مقدمه

       انرژي الكتريكي به وسيله نيروگاههاي حرارتي كه معمولاً در كنار ذخاير بزرگ ايجاد مي شوند و نيروگاههاي آبي كه در نواحي داراي منابع آبي قابل ملاحظه احداث مي شوند ، توليد مي شود . از اين رو به منظور انتقال آن به نواحي صنعتي كه ممكن است صدها و هزاران كيلومتر دورتر از نيروگاه باشد ، خطوط انتقال زيادي بين نيروگاهها و مصرف كننده ها لازم است .

       در هنگام جاري شدن جريان در طول يك خط انتقال مقداري از قدرت انتقالي به صورت حرارت در هاديهاي خط انتقال تلف مي شود . اين تلفات با افزايش جريان و مقاومت خط افزايش مي يابد .تلاش براي كاهش تلفات تنها از طريق كاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادي نيست زيرا لازم است افزايش اساسي در سطح مقطع هاديها داده شود و اين مستلزم مصرف مقدار زيادي فلزات غير آهني است .

       ترانسفورماتور براي كاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غير آهني بكار مي رود . ترانسفورماتور در حاليكه توان انتقالي را تغيير نمي دهد با افزايش ولتاژ ، جريان و تلفاتي كه متناسب با توان دوم جريان است را با شيب زياد كاهش مي دهد .

       در ابتداي خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاينده افزايش مي يابد و در انتهاي خط انتقال توسط ترانسفورماتور كاهنده به مقادير مناسب براي مصرف كننده ها پايين آورده مي شود و به وسيله ترانسفورماتور هاي توزيع پخش مي شود .

       امروزه ترانسفورماتور هاي قدرت ، در مهندسي قدرت نقش اول را بازي مي كنند . به عبارت ديگر ترانسفورماتور ها در تغذيه شبكه هاي قدرت كه به منظور انتقال توان در فواصل زياد به كار گرفته مي شوند و توان را بين مصرف كننده ها توزيع مي كنند ، ولتاژ را افزايش يا كاهش مي دهند . به علاوه ترانسفورماتور هاي قدرت به خاطر ظرفيت و ولتاژ كاري بالايي كه دارند مورد توجه قرار مي گيرند .

       تامين شبكه هاي 220 كيلو ولت و بالاتر موجب كاربرد وسيع اتو ترانسفورماتور ها شده است كه دو سيم پيچ يا بيشتر از نظر هدايت الكتريكي متصلند ، به طوريكه مقداري از سيم پيچ در مدارات اوليه و ثانويه مشترك است .

       در پستهاي فشارقوي به دو منظور اساسي اندازه گيري و حفاظت ، به اطلاع از وضعيت كميت هاي الكتريكي ولتاژ و جريان احتياج است . ولي از آنجا كه مقادير كميت هاي مذبور در پستها و خطوط فشارقوي بسيار زياد است و دسترسي مستقيم به آنها نه اقتصادي بوده و نه عملي است  ، لذا از ترانسفورماتور هاي جريان و ولتاژ استفاده مي شود . ثانويه اين ترانسفورماتور ها نمونه هايي با مقياس كم از كميت هاي مزبور كه تا حد بسيار بالايي تمام ويژگيهاي كميت اصلي را داراست ، در اختيار مي گذارد ، و كليه دستگاههاي اندازه گيري ، حفاظت و كنترل مانند ولتمتر ، آمپرمتر ، توان سنج ، رله ها دستگاههاي ثبات خطاها و وقايع و غيره كه براي ولتاژ و جريان هاي پايين ساخته مي شوند از طريق آنها به كميت هاي مورد نظر در پست دست مي يابند . بنابراين ترانسفورماتور هاي جريان و ولتاژ از يك طرف يك وسيله فشار قوي بوده و بنابراين مي بايستي هماهنگ با ساير تجهيزات فشار قوي انتخاب شوند  و از طرف ديگر به تجهيزات فشار ضعيف پست ارتباط دارند ، لذا لازم است مشخصات فني آنها بطور هماهنگ با تجهيزات حفاظت ، كنترل و اندازه گيري انتخاب شوند .

        ترانسفورماتور جريان حفاظتي جهت بدست آوردن جريان عبوري از خط انتقال يا تجهيزات ديگر در شبكه قدرت در مقياس پايين تر به كار مي روند و سيم پيچي اوليه آن بطور سري در مدار قرار مي گيرد . تفاوت آن با ترانسفورماتور اندازه گيري آن است كه قابليت آن را دارد كه جريانهاي خيلي زياد را به جريان كم قابل استفاده در رله ها تبديل كند. از آنجا كه در اختيار گذاشتن جريان به طور مستقيم در ولتاژ هاي بالا ميسر نيست ، و از طرفي چنانچه امكان بدست اوردن ان نيز باشد ، ساخت وسايل حفاظتي كه در جريان زياد كاركنند به لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه نيست لذا اين عمل عمدتاً توسط ترانسفورماتور هاي جريان انجام مي شود . همچنين ترانسفورماتور جريان بايد طوري انتخاب شود كه هم در حالت عادي شبكه و هم در حالت اتصال كوتاه ئ ايجاد خطا بتواند جريان ثانويه لازم و مجاز براي دستگاههاي حفاظتي تامين كند .

       ترانسفورماتور ولتاژ حفاظتي ترانسفورماتور هايي هستند كه در آن ولتاژ ثانويه متناسب و هم فاز با اوليه بوده و به منظور افزايش درجه بندي اندازه گيري ولتمتر ها ، واتمترها و نيز به منظور ايزولاسيون اين وسايل از ولتاژ فشار قوي بكار برده مي شود . همچنين از ثانويه ترانسفورماتور ولتاژ براي رله هاي حفاظتي كه هب ولتاژ نياز دارند نظير رلههاي ديستانس ، واتمتري و… استفاده مي شود . اين ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو نوع تقسيم مي شود كه عبارتند از :

         الف- ترانسفورماتور ولتاژاندكتيوي

         ب- ترانسفورماتور ولتاژ خازني

    همچنين اين نوع ترانسفورماتور ها سد عايقي ايجاد مي كنند به طوريكه رله هايي كه براي حفاظت تجهيزات فشار قوي استفاده مي شود ، فقط نياز دارند براي يك ولتاژ نامي 600 ولت عايق بندي شوند .

    ترانسفورماتور هاي اندازه گيري : در بيشتر مدارهاي قدرت ، ولتاژ و جريانها بسيار زيادتر از آنستكه بشود با دستگاههاي اندازه گيري معمولي اندازه گرفت . از اين رو ترانسهاي اندازه گيري بين اين مدارها و وسايل اندازه گيري قرار مي گيرند تا ايمني ايجاد كنند . در ضمن مقدير اندزه گيري شده در ثانويه ، معمولاً براي سيم پيچ هاي جريان ^A 1يا ^A 5 و براي سيم پيچ هاي ولتاژ 120 ولت است . رفتار ترانسفورماتور هاي ولتاژ و جريان در طول مدت رخداد خطا و پس از آن در حفاظت الكتريكي ، حساس و مهم است زيرا اگر در اثر رفتار نا مناسب در سيگنال حفاظتي ، خطايي رخ دهد ، ممكن است باعث عملكرد نادرست رله هل شود . يك ترانسفورماتور حفاظتي نياز است كه در يك محدوده اي از جريان كه چندين برابر جريان نامي است كار كند و اغلب در معرض شرايطي قرار دارد كه بسيار سنگين تر از شرايطي است كه ممكن است ترانسفورماتور جريان اندازه گيري با آن مواجهه شود . تحت چنين شرايطي چگالي شار تا وضعيت اشباع پيشرفت مي كند كه پاسخ، تحت اين شرايط و دوره گذراي اندازه گيري اوليه جريان اتصال كوتاه مهم است ، در نتيجه به هنگام گزينش ترانسفورماتور هاي ولتاژ يا جريان مناسب ، مسائلي مانند دورة گذرا و اشباع نيز بايد در نظر گرفته شود .

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                          صفحه
مقدمه…………………………………………………………………………………………………… ۶
۲-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۱۰
۲-۲- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری…………………………………………………… ۱۱
۲-۳  ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن……………………………………………………….. ۱۲
۲-۳-۱  ترانسفور ماتور ولتاژ القایی……………………………………………………………… ۱۲
۲-۳-۲  ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT )…………………………………………………
2-4 مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ………………………………………………………. ۱۴
۲-۴-۱ ضریب ولتاژ………………………………………………………………………………… ۱۴
۲-۴-۲ آلودگی……………………………………………………………………………………… ۱۵
۲-۴-۳  ظرفیت پراکندگی………………………………………………………………………… ۱۵
۳-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۱۷
۳-۲ ماهیت نور………………………………………………………………………………………. ۱۸
۳-۳ بررسی نور پلاریز ه شده…………………………………………………………………….. ۱۸
۳-۳-۱  نور پلاریزه شده خطی…………………………………………………………………… ۲۰
۳-۳-۲  نورپلاریزه شده دایره ای………………………………………………………………… ۲۰
۳-۳-۳  نورپلاریزه شده بیضوی…………………………………………………………………. ۲۱
۳-۴ پدیده دو شکستی……………………………………………………………………………… ۲۲
۳-۵  فعالیت نوری………………………………………………………………………………….. ۲۳
۳-۶ اثرهای نوری القائی…………………………………………………………………………… ۲۵
۳-۶-۱ اثر فارادی…………………………………………………………………………………… ۲۵
۳-۶-۲  اثر کر………………………………………………………………………………………. ۲۷
۳-۶-۳  اثر پاکلز……………………………………………………………………………………. ۲۸
۳-۷  معرفی المانهای مهم نوری………………………………………………………………….. ۳۰
۳-۷- ۱ منابع نور…………………………………………………………………………………….. ۳۱
۳-۷-۲ تار نوری…………………………………………………………………………………….. ۳۱
۳-۷-۳  قطبشگر ……………………………………………………………………………………. ۳۲
۳-۷-۴  تیغه ربع موج و نیمه موج………………………………………………………………… ۳۳
۳-۷-۵  آشکار سازی نور…………………………………………………………………………. ۳۳
بررسی ترانسهای ولتاژ نوری………………………………………………………………………. ۳۷
۴-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۳۷
۴-۲  OPT براساس اثر کر………………………………………………………………………. ۳۷
۴-۳ OPT  بر اساس اثر پاکلز………………………………………………………………….. ۴۰
۴-۳- ۱  اصول کار OPT…………………………………………………………………………
4-3-2  سیستم مدولاسیون شدت نور در OPT……………………………………………….
4-3-3  مدار پردازش سیگنال در OPT…………………………………………………………
4-2-4  مواد سازنده سلول پاکلز………………………………………………………………….. ۴۴
۴-۴  مشخصات OPT 45………………………………………………………………………..
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 51……………………………………………..
4-6- 1 مدار پردازش سیگنال بر اساس روش AC/DC…………………………………….
4-6-2  مدار پردازش سیگنال به روش +/-…………………………………………………….. ۵۲
۴-۶-۳  مدار پردازش سیگنال با استفاده از متوسط شدت نور………………………………. ۵۳
فصل پنجم……………………………………………………………………………………………. ۵۶
۵-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۵۶
۵-۲- مزایا…………………………………………………………………………………………….. ۵۷
۵-۳- تحلیل نوع تجاری……………………………………………………………………………. ۶۰
۵-۳-۱ هزینه‌های سرمایه پست و هزینه‌های ساخت………………………………………….. ۶۰
۵-۳-۲  بازده کارآیی عملکرد…………………………………………………………………… ۶۲
۵-۳-۳  صرفه‌جویی‌های نگهداری و تعمیرات………………………………………………… ۶۷
نسبت دور قابل انتخاب خریدار منجر می‌شود به : …………………………………………….  ۶۸
۵-۳-۴  صرفه‌جویی‌های مصرف دوره نهایی…………………………………………………..   ۶۹
۵-۳-۵  مثال عملکرد IPP، MW600 در KV230………………………………………..
5-4  نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………….. ۷۰
فصل ششم…………………………………………………………………………………………….. ۷۱
۶-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۷۱
۶-۲  مشکلات و معایب ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی………………………….. ۷۲
۶-۲-۱  احتمال انفجار……………………………………………………………………………… ۷۲
۶-۲-۲  اشباع شدن هسته ترانسفورماتور………………………………………………………… ۷۲
۶-۲-۳ اثر فرورزونانس……………………………………………………………………………. ۷۴
۶-۲-۳-۱  ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی…………………………………………………….. ۷۴
۶-۲-۳-۲ ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ القایی……………………………………………. ۷۵
۶-۲-۴  شار پس ماند………………………………………………………………………………. ۷۵
۶-۲-۵  وزن و حجم زیاد…………………………………………………………………………. ۷۶
۶-۲-۶ محدود بودن دقت آنها……………………………………………………………………. ۷۷
۶-۳  مزایای ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری…………………………………………… ۷۷
۶-۳-۱ عدم احتمال انفجار………………………………………………………………………… ۷۸
۶-۳-۲  عدم ایجاد پدیده فرورزونانس در آنها………………………………………………… ۷۸
۶-۳-۳ بدون اثر شار پس ماند……………………………………………………………………. ۷۸
۶-۳-۴  وزن و حجم کم………………………………………………………………………….. ۷۸
۶-۳-۵ داشتن دقت بالا…………………………………………………………………………….. ۷۹
۶-۳-۶  داشتن سرعت پاسخ دهی بالا………………………………………………………….. ۸۰
۶-۴  کاربردهای عملی ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری……………………………… ۸۰
۶-۵ نتیجه گیری…………………………………………………………………………………….. ۸۱
۶-۶ پیشنهادات………………………………………………………………………………………. ۸۳
۷-۱ مبدل ولتاژ نوری KV 230 توسط سنسور نوری پخش میدان الکتریکی…………… ۸۶
۷-۱-۱ مقدمه………………………………………………………………………………………… ۸۶
۷-۱-۲ طرح OVT……………………………………………………………………………….. :
7-1-3  برپایی آزمایش: …………………………………………………………………………..  ۹۰
۷-۲ مبدل‌های ولتاژ نوری بدون   باند پهن ۱۳۸ کیلوولت و ۳۴۵ کیلوولت………………. ۹۵
۷-۲-۱ مقدمه: ……………………………………………………………………………………….  ۹۵
۷-۲-۲  اصول طرح و کارکرد…………………………………………………………………… ۹۶
۷-۲-۳  نتایج تست‌های آزمایشگاهی ولتاژ بالا: ………………………………………………  ۹۸
۷-۲-۳-۱ بازدهی در مورد دقت…………………………………………………………………. ۹۸
B- عایق‌کاری……………………………………………………………………………………….. ۱۰۳
۷-۳ ترانس اندازه‌گیری ولتاژ فشار قوی نوری توسط تداخل نسبی نور سفید…………….. ۱۰۵
۷-۳-۱ مقدمه ۱۰۵
۷-۳-۲  سنسور پاکلز فشار قوی و ترانسفورماتور ولتاژ نوری بر پایه سیستم WLI……..
الف- مدولاتورهای الکترونوری در تنظیمات طولی…………………………………………… ۱۰۶
ب- سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا بر اساس مدولاسیون طولی…………………………………. : ۱۰۸
ج – تکنیک WLI اعمالی برای سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا جهت ساخت یک ترانسفورماتور نوری ولتاژ بالا : ۱۱۰
د- ترانسفورماتور ولتاژ بالا نوری با استفاده از تنظیمات WLI……………………………..
7-4  نتایج تجربی…………………………………………………………………………………… ۱۱۵
۷-۵ نتیجه‌گری………………………………………………………………………………………. ۱۱۷
ضمیمه…………………………………………………………………………………………………. ۱:

تحلیل ماتریس پلاریزاسیون نور…………………………………………………………………… ۱۲۰
۱ـ بردار جونز………………………………………………………………………………………… ۱۲۰
۲ـ پارامترهای استوکس…………………………………………………………………………….. ۱۲۱
۳- ماتریسهای جونز…………………………………………………………………………………. ۱۲۳
۴- ماتریسهای مولر………………………………………………………………………………….. ۱۲۳
۵ـ معرفی ماتریسهای فارادی، کروپاکلز…………………………………………………………. ۱۲۵
ضمیمه ۲: جدول استاندارد ترانسفور ماتور ولتاژ……………………………………………….. ۱۲۶

جهت دانلود فایل کلیک کنید