بررسی و امكان سنجی در طراحی ترانسفورماتورهای ولتاژ نوری و مقایسه آن با ترانسهای معمولی

توجه :

شما می توانید با خرید این محصول فایل " قلق های پایان نامه نویسی (از عنوان تا دفاع)" را به عنوان هدیه دریافت نمایید.

مقدمه

       انرژی الكتریكی به وسیله نیروگاههای حرارتی كه معمولاً در كنار ذخایر بزرگ ایجاد می شوند و نیروگاههای آبی كه در نواحی دارای منابع آبی قابل ملاحظه احداث می شوند ، تولید می شود . از این رو به منظور انتقال آن به نواحی صنعتی كه ممكن است صدها و هزاران كیلومتر دورتر از نیروگاه باشد ، خطوط انتقال زیادی بین نیروگاهها و مصرف كننده ها لازم است .

       در هنگام جاری شدن جریان در طول یك خط انتقال مقداری از قدرت انتقالی به صورت حرارت در هادیهای خط انتقال تلف می شود . این تلفات با افزایش جریان و مقاومت خط افزایش می یابد .تلاش برای كاهش تلفات تنها از طریق كاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادی نیست زیرا لازم است افزایش اساسی در سطح مقطع هادیها داده شود و این مستلزم مصرف مقدار زیادی فلزات غیر آهنی است .

       ترانسفورماتور برای كاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غیر آهنی بكار می رود . ترانسفورماتور در حالیكه توان انتقالی را تغییر نمی دهد با افزایش ولتاژ ، جریان و تلفاتی كه متناسب با توان دوم جریان است را با شیب زیاد كاهش می دهد .

       در ابتدای خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاینده افزایش می یابد و در انتهای خط انتقال توسط ترانسفورماتور كاهنده به مقادیر مناسب برای مصرف كننده ها پایین آورده می شود و به وسیله ترانسفورماتور های توزیع پخش می شود .

       امروزه ترانسفورماتور های قدرت ، در مهندسی قدرت نقش اول را بازی می كنند . به عبارت دیگر ترانسفورماتور ها در تغذیه شبكه های قدرت كه به منظور انتقال توان در فواصل زیاد به كار گرفته می شوند و توان را بین مصرف كننده ها توزیع می كنند ، ولتاژ را افزایش یا كاهش می دهند . به علاوه ترانسفورماتور های قدرت به خاطر ظرفیت و ولتاژ كاری بالایی كه دارند مورد توجه قرار می گیرند .

       تامین شبكه های 220 كیلو ولت و بالاتر موجب كاربرد وسیع اتو ترانسفورماتور ها شده است كه دو سیم پیچ یا بیشتر از نظر هدایت الكتریكی متصلند ، به طوریكه مقداری از سیم پیچ در مدارات اولیه و ثانویه مشترك است .

       در پستهای فشارقوی به دو منظور اساسی اندازه گیری و حفاظت ، به اطلاع از وضعیت كمیت های الكتریكی ولتاژ و جریان احتیاج است . ولی از آنجا كه مقادیر كمیت های مذبور در پستها و خطوط فشارقوی بسیار زیاد است و دسترسی مستقیم به آنها نه اقتصادی بوده و نه عملی است  ، لذا از ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ استفاده می شود . ثانویه این ترانسفورماتور ها نمونه هایی با مقیاس كم از كمیت های مزبور كه تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای كمیت اصلی را داراست ، در اختیار می گذارد ، و كلیه دستگاههای اندازه گیری ، حفاظت و كنترل مانند ولتمتر ، آمپرمتر ، توان سنج ، رله ها دستگاههای ثبات خطاها و وقایع و غیره كه برای ولتاژ و جریان های پایین ساخته می شوند از طریق آنها به كمیت های مورد نظر در پست دست می یابند . بنابراین ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ از یك طرف یك وسیله فشار قوی بوده و بنابراین می بایستی هماهنگ با سایر تجهیزات فشار قوی انتخاب شوند  و از طرف دیگر به تجهیزات فشار ضعیف پست ارتباط دارند ، لذا لازم است مشخصات فنی آنها بطور هماهنگ با تجهیزات حفاظت ، كنترل و اندازه گیری انتخاب شوند .

        ترانسفورماتور جریان حفاظتی جهت بدست آوردن جریان عبوری از خط انتقال یا تجهیزات دیگر در شبكه قدرت در مقیاس پایین تر به كار می روند و سیم پیچی اولیه آن بطور سری در مدار قرار می گیرد . تفاوت آن با ترانسفورماتور اندازه گیری آن است كه قابلیت آن را دارد كه جریانهای خیلی زیاد را به جریان كم قابل استفاده در رله ها تبدیل كند. از آنجا كه در اختیار گذاشتن جریان به طور مستقیم در ولتاژ های بالا میسر نیست ، و از طرفی چنانچه امكان بدست اوردن ان نیز باشد ، ساخت وسایل حفاظتی كه در جریان زیاد كاركنند به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا این عمل عمدتاً توسط ترانسفورماتور های جریان انجام می شود . همچنین ترانسفورماتور جریان باید طوری انتخاب شود كه هم در حالت عادی شبكه و هم در حالت اتصال كوتاه ئ ایجاد خطا بتواند جریان ثانویه لازم و مجاز برای دستگاههای حفاظتی تامین كند .

       ترانسفورماتور ولتاژ حفاظتی ترانسفورماتور هایی هستند كه در آن ولتاژ ثانویه متناسب و هم فاز با اولیه بوده و به منظور افزایش درجه بندی اندازه گیری ولتمتر ها ، واتمترها و نیز به منظور ایزولاسیون این وسایل از ولتاژ فشار قوی بكار برده می شود . همچنین از ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ برای رله های حفاظتی كه هب ولتاژ نیاز دارند نظیر رلههای دیستانس ، واتمتری و… استفاده می شود . این ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو نوع تقسیم می شود كه عبارتند از :

         الف- ترانسفورماتور ولتاژاندكتیوی

         ب- ترانسفورماتور ولتاژ خازنی

    همچنین این نوع ترانسفورماتور ها سد عایقی ایجاد می كنند به طوریكه رله هایی كه برای حفاظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود ، فقط نیاز دارند برای یك ولتاژ نامی 600 ولت عایق بندی شوند .

    ترانسفورماتور های اندازه گیری : در بیشتر مدارهای قدرت ، ولتاژ و جریانها بسیار زیادتر از آنستكه بشود با دستگاههای اندازه گیری معمولی اندازه گرفت . از این رو ترانسهای اندازه گیری بین این مدارها و وسایل اندازه گیری قرار می گیرند تا ایمنی ایجاد كنند . در ضمن مقدیر اندزه گیری شده در ثانویه ، معمولاً برای سیم پیچ های جریان A 1یا A 5 و برای سیم پیچ های ولتاژ 120 ولت است . رفتار ترانسفورماتور های ولتاژ و جریان در طول مدت رخداد خطا و پس از آن در حفاظت الكتریكی ، حساس و مهم است زیرا اگر در اثر رفتار نا مناسب در سیگنال حفاظتی ، خطایی رخ دهد ، ممكن است باعث عملكرد نادرست رله هل شود . یك ترانسفورماتور حفاظتی نیاز است كه در یك محدوده ای از جریان كه چندین برابر جریان نامی است كار كند و اغلب در معرض شرایطی قرار دارد كه بسیار سنگین تر از شرایطی است كه ممكن است ترانسفورماتور جریان اندازه گیری با آن مواجهه شود . تحت چنین شرایطی چگالی شار تا وضعیت اشباع پیشرفت می كند كه پاسخ، تحت این شرایط و دوره گذرای اندازه گیری اولیه جریان اتصال كوتاه مهم است ، در نتیجه به هنگام گزینش ترانسفورماتور های ولتاژ یا جریان مناسب ، مسائلی مانند دورة گذرا و اشباع نیز باید در نظر گرفته شود .

عناوین :

مقدمه
2-1 مقدمه
2-2- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری
2-3  ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن
2-3-1  ترانسفور ماتور ولتاژ القایی
2-3-2  ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT )
2-4 مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ
2-4-1 ضریب ولتاژ
2-4-2 آلودگی
2-4-3  ظرفیت پراكندگی
3-1 مقدمه
3-2 ماهیت نور
3-3 بررسی نور پلاریز ه شده
3-3-1  نور پلاریزه شده خطی    
3-3-2  نورپلاریزه شده دایره ای
3-3-3  نورپلاریزه شده بیضوی
3-4 پدیده دو شكستی
3-5  فعالیت نوری
3-6 اثرهای نوری القائی
3-6-1 اثر فارادی
3-6-2  اثر كر
3-6-3  اثر پاكلز
3-7  معرفی المانهای مهم نوری
3-7- 1 منابع نور
3-7-2 تار نوری
3-7-3  قطبشگر
3-7-4  تیغه ربع موج و نیمه موج
3-7-5  آشكار سازی نور
بررسی ترانسهای ولتاژ نوری
4-1 مقدمه
4-2  OPT براساس اثر كر
4-3 OPT  بر اساس اثر پاكلز
4-3- 1  اصول كار OPT
4-3-2  سیستم مدولاسیون شدت نور در OPT
4-3-3  مدار پردازش سیگنال در OPT
4-2-4  مواد سازنده سلول پاكلز
4-4  مشخصات OPT
4-4-1  مشخصه خروجی OPT
4-4-2 مشخصه حرارتی OPT
4-5  مسئل عملی OPT
4-6  بررسی مدار پردازش سیگنال در OCT
4-6- 1 مدار پردازش سیگنال بر اساس روش AC/DC
4-6-2  مدار پردازش سیگنال به روش +/-
4-6-3  مدار پردازش سیگنال با استفاده از متوسط شدت نور
فصل پنجم
5-1 مقدمه
5-2- مزایا  
5-3- تحلیل نوع تجاری
5-3-1 هزینه‌های سرمایه پست و هزینه‌های ساخت
5-3-2  بازده كارآیی عملكرد
5-3-3  صرفه‌جویی‌های نگهداری و تعمیرات
5-3-4  صرفه‌جویی‌های مصرف دوره نهایی
5-3-5  مثال عملكرد IPP، MW600 در KV230
5-4  نتیجه‌گیری
فصل ششم
مقایسه PT های معمولی با ترانسفور ماتورهای اندازه گیری نوری
6-1 مقدمه
6-2  مشكلات و معایب ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی
6-2-1  احتمال انفجار
6-2-2  اشباع شدن هسته ترانسفورماتور
6-2-3 اثر فرورزونانس
6-2-3-1  ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی
6-2-3-2 ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ القایی
6-2-4  شار پس ماند
6-2-5  وزن و حجم زیاد
6-2-6 محدود بودن دقت آنها
6-3  مزایای ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
6-3-1 عدم احتمال انفجار
6-3-2  عدم ایجاد پدیده فرورزونانس در آنها
6-3-3 بدون اثر شار پس ماند
6-3-4  وزن و حجم كم
6-3-5 داشتن دقت بالا
6-3-6  داشتن سرعت پاسخ دهی بالا
6-4  كاربردهای عملی ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری
6-5 نتیجه گیری
6-6 پیشنهادات
7-1 مبدل ولتاژ نوری KV 230 توسط سنسور نوری پخش میدان الكتریكی  
7-1-1 مقدمه
7-1-2 طرح OVT
7-1-3  برپایی آزمایش
7-2 مبدل‌های ولتاژ نوری بدون   باند پهن 138 كیلوولت و 345 كیلوولت
7-2-1 مقدمه
7-2-2  اصول طرح و كاركرد  
7-2-3  نتایج تست‌های آزمایشگاهی ولتاژ بالا
7-2-3-1 بازدهی در مورد دقت
7-3 ترانس اندازه‌گیری ولتاژ فشار قوی نوری توسط تداخل نسبی نور سفید
7-3-1 مقدمه
7-3-2  سنسور پاكلز فشار قوی و ترانسفورماتور ولتاژ نوری بر پایه سیستم WLI  
7-4  نتایج تجربی
7-5 نتیجه‌گری
ضمیمه 1: تحلیل ماتریس پلاریزاسیون نور
1ـ بردار جونز
2ـ پارامترهای استوكس
3- ماتریسهای جونز
4- ماتریسهای مولر
5ـ معرفی ماتریسهای فارادی، كروپاكلز
ضمیمه 2: جدول استاندارد ترانسفور ماتور ولتاژ