هادی طاریمرادی

ترانسفورماتورها یکی از پرکاربردترین و گران‌ترین تجهیزات شبکه قدرت الکتریکی هستند. روش-های فعلی تشخیص خطا قادر به شناسایی انواع خطاها نیستند؛ به همین دلیل علاوه بر روش‌های حفاظتی معمول، به منظور پیشگیری و یا تشخیص سریع و جلوگیری از گسترش عیوب، استفاده از سیستم‌های مانیتورینگ ترانسفورماتورها بسیار ضروری است. با تشخیص و اطلاع رسانی به‌موقع خطا در مراحل اولیه، می‌توان موجب پایداری شبکه الکتریکی شد و از وارد آمدن خسارات جدی به ترانسفورماتور و سایر تجهیزات متصل به شبکه جلوگیری کرد. خطاهای مختلف داخل ترانسفورماتور توسط تجهیزات حفاظتی تشخیص داده می‌شوند، اما خطاهای جزئی و تغییر شکل‌های مکانیکی از جمله جابجایی و تغییر شکل‌های خیلی کم سیم‌پیچ توسط تجهیزات حفاظتی تشخیص داده نمی‌شوند. تغییر شکل‌های جزئی سیم‌پیچ باعث تغییر گرادیان ولتاژ شده که در نتیجه پیری زودرس عایق و تخلیه‌ی جزئی را به دنبال خواهد داشت. در این رساله برای بالا بردن دقت مطالعه از نرم‌افزار مبتنی بر روش المان محدود برای مدلسازی ترانسفوماتور و اعمال عیوب مکانیکی سیم‌پیچ استفاده شده است. ابتدا ماتریس‌های R، L و C برای حالت سالم ترانسفوماتور استخراج شده، سپس با اعمال سه نوع خطای جابجایی محوری، تغییر شکل شعاعی و تغییر فاصله بین دیسک‌ها با شدت و موقعیت‌های مختلف، ماتریس‌های فوق دوباره بدست آورده و با مقادیر حالت سالم مقایسه شده‌اند تا میزان و نحوه تغییرات المان‌های ماتریس‌های فوق بررسی شوند. در ادامه از الگوریتم‌های مختلف برای طبقه‌بندی خطا از نظر نوع، شدت و موقعیت با استفاده از آرایه‌های ماتریس‌های R، L و C استفاده شده است. دقت‌های حاصل از طبقه‌بندی توسط الگوریتم یکسان برای هر کدام از پارامترها باهم مقایسه شده و میزان حساسیت پارامترها به خطای رخ داده بررسی شده است. از میان روش‌های مختلف عیب‌یابی ترانسفورماتور، تجزیه و تحلیل پاسخ فرکانسی به دلیل حساسیت بالای آن به تغییرات اندک در هندسه‌ی سیم‌پیچ برای تشخیص خطاهای مکانیکی سیم‌پیچ مقبولیت بالایی دارد. در این رساله، پاسخ فرکانسی توسط نرم‌افزار EMTP با مدلسازی ترانسفورماتور با استفاده از ماتریس‌های استخراج شده توسط روش المان محدود، برای حالت سالم و حالت‌های معیوب استخراج شده و تاثیر نوع، مو قعیت و شدت خطا بر پاسخ فرکانسی در بازه‌های مختلف فرکانسی بررسی شده است. در نهایت با استفاده از شاخص‌های آماری پرکاربرد که از مقایسه‌ی پاسخ فرکانسی در حالت سالم و دارای خطا محاسبه می‌شوند برای طبقه‌بندی خطا استفاده شده است.