بارگذاری ترانسفورماتور تا توان نامی: مجاز یا ممنوع؟

اهمیت بهره برداری بهینه ترانس

راز طول عمر بیشتر ترانسفورماتور: آشنایی با استاندارد IEC 60076

آیا می‌دانید که بارگذاری ترانسفورماتور تا توان نامی در دمای بالا می‌تواند طول عمر آن را به شدت کاهش دهد؟
بله همینطور است! هرچند که ترانسفورماتورهای ایران ترانسفو بر اساس استاندارد IEC 60076 ساخته می شوند تا در بالاترین دمای محیط تعریف شده برای ترانسفورماتور، بتواند توان نامی را ارائه دهد. بهتر است بدانید که این دما برای ترانسفورماتورهای توزیع کم تلفات ۴۵ درجه سانتیگراد و برای ترانسفورماتورهای توزیع غیر کم تلفات (که به اصطلاح به نام “نرمال” و قبل از سال 1394 تولید می شدند) ۴۰ درجه سانتیگراد است.

دمای مجاز ترانسفورماتور: نقش اضافه تحریک

عوامل متعددی مانند افزایش ولتاژ تغذیه (اضافه تحریک) در طول کارکرد، می‌توانند منجر به افزایش دمای ترانسفورماتور شوند. افزایش هرگونه اضافه ولتاژ بعنوان افزایش تحریک ترانس منجر به اشباع هسته می گردد و در نتیجه سبب بالا رفتن تلفات بی باری، داغ شدن هسته و در نهایت گرمتر شدن بیش از حد ترانسفورماتور می شود. بالتبع گرم شدن ترانس نیز سبب پیری زودرس عایق ها و افزایش سطح صدای آن می گردد. مطابق استاندارد IEC60076 افزایش ۵ درصد اضافه تحریک در طراحی لحاظ می گردد.

متاسفانه در دستورالعملهای (شرکت های توزیع برق کشور) که برداشت اشتباهی از استاندارد IEC60076-7 بوده، ذکر شده است که بارگیری از ترانس تا توان نامی تنها در دمای محیط ۲۰ درجه سانتیگراد امکان پذیر می باشد و در صورت افزایش دما بالاتر از ۲۰ درجه لازم است بارگیری از ترانس کاهش یابد. متاسفانه نویسندگان این دستورالعملها متوسط دمای سالانه را با حداکثر دمای محیط اشتباه گرفته اند.

اصول بارگیری طبق استاندارد IEC60076 چیست؟

طبق استاندارد IEC 60076 اصول بارگذاری روی ترانسفورماتورهای روغنی بشرح ذیل است:

  1. ارتفاع نصب نباید بیش از ۱۰۰۰ متر نسبت به سطح دریا باشد. در غیر اینصورت به ازای هر ۴۰۰ متر افزایش میبایست یک درجه از حداکثر دمای سیم پیچ کسر نمود.
  2. دمای محیط بایستی بین 25- تا 40 درجه باشد.
  3. موج ولتاژ اعمالی تقریبا سینوسی باشد.
  4. آلودگی محیطی نباید از مقدار پیش بینی شده بیشتر باشد.
  5. ولتاژ اعمال شده باید تقریبا سه فاز متقارن باشد.
  6. ترانسفورماتور ها از نظر قرار گرفتن در معرض زلزله ایمن باشند.

بارگیری غیرمجاز:

  • بارگیری غیر از توان تعریف شده
  • تغییر شرایط محیطی بر اساس طراحی (دمای محیط، ارتفاع نصب، آلودگی محیط و سایر موارد)
  • بارگیری نامقارن
  • بارگیری در خارج از فرکانس تعریف شده

ترفندهای افزایش طول عمر ترانسفورماتور با رعایت استاندارد IEC 60076

با توجه به موارد ذکر شده و دستور العمل بارگیری از ترانسفورماتور، برخی از بهره برداران ترانسفورماتور به دلایل مختلف، چون ایمنی و طول عمر ترانس، بارگیری از ترانس را به ۸۰ درصد توان نامی محدود می کنند که کار معقولی است و باعث عمر بیشتر ترانسفورماتور می شود. دمای هات اسپات و میزان اضافه بار مجازی که از ترانسفورماتور می توان گرفت به عواملی نظیر: دمای محیط ، بارقبلی ترانس ، زمان حضور اضافه بار و نوع اضافه بار بستگی دارد. عمر یک ترانسفورماتور، شدیداً تحت تأثیر افزایش درجه حرارت سیم پیچها و افزایش درجه حرارت روغن آن است. بنابراین هرچه بارگیری از ترانس کمتر باشد، تبعا دمای ترانس پایین تر و طول عمر و قابلیت اطمینان آن بیشتر خواهد بود.

منتها نکته اصلی اینجاست که تا زمانی که دمای محیط کمتر از دمایی که ترانس برای آن طراحی شده است باشد (۴۰ و ۴۵درجه)، میتوان بار نامی را به ترانسفورماتور دریافت نمود. البته بسته به نوع ،ساختمان وطریقه خنک شدن ترانسفورماتور و بسته به قطر سیم پیچ وضخامت عایق بندی،  ترانس می تواند جریان اضافه بار را بدون اثرات نامطلوب تا مدت معینی تحمل کند. اگر اضافه بارها کنترل نشوند، به مرور زمان ترانسفورماتور کهنه وفرسوده شده، و به اصلاح دچار پیری عایقی می گردد و در نتیجه طول عمر ترانس در مقابل تحمل تنش های الکتریکی و مکانیکی ناشی از اضافه بار ، اتصال کوتاه شبکه و … به شدت کاهش می یابد.

معرفی انواع بارگذاری و تاثیر هر کدام بر طول عمر ترانسفورماتور

الف- بارگیری دوره ای عادی

در این نوع بارگیری درجه حرارت محیط بیشتر و یا جریان بارگیری بیش از حد مجاز بوده ولی از دیدگاه طول عمر ، می بایستی نحوه بارگیری طوری باشد که طول عمر عادی ترانسفورماتور یعنی بارگیری در شرایط استاندارد رعایت گردد.

ب- بارگیری کوتاه مدت اضطراری

این بار گیری غیر معمول و سنگین است و باعث می گردد هادی به حرارت خطرناکی برسد و این امکان کاهش موقتی در تحمل عایقی را ایجاد می کند این نوع بارگیری در صورت بروز بایستی سریعا کنترل شوند. زمان مجاز برای این نوع بارگیری بایستی کمتر از ثابت زمانی حرارتی ترانسفورماتور باشد و بستگی به درجه حرارت روغن قبل از افزایش بارگیری داشته که معمولا کمتر از نیم ساعت است.

ج- بارگیری طولانی مدت اضطراری

گاهی اوقات در اثر فعال نشدن برخی از عناصر سیستم (مانند رله های راه اندازی و یا قطع کننده) که فقط پس از رسیدن به نقطه پایداری حرارتی فعال می گردند ترانسفورماتور تحت تاثیر افزایش حرارت قرار می گیرد. این شرایط به ندرت اتفاق می افتد، ولی در هر صورت سبب پیری عایق می گردد. در عین حال چون شرایط نادری در طول عمر یک ترانسفورماتور می باشد علت اصلی تضعیف و شکست عایقی محسوب نمی گردد.

اثرات بارگیری بیش از قدرت ترانسفورماتور

  • افزایش درجه حرارت در سطح غير قابل قبول در سیم پیچها، هادیها، عایق و روغن
  • افزایش چگالی فلوی پراکندگی
  • افزایش تلفات اضافی در فلزاتی که در معرفی فلوی پراکندگی قرار دارند
  • به اشباع رفتن هسته بدلیل ترکیب فلوی اصلی و فلوی پراکندگی
  • تغییرات در میزان رطوبت و گاز موجود در روغن و سایر عایقها در اثر تغییرات درجه حرارت
  • افزایش فشار بیشتر از حد تحمل به تجهیزات جانبی همچون بوشینگها و کلید تنظیم ولتاژ

عوامل موثر در طول عمر مفید ترانسفورماتور

  1. مشخصات فنی ساخت: با توجه به شرایط اقلیمی و نوع کاربرد ترانسفورماتور، طراحی ترانسفورماتور متفاوت بوده و این مهم باید در تنظیم مشخصات فنی لحاظ گردد بطور مثال ارتفاع نصب ، درجه حرارت، میزان آلودگی محیط ، شرایط بهره برداری، محیط نصب ترانسفورماتور ( Indoor یا Outdoor)
  2. عملیات نصب و راه اندازی:عملیات نصب و راه اندازی می بایستی توسط متخصصین خبره انجام شود و از ارجاع امر به افراد یا گروههای غیر متخصص اكيدا اجتناب نمود. درصد بسیاری از عملکردهای نامطلوب ترانسفورماتور بدليل عمليات نصب و راه اندازی غلط می باشد.
  3. سرویسهای دوره ای و نگهداری: سرویسهای دوره ای و نگهداری مناسب سهم بسزایی در افزایش طول عمر ترانسفورماتور داشته و لذا وجود برنامه سرویس و نگهداری در هر سازمان نشانه بلوغ کیفی آن می باشد.
  4. تعویض قطعات مستعمل: بدلیل گذشت زمان و شرایط فیزیکی حاکم می بایستی در وقت مناسب قطعات مستعمل تعویض شده و اصولا نوعی بهسازی صورت پذیرد.
  5. توجه به عوامل خارجی: علاوه بر موارد فوق، عوامل خارجی نیز در افزایش و کاهش عمر ترانسفورماتور مستقیما نقش دارند که این عوامل به شرح زیر می باشند:
    – انتخاب ترانسفورماتور با توجه به پایداری شبکه اتصال کوتاه ، امپدانس اتصال کوتاه ، نوع سیستم زمین و…)
    – نحوه بارگیری و Over Loading ترانسفورماتور (اضافه بار)
    – شرایط محیطی (درجه آلودگی محیط، درجه حرارت حداکثر و حداقل و …)|
    – انتخاب تجهیزات حفاظتی مناسب (برقگیر و …) – پخش بار (Load Flow) در شبکه های توزیع

محاسبه قدرت ترانسفورماتور + فرمول

از آنجایی که انتخاب نادرست قدرت ترانسفورماتور موجب تحمیل هزینه گزاف به خریدار می شود، یکی از مهمترین مسائلی که پیمانکار یا خریدار باید نسبت به آن آگاهی داشته باشد، انتخاب ترانسفورماتور متناسب با جریان یا توان مصرفی است.

بررسی اثر همزمان دما و مدت زمان بارگیری بر توان مجاز ترانسفورماتور

یکی ازعوامل تعیین ظرفیت بارگذاری ترانس، دمای محیط و میزان بهره برداری یا مدت زمان بارگیری از ترانس در طول روز است. با استفاده از جدول ظرفیت انواع ترانسفورماتور سه فاز ستون جریان نامی ثانویه و همینطور جدول (3) ضریب دما و مدت بارگیری، شما به راحتی میتونید خروجی بهینه رو برای تاسیسات با مدت زمان بارگیری ترانس محاسبه کنید. توجه داشته باشید جدول زیر مطابق استاندارد شرکت توزیع نیروی برق ایران و برای ترانسهای نرمال منتشر گردیده است:

ظرفیت ترانسفورماتور سه فاز و تکفاز ایران ترانسفو

توان ترانسفورماتورجریان نامی ثانویه (A)توان ترانسفورماتورجریان نامی ثانویه (A)
25kVA36.1400kVA577
50kVA72.2500kVA722
75kVA108.4630kVA909.0
100kVA144.3800kVA1155
125kVA180.41000kVA1443.0
160kVA231.21250kVA1804
200kVA289.01600kVA2309
250kVA360.62000kVA2887
315kVA455.0
جدول 1- ظرفیت انواع ترانسفورماتور سه فاز

توان ترانسفورماتورجریان نامی ثانویه (A)توان ترانسفورماتورجریان نامی ثانویه (A)
10kVA43.350kVA216.45
15kVA64.9375kVA324.7
25kVA108.2
جدول 2- ظرفیت انواع ترانسفورماتور تکفاز

ضریب بارگذاری با توجه به دما و دوره بارگیری×جریان نامی ثانویه= بارگذاری بهینه ترانس

جدول ظرفیت بارگیری در دما و زمان
جدول 3- تاثیر دما و طول دوره بارگیری بر ظرفیت ترانس

سوال: تاسیساتی با ترانس 1000 کاوا در دو شیفت صبح و عصر بمدت 14 ساعت در روز بصورت فول بار کار میکند. در دمای محیط 45 درجه حداکثر باری که میتوان از دستگاه کشید چقدر است؟
2- در چه درجه حرارتی میتوان بارگیری صد در صد داشت؟
جواب:1- طبق جدول بالا نوع بارگیری، بارگیری طولانی مدت در روز است. خروجی ترانس 1000 کاوا ضرب در ضریب 0.76 برابر با خروجی بهینه در ساعات مصرف است:
1443×0.76=1096 آمپر خروجی بهینه ترانس
2- در درجه حرارت 20 تا 25 درجه سانتیگراد بارگیری بهینه برابر با جریان خروجی ترانس است.

تاثیر ارتفاع از سطح دریا در محاسبه ظرفیت ترانسفورماتور

خوب تا اینجا به دو عامل میزان بارگیری و دما اشاره شد. ضریب بارگیری بهینه در ارتفاع از سطح دریا در جدول زیر آورده شده است. با استفاده از این لینک میتونید فاصله شهرتون رو از سطح دریا تخمین بزنید و ضریب مناسب خودتون رو از جدول زیر پیدا کنید و اون رو  در خروجی ترانس ضرب کنید تا خروجی بهینه شما مشخص بشه. این نکته رو فراموش نکنید که برای محاسبه ظرفیت بهینه، فقط در نظر گرفتن ارتفاع از سطح دریا کافی نیست، در حدی که ما در محاسبه ظرفیت بهینه فقط برای شهرستان های مرتفع ازش استفاده میکنیم.

از دیگر عواملی که ارتفاع در آن تاثیر میگذارد، فاصله محور عمود جرقه گیر بالا و پایین است. این فاصله تا ارتفاع 1000 متر 25 میلی متر است که به ازای هر 100 متر ارتفاع مازاد، یک درصد فاصله افزایش می یابد.

ضریب ارتفاع از سطح دریا×جریان نامی ثانویه= بارگیری بهینه ترانس

ارتفاع از سطح دریاضریب کاهش
0 -10001
1000- 120099%
1200 – 140098%
1400 – 160097%
1600 – 180096%
1800- 200095%
2000 – 220094%
2200 – 240093%
جدول 3- تاثیر ارتفاع از سطح دریا بر ظرفیت ترانس
دسته‌بندی مقالات و آموزش
اشتراک گذاری
نوشته های مرتبط

8 پاسخ به “بارگذاری ترانسفورماتور تا توان نامی: مجاز یا ممنوع؟”

  1. سلام و وقت بخیر. ممنون از شما بابت مطالب خوبتون. بنظرم مقالات سایت شما بسیار عالیه و مطالب تخصصی با بیان ساده و قابل فهم داره. ممنون از شما

    1. دورود به شما سمیرا جان. ممنون از محبت شما. خوشحالیم که تونستیم مطالبی کاربردی خدمتتان ارائه کنیم. از اینکه دیدگاه تان را با ما درمیان گذاشتید و بهمون انرژی دادید از شما متشکریم. موید و پیروز باشید.

  2. فرمول عمر طبیعی ترانسفورماتور برابر است با
    A=a.2 به توان منفی (تتا منهای تتا صفر) بروی دلتا تتا
    که تتا و تتا صفر دمای مجاز و دمای جاری می‌باشند
    سئوال
    دلتا تتا چیست؟

    1. دورود مهدی جان. تتا به دمای محیط و دلتا تتا به اختلاف یا جهش حرارتی روغن اشاره میکنن. جدول عمر عایقی از دست رفته ترانسفورماتور رو به ازای بارگیری های مختلف، در همین صفحه بزودی قرار میدیم. موید و پیروز باشید

  3. با سلام ،فقط در فصل سرد سال و فقط در دمای کمتر از ۱۵ درجه با توان ۸۰ درصد از ترانسفورماتور استفاده بشه بصورت طولانی مدت تا هر زمان دما به بالای ۱۵ درجه برسه ،آیا ترانسفورماتور خراب میشه؟
    یه سوال تخصصی داشتم ،اگر فاصله ترانس۲۰۰ kVA تا آخرین تیر برق ۴۰۰ متر باشه و مصرف کننده نهایت ۱۰ نفر مصرف کننده خانه باغی داشته باشه و از سیم خودنگهدار۷۰م‌‌م استفاده شده باشه،آیا از آخرین تیر برق با کابل ۲۵ آلومینیوم میشه انتظار ۶۰ آمپر ۳ فاز رو در فاصله ۱۲۰ متری از تیربرق داشت؟ممنونم اگر جواب بدین🙏❤️

    1. درود به شما مجتبی جان.خیر! ترانسفورماتور خراب نمیشه. ترانسفورماتورهای با سال ساخت قبل از 94 در صورتیکه دمای محیط حدود 25 درجه سانتیگراد باشه میتونید تا 80 درصد توان نامی رو بصورت 24 ساعته دریافت کنید. برای ترانسفورماتور های بعد از سال 94 در دمای 45 درجه سانتیگراد میتونید 90 درصد توان نامی رو بصورت 24 ساعته بهره برداری کنید. برای سوال دوم ، کابل آلومینیوم در فاصله 400 متری نهایت میتونه 40 آمپر به مصرف کننده برسونه و بیشتر از اون باعث افت ولتاژ میشه. برای فاصله بعد از 400 متر عملا به سطح مقطع بالاتر کابل آلومینیومی نیاز دارید که احتمالا مقرون به صرفه نیست. چون درسایت هایرین مارکت خدمات فروش کابل الومینیومی رو نداریم، مطلبی هم نداریم و بهتره جدول کابل های آلومینیومی رو در گوگل سرچ کنید. موید باشید❤️

  4. سلام و ارادت
    ممنون از اطلاعات دقیق و کاربردی به زبان ساده رو جمع آوری و در اختیار گذاشتین ،خداوند بهتون سلامتی و تندرستی بده ،منی که هیچگونه اطلاعاتی نداشتم کاملا برام مشخص شد که توان ترانسفورماتور و جریان نامی و تاثیر دمای محیط و همچنین ساعت بار بر اساس دما و تایم اون مشخص شد🙏🌸

    1. درود به شما مجتبی جان. از پیام محبت آمیزتون دلمون گرم شد و انرژیمونو افزون کرد❤️. خوشحالیم که این مطلب براتون مفید بوده و ممنون که همراه ما هستید 🙂

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت