HTS آزمایش موفقیت آمیز ترانسفورماتورهای ابررسانایی

يك تيم تحقيقاتي صنعتي در آمريكا متشكل از مهندسين و دانشمندان كه زير نظر شركت Waukesha Electric Systems فعاليت مي نمايند، در سال 1999 خبرتحول مهمي را در صنعت برق با انجام آزمايش موفقيت آميز نوع جديدي از ترانسفورماتورهاي قدرت اعلام نمودند. ترانسفورماتورهاي ابررسانايي جديد در مقايسه با ترانسفورماتورهاي رايج، كوچك و سبك تر مي باشند و داراي طول عمر بيشتري نيز هستند. در اين نوع ترانسفورماتورها ديگر نيازي به هزاران گالن روغن جهت عايقي و خنك سازي نمي باشد و در نتيجه خطر ايجاد حريق و مسائل زيست محيطي را نخواهد داشت. در ابررساناها بعلت عدم وجود مقاومت اهمي در برابر جريان dc ، تلفات اهمي برابر با صفر است. لذا با استفاده از ابررساناها در ترانسفورماتورها، تلفات كل ترانسفورماتور، كاهش قابل ملاحظه اي خواهد يافت. تلاشهايي كه جهت توسعه ترانسفورماتورهاي ابررسانا انجام مي گيرد صرفا" بخاطر مسائل اقتصادي و كاهش هزينه نيست. يكي ديگر از دلايل طرح اين مبحث اين است كه در مراكز پر تراكم شهري، رشد مصرف 2 درصدي (ساليانه ) به معني نياز به ارتقاء ظرفيت سيستم هاي موجود است. از طرفي بسياري از پستهاي توزيع بصورت Indoor بوده و در كنار ساختمانها نصب شده اند. در اين نوع پست ها همانند ديگر پستهاي توزيع، از ترانسهاي روغني استفاده مي شود كه استفاده از روغن مشكلات و خطرات زيست محيطي و ايمني مربوط به خود را دارد. در حاليكه در ترانسفورماتورهاي ابررسانا، ماده خنك كننده نيتروژن است كه خطري براي افراد و موجودات زنده ندارد. بعلاوه در اين ترانسفورماتورها، خطر آتش سوزي نيز وجود ندارد. بهمين لحاظ خنك كننده مورد استفاده در ترانسفورماتورهاي ابررسانا به هيچ عنوان قابل مقايسه با روغنهاي قابل اشتعال و مواد شيميايي شيمي همچون PCB نيست.

آزمايشات بر يك نوع از اين ترانسفورماتور با ظرفيت 1 MVA امكان سنجي فني و ساير مزاياي آنرا به اثبات رسانده است. يكي از مزاياي آن كاهش وزن ترانسفورماتور مي باشد بطوريكه براي يك ترانسفورماتور 30 MVA وزن آن از 48 تن به 24 تن خواهد رسيد.

دو تغيير مهم در طراحي ترانسفورماتور كه منجر به طراحي و ساخت اين نوع ترانسفورماتورهاي جديد شده است، عبارتند از استفاده از مواد ابررسانايي دماي بالا (HTS) بجاي سيم پيچ هاي رايج مسي و بكارگيري از يك سيستم كوچك خنك سازي بجاي سيستم خنك كننده رايج ترانسفورماتورهاي معمولي.

ترانسفورماتور HTS ، 30 MVA تقريبا" به 200 پوند (100 كيلوگرم ) ابررسانا نياز خواهد داشت كه هيچ گونه مقاومت الكتريكي ندارد و بنابراين هيچگونه حرارتي توليد نخواهدكرد،درحاليكه در ترانسفورماتورهاي رايج، سيم پيچهاي مسي كه هزاران پوند وزن دارند منبع اصلي توليد گرما و ايجاد تلفات ميباشند.فن آوري ترانسفورماتور HTS از نظر استفاده از يك سيستم خنك كننده حلقه بسته جهت خنك سازي سيم پيچ هاي

ترانسفورماتور يكتا مي باشد و قادر است كه دماي سيم پيچ را تا 382 - درجه فارنهايت برساند.

ترانسفورماتور HTS آزمايشي 1 MVA به عنوان يك بستر آزمايشي مناسب براي ارزيابي نوآوريهاي تازه ساخته شده است.

همين تيم تحقيقاتي كه بر روي ساخت و آزمايش ترانسفورماتور 1- MVA , HTS كار كرده اند، قرار است طراحي و آزمايش يك ترانسفورماتور آزمايشي آلفا 5 / 10 MVA را شروع نمايند.

پروژه ترانسفورماتور HTS در ايالت متحده آمريكا توسط چندين شركت و سازمان دنبال مي گردد. شركت Waukesha Electric Systems ( WES ) رهبري ساخت اينگونه ترانسفورماتورها را در آمريكا به عهده دارد. اين شركت مسئول طراحي و ساخت هسته و تانك ترانسفورماتور HTS – 1MVA بوده و همچنين مونتاژ و آزمايش آنرا نيز به عهده داشته است. شركت Intermagnetics General Corporation ( IGC ) در آمريكا، سازنده هاديها و كابلهاي ابررسانا مي باشد و در اين پروژه مسئول طراحي و ساخت هاديهاي ابررسانا، سيم پيچ هاي ترانسفورماتور و طراحي بخشي از سيستم سرمايشي بوده است.

Oak Ridge National Laboratory ( ORNL ) كه يك مؤسسه تحقيقاتي مي باشد مسئول طراحي و ساخت ساپورت سيم پيچها و زيرسيستم هاي سرمايشي مي باشد.

شركت برق Rochester Gas and Electric Corporation ( RG&E ) حمايتهاي مالي و اقتصادي اين پروژه را به عهده داشته و مشاوره اين طرح توسط مشاوران بين المللي Electric Power Engineering Department در RPI انجام شد.

دكتر Christine Platt از دپارتمان انرژي آمريكا بر اهميت اين پديده اذعان مي نمايد و مي گويد كه در آمريكا تلفات انرژي الكتريكي توليد شده در حدود 8 درصد مي باشد كه ترانسفورماتورها نيمي از اين تلفات را توليد مي كنند و با استفاده از مواد ابررسانا و توليدات آن اين رقم نصف خواهد شد كه در نتيجه منجر به صرفه جويي صدها ميليون دلار درسال خواهد شد.

* High Temperature Supercoductor

منبع : شركت Waukesha Electric