانسفورماتور سالم باشد.

 وقتی ما یک مولتی متر معمولی (با خطای احتمالی%0/5 ±) را برای تست استفاده می کنیم، گزارش تست انجام شده ممکن است خطای قابل توجهی را نشان دهد در حالیکه در واقعیت، ترانسفورماتورها در محدوده های استاندارد قرار دارند. 

نتیجه اینکه اگر نتایج نسبت تبدیل دقیق نداشته باشیم ، عملا تلاش صورت گرفته برای انجام تست به هدر رفته است .

هنگام اندازه گیری تست نسبت تبدیل ،اندازه گیری جریان تحریک نیز خیلی مفید می باشد که یک شاخص از جریان مورد نیاز برای مغناطیس شوندگی ترانسفورماتور می باشد. همچنین اندازه گیری اختلاف فاز بین سیم پیچ های HV و LV راهگشاست.

 مقادیر غیر عادی در این تست می تواند نشانه ای از وجود مشکلات هسته و یا مشکلات سیم پیچ باشد. هنگام اندازه گیری به روش ابتدایی ذکر شده ( به وسیله دو مولتی متر)، انجام این تست های اخیر خیلی مشکل است. هنگام اندازه گیر تست نسبت تبدیل، نتایج  تست،جریان تحریک  و اختلاف فاز بین سیم پیچ های HV وLV را تعقیب نمایید. 

در بسیاری از مواقع نسبت تبدیل در محدوده مقادیر استاندارد بوده ولیکن اتصال حلقه های جزئی (ناقص) وجود دارد. یک اتصال حلقه ناقص بسیار محتمل تر از اتصال کامل است. زیرا دو لایه از سیم پیچ (LV یا HV) در اثر یک خطای قبلی همدیگر را لمس می کنند ولی هنوز به اندازه کافی به همدیگر نمی چسبند، به گونه ای که تاثیر جابه جا شدن دور سیم پیچ آشکار گردد. این حالت اجازه می دهد که نسبت تبدیل در ولتاژ تست پایین تر کاملا طبیعی باشد ولی جریان مغناطیس کنندگی مورد نیاز برای تغذیه این اتصال دور ناقص در حدود بیش از ده برابر جریان حالت نرمال باشد.

اتصال جزئی انرژی مصرف می کند و این امر به صورت یک تغییردر زاویه فاز خود را نشان می دهد. هدف ما در این تست، تایید یا عدم تایید وجود چنین مشکلاتی می باشد.و این مشکلات فقط با جریان بی باری و یا اختلاف فاز خود را نشان می دهد.

مشاهده کرده ایم که روش معمول برای اندازه گیری نسبت تبدیل، باوجود جذابیتش، به خاطر اینکه فقط از تجهیزات استاندارد ساده ای بهره می گیرد، محدویت های زیادی از حیث ایمنی، دقت و راحتی انجام تست دارد. راه حل، استفاده از دستگاه های اندازه گیری اختصاصی تست نسبت تبدیل یا TTR می باشد. حال چه مزیت هایی پیشنهاد دادن چنین تجهیزات اندازه گیری وجود دارد؟

یکی از مهم ترین مزایای این تجهیزات، ایمنی می باشد. تجهیزات مدرن TTR حداکثر ولتاژ80 ولت را به ترانسفورماتور تحت تست اعمال می کنند (کمتراز ولتاژ تست های تکفاز موجود) همچنین این تجهیزات به آسانی به ترانسفورماتور متصل می گردند و حداقل نیاز برای اتصال و جداسازی را در طول تست امکان پذیر می کنند. 

در نمونه های ساخته شده تجهیزات تست سه فاز پیشرفته، یک کنترل از راه دور به عنوان امکان انتخابی توسط مشتری موجود می باشد که انجام تست را بسیار سریع تر و آسان تر مینماید.

یک دستگاه TTR مدرن دقتی در حدود 0/1 درصد را فراهم می کند و همین که پیکربندی تراتسفورماتور و مدار تست انجام گردد به طور اتوماتیک ضرایب محاسباتی را بر روی مقادیر اندازه گیری شده اعمال می نماید و احتمال خطای انسانی در انجام محاسبات را کمینه می کند. همانطور که انتظار داریم این دستگاه ها می توانند جریان های تست و اختلاف فاز ها را نیز اندازه گیری کنند.

یکی از دیگر از مزایای مهم دستگاه های TTR این است که مدیریت داده های اندازه گیری شده در تست آسان می باشد. این مساله در نگاه اول شاید چندان مهم به نظر نرسد ولی یادآوری این نکته بسیار مهم است که برای هر سیم پیچ یک نسبت تبدیل،یک جریان بی باری و یک انداره گیری فاز وجود داد. برای یک ترانسفورماتور سه فازتعداد نتایج فقط سه برابر نمی شود بلکه تعداد تپ های سیم پیچ،اندازه گیری ها به طور قابل توجهی افزایش میابد به گونه ای که برای برخی ترانسفورماتور ها ممکن است تا 32 تپ نیز وجود داشته باشد. بنابراین در تست نسبت تبدیل،تعداد داده های بالایی وجود دارد.

یک دستگاه خوب با طراحی مدرن، داده های فوق را ذخیره و سازماندهی می کند و در قالب و فرم های مناسب داده ها را درحالی که تست در حال انجام است، ذخیره می کند. این فرآیند اتوماتیک نه تنها در زمان صرفه جویی کرده و احتمال خطای انسانی را کاهش می دهد،بلکه داده ها به گونه ای سازمان داده شده اند که امکان ازریابی سریع قبل از ترک محل سایت وجود دارد و کاربر را مطمئن میسازد که تست های ضروری به درستی و کامل انجام شده اند و هیچ خطای اساسی وجود ندارد که نیاز به توجه ویژه داشته باشند.

ممکن است اینطور به نظر برسد که تست نسبت تبدیل ترانسفورماتور خیلی ساده بوده و نیازی به سرمایه گذاری بر روی دستگاه های اختصاصی این تست نباشد.

اما واقعیت کاملا متفاوت می باشد و یک دستگاه TTR خوب،خروجی نتایج تست را نسبت به روش ساده دومولتی متری بسیار بهبود می بخشد که عبارت اند از: 

• بهبود دقت : اعتماد بیشتر به نتایج تست و عدم نیاز به تکرار (صرفه جویی در زمان)و تایید وجود یک عیب در ترانسفورماتور با اطمینان بالا
• انجام تست ایمن : یکبار بالا رفتن از نردبان به جای شش دفعه، برای اتصال کابل های تست، احتمال سقوط از ارتفاع و یا شوک ناشی از هندلینگ سر سیم ها با انجام تست در ولتاژهای کمتر خطرات ناشی از آسیب دیدگی های جدی کاهش می یابد.
• سهولت: افراد با سطح مهارت کمتر می توانند برای انجام تست به کار گرفته شوند. صرفه جویی مالی بدون کم کردن از دقت، از اشتباهات جلوگیری می کند که می تواند هزینه های زمانی و مالی داشته باشد.
• اندازه گیری سریع تر: در دنیای امروز که بازدهی یک ضرورت بوده و زمان، خود به نوعی پول می باشد، سرعت انجام تست بسیار مهم است. اندازه گیری سریع تر،زمان مناسب برای انجام تست های دیگر را فراهم می سازد که به نوبه خود منجر به اندازه گیری های تشخیص بیشتر و در نتیجه تایید دقیق عملکرد صحیح ترانسفورماتور می شود. این هزینه نه چندان قابل توجه در خرید دستگاه، به لحاظ انجام صرفه جویی های زمانی و مزیت های دقت بالا در نتایج حاصله از اندازه گیری ها سرعت بازگشت سرمایه مناسبی خواهد داشت.