شبيه‌سازي مدار تست ضربه ترانسفورماتور و بهينه‌سازي پارامترهاي ژنراتور ضربه با الگوريتم ژنتيك

Simulation of Transformer Impulse Test Circuit and Optimization of Impulse Generator Setup Using Genetic Algorithm

برخورد صاعقه به سيستم­هاي قدرت موجب ايجاد اضافه ولتاژهاي گذرايي با دامنه زياد و مدت‌زمان بسيار كوتاه درآن­ها مي­شود كه به ولتاژ ضربه صاعقه موسوم هستند. در آزمايشگاه­هاي كنترل كيفي كارخانجات سازنده ترانسفورماتور جهت اطمينان از كيفيت سيستم عايقي ترانسفورماتور در تحمل چنين ولتاژهايي، به كمك يك ژنراتور ضربه ولتاژهايي با شكل موج مشابه توليد كرده و به ترانسفورماتور اعمال مي­كنند. با توجه به نقش تعيين‌كننده‌ پاسخ فركانسي ترانسفورماتور در شكل موج توليدشده توسط ژنراتور ضربه و همچنين متفاوت بودن پاسخ فركانسي ترانسفورماتورهايي با طراحي­هاي مختلف، يكي از چالش­هاي مهم، توليد شكل موج ضربه استاندارد مطابق با الزامات قيد شده در استاندارد IEC60060-1 مي­باشد. در آزمايشگاه­هاي فشارقوي معمولاً با تغيير تجربي مقادير مقاومت­هاي سري و موازي ژنراتور ضربه و ديگر پارامترهاي آن، به شكل موج ضربه استاندارد دست‌ مي­يابند. با اين وجود در برخي از ترانسفورماتورهاي خاص به كمك اين رويه تجربي كه همراه با سعي و خطا بوده و زمان­بر است، شكل موج ضربه استاندارد بدست نمي­آيد. براي حل اين مشكلات، در اين مقاله يك روش مدل‌سازي دقيق براي مدار تست ضربه ترانسفورماتور ارائه شده و مقادير بهينه مقاومت­هاي ژنراتور ضربه توسط الگوريتم ژنتيك تعيين شده­اند. سپس نتايج مدل‌سازي به كمك تست­هاي تجربي مورد اعتبارسنجي قرار گرفته است.

The lightning strikes create fast and high amplitude transient over-voltages in power systems which are called lightning impulse voltages. To ensure the quality of the insulation system of the transformer to deal with such over-voltages, at quality control high voltage test fields of manufacturers, similar voltages are produced by an Impulse Generator and applied to the transformer. Since frequency response of the transformer has a decisive role in the generated voltage waveform and given that the frequency responses of transformers with different designs are different, a main challenge in this field is to produce an impulse waveform with specifications specified in IEC60060-1. In high voltage test fields using an empirical method, the parameters of the impulse generator such as series and parallel resistors are set to achieve a standard impulse wave shape. This try and error empirical method is time consuming and besides, the standard wave shape cannot be achieved in some special design transformers. To overcome these problems, a precise simulation method for transformer impulse test circuit is provided in this paper and the genetic algorithm is adopted to determine the optimum values of impulse generator resistors. Finally, the simulation results are validated using the experimental works.