پایان نامه بررسی اثرات هارمونيک های ولتاژ و جريان بر روی ترانسفورماتورهای قدرت

چكيده :

در اين پايان نامه (پژوهش) به مطالعه ارتباط بين منحني مغناطيس شوندگي هسته ترانسفور ماتور و ناپايداريهاي هارمونيکي ناشي از آن مي پردازيم .سپس انواع هارمونيک هاي ولتاژ و جريان و اثرات آنها را بر روي سيستم هاي قدرت ، در حالات مختلف مورد بررسي قرار   مي دهيم0 در قسمت بعد به بررسي چگونگي حذف هارمونيک ها در ترانسفور ماتور هاي قدرت با استفاده از اتصالات ستاره ومثلث سيم پيچي ها مي پردازيم .و در نها يت نيز جبرانکننده ها ي استاتيک و فيلتر ها را به منظور حذف  هارمونيک هاي سيستم قدرت مورد مطالعه قرار مي دهيم.

کلمات کليدي :

ناپايداري هارمونيکي ، منحني مغناطيس شوندگي ، فيلترها ، سيستم قدرت ، هارمونيک ولتاژ و جريان ، جبرانساز استا تيک

اين پروژه شامل پنج فصل است كه :

فصل اول :در موردشناخت ترانسفورماتور و آشنايي كلي با اصول اوليه ترانسفورماتور اصول كار و مشخصات اسمي ترانسفورماتور و چگونگي تعيين تلفات در ترانسفورماتور و ساختمان ووسايل حفاظتي بكار رفته در ترانسفورماتور بحث مي كند .

فصل دوم :در مورد رابطه بين B – H و منحني مغناطيس شوندگي تلفات پس ماند هسته جريان تحريكي در ترانسفورماتورها و ناپايداري هارمونيكي مرتبط با هسته و چگونگي ايجاد ناپايداري كنترل ناپايداري و آناليز هارمونيكي جريان مغناطيس كننده و عناصر اشباع را مورد بررسي قرار مي دهد .

فصل سوم :در اين فصل با هارمونيكهاي جريان ولتاژ اثرات آنها و هارمونيكهاي جريان در يك سيستم  خازن و يك سيستم  پس از نصب خازن و عيوب هارمونيكهاي جريان و هارمونيكهاي ولتاژ و چگونگي تعيين آنها را مورد بررسي قرار مي دهد .

فصل چهارم : دراين فصل به بررسي عملكرد هارمونيك در ترانسفورماتور مي پردازيم و انواع آن در اتصالات ترانس را مورد بررسي قرار مي دهيم و هارمونيك سوم در ترانسفورماتور و ايجاد سيم پيچ ثالثيه يا پايداركننده براي حذف هارمونيك و همچنين تلفات هارمونيكها در ترانسفورماتور مي پردازيم .

فصل پنجم:در اين فصل به منظورحذف هارمونيکهاواثرات آنها در سيستمهاي قدرت،به مطالعه جبرانکننده هاي استاتيک مي پردازيم. امروزه در سيستم هاي قدرت مدرت جبران كننده هاي استاتيك بعنوان كامل ترين جبران كننده ها مطرح هستند.

فهرست مطالب

مقدمه…………………………………………………………………………………………………. 1

فصل اول: شناخت ترانسفورماتور……………………………………………………….. 6

1-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………. 7

2-1 تعريف ترانسفورماتور…………………………………………………………………… 7

3-1 اصول اوليه…………………………………………………………………………………… 7

4-1 القاء متقابل…………………………………………………………………………………… 7

5-1 اصول کار ترانسفورماتور……………………………………………………………….. 9

6-1 مشخصات اسمي ترانسفورماتور……………………………………………………… 12

1-6-1 قدرت اسمي……………………………………………………………………………. 12

2-6-1 ولتاژ اسمي اوليه………………………………………………………………………. 12

3-6-1 جريان اسمي……………………………………………………………………………. 12

4-6-1 فرکانس اسمي…………………………………………………………………………. 12

5-6-1 نسبت تبديل اسمي…………………………………………………………………… 13

7-1 تعيين تلفات در ترانسفورماتورها…………………………………………………….. 13

1-7-1 تلفات آهني…………………………………………………………………………….. 13

2-7-1 تلفات فوکو در هسته………………………………………………………………… 13

3-7-1 تلفات هيسترزيس……………………………………………………………………. 14

4-7-1 مقدار تلفات هيسترزيس……………………………………………………………. 16

5-7-1 تلفات مس………………………………………………………………………………. 16

8-1 ساختمان ترانسفورماتور…………………………………………………………………. 17

1-8-1 مدار مغناطيسي (هسته)…………………………………………………………….. 17

2-8-1 مدار الكتريكي (سيم پيچها)……………………………………………………….. 17

1-2-8-1 تپ چنجر…………………………………………………………………………… 18

2-2-8-1 انواع تپ چنجر…………………………………………………………………… 18

3-8-1 مخزن روغن……………………………………………………………………………. 19

مخزن انبساط……………………………………………………………………………………….. 19

4-8-1 مواد عايق………………………………………………………………………………… 19

الف – كاغذهاي عايق……………………………………………………………………………. 20

ب – روغن عايق………………………………………………………………………………….. 20

ج – بوشينكهاي عايق……………………………………………………………………………. 20

5-8-1 وسايل حفاظتي………………………………………………………………………… 21

الف – رله بوخهلتس…………………………………………………………………………….. 21

ب – رله كنترل درجه حرارت سيم پيچ…………………………………………………… 22

ج – ظرفيت سيلي گاژل………………………………………………………………………… 23

9-1 جرقه گير…………………………………………………………………………………….. 24

1-10 پيچ ارت…………………………………………………………………………………… 24

فصل دوم: بررسي بين منحني B-H و آناليز هارمونيكي جريان مغناطيس كننده     26

1-2 مقدمه…………………………………………………………………………………………. 27

2-2 منحني مغناطيس شوندگي……………………………………………………………… 27

3-2 پس ماند (هيسترزيس)………………………………………………………………….. 30

4-2 تلفات پس ماند (تلفات هيسترزيس)……………………………………………….. 32

5-2 تلفات هسته…………………………………………………………………………………. 32

6-2 جريان تحريك……………………………………………………………………………… 33

7-2 پديده تحريك در ترانسفورماتورها………………………………………………….. 33

8-2 تعريف و مفهوم هارمونيك ها………………………………………………………… 36

1-8-2 هارمونيك ها…………………………………………………………………………… 36

2-8-2 هارمونيك هاي مياني……………………………………………………………….. 37

9-2 ناپايداري هارمونيكي مرتبط با هسته ترانس در سيستمهاي AC-DC     37

10-2 واكنشهاي فركانسي AC-DC…………………………………………………….. 37

11-2 چگونگي ايجاد ناپايداري…………………………………………………………….. 39

12-2 تحليل ناپايداري…………………………………………………………………………. 40

13-2 كنترل ناپايداري…………………………………………………………………………. 41

14-2 جريان مغناطيس كننده ترانسفورماتور……………………………………………. 42

1-14-2 عناصر قابل اشباع…………………………………………………………………… 42

2-14-2 وسايل فرومغناطيسي………………………………………………………………. 43

فصل سوم : تأثير هارمونيكهاي جريان ولتاژ روي ترانسفورماتورهاي قدرت   46

1-3 مقدمه…………………………………………………………………………………………. 47

2-3 مروري بر تعاريف اساسي……………………………………………………………… 47

3-3 اعوجاج هارمونيكها در نمونه هايي از شبكه……………………………………… 49

4-3 اثرات هارمونيك ها………………………………………………………………………. 51

5-3 نقش ترميم در سيستمهاي قدرت با استفاده از اثر خازنها                     52

1-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم قدرت بدون خازن           52

2-5-3 توزيع هارمونيكهاي جريان در يك سيستم پس از نصب خازن          52

6-3 رفتار ترانسفورماتور در اثر هارمونيكهاي جريان………………………………… 54

7-3 عيوب هارمونيكها در ترانسفورماتور………………………………………………… 54

1-7-3 هارمونيكهاي جريان…………………………………………………………………. 54

1) اثر بر تلفات اهمي……………………………………………………………………………. 54

2) تداخل الكترومغناطيسي با مدارهاي مخابراتي……………………………………….. 54

3) تأثير بر روي تلفات هسته…………………………………………………………………. 55

2-7-3 هارمونيك هاي ولتاژ………………………………………………………………… 55

1) تنش ولتاژ روي عايق……………………………………………………………………….. 55

2) تداخل الكترواستاتيكي در مدارهاي مخابراتي……………………………………….. 55

3) ولتاژ تشديد بزرگ…………………………………………………………………………… 56

8-3 حذف هارمونيكها…………………………………………………………………………. 56

1) چگالي شار كمتر……………………………………………………………………………… 56

2) نوع اتصال………………………………………………………………………………………. 57

3) اتصال مثلث سيم پيچي اوليه يا ثانويه………………………………………………….. 57

4) استفاده از سيم پيچ سومين………………………………………………………………… 57

5) ترانسفورماتور ستاره – مثلث زمين…………………………………………………….. 57

9-3 طراحي ترانسفورماتور براي سازگاري با هارمونيك ها……………………….. 58

10-3 چگونگي تعيين هارمونيكها…………………………………………………………. 59

11-3 اثرات هارمونيكهاي جريان مرتبه بالا روي ترانسفورماتور                  59

12-3 مفاهيم تئوري……………………………………………………………………………. 60

1-12-3 مدل سازي……………………………………………………………………………. 60

13- 3 نتايج عمل……………………………………………………………………………….. 61

14-3 راه حل ها…………………………………………………………………………………. 62

15-3 نتيجه گيري نهايي……………………………………………………………………… 62

فصل چهارم: بررسي عملكرد هارمونيك ها در ترانسفورماتورهاي قدرت       63

1-4 مقدمه…………………………………………………………………………………………. 64

2-4- پديده هارمونيك در ترانسفورماتور سه فاز……………………………………… 64

3-4 اتصال ستاره…………………………………………………………………………………. 68

1-3-4 ترانسفورماتورهاي با مدار مغناطيسي مجزا و مستقل                      68

2-3-4 ترانسفورماتورها با مدار مغناطيسي پيوسته يا تزويج شده                 71

4-4 اتصال Y_y ستاره با نقطه خنثي………………………………………………………… 72

5-4 اتصال Dy…………………………………………………………………………………… 72

6-4 اتصال yd……………………………………………………………………………………. 73

7-4 اتصال Dd…………………………………………………………………………………… 74

8-4 هارمونيك هاي سوم در عمل ترانسفورماتور سه فاز………………………….. 74

9-4 سيم پيچ ثالثيه يا پايداركننده……………………………………………………………. 76

10-4 تلفات هارمونيك در ترانسفورماتور………………………………………………. 77

1-10-4 تلفات جريان گردابي در هادي هاي ترانسفورماتور                      77

2-10-4 تلفات هيسترزيس هسته…………………………………………………………. 77

3-10-4 تلفات جريان گردابي در هسته…………………………………………………. 78

4-10-4 كاهش ظرفيت ترانسفورماتور………………………………………………….. 79

فصل پنجم: جبران كننده هاي استاتيك………………………………………………… 80

1-5 مقدمه…………………………………………………………………………………………. 81

2-5 راكتور كنترل شده با تريستور TCR……………………………………………….. 81

1-2-5 تركيب TCR و خازنهاي ثابت موازي………………………………………… 87

3-5 راكتور اشباع شدهSCR………………………………………………………………… 88

1-3-5 شيب مشخصه ولتاژ………………………………………………………………….. 89

نتيجه گيري ………………………………………………………………………………………… 91

منابع و مآخذ……………………………………………………………………………………….. 92

چكيده به زبان انگليسي…………………………………………………………………………. 94