ارزیابی قابلیت اطمینان ترانسفورماتور با در نظر گرفتن تغییرات جریان الکتریکی
محورهای موضوعی : مهندسی
علیرضا آل سعدی
1
,
رضا غفوری
2
,
محمدمهدی قنبریان
3
1 - گروه برق - وحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ايران
2 - گروه برق - وحد کازرون، دانشگاه آزاد اسلامی، کازرون، ايران
3 - گروه برق - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد کازرون
کلید واژه: ترانسفورماتور, نرخ خرابی, قابلیت اطمینان, نیروگاه بادی, نیروگاه جزرومدی مخزنی, نیروگاه جزرومدی جریانی,
چکیده مقاله :
ترانسفورماتور قدرت به عنوان یکی از تجهیزات مهم این سیستم، به منظور تغییر سطح ولتاژ استفاده می¬شود. قیمت این تجهیزات زیاد بوده و در صورت خراب شدن و قطع شدن توان الکتریکی، خسارت زیادی به شبکه وارد می¬شود. در این مقاله قابلیت اطمینان ترانسفورماتورهای قدرت مورد بررسی قرار گرفته و اثر تغییرات جریان عبوری از سیم¬پیچ¬ها بر قابلیت اطمینان این تجهیزات مطالعه می¬شود. اثر تغییر جریان در ترانسفورماتورهای قدرت بیشتر برای نیروگاه¬هایی مطرح است که جریان الکتریکی آن¬ها تغییرات زیادی دارند. در سال¬های اخیر نیروگاه¬های مبتنی بر منابع انرژی تجدیدپذیر ساخته شده¬اند و این نیروگاه¬ها به دلیل تغییر شرایط آب و هوایی توان تولیدی متغیری دارند. به عنوان نمونه در نیروگاه¬های بادی به دلیل تغییر سرعت باد، در نیروگاه¬های جزرومدی مخزنی به دلیل تغییر ارتفاع جزرومد و در نیروگاه جزرومدی نوع جریانی به دلیل تغییر سرعت جریان¬های جزرومدی، توان تولیدی نیروگاه متغیر است و بنابراین با تغییر توان تولیدی نیروگاه، جریان الکتریکی نیز متغیر بوده و نرخ خرابی ترانسفورماتور نیز تغییر خواهد کرد که باید بررسی گردد. بر همین اساس در این مقاله سعی می¬شود با استخراج روابط مربوط به وابستگی توان تولیدی نیروگاه¬های بادی به سرعت باد، نیروگاه¬های جزرومدی نوع مخزنی به ارتفاع جزرومد و نیروگاه¬های جریانی جزرومدی به سرعت جریان¬های جزرومدی، نرخ خرابی ترانسفورماتورهای به کارر فته در این نیروگاه¬ها را مطالعه نمود. برای نشان دادن چگونگی تغییر نرخ خرابی ترانسفورماتور، شبیه¬سازی در محیط نرم¬افزار متلب انجام می¬شود.
The power transformer is used as one of the important equipment of this system to change the voltage level. The price of this equipment is high and in case of breakdown and interruption of electric power, a lot of damage is done to the network. In this paper, the reliability of power transformers is investigated and the effect of changes in the current passing through the coils on the reliability of these equipment is studied. The effect of current change in power transformers is more important for power plants whose electric current has many changes. In recent years, power plants based on renewable energy sources have been built and these power plants have variable production capacity due to changing weather conditions. For example, in wind power plants due to the change in wind speed, in tidal power plants due to the change in tidal height, and in current-type tidal power plants due to the change in the speed of tidal currents, the production power of the power plant varies and therefore with the change in power production of the power plant, the electric current is also variable and the failure rate of the transformer will also change, which must be checked. Based on this, in this paper, by extracting the relationships related to the dependence of the production power of wind power plants on wind speed, reservoir-type tidal power plants on tidal height, and tidal current power plants on the speed of tidal currents, the failure rate of transformers used in these power plants is studied. To show how the failure rate of the transformer changes, the simulation is done in the MATLAB software environment.
[1] Sefidgaran, M., MOHAMMAD MIRZAEI, and AA EBRAHIMZADEH. "Reliability model of power transformer with ONAN cooling." (2010): 93-102.
[2] Freitag, Suelen Cristiane, and Mauricio Sperandio. "Determining the reliability of power transformers considering a five states Markov Model." IEEE Latin America Transactions 19.02 (2021): 335-341.
[3] Abdelfatah, M., M. El-Shimy, and H. M. Ismail. "Reliability analysis of 220 kV power transformers in Egypt." Ain Shams Engineering Journal 2.3-4 (2011): 183-194.
[4] Jagers, Janine, and Stefan Tenbohlen. "Evaluation of transformer reliability data based on national and utility statistics." 16th International Symposium on High Voltage Engineering. 2009.
[5] Chafai, Mahfoud, Larbi Refoufi, and Hamid Bentarzi. "Large power transformer reliability modeling." International Journal of System Assurance Engineering and Management 7.Suppl 1 (2016): 9-17.
[6] Attiyah, Badr A., Abdullah A. Alnujaimi, and Mohammad A. Alghamdi. "Reliability Enhancement of High Voltage Power Transformer Using Online Oil Dehydration." 2019 Modern Electric Power Systems (MEPS). IEEE, 2019.
[7] Wen, Minmin, et al. "Reliability assessment of insulation system for dry type transformers." IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation 20.6 (2013): 1998-2008.
[8] Awadallah, Selma KE, Jovica V. Milanović, and Paul N. Jarman. "The influence of modeling transformer age related failures on system reliability." IEEE Transactions on Power Systems 30.2 (2014): 970-979.
[9] He, Jian, et al. "A hybrid conditions-dependent outage model of a transformer in reliability evaluation." IEEE Transactions on Power Delivery 24.4 (2009): 2025-2033.
[10] Liu, Mingjun, et al. "Reliability evaluation of tidal and wind power generation system with battery energy storage." Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 4.4 (2016): 636-647.
[11] Liu, Mingjun, et al. "Reliability evaluation of a tidal power generation system considering tidal current speeds." IEEE Transactions on Power Systems 31.4 (2015): 3179-3188.
[12] Zhong, Wen, et al. "Reliability evaluation and improvement of islanded microgrid considering operation failures of power electronic equipment." Journal of Modern Power Systems and Clean Energy 8.1 (2019): 111-123.
[13] Li, H., and Zhe Chen. "Overview of different wind generator systems and their comparisons." IET Renewable Power Generation 2.2 (2008): 123-138.
[14] Neto, Pedro Bezerra Leite, Osvaldo R. Saavedra, and Luiz Antonio de Souza Ribeiro. "Analysis of a tidal power plant in the estuary of Bacanga in Brazil taking into account the current conditions and constraints." IEEE Transactions on Sustainable Energy 8.3 (2017): 1187-1194.
[15] Neto, Pedro B. Leite, Osvaldo R. Saavedra, and Luiz A. Souza Ribeiro. "Optimization of electricity generation of a tidal power plant with reservoir constraints." Renewable Energy 81 (2015): 11-20.
[16] Ferreira, Rafael M., and Segen F. Estefen. "Alternative concept for tidal power plant with reservoir restrictions." Renewable Energy 34.4 (2009): 1151-1157.
[17] King, J., and T. Tryfonas. "Tidal stream power technology-state of the art." Oceans 2009-Europe (2009): 1-8.
[18] Blunden, L. S., and A. S. Bahaj. "Tidal energy resource assessment for tidal stream generators." Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part A: Journal of Power and Energy 221.2 (2007): 137-146.
[19] O'carroll, J. P. J., et al. "Tidal Energy: The benthic effects of an operational tidal stream turbine." Marine Environmental Research 129 (2017): 277-290.
[20] Power Transformer—Part7: Loading Guide for Oil-Immersed Power Transformers. (2005). IEC Std. 60076-7
[21] Husnayain, F., M. Latif, and I. Garniwa. "Transformer oil lifetime prediction using the Arrhenius law based on physical and electrical characteristics." 2015 International Conference on Quality in Research (QiR). IEEE, 2015.