چکیده:
بهره برداری اقتصادی از تجهیزات شبکه ایجاب می‌کند تا آنجا که ممکن است از اتلاف بی‌مورد انرژی در نقاط مختلف جلوگیری بعمل آید. ترانسفورماتورهای قدرت با وجود بازده بالائی که دارند یکی از عوامل اصلی اتلاف انرژی در شبکه می‌باشند. در این مقاله روش بهره برداری و بارگذاری ترانسفورماتورهای قدرت برای بحداقل رساندن تلفات آنها مورد بررسی قرار می‌گردد و سرانجام دستورالعمل‌هائی جهت بارگذاری آنها ارائه می‌گردد.
شرح مقاله:
انتقال انرژی از مراکز تولید تا مصرف نمی‌تواند بدون اتلاف انرژی انجام پذیرد. ولی امروزه سعی می‌شود تا آنجا که ممکن است از اتلاف بی‌مورد انرژی جلوگیری بعمل آید. به همین دلیل روشها و سیاست‌های مختلفی جهت طراحی، ساخت و بهره‌برداری بهینه از تجهیزات ارائه می‌گردد که همگی به منظور کاهش خسارتهای ناشی از تلفات انرژی در طول مسیر تولید تا مصرف می‌باشد.
ترانسفورماتورها اگر چه دارای بازده بالائی هستند (بیش از 99 درصد) ولی بعلت استفاده مکرر از لآنها در سطوح مختلف ولتاژ، یکی از عوامل اصلی اتلاف انرژی الکتریکی در شبکه‌های برق بشمار می‌آیند، بطوری که در سطح شبکه سراسری ایران رقمی در حدود 2 درصد از انرژی را هدر می‌دهند. درصد به ظاهر کوچک فوق رقمی در حدود 800 میلیون کیلووات ساعت انرژی را در سال گذشته هدر داده است.
در این مقاله نحوه بارگذاری ترانسفورماتورهای پستهای تبدیل و توزیع جهت حداقل نگهداشتن تلفات مورد بررسی قرار می‌گیرد و بر اساس آن روش تهیه جدول بارگذاری بهینه ارائه می‌گردد.
1 تلفات در ترانسفورماتورها:
تلفات ترانسفورماتورها از دو قسمت تلفات بی‌باری و بارداری تشکیل می‌شود. تلفات بی‌باری مستقل از بار بوده و تقریباً مقداری ثابت است، در حالیکه تلفات بارداری تابعی از بار ترانسفورماتور می‌باشد. بطور کلی تلفات در هر لحظه از رابطه (1) بدست می‌آید:
(رابطه ها و فرمول ها در فایل اصلی موجود است)
در این رابطه:
TL تلفات ترانسفورماتور، کیلووات
NL تلفات بی‌باری، کیلووات
LL تلفات بارداری، کیلووات
K بار عبوری از ترانسفورماتور، کیلوولت آمپر
S ظرفیت ترانسفورماتور، کیلوولت آمپر
رابطه (1) فقط برای ترانسفورماتورهای ONAN یا ترانسفورماتور هائی که مصرف سیستم خنک کننده آنها ناچیز باشد صادق است. در مورد سایر انواع ترانسفورماتورها بعداً اشاره خواهد شد.
2 تلفات در ترانسفورماتورهای موازی:
در صورتی که چند دستگاه ترانسفورماتور در یک پست نصب شده باشد، تلفات کل سیستم تبدیل ولتاژ برابر مجموع تلفات هر یک از ترانسفورماتور ها خواهد بود. بهره‌برداری از ترانسفورماتورهای پست ممکن است به یکی از دو صورت زیر انجام شود:
کلیه ترانسفورماتورها همواره بصورت موازی مورد بهره‌برداری قرار گیرند.
ترانسفورماتورها بسته به بار در مدار قرار گیرند. بدین معنی که با افزایش بار پست، برای جلوگیری از اضافه بار شدن ترانسفورماتوری که قبلاً در مدار قرار داشته، ترانسفورماتورهای دیگر را نیز به ترتیب وارد مدار سازند و با کاهش بار پست، مجدداً آنها را یک به یک و بسته به بار از مدار خارج نمایند.
در هر دو روش فوق، بهره‌برداری از ترانسفورماتورها بدون توجه به میزان تلفات سیستم تبدیل ولتاژ انجام می‌پذیرد. حال آنکه می‌توان با تنظیم یک جدول بار گذاری بهینه، عمل در مدار قرار دادن یا از مدار خارج کردن ترانسفورماتورها را طوری انجام داد که همواره حداقل تلفات وجود داشته باشد. برای روشن شدن مطلب، ابتدا ساده‌ترین حالت، یعنی وجود دو دستگاه ترانسفورماتور در یک سمت مورد بررسی قرار می‌گیرد. در این حالت فرض می‌شود شرایط ریز برقرار باشد:
قدرت‌های نامی S2 , S1
تلفات بی‌باری NL2 , NL1
تلفات بارداری LL2 , LL1
امپدانس درصد مساوی
نسبت مقاومت به راکتانس مساوی
سیستم خنک کننده هر دو ترانسفورماتور از نوع ONAN
اکر فرض کنیم S1
یعنی در بارهای کم به صرفه خواهد بود که فقط ترانسفورماتور شماره (1) را در مدار قرار دهیم. اما با افزایش بار زمانی فرا خواهد رسید که تاثیر تلفات بارداری بر تلفات بی‌باری بچربد. در آن صورت: