بخش حقیقی نفوذپذیری
بخش حقیقی نفوذپذیری
امپدانس سیم­پیچ با هسته هوایی
مقاومت سیم­پیچ با هسته هوایی
اندوکتانس با هسته هوایی
رلوکتانس کویل فاز X
رلوکتانس پنجره هسته

رلوکتانس مغناطیسی بخش پنجره هسته
شعاع سیم­پیچ i ام
اتفاع بین دو سیم­پیچ
مقاومت پوستی
مقاومت مستقیم
مقاومت مجاورت
رسانایی
عمق نفوذ
ضریب گذردهی الکتریکی خلا
ضریب گذردهی نسبی الکتریکی محیط
ارتفاع تغییر یافته سیم­پیچ
شعاع داخلی سیم­پیچ
شعاع خارجی سیم­پیچ
ضریب گذردهی الکتریکی مختلط
تعداد طبقات مدل الکتریکی متمرکز
ظرفیت خازنی بین دورهای یک دیسک
ظرفیت خازنی بین دورهای یک دیسک
ضخامت هادی در هر دیسک
تعداد دورهای یک دیسک
تعداد دیسک­های ادغام شده
مقاومت سری در مدل متمرکز
مقاومت سری تبدیل شده
کنداکتانس موازی در مدل متمرکز
آنتروپی
آنتروپی نرمالیزه شده
انرژی
انرژی نرمالیزه شده
مرکز ثقل بیضی

فهرست جدول‌ها
عنوان                                         صفحه
جدول ‏3‑1: ماتریس اندوکتانس ترانسفورماتور سه فاز.. 25
جدول ‏3‑2: مقادیر گذردهی الکتریکی مواد در 2محیط روغنی و بیروغن[8].. 33
جدول ‏6‑1: مقادیر نرمالیزه شده ویژگی های مورد استفاده – یک حالت برای هر خطا.. 78
جدول ‏6‑3: مقایسه شش درخت تصمیم.. 86

فهرست شکل‌‌ها
عنوان                                         صفحه
شکل ‏2‑1: میزان تاثیر اجزای ترانسفورماتور در رخداد خطا]2[ 11
شکل ‏2‑2: شماتیک ترانسفورماتور سه ستونه با اتصال حلقه[37]   13
شکل ‏2‑3: توزیع شار نشتی و نیروهای شعاعی و محوری ایجاد شده توسط آن.. 14
شکل ‏2‑4: برش از بالا- نیروی وارده بر استوانه سیم پیچ.. 14
شکل ‏2‑5: تغییر شکل-سمت راست: Free- سمت چپ: Force. 15
شکل ‏2‑6: جابه جایی محوری سیم پیچ ها نسبت به هم.. 15
شکل ‏2‑7: تغییر فضای بین دو دیسک متوالی.. 16
شکل ‏3‑1: اولین مدل ترانسفورماتور[40].. 17
شکل ‏3‑2: مدل متمرکز الکتریکی ترانسفورماتور برای فاز X[46] 22

شکل ‏3‑3: مدار مغناطیسی معادل ترانسفورماتور سه فاز.. 24
شکل ‏3‑4: وابستگی مقادیر حقیقی و موهومی نفوذپذیری مغناطیسی به فرکانس.. 26
شکل ‏3‑5: توزیع چگالی شار مغناطیسی در پنجره هسته(از سمت فشارضعیف به طرف فشارقوی)[35].. 28
شکل ‏3‑6: بخشهای iام و jام سیمپیچ.. 28
شکل ‏3‑7: مقاومت کل متغیر با فرکانس سیمپیچ فشارقوی.. 30
شکل ‏3‑8: برش از بالا- نحوه قرارگیری سیم پیچ ها و تانک ترانسفورماتور.. 30
شکل ‏3‑9: خازن استوانهای.. 31
شکل ‏3‑10: سیستم عایقی بین سیم پیچ فشارقوی و فشارضعیف.. 32
شکل ‏3‑11: مدل ساده شده سیستم عایقی.. 32
شکل ‏3‑12: برش بالای استوانه های موازی.. 33
شکل ‏3‑13: هادی استوانه ای در برابر صفحه زمین شده.. 34
شکل ‏3‑14: ظرفیت های خازنی دوربه دور و دیسک به دیسک در سیم پیچی دیسکی[46].. 35
شکل ‏3‑15: یک جفت دیسک سیم پیچ فشارقوی[46].. 36
شکل ‏3‑16: سیستم عایقی ساده شده بین دیسکی[53].. 36
شکل ‏3‑17: مدار ساده شده به منظور محاسبه ظرفیت خازنی سری   37
شکل ‏4‑1: پیکربندی تست نوع اول[52].. 42
شکل ‏4‑2: پیکربندی تست نوع سوم[52].. 43
شکل ‏4‑3: درخت نرمال توصیفی مدل متمرکز الکتریکی ترانسفورماتور[46].. 44
شکل ‏5‑1: پاسخ فرکانسی برای فازهای A و B در حالت سالم در تست نوع اول.. 50
شکل ‏5‑2: پاسخ فرکانسی برای فازهای A و B در حالت سالم در تست نوع سوم.. 51
شکل ‏5‑3: اثر افزایش فاصله بین دیسکی بر پاسخ فرکانسی.. 53
شکل ‏5‑4: اثر کاهش فاصله بین دیسکی بر پاسخ فرکانسی.. 53
شکل ‏5‑5: اثر افزایش شعاع سیم پیچ فشارقوی بر پاسخ فرکانسی در رنج فرکانسی میانی.. 54
شکل ‏5‑6: اثر کاهش شعاع هر دو سیم پیچ بر پاسخ فرکانسی در رنج فرکانسی میانی.. 55
شکل ‏5‑7: اثر افزایش شعاع هر دو سیم پیچ بر پاسخ فرکانسی در رنج فرکانسی میانی.. 55
شکل ‏5‑8: اثر افزایش شعاع هر دو سیم پیچ بر پاسخ فرکانسی در رنج فرکانسی بالا.. 56
شکل ‏5‑9: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور در تست نوع اول برای فاز A در حالت سالم، تغییر شکل درجه یک و درجه دو.. 58
شکل ‏5‑10: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور تست نوع اول فاز A در حالت سالم، جابه جایی شعاعی درجه یک و درجه دو.. 59
شکل ‏5‑11: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور در تست نوع اول برای فاز A در حالت سالم، جابهجایی محوری به میزان 100 میلیمتر در دو جهت بالا و پایین.. 60
شکل ‏5‑12: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور در تست نوع اول برای فاز A در حالت سالم، تغییر فضای بین دیسکی در دیسکهای بالایی و میانی به میزان 75 درصد ارتفاع اولیه بین دیسکها.. 61
شکل ‏5‑13: پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور در تست نوع اول برای فاز A در حالت سالم، اتصال کوتاه ده دور در دیسک اول و ده دور در دیسکهای اول به همراه میانی.. 62
شکل ‏5‑14: دیاگرام ولتاژ- جریان.. 63
شکل ‏5‑15: دیاگرام ولتاژ-جریان برای حالت سالم و دو حالت معیوب با 20 و 30 درصد از دور اتصال کوتاه شده.. 64
شکل ‏6‑1: درخت تصمیم نمونه.. 68
شکل ‏6‑2: فایل متنی برای نرم افزار Weka. 72
شکل ‏6‑3: فلوچارت طبقه بندی.. 76
شکل ‏6‑4: ساختار سه درخت تصمیم متفاوت با ورودی های متفاوت   78
شکل ‏6‑5: درخت تصمیم اول- با هشت ورودی: مقادیر آستانه به ترتیب   80
شکل ‏6‑6: درخت تصمیم دوم- با دو ورودی: مقادیر آستانه به ترتیب   81
شکل ‏6‑7: درخت تصمیم سوم- با ده ورودی: مقادیر آستانه به ترتیب : 82
شکل ‏6‑8: ساختار سه درخت تصمیم متفاوت با ورودی های متفاوت   83
شکل ‏6‑9: درخت تصمیم با 32 ورودی : مقادیر آستانه پارامترها به ترتیب : 84
شکل ‏6‑10: درخت تصمیم با 8 ورودی : مقادیر آستانه پارامترها: ترتیب : 85
شکل ‏6‑11: درخت تصمیم با چهل ورودی: مقادیر آستانه ترتیب : 86

1-     مقدمه

1-1-              مقدمه

یکی از سیستم­های مهم و پیچیده که تاکنون ساخته شده است، سیستم قدرت می­باشد. سیستم الکتریکی قدرت نقش کلیدی در جوامع مدرن بازی می­ کند. ترانسفورماتور­های قدرت[1] یکی از مهم­ترین اجزا در هر سیستم قدرتی می­باشند. در حقیقت ترانسفورماتور­های قدرت، نقش لینک ارتباطی بین بخش تولید و انتفال را بر عهده دارند و هر گونه خروج عدم برنامه ­ریزی­شده آن، باعث قطع توان و خاموشی می­شود. ترانسفورماتور­های قدرت تحت شرایط بهره ­برداری و محیطی مختلف، دچار آسیب­های متفاوتی می­شوند. بعضی از این خطا­ها و آسیب­ها بسیار شدید بوده و ادوات حفاطتی ترانسفورماتور را وادار به عملکرد کرده و به یکباره ترانسفورماتور را از مدار خارج می­ کنند درحالیکه بعضی از خطا­ها این شدت را نداشته و ادوات حفاظتی به راحتی قادر به تشخیص آن­ها نخواهند بود. این دسته از خطا­ها در سیستم عایقی، سیم­پیچ­ها و هسته ترانسفورماتور­های قدرت رخ داده که تشخیص آن­ها مشکل می­باشد.از همین­رو به منظور ارزیابی وضعیت ترانسفورماتور­های قدرت، تست­ها و آزمایش­های مختلفی به صورت برنامه ­ریزی­شده مبتنی بر زمان بر روی آن­ها انجام می­گیرد. اکثر این تست­ها در حالت نابهنگام انجام شده واین مستلزم خروج ترانسفورماتور از مدار بوده که از نظر قابلیت اطمینان سیستم و هزینه­ های مربوط به قطع توان و خاموشی، بهینه و منطقی نمی­باشد. به دلیل اهمیت ترانسفورماتور­های قدرت و مشکل موجود در تست­های آفلاین، بهره­برداران به انجام تست­ها و تشخیص خطا به صورت بهنگام روی­آوردند تا به­طور دائم از وضعیت جاری ترانسفورماتور آگاهی داشته و از خروج غیربرنامه ­ریزی شده ترانسفورماتور جلوگیری کنند و هزینه­ های خروج را کاهش دهند.
اکثر آسیب­ها که به مرور زمان به خرابی­های بزرگتر تبدیل می­شوند در قسمت فعال ترانسفورماتور یعنی هسته و سیم­پیچ­ها اتفاق می­افتند. بعنوان مثال با تضعیف سیستم عایقی ترانسفورماتور فشار بست­ها کاهش یافته و در نتیجه منجر به کاهش مقاومت مکانیکی می­گردد. بسیاری از خرابی­های دی­الکتریک در داخل ترانسفورماتور نتیجه مستقیم کاهش مقاومت مکانیکی به خاطر تغییر شکل و دفرمه شدن[2]، می­باشند[1]. بنابراین تشخیص هرچه زودتر تغییر شکل­های سیم­پیچ و هسته بسیار قابل توجه و حائز اهمیت خواهد شد.
روش­ها و تست­های مختلفی به منظور ارزیابی شرایط ترانسفورماتور وجود دارد که از آن جمله می­توان به روش­هایی مانند تحلیل پاسخ فرکانسی[3]، آنالیز گازهای محلول[4]، پردازش سیگنال[5]، شار نشتی[6] و جریان توالی منفی[7] … نام برد[2]. از بین آن­ها، روش تحلیل پاسخ فرکانسی روشی بسیار محبوب، فراگیر بوده

این مطلب را هم بخوانید :

نظریه رفتار تریاندس،پایان نامه عوامل موثر در استفاده از آموزش الکترونیکی - مجله علمی

 که قابلیت بالایی در تشخیص خطا­ها داشته و پیاده­سازی آن ساده و راحت می­باشد.

1-2-              بیان مسئله

جریان خطا در ترانسفورماتور قدرت به سیم­پیچ­ها و ساختار مکانیکی متناظر با آن، استرس مکانیکی بسیار شدیدی را وارد می­ کند. این استرس منجر به تغییرات در سیم­پیچ­ها شده و خرابی بالقوه ترانسفورماتور را همراه خواهد داشت. این تغییرات بر مقادیر خازنی و اندوکتیو سیم­پیچ­ها تاثیر گذاشته و در نتیجه باعث تغییر در پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور شده و از این رو براحتی قابل تشخیص خواهند بود.
تحلیل پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور که از سال 1978 ارائه شده است، یک ابزار رایج تشخیص تغییرات سیم­پیچ­های ترانسفورماتور می­باشد. تحلیل پاسخ فرکانسی با تزریق یک سیگنال بین ترمینال­های ترانسفورماتور و محاسبه دامنه و فاز پاسخ دریافتی در مقابل فرکانس، پیاده­سازی خواهد شد[3]. بطورکلی این روش، یک تکنیک صنعتی برای افراد ماهر در زمینه خطایابی می­باشد که پاسخ فرکانسی را با داده ­های تاریخی ثبت شده یا با اطلاعات ترانسفورماتور مشابه(اصطلاحا ترانسفورماتور خواهر) از نظر ظاهری مورد مقایسه قرار ­دهند.
تغییر شکل­های جزیی در سیم­پیچ­های ترانسفورماتور هیچ اثر قابل توجهی بر مشخصات بهره ­برداری ایجاد نمی­ کنند، اما خواص مکانیکی مس ممکن است تغییر کند و هم­چنین مقاومت ضربه[8] بطور قابل­توجهی به­خاطر آسیب عایقی و کاهش فواصل، کاهش یابد. هرچند این تغییر شکل­ها بعد از یک دوره زمانی طولانی مدت از طریق تحلیل روغن یا رله بوخهلتز[9] قابل شناسایی خواهند بود.
این بدان معناست که روش­های تشخیصی پیشرفته­تری برای ترانسفورماتور با بهره گرفتن از پردازش سیگنال به منظور تشخیص خطای داخلی نیاز است. روش­های پردازش سیگنال برای بیرون کشیدن اطلاعات مفید از سیگنال مورد نظر مورد استفاده قرار می­گیرد. در این روش، سیگنال می ­تواند بصورت شکل موج ولتاژ، جریان تونرال[10] یا ترکیبی از آن­ها باشد. به دلیل اینکه روش­های موجود برای ارزیابی شرایط داخلی ترانسفورماتور نمی ­تواند همه انواع خطا­های مختلف را نشان دهد، به روش­های هوشمندی نیاز است تا قادر به تشخیص خطا و نوع آن باشند. در مراجع مختلف روش­های متفاوتی برای نیل به این مطلب ارائه کرده­اند.

1-3-              مروری بر مقالات

این قسمت به مروری بر مقالاتی که در این زمینه تحقیق کرده و منتشر شده پرداخته است. در بععضی از این مقالات به مدل­سازی ترانسفورماتور به منظور تعیین پاسخ فرکانسی ترانسفورماتور متمرکز شده و در