ترانس ولتاژ
ترانس ولتاژ ( Voltage transformer ): 
یک ترانس کاهنده است برای رسیدن به ولتاژ متناظر در اولیه این ترانس . ولتاژ ثانویه در این ترانسها متناسب و هم فاز با ولتاژ اولیه است . این ترانسها بصورت موازی بین ولتاژ اولیه و زمین قرار می گیرد ( در انواع تک فاز ) . این ترانس هم دارای انواع مختلف و اندازه ها ، قدرت متفاوت و ساختمانهای متفاوت است . ترانسهای ولتاژ در انواع تک فاز ، دو فاز و چند فاز نیز ساخته میشوند . این ترانسها در ولتاژ های بالا برای صرفه جویی درهزینه ها و کمتر شدن حجم ساختمانی خود از خازنهایی سود می برد که در داخل خود ترانس تعبیه شده است و به ترانسهای ولتاژ خازنی معروف است . علاوه بر اندازه گیری ولتاژ فشار قوی و نمونه برداری ولتاژ برای رله های حفاظتی از ترانس های ولتاژ در پستها برای ارتباطات PLC نیز استفاده میشود که در بعضی موارد وسایل ارتباطی ( لاین تراپ ) بروی خود این ترانسها نصب میشود که در ادامه به آن می پردازیم :
انواع ترانس ولتاژ :
v ترانس ولتاژ اندوکتیو ( VT یا PT )
vترانس ولتاژ خازنی ( CapacitiveVoltageTransformer )
- ترانس ولتاژ اندوکتیو :
ترانسهای ولتاژ ، شامل دو سیم پیچ هستند که بسته به نوع ترانس و ترانس مورد درخواست در ثانویه میتواند تعداد بیشتری سیم پیچ ( کور ) وجود داشته باشد . در درون این ترانسها هم روغن روان قرار دارد و باعث خنک شدن ترانس میشود .در اولیه ، این ترانس به ولتاژ نامی پست متصل میشود و تنها شامل یک ترمینال است ( البته در انواعی از آن ترمینالهای اولیه ورود و خروج هم وجود دارد ) . قدرت خروجی ترانس ولتاژ برابر با مجموع قدرت کورهای ثانویه است .
قدرتی که بروی پلاک ترانس درج میشود ، قدرتی است که ترانس بطور دائم در مدار میتواند بدهد .ترانس ولتاژ طرح شده برای فرکانس 50 هرتز میتواند در فرکانس 60 هرتز هم بدون افت قدرت نامی بکارش ادامه دهد.
- ترانس ولتاژ خازنی :
امروزه بخاطر هزینه های کمتر این نوع ترانسها و نوع کاربرد آنها بیشتر از این نوع ترانسها استفاده میشود که در این مقوله بیشتر به این نوع ترانسها می پردازیم ؛ از آنجا که خصوصیات عایقی در ولتاژ های بالا تر در ترانسهای ولتاژ اندوکتیو به نسبت سخت تر و حجیم تر میشود لذا در ابتدای امر توسط خازنهایی ولتاژ اولیه را کاهش داده که این خازنها از نوع کاغذی با هادی آلومینیومی هستند که بصورت متوالی قرار دارند و بسته به ولتاژ ، تعداد خازنها متفاوت است و در ولتاژ بیشتر تعداد خازنهای سری بیشتر میشود . پس از کاهش این ولتاژ با استفاده از یک هسته و سیم پیچ به مقدار نامی ولتاژ در ثانویه که ذکر شد کاهش می یابد . ترانسهای ولتاژ خازنی دقت کمتری دارند اما قیمت مناسب تری دارند ، و از آنجا که در نصب سیستم PLC نیز جهت جلوگیری در نصب خازنهای کوپلاژ جلوگیری میشود لذا از این ترانسها بیشتر استفاده میشود .
قسمتهای مختلف یک ترانس ولتاژ خازنی:
1 - سیستم انبساطی
2 - المانهای خازنی
3 - بوشینگ ولتاژ میانی
4 - ترمینال اولیه
5 - ترمینال ولتاژ پائین
6 - بالشتک گازی
7 - دریچه نشاندهنده روغن
8 - راکتور جبران کننده
9 - مدار میرا کننده فرو رزونانس
10- سیم پیچ های اولیه و ثانویه
11- هسته
12- جعبه ترمینال
1 – واحد الکترو مغناطیسی
2 – سیم پیچ اولیه ترانس ولتاژ میانی
3 – رآکتور جبران کننده
4 – سیم پیچ های تنظیم
5 – سیم پیچ های ثانویه
6 – مدار میرا کننده فرورزونانس
فرورزونانس اصولاً نوعی تشدید ( رزونانس) است که در مدارهای سلفی و خازنی سری ، با عنصر سلفی دارای هسته آهنی ، نظیر مدار بسته سیم پیچی روی میدهد . ظرفیت خازنی مقسم ولتاژ بطور سری با راکتور جبران کننده و ترانس اصلی یک مدار تشدید را در این ترانسها بوجود می آورد ، در زمان بروز این پدیده شرایط اشباع هسته مغناطیسی مدار و اندوکتانس ظاهر گردیده ، پدیده رزونانس را به فرورزونانس تبدیل میکند . این متن برگرفته از سایت مهندسی برق قدرت و شبکه های انتقال و توزیع مهندس هادی حداد خوزانی می باشد. بدون وجود مقاومت اضافی بار با تلفات در یک مدار LC ، ولتاژ دو سر هر یک از المانهای آن میتواند از ولتاژ منبع اعمال شده به آنها بزرگتر شود .
در نتیجه این پدیده ، ممکن است ولتاژهای بزرگی در فاصله ایزولاسیون قسمتهای مختلف یک شبکه رخ دهد و یا موجب اشباع شدید هسته آهنی در اثر جریانهای زیاد شود و یا موجب گرم شدن بیش از حد واحد الکترو مغناطیسی و یا شکست عایقی در آن شود . مدار میرا کننده از اتصال سری یک راکتور دارای هسته آهنی و یک مقاومت خنک شونده با روغن تشکیل شده است . در شرایط معمولی هسته راکتور میرا کننده اشباع نمی شود و بنابر این امپدانس بالایی از خود نشان میدهد. با شروع فرورزونانس ، فلو در هر دو هسته ترانسفورماتور اصلی و راکتور میرا کننده افزایش می یابد . اشباع هسته راکتور میرا کننده باعث کاهش امپدانس در مدار می شود که خود باعث عبور یک جریان از داخل آن می شود و موجب خنثی شدن این پدیده می شود .
همچنین اگرسه ترانس ولتاژ تک فاز استفاده شود ، جهت جلوگیری از این پدیده ، در خروجی سیم پیچ مثلث باز از مقاومتی 30 تا 35 اهمی و با توان 300 وات یا بیشتر استفاده میشود .
همانطور که در شکل شماتیک مشخص بوده ، ترانسفورماتور اصلی واحد الکترو مغناطیس دارای چند سیم پیچ تنظیم بوده است که برای ثابت نگه داشتن و یا بهتر کردن دقت برای یک بار که با بار نامی تفاوت داشته است و یا حد اقل کردن خطای دامنه و یا ایجاد امکان تعویض مقسم ولتاژ و تنظیم مجدد ترانسفورماتور برای ترکیب جدید مقسم ولتاژ و واحد مغناطیسی بکار میرود که با تغییر شکل تعداد دور سیم پیچ ها میتوان تعداد دور را تا 05/6 + درصد با فاصله 05/0 در صد تنظیم نمود ؛ که البته این اتصالات بنا به در خواست تنظیم شده هستند و ضرورتی به تنظیم مجدد آنها در محل پست نیست .
مشخصات مهم یک ترانس ولتاژ به قرار زیر است که در هنگام سفارش و یا طراحی لحاظ قرار می گیرد :
v بالاترین ولتاژ سیستم
v فرکانس نامی
v نسبت تبدیل
v تیپ و کلاس
v ظرفیت خازنی بین اولیه و زمین
v فاصله خزشی ( Creepage Distance )
v حد اکثر بار حرارتی
ترانسهای ولتاژ در ولتاژ های پائین تر تنها از سیم پیچهای اولیه و ثانویه تشکیل شده اند که عایق استفاده شده در آنها اپوکسی رزین بوده که در قالب هایی شکل داده میشوند . در ورودی اولیه این ترانسها فیوز محافظ قرار میگیرد و اولیه آنها از طرف دیگر به زمین ( در تک فاز ) وصل میشود و در ثانویه هم به همین صورت است یعنی انتهای سیم پیچ ثانویه زمین میشود . کلاس دقت در اغلب ترانسهای مورد استفاده در پستها 3P است که نشاندهنده اینست که به میزان 3 درصد خطا در نسبت تبدیل ترانس وجود دارد .
در ترانسهای 63 کیو ولت و بالاتر در خروجی این ترانسها فیوزهایی نصب میشود . این فیوزها هم میتواند در داخل باکس خود ترانس باشد و یا در تابلویی دیگر ، که اگر در تابلو ها باشد همراه با یک کنتاکت کمکی برای ارسال آلارم در صورت عملکرد فیوز همراه است .
در ترانسهای ولتاژ بیرونی در هنگام نصب باید دقت داشت که سیم اتصال بدنه آن به دقت نصب گردد و مقاومت پائینی داشته باشد . در طول زمان بهره برداری جز بازدید اتصالات و چک کردن ظاهری ترانس نیاز به تست و آزمون خاصی ندارد . اما بعد از یک اتصالی و یا زمان تعریف شده برای ترانس توسط کارخانه سازنده باید روغن داخل آن تست شود . همچنین در صورت نشتی احتمالی حتما باید با روغن هم تراز با کلاس روغن آن اصلاح گردد.
نیاز است که در مدتهای مشخص بسته به موقعیت محیطی نصب ترانس ، مقره های خازنی آن تمیز گردد و ترمینالهای ثانویه نیز آچارکشی شود .