اهميت ترانسفورماتورها در صنعت برق و شبكه‌هيا صنعتي، بركسي پوشيده نيست. امروزه يكي از ملزومات اساسي در انتقال و توزيع الكتريكي در جهان ترانسفورماتورها، مي‌باشند.
ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌هاي مختلفي جهت تغيير سطح ولتاژ الكتريكي به‌منظور كاهش تلفات ولتاژ در فرآيند انتقال و توزيع انرژي الكتريكي به‌كار مي‌روند. در صنعت سيمان، به‌عنوان يكي از مصرف كننده‌هاي بزرگ برق و استفاده از سطوح ولتاژ مختلف در آن، استفاده از ترانسفور ماتورها يكي از اركان اجتناب‌ناپذير مي‌باشد. در اين مقاله به اختصار ترانسفورماتورها، ساختمان آنها، تعميرات و نگهداري آنها مورد بررسي قرار گرفته است.
ترانسفورماتورها در اندازه‌ها و توان‌هاي مختلفي جهت تغيير سطح ولتاژ الكتريكي به‌منظور كاهش تلفات ولتاژ در فرآيند انتقال و توزيع انرژي الكتريكي به‌كار مي‌روند. در صنعت سيمان، به‌عنوان يكي از مصرف كننده‌هاي بزرگ برق و استفاده از سطوح ولتاژ مختلف در آن، استفاده از ترانسفور ماتورها يكي از اركان اجتناب‌ناپذير مي‌باشد. در اين مقاله به اختصار ترانسفورماتورها، ساختمان آنها، تعميرات و نگهداري آنها مورد بررسي قرار گرفته است.
● ساختمان ترانسفور ماتور
ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها مي‌توان به سه دسته كوچك، متوسط و بزرگ دسته‌بندي كرد. ساختمان ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به‌دليل مسائل فاظتي و عايق‌بندي و امكانات موجود، نسبت به انواع كوچك آن پيچيده‌تر است. اجزاء تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است:
● هسته ترانسفورماتور
هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه‌هاي نازكي است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفور ماتورها محاسبه مي‌شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفور ماتور را نمي‌توان به‌طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولاً آنها را از ورقه‌هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق هستند، مي‌سازند اين ورقه‌ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر ۴.۵ درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زيادي است ساخته مي‌شوند . زياد بودن مقدار سيليسيم، باعث شكننده شدن ورق‌ها مي‌شود. براي عايق كردن ورق‌هاي ترانسفورماتور، در گذشته از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي‌شد، استفاده مي‌كردند، اما امروز در هنگام ساختن و نورد اين ورقه‌ەا يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت ۲ تا ۲۰ ميكرون به‌عنوان عايق بر روي آنها ماليده مي‌شود، كه باعث پوشاندن روي ورقه‌ها مي‌گردد. علاوه بر اين، از لاك مخصوصي نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه‌ها استفاده مي‌شود. تمامي ورقه‌هاي ترانسفور ماتور داراي يك لايه عايق هستند. در هنگام محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفور ماتورها را به ضخامت‌هاي ۰.۳۵ و ۰.۵ ميليمتر و در اندازه‌هاي استاندارد مي‌سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده‌ٔ ورقه‌هاي ترانسفور ماتور همگي در يك جهت باشند (مثلاً همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه‌ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.
● سيم پيچ ترانسفور ماتور
معمولاً براي سيم‌پيچ اوليه و ثانويه ترانسفور ماتور از هادي‌هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند، كه با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر آنها مشخص مي‌شوند. در ترانسفور ماتورهاي پرقدرت از هادي‌هاي مسي كه به‌صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.
سيم پيچي ترانسفور ماتور به اين ترتيب است كه سر سيم‌پيچ‌ها را به‌وسيله روكش عايق‌ها از سوراخ‌هاي قرقره خارج مي‌كنند، تا بدين ترتيب سيم‌ها، قطع (خصوصاً در سيم‌هاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند، علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفور ماتورهاي داراي چندين سيم پيچ، به‌راحت بتوان سر هم سيم‌پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم‌پيچي يا تعمير سيم‌پيچ‌ها ترانسفور ماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه آزمايش كرد.
● قرقره ترانسفور ماتور
براي حفاظت و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصاً در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد. قرقره معمولاً از كاغذ عايق سخت، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي‌سازند. قره‌قره‌هائي كه از جنس ترموپلاستيك هستند، معمولاً يك تكه ساخته مي‌شوند ولي براي ساختن قرقره‌هاي ديگر آنها را در چند قطعه تهيه و سپس بر روي همديگر سوار مي‌كنند. بر روي ديواره‌هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم‌پيچ از آنها خارج شود.
اندازه قرقره بايد با اندازهٔ ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم‌پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود، كه از لبه‌هاي قرقره مقداري پائين‌تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفور ماتور، لايه‌ٔ روئي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره‌هاي ترانسفور ماتورها نيز استاندارد هستند، اما در تمام موارد، با توجه به نياز، قرقره مناسب را مي‌توان طراحي كرد.
● نكات قابل توجه قبل از حمل ترانس‌هاي قدرت
پس از پايان مراحل ساخت و انجام موفقيت‌آميز آزمايشات كارخانه‌اي، قبل از جابه‌جائي ترانسفورماتور، از محلي به محل ديگر و قبل از بارگيري بايد اقدامات زير به روي ترانسفور ماتور انجام گيرد، به‌منظور كاهش ابعاد و وزن ترانسفورماتور و نيز از نظر فني و محدوديّت‌هاي ترافيكي، بايد تجهيزات جنبي ترانسفورماتور ”كنسرواتور (منبع انبساط)، بوشينگ‌ها و…“ باز و به‌طور جداگانه بسته‌بندي و آماده حمل گردند. اما خود ترانسفورماتور به طريق زير حمل مي‌گردد.
الف ـ حمل با روغن: ترانسفورماتورهاي كوچك و ترانسفورماتورهائي كه وزن و ابعاد آنها مشكلاتي را از نظر حمل ايجاد نمي‌نمايند، معمولاً با روغن حمل مي‌گردند. در اين حال سطح روغن بايد حدوداً ۱۵ سانتيمتر پايين‌تر از درپوش اصلي (سقف) ترانسفورماتور قرار داشته باشد.
▪ توجه:
فاصله ۱۵ سانتيمتري فوق‌الذكر در مورد كليه ترانسفورماتورها يكسان نبوده و توصيه مي‌شود و به دستورالعمل كارخانه سازنده مراجعه شود.
لازم به ذكر است كه در هنگام حمل روغن، قسمت فعال (Active Part) ترانسفورماتور بايد كاملاً در داخل روغن قرار گيرد.
به‌منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت و هوا به داخل ترانسفورماتور، فضاي بين روغن و سقف ترانسفورماتور را با هواي خشك و يا گاز نيتروژن با فشار حدود ۲/۰ بار در هواي ۲۰ درجه پر مي‌كنند. لازم به ذكراست كه گاز نيتروژن بايد كاملاً خشك باشد، در اين حالت با نصب يك محفظه سيليكاژل بسته (آب‌بندي شده) بر روي ترانسفورماتور عمل جذب رطوبت انجام مي‌شود. ضمناً جهت جلوگيري از پاشيدن روغن به داخل سيليكاژل در طول حمل از يك وسيله حفاظتي استفاده مي‌شود.
حمل بدون روغن: ترانسفورماتورهاي بزرگ بدون روغن حمل مي‌گردند. در اين موارد پس از تخليه روغن، ترانسفورماتور را با هواي خشك (داراي رطوبت كمتر از ppmv ۲۵ و نقطه ميعان كمتر از ۶۰ ـ درجه سانتيگراد) يا با نيتروژن (با درجه خلوص ۹.۹۹%) پر مي‌كنند. لازم به ذكر است كه در اين حالت نيز در طول حمل بايد فشار هوا يا نيتروژن به‌طور مرتب كنترل گردد.
▪ نكات قابل توجه و مهم در نصب و قبل از راه‌اندازي:
۱) كنترل ضربه‌نگار
۲) كنترل فشار هوا
۳) كنترل نقطه شبنم و اكسيژن
۴) كنترل استقرار ترانسفورماتور بر روي فوندانسيون
۵) كنترل تجهيزات جنبي ترانسفورماتور شامل بوشينگ، سيستم خنك كننده، رادياتور، فن، پمپ، كنسرواتور و ملحقات آن
۶) سيستم تنفسي
۷) شير اطمينان
۸) ترمومترها شامل ترمومتر روغن (كاليبره كردن ترمومتر) و ترمومتر سيم پيچ
۹) تپ چنجر
۱۰) رله‌بو خهلتس
• روغن ترانسفور ماتور
روغن‌هاي ترانسفور ماتور عمدتاً تركيبات پيچيده‌اي از هيدروكربن‌هاي مشتق از نفت خام مي‌باشند و به جهت دارا بودن خواص مورد نياز، اين نوع روغن‌ها جهت ترانسفورماتورها مناسب‌تر تشخيص داده شده‌اند.
خواص مورد نياز براي روغن‌هاي ترانسفور ماتور به‌طور خلاصه عبارتند از:
▪ عايق كاري الكتريكي
▪ انتقال حرارت
▪ قابليت خاموش كردن قوس‌الكتريكي
▪ پايداري شيميائي
▪ سيل كردن ترانسفورماتور
▪ جلوگيري از خوردگي
▪ در مورد سفارش خريد روغن براي ترانسفورماتورها دو مورد مهم را مدنظر قرار مي‌دهيم.
▪ انتخاب نوع روغن ترانسفورماتور
نوع روغن و كيفيت آن، براساس طراحي ترانسفورماتورها مي‌باشد. به‌عنوان مثال در يكي از بررسي‌ها نوعي چسب كه در داخل ترانسفورماتور به‌كار برده شده بود توسط روغن ترانس حل گرديد و باعث شد كه ذرات چسب داخل روغن پراكنده شود و منجر به كاهش دي‌الكتريك روغن گردد. مورد ديگري كه مورد آزمايش قرار گرفت، اين بود كه كاتاليزور مس و آهن باعث از بين بردن روغن تشخيص داده شده است. بنابراين نوع ترانسفورماتور و مواد به كار رفته در آن درتعيين نوع و كيفيت روغن آن تأثير زيادي دارد.
● آلودگي روغن ترانفسورماتورها:
به‌طور كلي دو نوع آلودگي اصلي در روغن ترانسفور ماتورها عبارتند از:
۱) مواد معلق در روغن
۲) آب
۳) اكسيداسيون روغن
پس از شناسائي مؤلفه‌هاي روغن با آزمايش‌هاي مختلف، تصميم به تصفيه يت تعويض روغن اتخاذ مي‌گردد.
به‌طور كلي ۳ نوع آزمايش كلي بر روي روغن ترانسفورماتور انجام مي‌گيرد كه عبارتند از:
۱) آزمون‌هاي فيزيكي
۲) آزمون‌هاي شيميائي
۳) آزمون‌هاي قسمت‌هاي الكتريكي
برخي از آزمايش‌هائي كه بايد روي روغن ترانسفورماتورها، انجام گيرد در زير آمده است.
۱) تست اسيديته
۲) تست گازهاي حل شده در روغن
۳) تست كشش سطحي
۴) تست بي‌فنيل پلي كلريد (pcb)
● تست ولتاژ شكست:
روغن ترانسفورماتورها معمولاً بايد داراي ضريب شكست بيشتر از ۵۰ كيلو ولت باشند، كه با انجام آزمايش ولتاژ شكست، نسبت به اندازه‌گيري آن اقدام مي‌گردد. اگر اين شاخص تا حد مشخصي كمتر از ۵۰ كيلو ولت باشد مي‌توان با تصفيه روغن موجود آن را اصلاح كرد، در غير اين صورت بايد نسبت به تعويض روغن اقدام نمود.
● آناليز گاز كروماتورگرافي:
با توجه به اينكه مولكول‌هاي روغن از تركيبات هيدروكربن ساخته شده‌اند، حرارت يا شكست الكتريكي مي‌تواند باعث شكست مولكول‌هاي روغن و توليد گازهاي قابل اشتعالي مثل متان، اتيلن، اتان و ساير گازها شود، كه در دراز مدت انفجار ترانسفورماتور را در پي خواهد داشت. تحليل گاز كروماتوگرافي به اندازه‌گيري ميزان گازهاي توليد شده در روغن ترانسفورماتور و آناليز آنها مي‌پردازد.
● تكنولوژي ساخت
ساخت ترانسفورماتورهاي فشار قوي فاقد روغن، در طول عمر يكصد ساله ترانسفور ماتورها، يك انقلاب محسوب مي‌شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي‌اتيلن، به‌جاي هادي‌هاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق سوئدي به نام پرفسور ”Mats lijon“ تراوش كرده است.
تكنولوژي استفاده از كابل به‌جاي هادي‌هادي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال ۱۹۹۸ در يك ژنراتور فشار قوي به‌نام ”Power Former“ به‌كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادي‌هاي شمشي (مستطيلي) در سيم‌پيچي استاتور استفاده مي‌شد، از هادي‌هاي گرد استفاده شده است. همان‌طور كه از معادلات ماكسول استنباط مي‌شود، هادي‌هاي سيلندري، توزيع ميدان‌الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي‌توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند به‌طوري كه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان ۳۰ درصد كاهش مي‌يابد.
در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي‌ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين مي‌باشد. در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تأثير عايق كابل قرار نمي‌گيرد. در يك ترانسفورماتور خشك، با استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه‌اي براي بهينه كردن طراحي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش‌هاي گرمائي فراهم كرده است.
در فرآيند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور آزمايشي تك فاز با ظرفيت ۱۰ مگا ولت‌آمپر (Dry former)، طراحي، ساخته و آزمايش گرديد.
”Dry former“ اكنون در سطح ولتاژهاي از ۳۶ تا ۱۴۵ كيلوولت و ظرفيت تا ۱۵۰ مگاولت آمپر وجود دارد.
● ويژگي‌هاي ترانسفورماتورهاي خشك
با پيشرفت تكنولوژي امكان ساخت ترانسفورماتورهاي خشك با بازدهي بالا فراهم شده است.
ترانسفورماتور خشك داراي ويژگي‌هاي منحصر به فردي است از جمله:
۱) به روغن براي خنك شدن، يا به‌عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد. سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي از مهمترين ويژگي‌هاي مهم آن است. به‌دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زيرزميني و همچنين احتراق و خطر آتش‌سوزي كم مي‌شود.
با حذف روغن و كنترل ميدان‌هاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفورماتور از نظر ايمني افراد و محيط زيست كاهش يافته است. امكانات تازه‌اي را از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم كرده است. به اين ترتيب امكان نصب ترانسفورماتور خشك در نقاط شهري و جاهائي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند، وجود دارد.
۲) در ترانسفورماتور خشك به‌جاي بوشينگ چيني در قسمت‌هاي انتهائي از عايق سيليكن را بر (Silicon rubber) استفاده مي‌شود. به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين مي‌رود.
۳) كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش‌نشاني را كاهش مي‌دهد. بنابراين از اين دستگاه‌ها در محيط‌هاي سرپوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي‌توان استفاده كرد.
۴) با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك‌هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين مي‌رود. بنابراين كار نصب آسان‌تر شده و تنها شامل اتصال كابل‌ها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.
۵) از ديگر ويژگي‌هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راه‌هاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره‌برداري شود. با به‌كارگيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان‌پذير است.
۶) اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفور ماتور نمي‌شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي‌شود. به‌علاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابه‌جا مي‌شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي‌كند.
سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتورها (TMMS)
سيستم TMMS (Transformer Monitoring Management System فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است.
سيستم TMMS براساس جمع‌آوري اطلاعات بحراني بهره‌برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي‌نمايد.
سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد ترانسفورماتور عيب‌هاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم‌گيري را در اختيار بهره‌بردار قرار دهد.
اطلاعات بهره‌برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفورماتورها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع‌آوري مي‌گردند به شرح زير مي‌باشند.
● گازهاي موجود در روغن ترانسفورماتورهمراه با ئيدران
▪ آب موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با Acquaoil ۳۰۰
▪ جريان بار ترانسفورماتور
▪ دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور
▪ وضعيت تپ جنچر ترانسفورماتور
▪ سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور
اطلاعات بهره‌برداري فوق جمع‌آوري شده و به‌همراه ساير اطلاعات موجود به‌طور مستمر تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره‌برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند.
▪ شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور
▪ ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور
▪ ميل و شدت توليد گاز و جباب در داخل روغن ترانسفورماتور
▪ ملزومات نگهداري ترانسفورماتور
سيستم TMMS فارادي را مي‌توان براي ترانسفورماتورهاي موجود به‌كار برد و همچنين مي‌توان آن را در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود.
ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي مي‌توانيد باعث ارتقاء عملكرد آن براي مواد زير گرديد.
▪ حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره‌برداري اقتصادي و بهينه
▪ تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتورها
▪ مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن
▪ تكميل و توسعه فرايند و عملياتي مديريت ترانسفورماتورها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي
▪ كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها به‌صورت برنامه‌ريزي شده و يا ناشي از خطا
▪ آشكارسازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها
▪ نمايش مراحل تكامل و شكل‌گيري شرايط پيدايش خطا
● ترانسفورماتورها سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي عامل K
هارمونيك‌هاي توليد شده توسط بارهاي غير خطي مي‌توانند مشكلات حرارتي و گرمائي خطرناكي را در ترانسفورماتورهاي توزيع استاندارد ايجاد نمايند. حتي اگر توان بار خيلي كمتر از مقدار نامي آن باشد، هارمونيك‌ها مي‌توانند باعث گرماي بيش از حد و صدمه ديدن ترانسفورماتورها شوند. جريان‌هاي هارمونيكي تلفات فوكو را به شدت افزايش مي‌دهند. به‌همين دليل سازنده‌ها، ترانسفورماتورهاي تنومندي را ساخته‌اند تا اينكه بتوانند تلفات اضافي ناشي از هارمونيك‌ها را تحمل كنند. سازنده‌ها براي رعايت استاندارد يك روش سنجش ظرفيت، به‌نام عامل K را ابداع كرده‌اند. عامل K نشان دهنده مقدار افزايش در تلفات فوكو است. بنابراين ترانسفورماتور عامل K مي‌تواند باري به اندازه ظرفيت نامي ترانسفورماتور را تغذيه نمايد مشروط بر اينكه عامل K بار غير خطي تغذيه شده برابر با عامل K ترانسفورماتور باشد. مقادير استاندارد عامل K برابر با ۴، ۹، ۱۳، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰ مي‌باشند. اين نوع ترانسفورماتورها عملاً هارمونيك را از بين نبرده تنها نسبت به آن مقاوم مي‌باشند.
ترانسفورماتور (HMT (Harmonic Mitigating Transformer نوع ديگري از ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي HMT هستند كه از صاف شدن بالاي موج ولتاژ بهواسطه بريده شدن آن جلوگيري مي‌كند HMT، طوري ساخته شده است كه اعو جاج ولتاژ سيستم و اثرات حرارتي ناشي از جريان‌هاي هارمونيك را كاهش مي‌دهد. HMT اين كار از طريق حذف فلوها و جريان‌هاي هارمونيكي ايجاد شده توسط بار در سيم پيچي‌هاي ترانسفورماتور انجام مي‌دهد.
چنانچه شبكه‌هاي توزيع نيروي برق مجهز به ترانسفورماتورهاي HMT گردند مي‌توانند همه نوع بارهاي غير خطي (با هر درجه از غير خطي بودن) را بدون اينكه پيامدهاي منفي داشته باشند، تغذيه نمايند. به همين دليل در اماكني كه بارهاي غير خطي زياد وجود دارد از ترانسفورماتور HMT به صورت گسترده استفاده مي‌شود.
● مزاياي ترانسفورماتور HMT
▪ مي‌توان از عبور جريان مؤلفه صفر هارمونيك‌ها (شامل هارمونيك‌هاي سوم، نهم و پانزدهم) در سيم پيچ اوليه، از طريق حذف فلوي آنها در سيم پيچي‌هاي ثانويه جلوگيري كرد.
ترانسفورماتورهاي HMT با يك خروجي در دو مدل با شيفت فازي متفاوت ساخته مي‌شوند. وقتي كه هر دو مدل با هم به‌كار مي‌روند، مي‌توانند جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در قسمت جلوئي شبكه حذف كنند.
▪ ترانسفورماتورهاي HMT با دو خروجي مي‌توانند مؤلفه متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در داخل سيم پيچي‌هاي ثانويه حذف كنند.
▪ ترانسفورماتورهاي HMT با سه خروجي مي‌توانند مؤلفه متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، يازدهم و سيزدهم را در داخل سيم پيچي ثانويه حذف كنند.
▪ كاهش جريان‌هاي هارمونيكي در سيم‌پيچي‌هاي اوليه HMT باعث كاهش افت ولتاژهاي هارمونيكي و اعو جاج مربوطه مي‌شود.
كاهش تلفات توان به‌علت كاهش جريان‌هاي هارمونيكي به‌عبارت ديگر ترانسفورماتور HMT باعث ايجاد اعو جاج ولتاژ خيلي كمتري در مقايسه با ترانسفورماتورهاي معمولي يا ترانسفورماتور عامل K مي‌شود.
ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها مي‌توان به سه دسته كوچك، متوسط و بزرگ دسته‌بندي كرد. ساختمان ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به‌دليل مسائل فاظتي و عايق‌بندي و امكانات موجود، نسبت به انواع كوچك آن پيچيده‌تر است. اجزاء تشكيل دهنده يك ترانسفورماتور به شرح زير است:
● هسته ترانسفورماتور
هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه‌هاي نازكي است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفور ماتورها محاسبه مي‌شود. براي كم كردن تلفات آهني هسته ترانسفور ماتور را نمي‌توان به‌طور يكپارچه ساخت. بلكه معمولاً آنها را از ورقه‌هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق هستند، مي‌سازند اين ورقه‌ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر ۴.۵ درصد) كه داراي قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زيادي است ساخته مي‌شوند . زياد بودن مقدار سيليسيم، باعث شكننده شدن ورق‌ها مي‌شود. براي عايق كردن ورق‌هاي ترانسفورماتور، در گذشته از يك كاغذ نازك مخصوص كه در يك سمت اين ورقه چسبانده مي‌شد، استفاده مي‌كردند، اما امروز در هنگام ساختن و نورد اين ورقه‌ەا يك لايه نازك اكسيد فسفات يا سيليكات به ضخامت ۲ تا ۲۰ ميكرون به‌عنوان عايق بر روي آنها ماليده مي‌شود، كه باعث پوشاندن روي ورقه‌ها مي‌گردد. علاوه بر اين، از لاك مخصوصي نيز براي عايق كردن يك طرف ورقه‌ها استفاده مي‌شود. تمامي ورقه‌هاي ترانسفور ماتور داراي يك لايه عايق هستند. در هنگام محاسبه سطح مقطع هسته بايد سطح آهن خالص را منظور كرد. ورقه‌هاي ترانسفور ماتورها را به ضخامت‌هاي ۰.۳۵ و ۰.۵ ميليمتر و در اندازه‌هاي استاندارد مي‌سازند. بايد دقت كرد كه سطح عايق شده‌ٔ ورقه‌هاي ترانسفور ماتور همگي در يك جهت باشند (مثلاً همه به طرف بالا) علاوه بر اين تا حد امكان نبايد در داخل قرقره فضاي خالي باقي بماند. لازم به ذكر است ورقه‌ها با فشار داخل قرقره جاي بگيرند تا از ارتعاش و صدا كردن آنها نيز جلوگيري شود.
● سيم پيچ ترانسفور ماتور
معمولاً براي سيم‌پيچ اوليه و ثانويه ترانسفور ماتور از هادي‌هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند، كه با سطح مقطع گرد و اندازه‌هاي استاندارد وجود دارند و با قطر آنها مشخص مي‌شوند. در ترانسفور ماتورهاي پرقدرت از هادي‌هاي مسي كه به‌صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي‌ها نيز استاندارد است.
سيم پيچي ترانسفور ماتور به اين ترتيب است كه سر سيم‌پيچ‌ها را به‌وسيله روكش عايق‌ها از سوراخ‌هاي قرقره خارج مي‌كنند، تا بدين ترتيب سيم‌ها، قطع (خصوصاً در سيم‌هاي نازك و لايه‌هاي اول) يا زخمي نشوند، علاوه بر اين بهتر است رنگ روكش‌ها نيز متفاوت باشد تا در ترانسفور ماتورهاي داراي چندين سيم پيچ، به‌راحت بتوان سر هم سيم‌پيچ را مشخص كرد. بعد از اتمام سيم‌پيچي يا تعمير سيم‌پيچ‌ها ترانسفور ماتور بايد آنها را با ولتاژهاي نامي خودشان براي كنترل و كسب اطمينان از سالم بودن عايق بدنه و سيم‌پيچ‌هاي اوليه و ثانويه آزمايش كرد.
● قرقره ترانسفور ماتور
براي حفاظت و نگهداري از سيم پيچ‌هاي ترانسفورماتور خصوصاً در ترانسفورماتورهاي كوچك بايد از قرقره استفاده نمود. جنس قرقره بايد از مواد عايق باشد. قرقره معمولاً از كاغذ عايق سخت، فيبرهاي استخواني يا مواد ترموپلاستيك مي‌سازند. قره‌قره‌هائي كه از جنس ترموپلاستيك هستند، معمولاً يك تكه ساخته مي‌شوند ولي براي ساختن قرقره‌هاي ديگر آنها را در چند قطعه تهيه و سپس بر روي همديگر سوار مي‌كنند. بر روي ديواره‌هاي قرقره بايد سوراخ يا شكافي ايجاد كرد تا سر سيم‌پيچ از آنها خارج شود.
اندازه قرقره بايد با اندازهٔ ورقه‌هاي ترانسفورماتور متناسب باشد و سيم‌پيچ نيز طوري بر روي آن پيچيده شود، كه از لبه‌هاي قرقره مقداري پائين‌تر قرار گيرد تا هنگام جا زدن ورقه‌هاي ترانسفور ماتور، لايه‌ٔ روئي سيم پيچ صدمه نبيند. اندازه قرقره‌هاي ترانسفور ماتورها نيز استاندارد هستند، اما در تمام موارد، با توجه به نياز، قرقره مناسب را مي‌توان طراحي كرد.
● نكات قابل توجه قبل از حمل ترانس‌هاي قدرت
پس از پايان مراحل ساخت و انجام موفقيت‌آميز آزمايشات كارخانه‌اي، قبل از جابه‌جائي ترانسفورماتور، از محلي به محل ديگر و قبل از بارگيري بايد اقدامات زير به روي ترانسفور ماتور انجام گيرد، به‌منظور كاهش ابعاد و وزن ترانسفورماتور و نيز از نظر فني و محدوديّت‌هاي ترافيكي، بايد تجهيزات جنبي ترانسفورماتور ”كنسرواتور (منبع انبساط)، بوشينگ‌ها و…“ باز و به‌طور جداگانه بسته‌بندي و آماده حمل گردند. اما خود ترانسفورماتور به طريق زير حمل مي‌گردد.
الف ـ حمل با روغن: ترانسفورماتورهاي كوچك و ترانسفورماتورهائي كه وزن و ابعاد آنها مشكلاتي را از نظر حمل ايجاد نمي‌نمايند، معمولاً با روغن حمل مي‌گردند. در اين حال سطح روغن بايد حدوداً ۱۵ سانتيمتر پايين‌تر از درپوش اصلي (سقف) ترانسفورماتور قرار داشته باشد.
▪ توجه:
فاصله ۱۵ سانتيمتري فوق‌الذكر در مورد كليه ترانسفورماتورها يكسان نبوده و توصيه مي‌شود و به دستورالعمل كارخانه سازنده مراجعه شود.
لازم به ذكر است كه در هنگام حمل روغن، قسمت فعال (Active Part) ترانسفورماتور بايد كاملاً در داخل روغن قرار گيرد.
به‌منظور جلوگيري از نفوذ رطوبت و هوا به داخل ترانسفورماتور، فضاي بين روغن و سقف ترانسفورماتور را با هواي خشك و يا گاز نيتروژن با فشار حدود ۲/۰ بار در هواي ۲۰ درجه پر مي‌كنند. لازم به ذكراست كه گاز نيتروژن بايد كاملاً خشك باشد، در اين حالت با نصب يك محفظه سيليكاژل بسته (آب‌بندي شده) بر روي ترانسفورماتور عمل جذب رطوبت انجام مي‌شود. ضمناً جهت جلوگيري از پاشيدن روغن به داخل سيليكاژل در طول حمل از يك وسيله حفاظتي استفاده مي‌شود.
حمل بدون روغن: ترانسفورماتورهاي بزرگ بدون روغن حمل مي‌گردند. در اين موارد پس از تخليه روغن، ترانسفورماتور را با هواي خشك (داراي رطوبت كمتر از ppmv ۲۵ و نقطه ميعان كمتر از ۶۰ ـ درجه سانتيگراد) يا با نيتروژن (با درجه خلوص ۹.۹۹%) پر مي‌كنند. لازم به ذكر است كه در اين حالت نيز در طول حمل بايد فشار هوا يا نيتروژن به‌طور مرتب كنترل گردد.
▪ نكات قابل توجه و مهم در نصب و قبل از راه‌اندازي:
۱) كنترل ضربه‌نگار
۲) كنترل فشار هوا
۳) كنترل نقطه شبنم و اكسيژن
۴) كنترل استقرار ترانسفورماتور بر روي فوندانسيون
۵) كنترل تجهيزات جنبي ترانسفورماتور شامل بوشينگ، سيستم خنك كننده، رادياتور، فن، پمپ، كنسرواتور و ملحقات آن
۶) سيستم تنفسي
۷) شير اطمينان
۸) ترمومترها شامل ترمومتر روغن (كاليبره كردن ترمومتر) و ترمومتر سيم پيچ
۹) تپ چنجر
۱۰) رله‌بو خهلتس
• روغن ترانسفور ماتور
روغن‌هاي ترانسفور ماتور عمدتاً تركيبات پيچيده‌اي از هيدروكربن‌هاي مشتق از نفت خام مي‌باشند و به جهت دارا بودن خواص مورد نياز، اين نوع روغن‌ها جهت ترانسفورماتورها مناسب‌تر تشخيص داده شده‌اند.
خواص مورد نياز براي روغن‌هاي ترانسفور ماتور به‌طور خلاصه عبارتند از:
▪ عايق كاري الكتريكي
▪ انتقال حرارت
▪ قابليت خاموش كردن قوس‌الكتريكي
▪ پايداري شيميائي
▪ سيل كردن ترانسفورماتور
▪ جلوگيري از خوردگي
▪ در مورد سفارش خريد روغن براي ترانسفورماتورها دو مورد مهم را مدنظر قرار مي‌دهيم.
▪ انتخاب نوع روغن ترانسفورماتور
نوع روغن و كيفيت آن، براساس طراحي ترانسفورماتورها مي‌باشد. به‌عنوان مثال در يكي از بررسي‌ها نوعي چسب كه در داخل ترانسفورماتور به‌كار برده شده بود توسط روغن ترانس حل گرديد و باعث شد كه ذرات چسب داخل روغن پراكنده شود و منجر به كاهش دي‌الكتريك روغن گردد. مورد ديگري كه مورد آزمايش قرار گرفت، اين بود كه كاتاليزور مس و آهن باعث از بين بردن روغن تشخيص داده شده است. بنابراين نوع ترانسفورماتور و مواد به كار رفته در آن درتعيين نوع و كيفيت روغن آن تأثير زيادي دارد.
● آلودگي روغن ترانفسورماتورها:
به‌طور كلي دو نوع آلودگي اصلي در روغن ترانسفور ماتورها عبارتند از:
۱) مواد معلق در روغن
۲) آب
۳) اكسيداسيون روغن
پس از شناسائي مؤلفه‌هاي روغن با آزمايش‌هاي مختلف، تصميم به تصفيه يت تعويض روغن اتخاذ مي‌گردد.
به‌طور كلي ۳ نوع آزمايش كلي بر روي روغن ترانسفورماتور انجام مي‌گيرد كه عبارتند از:
۱) آزمون‌هاي فيزيكي
۲) آزمون‌هاي شيميائي
۳) آزمون‌هاي قسمت‌هاي الكتريكي
برخي از آزمايش‌هائي كه بايد روي روغن ترانسفورماتورها، انجام گيرد در زير آمده است.
۱) تست اسيديته
۲) تست گازهاي حل شده در روغن
۳) تست كشش سطحي
۴) تست بي‌فنيل پلي كلريد (pcb)
● تست ولتاژ شكست:
روغن ترانسفورماتورها معمولاً بايد داراي ضريب شكست بيشتر از ۵۰ كيلو ولت باشند، كه با انجام آزمايش ولتاژ شكست، نسبت به اندازه‌گيري آن اقدام مي‌گردد. اگر اين شاخص تا حد مشخصي كمتر از ۵۰ كيلو ولت باشد مي‌توان با تصفيه روغن موجود آن را اصلاح كرد، در غير اين صورت بايد نسبت به تعويض روغن اقدام نمود.
● آناليز گاز كروماتورگرافي:
با توجه به اينكه مولكول‌هاي روغن از تركيبات هيدروكربن ساخته شده‌اند، حرارت يا شكست الكتريكي مي‌تواند باعث شكست مولكول‌هاي روغن و توليد گازهاي قابل اشتعالي مثل متان، اتيلن، اتان و ساير گازها شود، كه در دراز مدت انفجار ترانسفورماتور را در پي خواهد داشت. تحليل گاز كروماتوگرافي به اندازه‌گيري ميزان گازهاي توليد شده در روغن ترانسفورماتور و آناليز آنها مي‌پردازد.
● تكنولوژي ساخت
ساخت ترانسفورماتورهاي فشار قوي فاقد روغن، در طول عمر يكصد ساله ترانسفور ماتورها، يك انقلاب محسوب مي‌شود. ايده استفاده از كابل با عايق پليمر پلي‌اتيلن، به‌جاي هادي‌هاي مسي داراي عايق كاغذي از ذهن يك محقق سوئدي به نام پرفسور ”Mats lijon“ تراوش كرده است.
تكنولوژي استفاده از كابل به‌جاي هادي‌هادي مسي داراي عايق كاغذي، نخستين بار در سال ۱۹۹۸ در يك ژنراتور فشار قوي به‌نام ”Power Former“ به‌كار گرفته شد. در اين ژنراتور بر خلاف سابق كه از هادي‌هاي شمشي (مستطيلي) در سيم‌پيچي استاتور استفاده مي‌شد، از هادي‌هاي گرد استفاده شده است. همان‌طور كه از معادلات ماكسول استنباط مي‌شود، هادي‌هاي سيلندري، توزيع ميدان‌الكتريكي متقارني دارند. بر اين اساس ژنراتوري مي‌توان ساخت كه برق را با سطح ولتاژ شبكه توليد كند به‌طوري كه نياز به ترانسفورماتور افزاينده نباشد. در نتيجه اين كار، تلفات الكتريكي به ميزان ۳۰ درصد كاهش مي‌يابد.
در يك كابل پليمري فشار قوي، ميدان الكتريكي در داخل كابل باقي مي‌ماند و سطح كابل داراي پتانسيل زمين مي‌باشد. در عين حال ميدان مغناطيسي لازم براي كار ترانسفورماتور تحت تأثير عايق كابل قرار نمي‌گيرد. در يك ترانسفورماتور خشك، با استفاده از تكنولوژي كابل، امكانات تازه‌اي براي بهينه كردن طراحي ميدان‌هاي الكتريكي و مغناطيسي، نيروهاي مكانيكي و تنش‌هاي گرمائي فراهم كرده است.
در فرآيند تحقيقات و ساخت ترانسفورماتور خشك، در مرحله نخست يك ترانسفورماتور آزمايشي تك فاز با ظرفيت ۱۰ مگا ولت‌آمپر (Dry former)، طراحي، ساخته و آزمايش گرديد.
”Dry former“ اكنون در سطح ولتاژهاي از ۳۶ تا ۱۴۵ كيلوولت و ظرفيت تا ۱۵۰ مگاولت آمپر وجود دارد.
● ويژگي‌هاي ترانسفورماتورهاي خشك
با پيشرفت تكنولوژي امكان ساخت ترانسفورماتورهاي خشك با بازدهي بالا فراهم شده است.
ترانسفورماتور خشك داراي ويژگي‌هاي منحصر به فردي است از جمله:
۱) به روغن براي خنك شدن، يا به‌عنوان عايق الكتريكي نياز ندارد. سازگاري اين نوع ترانسفورماتور با طبيعت و محيط زيست يكي از مهمترين ويژگي‌هاي مهم آن است. به‌دليل عدم وجود روغن، خطر آلودگي خاك و منابع آب زيرزميني و همچنين احتراق و خطر آتش‌سوزي كم مي‌شود.
با حذف روغن و كنترل ميدان‌هاي الكتريكي كه در نتيجه آن خطر ترانسفورماتور از نظر ايمني افراد و محيط زيست كاهش يافته است. امكانات تازه‌اي را از نظر محل نصب ترانسفورماتور فراهم كرده است. به اين ترتيب امكان نصب ترانسفورماتور خشك در نقاط شهري و جاهائي كه از نظر زيست محيطي حساس هستند، وجود دارد.
۲) در ترانسفورماتور خشك به‌جاي بوشينگ چيني در قسمت‌هاي انتهائي از عايق سيليكن را بر (Silicon rubber) استفاده مي‌شود. به اين ترتيب خطر ترك خوردن چيني بوشينگ و نشت بخار روغن از بين مي‌رود.
۳) كاهش مواد قابل اشتعال، نياز به تجهيزات گسترده آتش‌نشاني را كاهش مي‌دهد. بنابراين از اين دستگاه‌ها در محيط‌هاي سرپوشيده و نواحي سرپوشيده شهري نيز مي‌توان استفاده كرد.
۴) با حذف روغن در ترانسفورماتور خشك، نياز به تانك‌هاي روغن، سنجه سطح روغن، آلارم گاز و ترمومتر روغن كاملاً از بين مي‌رود. بنابراين كار نصب آسان‌تر شده و تنها شامل اتصال كابل‌ها و نصب تجهيزات خنك كننده خواهد بود.
۵) از ديگر ويژگي‌هاي ترانسفورماتور خشك، كاهش تلفات الكتريكي است. يكي از راه‌هاي كاهش تلفات و بهينه كردن طراحي ترانسفورماتور، نزديك كردن ترانسفورماتور به محل مصرف انرژي تا حد ممكن است تا از مزاياي انتقال نيرو به قدر كافي بهره‌برداري شود. با به‌كارگيري ترانسفورماتور خشك اين امر امكان‌پذير است.
۶) اگر در پست، مشكل برق پيش آيد، خطري متوجه عايق ترانسفور ماتور نمي‌شود. زيرا منبع اصلي گرما يعني تلفات در آن توليد نمي‌شود. به‌علاوه چون هوا واسطه خنك شدن است و هوا هم مرتب تعويض و جابه‌جا مي‌شود، مشكلي از بابت خنك شدن ترانسفورماتور بروز نمي‌كند.
سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتورها (TMMS)
سيستم TMMS (Transformer Monitoring Management System فارادي يك سيستم نمايش و مديريت ترانسفورماتور است.
سيستم TMMS براساس جمع‌آوري اطلاعات بحراني بهره‌برداري ترانسفورماتور و تجزيه و تحليل آنها عمل مي‌نمايد.
سيستم TMMS با تجزيه و تحليل اطلاعات قادر خواهد بود كه ضمن تفسير عملكرد ترانسفورماتور عيب‌هاي آن را تشخيص داده و اطلاعات لازم براي تصميم‌گيري را در اختيار بهره‌بردار قرار دهد.
اطلاعات بهره‌برداري كه براي فرآيند نمايش و مديريت ترانسفورماتورها مورد نياز بوده و توسط سنسورهاي مخصوص جمع‌آوري مي‌گردند به شرح زير مي‌باشند.
● گازهاي موجود در روغن ترانسفورماتورهمراه با ئيدران
▪ آب موجود در روغن ترانسفورماتور همراه با Acquaoil ۳۰۰
▪ جريان بار ترانسفورماتور
▪ دماي نقاط مختلف ترانسفورماتور
▪ وضعيت تپ جنچر ترانسفورماتور
▪ سيستم خنك كنندگي ترانسفورماتور
اطلاعات بهره‌برداري فوق جمع‌آوري شده و به‌همراه ساير اطلاعات موجود به‌طور مستمر تجزيه و تحليل شده تا بتوانند اطلاعات زير را درباره وضعيت بهره‌برداري ترانسفورماتور تهيه نمايند.
▪ شرايط عمومي و كلي ترانسفورماتور
▪ ظرفيت بارگيري ترانسفورماتور
▪ ميل و شدت توليد گاز و جباب در داخل روغن ترانسفورماتور
▪ ملزومات نگهداري ترانسفورماتور
سيستم TMMS فارادي را مي‌توان براي ترانسفورماتورهاي موجود به‌كار برد و همچنين مي‌توان آن را در ساختمان ترانسفورماتورهاي جديد طراحي و نصب نمود.
ارتقاء سيستم TMMS فارادي با افزودن سنسورهاي اضافي مي‌توانيد باعث ارتقاء عملكرد آن براي مواد زير گرديد.
▪ حداكثر نمودن ظرفيت بارگذاري ترانسفورماتور براي بهره‌برداري اقتصادي و بهينه
▪ تشخيص عيب و توصيه راه حل در ترانسفورماتورها
▪ مديريت عمر ترانسفورماتور و افزايش آن
▪ تكميل و توسعه فرايند و عملياتي مديريت ترانسفورماتورها با كمك اطلاعات اضافي تهيه شده در زمان حقيقي
▪ كاهش و حذف خروجي ترانسفورماتورها به‌صورت برنامه‌ريزي شده و يا ناشي از خطا
▪ آشكارسازي علائم اوليه پيدايش خطا در ترانسفورماتورها
▪ نمايش مراحل تكامل و شكل‌گيري شرايط پيدايش خطا
● ترانسفورماتورها سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي عامل K
هارمونيك‌هاي توليد شده توسط بارهاي غير خطي مي‌توانند مشكلات حرارتي و گرمائي خطرناكي را در ترانسفورماتورهاي توزيع استاندارد ايجاد نمايند. حتي اگر توان بار خيلي كمتر از مقدار نامي آن باشد، هارمونيك‌ها مي‌توانند باعث گرماي بيش از حد و صدمه ديدن ترانسفورماتورها شوند. جريان‌هاي هارمونيكي تلفات فوكو را به شدت افزايش مي‌دهند. به‌همين دليل سازنده‌ها، ترانسفورماتورهاي تنومندي را ساخته‌اند تا اينكه بتوانند تلفات اضافي ناشي از هارمونيك‌ها را تحمل كنند. سازنده‌ها براي رعايت استاندارد يك روش سنجش ظرفيت، به‌نام عامل K را ابداع كرده‌اند. عامل K نشان دهنده مقدار افزايش در تلفات فوكو است. بنابراين ترانسفورماتور عامل K مي‌تواند باري به اندازه ظرفيت نامي ترانسفورماتور را تغذيه نمايد مشروط بر اينكه عامل K بار غير خطي تغذيه شده برابر با عامل K ترانسفورماتور باشد. مقادير استاندارد عامل K برابر با ۴، ۹، ۱۳، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰ مي‌باشند. اين نوع ترانسفورماتورها عملاً هارمونيك را از بين نبرده تنها نسبت به آن مقاوم مي‌باشند.
ترانسفورماتور (HMT (Harmonic Mitigating Transformer نوع ديگري از ترانسفورماتورهاي سازگار با هارمونيك ترانسفورماتورهاي HMT هستند كه از صاف شدن بالاي موج ولتاژ بهواسطه بريده شدن آن جلوگيري مي‌كند HMT، طوري ساخته شده است كه اعو جاج ولتاژ سيستم و اثرات حرارتي ناشي از جريان‌هاي هارمونيك را كاهش مي‌دهد. HMT اين كار از طريق حذف فلوها و جريان‌هاي هارمونيكي ايجاد شده توسط بار در سيم پيچي‌هاي ترانسفورماتور انجام مي‌دهد.
چنانچه شبكه‌هاي توزيع نيروي برق مجهز به ترانسفورماتورهاي HMT گردند مي‌توانند همه نوع بارهاي غير خطي (با هر درجه از غير خطي بودن) را بدون اينكه پيامدهاي منفي داشته باشند، تغذيه نمايند. به همين دليل در اماكني كه بارهاي غير خطي زياد وجود دارد از ترانسفورماتور HMT به صورت گسترده استفاده مي‌شود.
● مزاياي ترانسفورماتور HMT
▪ مي‌توان از عبور جريان مؤلفه صفر هارمونيك‌ها (شامل هارمونيك‌هاي سوم، نهم و پانزدهم) در سيم پيچ اوليه، از طريق حذف فلوي آنها در سيم پيچي‌هاي ثانويه جلوگيري كرد.
ترانسفورماتورهاي HMT با يك خروجي در دو مدل با شيفت فازي متفاوت ساخته مي‌شوند. وقتي كه هر دو مدل با هم به‌كار مي‌روند، مي‌توانند جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در قسمت جلوئي شبكه حذف كنند.
▪ ترانسفورماتورهاي HMT با دو خروجي مي‌توانند مؤلفه متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، هفدهم و نوزدهم را در داخل سيم پيچي‌هاي ثانويه حذف كنند.
▪ ترانسفورماتورهاي HMT با سه خروجي مي‌توانند مؤلفه متعادل جريان‌هاي هارمونيك پنجم، هفتم، يازدهم و سيزدهم را در داخل سيم پيچي ثانويه حذف كنند.
▪ كاهش جريان‌هاي هارمونيكي در سيم‌پيچي‌هاي اوليه HMT باعث كاهش افت ولتاژهاي هارمونيكي و اعو جاج مربوطه مي‌شود.
كاهش تلفات توان به‌علت كاهش جريان‌هاي هارمونيكي به‌عبارت ديگر ترانسفورماتور HMT باعث ايجاد اعو جاج ولتاژ خيلي كمتري در مقايسه با ترانسفورماتورهاي معمولي يا ترانسفورماتور عامل K مي‌شود.