اتاق ترانسفورماتور چیست و چه کاربردهایی دارد؟

ترانسفورماتورها با انتقال مؤثر انرژی الکتریکی بین مدارها در سطوح مختلف ولتاژ، نقش حیاتی در جامعه مدرن ایفا می‌کنند.

این دستگاه‌ها در سیستم‌های توزیع برق، تأسیسات صنعتی و موارد متعدد دیگر استفاده می‌شوند.

برای اطمینان از عملکرد و ایمنی قابل اعتماد آنها، اتاق ترانسفورماتور یک جزء ضروری محسوب می‌شود.

ترانسفورماتور در یک اتاق یا مخزن محصور شده است که معمولاً از فولاد ساخته می‌شود تا هسته، سیم پیچ‌ها و مواد عایق را در خود جای دهد.

اتاق ترانسفورماتور، ممکن است حاوی روغن یا سایر مایعات خنک کننده نیز باشد.

در این مقاله به بررسی اتاق ترانسفورماتور، الزامات آن، کاربرد، استانداردها، اجزای اتاق ترانسفورماتور، انواع اتاق ترانسفورماتور و نحوه تهویه این نوع اتاق‌ها خواهیم پرداخت.

1# اتاق ترانسفورماتور چیست؟

اتاق ترانسفورماتور که به عنوان محفظه ترانسفورماتور یا کابینت نیز شناخته می‌شود، یک پوشش محافظ است که ترانسفورماتور را احاطه کرده است.

این اتاق از هسته، سیم پیچ‌ها و سایر اجزای حساس ترانسفورماتور در برابر عوامل محیطی خارجی مانند موارد زیر محافظت می‌کند:

• رطوبت
• گرد و غبار
• زباله
• نوسانات دما

اتاق ترانسفورماتور معمولاً از مواد بادوام مانند فولاد، آلومینیوم یا مواد کامپوزیت ساخته می‌شود که طول عمر و حفاظت قوی‌ای را برای ترانسفورماتور محصور تضمین می‌کنند.

این اتاق برای قرار دادن ترانسفورماتورهای الکتریکی و تجهیزات کمکی آنها استفاده می‌شود.

اتاق ترانسفورماتور برای تبدیل برق AC ولتاژ پایین به برق AC ولتاژ متوسط استفاده می‌شود.

این اتاق یکی از تجهیزات اصلی یک ترانسفورماتور است که برای حفاظت از موارد زیر ساخته شده است:

• گاز
• دمای روغن
• فشار
• سطح روغن

یک دستگاه حفاظت جامع نیز در اتاق MV برای ترانسفورماتور وجود دارد.

ترانسفورماتورها، ژنراتورهای ولتاژ متوسط ​​را به سیستم برق فشار قوی متصل می‌کنند.

ترانسفورماتورهای قدرت پر از روغن معدنی در معرض خطر آتش سوزی هستند که معمولاً ناشی از گرمای بیش از حد یا اتصال کوتاه، خرابی ساختاری یا آسیب به تجهیزات در مخازن نفت و برخورد صاعقه است.

آتش سوزی ترانسفورماتور نادر است؛ اما در صورت بروز آن، تأثیر بسیار زیادی خواهد داشت.

هنگامی که یک ترانسفورماتور درگیر آتش سوزی شود، پتانسیل آن را دارد که تلفات زیادی ایجاد کند؛ اما خبر خوب این که اثر آتش سوزی بر تجهیزات و سازه‌های مجاور قابل کاهش است و باید مد نظر قرار گیرد.

بسیاری از اتاق‌ها برای پرسنل طراحی شده اند. همان گونه که می‌توانید تصور کنید، یک آتش سوزی زمانی که گسترش پیدا کند، می‌تواند خسارت قابل توجهی داشته باشد و منجر به قطعی طولانی مدت و برنامه ریزی نشده شود.

ساخت اتاق ترانسفورماتور می‌تواند تا حد زیادی از بروز آسیب جدی به سایر بخش‌ها جلوگیری کند.

1-1# الزامات نصب اتاق ترانسفورماتور

• سقف و دیوار داخلی باید بدون وجود هرگونه نشتی باشد.
• لایه سطح زمین باید به گونه ای مناسب تکمیل شده باشد.
• ترانشه فولادی و کابلی زیراتاق‌ها باید بررسی شود و شرایط لازم و مطلوب را داشته باشد.
• فونداسیون و مجراهای تعبیه شده برای بخش کف و پایه‌ها دارای شرایط مطلوب و متناسب باشد.
• دیوار، سقف و همچنین دکوراسیون داخلی باید قبل از نصب تکمیل شود. برای اتاق ترانسفورماتور نصب شده، سوراخ‌های ایجاد شده و مجراهای سیم کشی برق و روشنایی باید بازرسی و واجد شرایط شوند.
• قبل از اتصال خطوط منبع تغذیه، مطمئن شوید که مدل دستگاه محافظ برق (SPD) و پارامترهای عملکرد، الزامات طراحی را برآورده کند و سیم اتصال به زمین به صورت قابل اعتمادی به نوار پلی اتیلن متصل شده باشد.
• قبل از انجام عملیات آزمایشی، نوار پلی ‌اتیلن باید متصل شود و مشخصات و مدل‌های قطعات باید الزامات طراحی را با سیم ‌کشی صحیح و آزمایش‌های راه‌ اندازی واجد شرایط، برآورده کنند.
• چیدمان و فاصله ایمنی باید با الزامات طراحی مطابقت داشته باشد.
• اتاق ترانسفورماتور، پایه‌ها و جعبه‌ها باید با پیچ و مهره‌های گالوانیزه به یکدیگر متصل شوند و قطعاتی که از شل شدن آنها جلوگیری می‌کنند، نیز باید کامل باشند.
  در صورت نیاز به حفاظت در برابر حریق، ورودی و خروجی اتاق ترانسفورماتور، پایه‌ها و جعبه‌ها باید کاملاً درزگیری شده باشند.

2# اتاق ترانسفورماتور از چه ساخته شده است؟

اتاق ترانسفورماتور معمولاً از فولاد نرم یا ضد زنگ ساخته می‌شود.

بسته به کاربرد این نوع از اتاق‌ها، ممکن است از گریدهای مختلف فولاد در ساخت آنها استفاده شود. (به عنوان مثال، گیج 12، گیج 14 و مواردی از این قبیل)

اتاقی که انتخاب می‌کنید تا حد زیادی به شرایط محیطی که ترانسفورماتور شما باید تحمل کند، بستگی دارد، همانند:

• میزان گرد و غبار و خاک موجود در محیط
• سطح و میزان بارش باران یا برف در آن منطقه
• نحوه مراقبت از ترانسفورماتور

در برخی از اتاق‌ها، شرایطی در نظر گرفته شده که از ترانسفورماتور در برابر همه این شرایط محافظت می‌کنند، در حالی که برخی دیگر در نوع و میزان حفاظتی که از ترانسفورماتور ارائه می‌دهند به گونه ای تخصصی‌تر عمل می‌کنند.

نوع و محل قرارگیری اتاق ترانسفورماتور، نحوه تعمیر، میزان و شیوه نگهداری مورد نیاز هر ترانسفورماتور را تعیین خواهد کرد.

3# کاربرد اتاق ترانسفورماتور

اتاق ترانسفورماتور که مخزن ترانسفورماتور نیز نامیده می‌شود.

برای نگه داشتن، محافظت و خنک کردن سیم پیچ و هسته در یک ترانسفورماتور توزیع کننده الکتریکی استفاده می‌شود.

بدنه اتاق، امکان جدا سازی روغن و هسته را از محیط خارج فراهم می‌کند.

هنگامی که ترانسفورماتور بارگیری می‌شود و دمای محیط افزایش می‌یابد، حجم روغن داخل ترانسفورماتور نیز افزایش خواهد یافت.

یک مخزن ترانسفورماتور، فضای کافی را برای روغن ترانسفورماتور منبسط شده فراهم می‌کند.

همچنین به عنوان یک مخزن، برای روغن عایق ترانسفورماتور عمل می‌کند.

کاربردهای اتاق ترانسورماتور را در ادامه بررسی خواهیم کرد.

1-3# ایمنی

یکی از دلایل اصلی استفاده از اتاق ترانسفورماتور افزایش ایمنی است.

ترانسفورماتورها با ولتاژها و جریان‌های بالا سر و کار دارند که می‌تواند خطرات قابل توجهی برای افراد و اموال آنها ایجاد کند.

در این حالت، اتاق به عنوان یک مانع عمل می‌کند، از تماس تصادفی با اجزای زنده جلوگیری می‌کند و در عین حال، خطر برق گرفتگی یا خطرات ناشی از آتش سوزی را نیز کاهش می‌دهد.

2-3# حفاظت از محیط زیست

ترانسفورماتورها اغلب در فضای باز یا در محیط‌های صنعتی وجود دارند که ممکن است در معرض شرایط آب و هوایی سخت، گرد و غبار و مواد شیمیایی قرار گیرند.

یک اتاق ترانسفورماتور با طراحی خوب می‌تواند از ترانسفورماتور در برابر این عناصر خارجی محافظت کند، طول عمر آن را افزایش دهد و نیازهای تعمیری و نگهداری آن را تا حد زیادی کاهش دهد.

3-3# عایق و خنک کننده

اتاق ترانسفورماتور را می‌توان به مواد عایق مجهز کرد که به تنظیم دمای داخلی و جلوگیری از گرمای بیش از حد کمک می‌کند.

علاوه بر این، برخی از اتاق‌ها دارای مکانیسم‌های خنک کننده ای مانند فن یا سیستم تهویه هستند تا بتوانند گرما را به صورت مؤثری دفع کنند و عملکرد ترانسفورماتور را تا حد زیادی بهینه کنند.

4-3# مقاومت در برابر خرابکاری و دستکاری

در مکان‌های عمومی خاص یا مناطق دورافتاده، ترانسفورماتورها ممکن است در معرض خطر خرابکاری یا دسترسی غیرمجاز قرار بگیرند.

یک اتاق ترانسفورماتور، امکان محافظت از ترانسفورماتورها را در برابر این نوع از دستکاری‌ها فراهم می‌کند، آنها را از دسترس خرابکاران احتمالی دور می‌کند و از ترانسفورماتور محافظت و استفاده از یک منبع تغذیه بدون وقفه را تضمین می‌کند.

4# استانداردهای اتاق ترانسفورماتور

اتاق ترانسفورماتور باید به گونه ای طراحی شود که از ترانسفورماتورها در برابر:

• آلودگی
• گرد و غبار
• رطوبت
• باران
• برف

محافظت کند، امکانات لازم به منظور تعمیر، حفظ و نگهداری ترانسفورماتورها را داشته باشد و همچنین به سیستم تهویه مناسبی برای هوا، اعلام  آتش سوزی و اطفای‌‌‌‌‌ حریق مجهز باشد.

در اتاق ترانسفورماتور نباید پله یا شیب تندی که بیش از حد مجاز است، وجود داشته باشد.

از جمله استانداردهای ساخت اتاق ترانسفورماتور نیز می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

ظرفیت ترانسفورماتور (kVA)	حداقل مساحت اتاق ترانسفورماتور (m2)	حداقل مساحت پست (m2)	حداقل عرض صورت (m2)
1 × 160	14.0	90	9.0
2 × 160	28.0	118	13.5
1 × 250	15.0	91	9.0
2 × 250	30.0	121	13.5
1 × 400	16.5	93	9.0
2 × 400	33.0	125	13.5
3 × 400	49.5	167	18.0
2 × 500	36.0	130	14.5
3 × 500	54.0	172	19.0
2 × 630	36.0	132	14.5
3 × 630	54.0	176	19.0
2 × 800	39.0	135	14.5
3 × 800	58.0	181	14.0
2 × 1000	39.0	149	14.5
3 × 1000	58.0	197	19.0

5# اجزای اتاق ترانسفورماتور

اجزای اتاق ترانسفورماتور به صورت زیر هستند.

1-5# دریچه‌های تهویه خروجی و ترمینال‌های مجرای اگزوز

دریچه‌های تهویه خروجی و انتهای مجرای خروجی نباید در فاصله ای کمتر از 3048 میلیمتر از موارد زیر قرار گیرند:

• محل خروج آتش
• وسایل خروج مورد نیاز در قسمت بیرونی ساخت
• عناصر تخلیه خروجی
• پوشش دیوار بیرونی قابل احتراق
• منافذ محافظت نشده در بخش داخلی ساخت

خروجی‌ها باید در قسمت بیرونی ساختمان قرار گیرند.

در طراحی این نوع از اتاق‌ها، باید بخش‌های ورود و خروج هوا به گونه‌ای طراحی شود که دارای سطح مقطع کافی باشد و مسیری مناسب به منظور خنک کردن ترانسفورماتور از طریق راه‌های تهویه طبیعی یا مکانیکی برای آن پیش بینی شود.

همچنین، دریچه‌های ورودی و خروجی تهویه هوا باید مجهز به بخش‌هایی باشند تا از ورود پرنده‌ها، حیوانات کوچک و آب باران به داخل اتاق حتی الامکان جلوگیری شود.

2-5# پوشش

دهانه تهویه با توری فلزی بادوام، پرده‌ها یا لوورها پوشانده می‌شوند.

در صورتی که دریچه‌های ورودی قابل نصب روی اتاق‌های ترانسفورماتور دارای تهویه مکانیکی باشند، لوورها باید توسط ترموستات فن، کنترل شوند. به عنوان مثال، لوورها باید با روشن شدن فن باز شوند.

در محل قرارگیری ترانسفورماتور و پایین تر از مسیر عبور هوای خنک کننده باید حائل مشبک شکلی که دارای پوشش ضد زنگ است، وجود داشته باشد.

روی این شبکه باید حداقل به ضخامت 20 سانتیمتر، موادی همچون شن یا سنگ گرانیت شکسته قرار گیرد تا مانع از سرایت آتش سوزی‌های احتمالی به سایر بخش‌ها شود.

3-5# منافذ تهویه

منافذ تهویه ورودی در دیوارهای اتاق در داخل و خارج ساختمان وجود دارند که باید توسط دمپرهای آتش خودکار با درجه حفاظت مناسب در برابر آتش سوزی محافظت شوند.

دستگاه فعال در دمپر آتش باید به صورتی طراحی شده باشد که در دمای 74 درجه سانتیگراد شروع به کار کند.

4-5# کانال تهویه

مجرا یا کانال تهویه خروجی، در صورت استفاده، باید در ساختمانی محصور شود که دارای درجاتی از مقاومت در برابر آتش، متناسب با نیاز اتاق ترانسفورماتور باشد.

طراحی مجرای خروجی باید به گونه ای باشد که از اتاق ترانسفورماتور به سمت خروجی ساختمان برود.

یک مجرای خروجی برای یک اتاق ترانسفورماتور تهویه مکانیکی باید منحصراً برای تهویه اتاق استفاده شود. در مجاری تهویه خروجی نباید دمپرهای آتش نشانی نصب شود.

 5-5# درب ورودی اتاق ترانسفورماتور

درب ورودی این اتاق باید آهنی باشد و به سمت بیرون اتاق باز شود.

قفل درب نیز باید به‌گونه‌ای باشد که حتی زمانی که درب بسته شده است، خروج از اتاق ممکن و آسان باشد.

6# انواع اتاق ترانسفورماتور

انواع مختلفی از اتاق‌های ترانسفورماتور با طراحی محفظه منطبق وجود دارد، مانند:

• خشک (ترانسفورماتورهای کپسولی)
• روغن خنک (ترانسفورماتورهای حمام روغن)
• هواکش

7# نحوه تهویه اتاق ترانسفورماتور

تهویه اتاق ترانسفورماتور باید از طریق گردش طبیعی یا گردش مکانیکی انجام شود که در ادامه به بررسی آنها خواهیم پرداخت.

1-7# گردش طبیعی

اتاق ترانسفورماتور که شامل حداکثر سه ترانسفورماتور با قدرت هر کدام بیش از 75 کیلو ولت آمپر است، مجاز به تهویه با گردش طبیعی است.

ترکیب حداقل سطح خالص ورودی و خروجی به استثنای بخش اشغال شده توسط صفحه نمایش، گریتینگ یا لوورها، نباید کمتر از 1935 میلی متر مربع (در هر کیلو ولت آمپر ظرفیت ترانسفورماتور باشد.) کل سطح مورد نیاز باید تقریباً به صورت مساوی بین ورودی و خروجی تقسیم شود.

در هیچ موردی، سطح ورودی یا خروجی نباید کمتر از 46452 میلی مترمربع باشد.

تقریباً نیمی از کل مساحت مورد نیاز برای منافذ تهویه باید برای هوای ورودی باشد.

دریچه‌های هوای ورودی باید در یک یا چند روزنه در بخش پایینی دیواره‌های محیطی قرار گیرند.

هنگامی که اتاق ترانسفورماتور در گاراژ قرار گرفته باشد، هر دهانه پایینی باید حداقل 45.72 سانتیمتر بالاتر از سطح کف گاراژ باشد.

همچنین باید به گونه‌ای طراحی شود که نیمی از فضای تهویه مورد نیاز برای تخلیه گرما از طریق یک یا چند روزنه در بخش بالایی دیوارهای محیطی یا سقف اتاق استفاده شود.

دهانه‌های ورودی باید در طرف مقابل اتاق از دهانه‌های اگزوز قرار گیرند که اجازه می‌دهد، هوا به صورت طولی روی ترانسفورماتور و خارج از اتاق جریان یابد.

2-7# گردش مکانیکی

سیستم تهویه فشار مثبت یا منفی باید حداقل 1.6cfm یا 0.76L/s هوا به ازای هر کیلو ولت آمپر ظرفیت ترانسفورماتور را تأمین کنند.

فن‌ها باید خارج از اتاق ترانسفورماتور نصب شوند و توسط ترموستاتی که داخل اتاق قرار دارد، کنترل شوند.

دریچه‌های ورودی نیز باید در نیمه پایینی دیوارهای محیطی اتاق قرار گیرند.

هنگامی که اتاق ترانسفورماتور در یک گاراژ عمومی یا اسکله بارگیری قرار گرفته باشد، هر دهانه ورودی پایین تر باید حداقل 45.72 سانتیمتر بالاتر از سطح کف گاراژ باشد.

دریچه‌های خروجی باید در سقف اتاق قرار گیرند.

در صورتی که بالای دریچه کمتر از 30.48 سانتیمتر از زیر سقف اتاق فاصله داشته باشد، دریچه‌ها مجاز به نصب روی دیوار هستند.

بخش بالایی خروجی در قسمت بیرونی ساختمان باید حداقل به اندازه بخش بالایی خروجی اتاق باشد.

سیستم تهویه باید باعث شود، هوا به صورت طولی در سراسر ترانسفورماتور جریان یابد.

سیستم تهویه اتاق ترانسفورماتور باید مستقل از بقیه سیستم تهویه ساختمان کنترل شود.

برای اتاق ترانسفورماتور تأسیسات، سیستم‌های تهویه مکانیکی باید توسط متقاضی طراحی شوند.

3-7# کنترل دما

یک کنترل کننده دما از راه دور باید در اتاق ترانسفورماتور تأسیساتی که دارای سیستم تهویه مکانیکی هستند، نصب شود.

کنترل‌ کننده باید فن را زمانی که دما در اتاق ترانسفورماتور از 21 درجه سانتیگراد بالاتر رفت، فعال کند و هنگامی که دما به 60 درجه سانتیگراد رسید، فن را خاموش کند.

یک آلارم قابل مشاهده یا شنیداری باید در خارج از هر اتاق ترانسفورماتور تأسیسات نصب شود که در صورت عدم کارکرد فن هنگامی که کنترل کننده دما برای تهویه فعال شود یا اگر فن از کار نیفتاده باشد، فعال می‌شود.

علامتی نیز باید در نزدیکی زنگ هشدار نصب شود که همراه با فعال شدن صدای زنگ هشدار با فرد خاصی تماس بگیرد یا وقتی چراغ روشن است با وی تماس بگیرد.

4-7# علل اهمیت تهویه اتاق ترانسفورماتور

تهویه یک اتاق ترانسفورماتور چندین هدف مهم را انجام می‌دهد که عبارت اند از:

• اتلاف حرارت: ترانسفورماتورها در حین کار به دلیل تلفات الکتریکی‌ای که دارند (به عنوان مثال، تلفات مس و تلفات هسته) گرما تولید می‌کنند.
  تهویه به دفع این گرما کمک می‌کند، از گرمای بیش از حد جلوگیری می‌کند و مطمئن می‌شود که ترانسفورماتور در محدوده دمایی ایمن خود کار می‌کند.
• کنترل رطوبت: تهویه مناسب اتاق ترانسفورماتور به کاهش سطح رطوبت داخل این اتاق کمک می‌کند.
  رطوبت بیش از حد ممکن است، منجر به خرابی عایق و خوردگی قطعات شود که می‌تواند به صورت قابل توجهی طول عمر ترانسفورماتور را کاهش دهد.
• جلوگیری از تجمع آلاینده‌ها: تهویه می‌تواند در راستای به حداقل رساندن تجمع گرد و غبار، کثیفی و سایر آلاینده‌هایی که ممکن است وارد جعبه ترانسفورماتور شود، کمک کند که بر عملکرد و قابلیت اطمینان آن نیز تأثیر می‌گذارد.

به صورت کلی، تهویه مناسب برای عملکرد کارآمد و ایمن اتاق‌های ترانسفورماتور، افزایش قابلیت اطمینان و طول عمر آنها بسیار مهم است.

جمع‌بندی

اتاق ترانسفورماتور نقش مهمی در تضمین عملکرد ایمن و کارآمد ترانسفورماتورها در کاربردهای مختلف دارد.

با ارائه حفاظت در برابر عوامل محیطی، افزایش اقدامات ایمنی و تنظیم دمای داخلی، این اتاق‌ها به صورت قابل توجهی به عملکرد کلی و افزایش طول عمر ترانسفورماتورها کمک می‌کنند.

یک اتاق ترانسفورماتور چه در محیط‌های شهری، چه در تأسیسات صنعتی و چه در مناطق دورافتاده، استفاده شود، انتخاب و نصب مناسب آن به منظور توزیع مطمئن برق و حفظ ایمنی، هم برای کاربران و هم برای عموم مردم از جمله امور ضروری خواهد بود.