پايان نامه بررسي طراحي ترانسفورماتورهاي ولتاژ نوري و مقايسه آن با ترانسهاي معمولي

توضیحات

پايان نامه بررسي طراحي ترانسفورماتورهاي ولتاژ نوري و مقايسه آن با ترانسهاي معمولياین پروپوزال در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشدمقدمه انرژی الکتریکی به وسیله نیروگاههای حرارتی که معمولاً در کنار ذخایر بزرگ ایجاد می شوند و نیروگاههای آبی که در نواحی دارای منابع آبی قابل ملاحظه احداث می شوند ، تولید می شود . از این رو به منظور انتقال آن به نواحی صنعتی که ممکن است صدها و هزاران کیلومتر دورتر از نیروگاه باشد ، خطوط انتقال زیادی بین نیروگاهها و مصرف کننده ها لازم است . در هنگام جاری شدن جریان در طول یک خط انتقال مقداری از قدرت انتقالی به صورت حرارت در هادیهای خط انتقال تلف می شود . این تلفات با افزایش جریان و مقاومت خط افزایش می یابد .تلاش برای کاهش تلفات تنها از طریق کاهش مقاومت ، به صرفه اقتصادی نیست زیرا لازم است افزایش اساسی در سطح مقطع هادیها داده شود و این مستلزم مصرف مقدار زیادی فلزات غیر آهنی است . ترانسفورماتور برای کاهش توان تلف شده و مصرف فلزات غیر آهنی بکار می رود . ترانسفورماتور در حالیکه توان انتقالی را تغییر نمی دهد با افزایش ولتاژ ، جریان و تلفاتی که متناسب با توان دوم جریان است را با شیب زیاد کاهش می دهد . در ابتدای خط انتقال قدرت ، ولتاژ توسط ترانسفورماتور افزاینده افزایش می یابد و در انتهای خط انتقال توسط ترانسفورماتور کاهنده به مقادیر مناسب برای مصرف کننده ها پایین آورده می شود و به وسیله ترانسفورماتور های توزیع پخش می شود . امروزه ترانسفورماتور های قدرت ، در مهندسی قدرت نقش اول را بازی می کنند . به عبارت دیگر ترانسفورماتور ها در تغذیه شبکه های قدرت که به منظور انتقال توان در فواصل زیاد به کار گرفته می شوند و توان را بین مصرف کننده ها توزیع می کنند ، ولتاژ را افزایش یا کاهش می دهند . به علاوه ترانسفورماتور های قدرت به خاطر ظرفیت و ولتاژ کاری بالایی که دارند مورد توجه قرار می گیرند . تامین شبکه های ۲۲۰ کیلو ولت و بالاتر موجب کاربرد وسیع اتو ترانسفورماتور ها شده است که دو سیم پیچ یا بیشتر از نظر هدایت الکتریکی متصلند ، به طوریکه مقداری از سیم پیچ در مدارات اولیه و ثانویه مشترک است . در پستهای فشارقوی به دو منظور اساسی اندازه گیری و حفاظت ، به اطلاع از وضعیت کمیت های الکتریکی ولتاژ و جریان احتیاج است . ولی از آنجا که مقادیر کمیت های مذبور در پستها و خطوط فشارقوی بسیار زیاد است و دسترسی مستقیم به آنها نه اقتصادی بوده و نه عملی است ، لذا از ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ استفاده می شود . ثانویه این ترانسفورماتور ها نمونه هایی با مقیاس کم از کمیت های مزبور که تا حد بسیار بالایی تمام ویژگیهای کمیت اصلی را داراست ، در اختیار می گذارد ، و کلیه دستگاههای اندازه گیری ، حفاظت و کنترل مانند ولتمتر ، آمپرمتر ، توان سنج ، رله ها دستگاههای ثبات خطاها و وقایع و غیره که برای ولتاژ و جریان های پایین ساخته می شوند از طریق آنها به کمیت های مورد نظر در پست دست می یابند . بنابراین ترانسفورماتور های جریان و ولتاژ از یک طرف یک وسیله فشار قوی بوده و بنابراین می بایستی هماهنگ با سایر تجهیزات فشار قوی انتخاب شوند و از طرف دیگر به تجهیزات فشار ضعیف پست ارتباط دارند ، لذا لازم است مشخصات فنی آنها بطور هماهنگ با تجهیزات حفاظت ، کنترل و اندازه گیری انتخاب شوند . ترانسفورماتور جریان حفاظتی جهت بدست آوردن جریان عبوری از خط انتقال یا تجهیزات دیگر در شبکه قدرت در مقیاس پایین تر به کار می روند و سیم پیچی اولیه آن بطور سری در مدار قرار می گیرد . تفاوت آن با ترانسفورماتور اندازه گیری آن است که قابلیت آن را دارد که جریانهای خیلی زیاد را به جریان کم قابل استفاده در رله ها تبدیل کند. از آنجا که در اختیار گذاشتن جریان به طور مستقیم در ولتاژ های بالا میسر نیست ، و از طرفی چنانچه امکان بدست اوردن ان نیز باشد ، ساخت وسایل حفاظتی که در جریان زیاد کارکنند به لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نیست لذا این عمل عمدتاً توسط ترانسفورماتور های جریان انجام می شود . همچنین ترانسفورماتور جریان باید طوری انتخاب شود که هم در حالت عادی شبکه و هم در حالت اتصال کوتاه ئ ایجاد خطا بتواند جریان ثانویه لازم و مجاز برای دستگاههای حفاظتی تامین کند . ترانسفورماتور ولتاژ حفاظتی ترانسفورماتور هایی هستند که در آن ولتاژ ثانویه متناسب و هم فاز با اولیه بوده و به منظور افزایش درجه بندی اندازه گیری ولتمتر ها ، واتمترها و نیز به منظور ایزولاسیون این وسایل از ولتاژ فشار قوی بکار برده می شود . همچنین از ثانویه ترانسفورماتور ولتاژ برای رله های حفاظتی که هب ولتاژ نیاز دارند نظیر رلههای دیستانس ، واتمتری و… استفاده می شود . این ترانسفورماتور از نظر ساختمان به دو نوع تقسیم می شود که عبارتند از : الف- ترانسفورماتور ولتاژاندکتیوی ب- ترانسفورماتور ولتاژ خازنی همچنین این نوع ترانسفورماتور ها سد عایقی ایجاد می کنند به طوریکه رله هایی که برای حفاظت تجهیزات فشار قوی استفاده می شود ، فقط نیاز دارند برای یک ولتاژ نامی ۶۰۰ ولت عایق بندی شوند . ترانسفورماتور های اندازه گیری : در بیشتر مدارهای قدرت ، ولتاژ و جریانها بسیار زیادتر از آنستکه بشود با دستگاههای اندازه گیری معمولی اندازه گرفت . از این رو ترانسهای اندازه گیری بین این مدارها و وسایل اندازه گیری قرار می گیرند تا ایمنی ایجاد کنند . در ضمن مقدیر اندزه گیری شده در ثانویه ، معمولاً برای سیم پیچ های جریان A 1یا A 5 و برای سیم پیچ های ولتاژ ۱۲۰ ولت است . رفتار ترانسفورماتور های ولتاژ و جریان در طول مدت رخداد خطا و پس از آن در حفاظت الکتریکی ، حساس و مهم است زیرا اگر در اثر رفتار نا مناسب در سیگنال حفاظتی ، خطایی رخ دهد ، ممکن است باعث عملکرد نادرست رله هل شود . یک ترانسفورماتور حفاظتی نیاز است که در یک محدوده ای از جریان که چندین برابر جریان نامی است کار کند و اغلب در معرض شرایطی قرار دارد که بسیار سنگین تر از شرایطی است که ممکن است ترانسفورماتور جریان اندازه گیری با آن مواجهه شود . تحت چنین شرایطی چگالی شار تا وضعیت اشباع پیشرفت می کند که پاسخ، تحت این شرایط و دوره گذرای اندازه گیری اولیه جریان اتصال کوتاه مهم است ، در نتیجه به هنگام گزینش ترانسفورماتور های ولتاژ یا جریان مناسب ، مسائلی مانند دورة گذرا و اشباع نیز باید در نظر گرفته شود .فهرست مطالبعنوان صفحهمقدمه…………………………………………………………………………………………………… ۶۲-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۱۰۲-۲- معرفی ترانسفورماتورهای اندازه گیری…………………………………………………… ۱۱۲-۳ ترانسفورماتورهای ولتاژ و انواع آن……………………………………………………….. ۱۲۲-۳-۱ ترانسفور ماتور ولتاژ القایی……………………………………………………………… ۱۲۲-۳-۲ ترانسفورماتور ولتاژ خازنی (CVT )…………………………………………………2-4 مسایل جنبی ترانسفورماتورهای ولتاژ………………………………………………………. ۱۴۲-۴-۱ ضریب ولتاژ………………………………………………………………………………… ۱۴۲-۴-۲ آلودگی……………………………………………………………………………………… ۱۵۲-۴-۳ ظرفیت پراکندگی………………………………………………………………………… ۱۵۳-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۱۷۳-۲ ماهیت نور………………………………………………………………………………………. ۱۸۳-۳ بررسی نور پلاریز ه شده…………………………………………………………………….. ۱۸۳-۳-۱ نور پلاریزه شده خطی…………………………………………………………………… ۲۰۳-۳-۲ نورپلاریزه شده دایره ای………………………………………………………………… ۲۰۳-۳-۳ نورپلاریزه شده بیضوی…………………………………………………………………. ۲۱۳-۴ پدیده دو شکستی……………………………………………………………………………… ۲۲۳-۵ فعالیت نوری………………………………………………………………………………….. ۲۳۳-۶ اثرهای نوری القائی…………………………………………………………………………… ۲۵۳-۶-۱ اثر فارادی…………………………………………………………………………………… ۲۵۳-۶-۲ اثر کر………………………………………………………………………………………. ۲۷۳-۶-۳ اثر پاکلز……………………………………………………………………………………. ۲۸۳-۷ معرفی المانهای مهم نوری………………………………………………………………….. ۳۰۳-۷- ۱ منابع نور…………………………………………………………………………………….. ۳۱۳-۷-۲ تار نوری…………………………………………………………………………………….. ۳۱۳-۷-۳ قطبشگر ……………………………………………………………………………………. ۳۲۳-۷-۴ تیغه ربع موج و نیمه موج………………………………………………………………… ۳۳۳-۷-۵ آشکار سازی نور…………………………………………………………………………. ۳۳بررسی ترانسهای ولتاژ نوری………………………………………………………………………. ۳۷۴-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۳۷۴-۲ OPT براساس اثر کر………………………………………………………………………. ۳۷۴-۳ OPT بر اساس اثر پاکلز………………………………………………………………….. ۴۰۴-۳- 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………………………………………………………………….. ۴۴۴-۴ 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 +/-…………………………………………………….. ۵۲۴-۶-۳ مدار پردازش سیگنال با استفاده از متوسط شدت نور………………………………. ۵۳فصل پنجم……………………………………………………………………………………………. ۵۶۵-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۵۶۵-۲- مزایا…………………………………………………………………………………………….. ۵۷۵-۳- تحلیل نوع تجاری……………………………………………………………………………. ۶۰۵-۳-۱ هزینه‌های سرمایه پست و هزینه‌های ساخت………………………………………….. ۶۰۵-۳-۲ بازده کارآیی عملکرد…………………………………………………………………… ۶۲۵-۳-۳ صرفه‌جویی‌های نگهداری و تعمیرات………………………………………………… ۶۷نسبت دور قابل انتخاب خریدار منجر می‌شود به : ……………………………………………. ۶۸۵-۳-۴ صرفه‌جویی‌های مصرف دوره نهایی………………………………………………….. ۶۹۵-۳-۵ مثال عملکرد IPP، MW600 در KV230………………………………………..5-4 نتیجه‌گیری…………………………………………………………………………………….. ۷۰فصل ششم…………………………………………………………………………………………….. ۷۱۶-۱ مقدمه……………………………………………………………………………………………. ۷۱۶-۲ مشکلات و معایب ترانسفورماتورهای اندازه گیری معمولی………………………….. ۷۲۶-۲-۱ احتمال انفجار……………………………………………………………………………… ۷۲۶-۲-۲ اشباع شدن هسته ترانسفورماتور………………………………………………………… ۷۲۶-۲-۳ اثر فرورزونانس……………………………………………………………………………. ۷۴۶-۲-۳-۱ ترانسفورماتورهای ولتاژ خازنی…………………………………………………….. ۷۴۶-۲-۳-۲ ترانسفورماتورهای جریان و ولتاژ القایی……………………………………………. ۷۵۶-۲-۴ شار پس ماند………………………………………………………………………………. ۷۵۶-۲-۵ وزن و حجم زیاد…………………………………………………………………………. ۷۶۶-۲-۶ محدود بودن دقت آنها……………………………………………………………………. ۷۷۶-۳ مزایای ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری…………………………………………… ۷۷۶-۳-۱ عدم احتمال انفجار………………………………………………………………………… ۷۸۶-۳-۲ عدم ایجاد پدیده فرورزونانس در آنها………………………………………………… ۷۸۶-۳-۳ بدون اثر شار پس ماند……………………………………………………………………. ۷۸۶-۳-۴ وزن و حجم کم………………………………………………………………………….. ۷۸۶-۳-۵ داشتن دقت بالا…………………………………………………………………………….. ۷۹۶-۳-۶ داشتن سرعت پاسخ دهی بالا………………………………………………………….. ۸۰۶-۴ کاربردهای عملی ترانسفورماتورهای اندازه گیری نوری……………………………… ۸۰۶-۵ نتیجه گیری…………………………………………………………………………………….. ۸۱۶-۶ پیشنهادات………………………………………………………………………………………. ۸۳۷-۱ مبدل ولتاژ نوری KV 230 توسط سنسور نوری پخش میدان الکتریکی…………… ۸۶۷-۱-۱ مقدمه………………………………………………………………………………………… ۸۶۷-۱-۲ طرح OVT……………………………………………………………………………….. :7-1-3 برپایی آزمایش: ………………………………………………………………………….. ۹۰۷-۲ مبدل‌های ولتاژ نوری بدون باند پهن ۱۳۸ کیلوولت و ۳۴۵ کیلوولت………………. ۹۵۷-۲-۱ مقدمه: ………………………………………………………………………………………. ۹۵۷-۲-۲ اصول طرح و کارکرد…………………………………………………………………… ۹۶۷-۲-۳ نتایج تست‌های آزمایشگاهی ولتاژ بالا: ……………………………………………… ۹۸۷-۲-۳-۱ بازدهی در مورد دقت…………………………………………………………………. ۹۸B- عایق‌کاری……………………………………………………………………………………….. ۱۰۳۷-۳ ترانس اندازه‌گیری ولتاژ فشار قوی نوری توسط تداخل نسبی نور سفید…………….. ۱۰۵۷-۳-۱ مقدمه ۱۰۵۷-۳-۲ سنسور پاکلز فشار قوی و ترانسفورماتور ولتاژ نوری بر پایه سیستم WLI……..الف- مدولاتورهای الکترونوری در تنظیمات طولی…………………………………………… ۱۰۶ب- سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا بر اساس مدولاسیون طولی…………………………………. : ۱۰۸ج – تکنیک WLI اعمالی برای سنسورهای پاکلز ولتاژ بالا جهت ساخت یک ترانسفورماتور نوری ولتاژ بالا : ۱۱۰د- ترانسفورماتور ولتاژ بالا نوری با استفاده از تنظیمات WLI……………………………..7-4 نتایج تجربی…………………………………………………………………………………… ۱۱۵۷-۵ نتیجه‌گری………………………………………………………………………………………. ۱۱۷ضمیمه…………………………………………………………………………………………………. ۱:تحلیل ماتریس پلاریزاسیون نور…………………………………………………………………… ۱۲۰۱ـ بردار جونز………………………………………………………………………………………… ۱۲۰۲ـ پارامترهای استوکس…………………………………………………………………………….. ۱۲۱۳- ماتریسهای جونز…………………………………………………………………………………. ۱۲۳۴- ماتریسهای مولر………………………………………………………………………………….. ۱۲۳۵ـ معرفی ماتریسهای فارادی، کروپاکلز…………………………………………………………. ۱۲۵ضمیمه ۲: جدول استاندارد ترانسفور ماتور ولتاژ……………………………………………….. ۱۲۶