ترانسفورماتوها

ترانسفورماتور در سطح شبکه برق براي تغيير سطح ولتاژ و در نتيجه سطح جريان استفاده مي شود و يکي از قديمي ترين عناصر شبکه انتقال و توزيع الکتريکي مي باشد. از بخش توليد، که در آن براي تزريق توان به شبکه، نياز به سطح ولتاژ بالايي مي باشد، تا بخش مصرف که در آن از ولتاژهاي 100 تا230 ولت استفاده مي شود، به طور وسيعي از ترانسفورماتور براي تبديل ولتاژ استفاده مي شود. در هر مرحله از تبديل ولتاژ توسط ترانس، در اثر ميدان هاي متغير الکتريکي و مغناطيسي، مقداري از انرژي عمدتاً به صورت گرما در سيم پيچ، هسته و بدنه ترانس تلف مي شود. با افزايش ولتاژ در نقطه توليد، مي توان قدرت الکتريکي را به فواصل دورتر انتقال داد و در سطح توزيع با کاهش ولتاژ مي توان انرژي مورد نياز مصرف کنندگان را تامين کرد. در ترانسفورماتورهاي متداولي که در سطح شبکه استفاده مي شود، به علت تلفات اهمي[1] سيم پيچ ها و تلفات هسته[2] ، ترانسفورماتور به شدت گرم مي شود و به همين دليل بايد از مواد خنک کننده شيميايي مانند روغن هاي مخصوص استفاده شود. نشت اين روغن ها در ترانس بسيار خطرناک و اشتعال زا است.
ترانسفورماتور HTS[3] در واقع ترانسفورماتوري است که به جاي سيم پيچ هاي مسي در آن، از سيم هاي HTS استفاده مي شود. سيم HTS از مواد ابررسانا تشکيل شده است و با توجه به ساختار ابررساناها بايد حداكثر در دماي 125 درجه کلوين، خنک نگه داشته شود. البته در عمل اين دما بستگي به جريان عبوري از آن دارد. بنابراين به طور کلي فرق بين ترانسفورماتورهاي HTS و ترانسفورماتورهاي معمولي، استفاده از مواد ابررسانا است که باعث عبور جريان بيشتر و در نتيجه انتقال قدرت زياد مي شود.
در فصل اول اين گزارش با توجه به اهميت تکنولوژي سيم هاي ابررسانا، ابتدا براي آشنايي با ابررسانايي، به اختصار مطالبي راجع به ابررسانايي، خواص آن و انواع سيم هاي ابررسانا آورده شده و سپس نکات فني ترانسفورماتورهاي قدرت بيان مي شود. در فصل­هاي دوم و سوم مزايا، کاربردها و مشکلات فناوري HTS آورده مي­شود. در فصل چهارم مشخصات عرضه کننده­گان ترانسفورماتورهاي HTS، در دو گروه توليدکنندگان ترانسفورماتور قدرت و توليدکنندگان تجهيزات مربوط به ابررسانا بيان مي­شود. در فصل­هاي پنجم و ششم هزينه خريد و روش­هاي انتقال تکنولوژي HTS آورده شده و سپس در فصل هفتم منابع مورد نياز براي انتقال و انطباق فناوري در كشور بيان مي­گردد. در پايان و در فصل هشتم نيز، طول عمر فناوري ترانس HTS و زمان استفاده موثر از آن آورده خواهد شد.
فصل اول
معرفي فناوري در حد شناخت کل
1-1- مقدمه
شناخت ترانسفورماتورهاي HTS مستلزم درک مفهوم ابررسانايي است. بدين منظور در اين فصل ابتدا براي آشنايي با ابررسانايي، به اختصار مطالبي راجع به ابررسانايي، خواص آن و سيم هاي ابررسانا آورده مي­شود. در ادامه انواع سيم­هاي ابررسانا و متعلقات تجهيزات HTS بيان شده و در پايان نکات فني ترانسفورماتورهاي قدرت و وضعيت فناوري ترانسفورماتورهاي HTS در جهان پرداخته مي­شود.
1-2- ابررسانايي
ابررسانايي[4] پديده اي است که در بعضي از مواد در دماي بسيار پايين اتفاق مي افتد. در اين حالت مقاومت الکتريکي و ميدان مغناطيسي در اين مواد به صفر مي رسد.
مقاومت الکتريکي هادي هاي فلزي معمول، مثل مس و نقره، نيز با کاهش دما کم مي شود، با اين حال در اثر وجود ناخالصي در اين هادي ها، حتي در دماي صفر مطلق نيز، مقاومت الکتريکي آنها صفر نخواهد بود. اما مقاومت الکتريکي يک ابررسانا، با کاهش دماي آن به زير دماي مشخصي، كه دماي بحراني (TC) ناميده مي شود، به صفر خواهد رسيد[1].
خاصيت ابررسانايي در مواد مختلفي، شامل عناصر ساده همانند آلومينيوم و قلع، آلياژهاي فلزي مختلف و بعضي از نيمه هادي ها که به شدت به آنها ناخالصي افزوده شده است، رخ مي دهد. ليکن اين خاصيت در فلزات نجيب، مثل طلا و نقره، و در فلزات فرومغناطيسي اتفاق نمي افتد.
بعضي از خواص فيزيکي مواد ابررساناها با يکديگر متفاوت است. از جمله ي اين خواص، ظرفيت گرمايي و دماي بحراني است که در آن خاصيت ابررسانايي از دست مي رود. از طرفي خواص ديگري نيز وجود دارد که مستقل از نوع ماده به کار رفته مي باشد. براي مثال همه ي ابررساناها در نبود ميدان مغناطيسي، دقيقاً داراي مقاومت الکتريکي صفر هستند.
1-2-1- مهمترين خواص ابررساناها
در مورد مهمترين خواص ابررساناها مي‌توان به موارد ذيل اشاره داشت:
- مقاومت ناچيز در مقابل عبور جريان مستقيم و توانايي عبور چگالي جريان بالا
- توانايي توليد ميدانهاي مغناطيسي قوي
- خاصيت تونل‌زني
در ادامه توضيحات مختصري در ارتباط با هر يك از اين خواص آورده مي شود.
مقاومت ناچيز در مقابل عبور جريان مستقيم و توانايي عبور چگالي جريان بالا
امروزه صرفه ‌جويي در مصرف انرژي، يكي از مهم ‌ترين نيازهاي كشورهاي صنعتي است. بودجه ‌هاي زيادي صرف تحقيقات در زمينه كشف راههاي تازه و موثرتر براي يافتن انرژي‌هاي ارزان‌ و با ريسك كمتر مي‌شود. ابررسانايي با نقشي كه مي‌تواند در زمينه صرفه جويي در توليد و انتقال انرژي الكتريكي بازي كند، در آينده بشر نقشي اساسي خواهد داشت و به همين دليل در سالهاي اخير بيش از ده هزار پژوهشگر با صرف هزينه‌هاي زياد، تحقيقات خود را روي موضوع ابررسانايي و كاربردهاي آن در علوم مختلف متمركز ساخته‌اند. با توجه به مقاومت تقريباً صفر، ابررساناها درشبکه‌هاي توزيع و انتقال (ترانسفورماتورها و کابل ها و ...) و همچنين ماشينهاي الکتريکي قابل استفاده هستند.
توانايي توليد ميدانهاي مغناطيسي قوي
پديدة ابررسانايي در فناوري ‌هاي جديد از توانايي‌هاي گسترده‌اي برخوردار است. خواص ابررسانايي در مواد، علاوه بر دماي محيط و شدت جريان عبوري، به ميدان مغناطيسي هم بستگي دارد. يعني حتي اگر جسم در دمايي پايين‌تر از حد ابررسانايي باشد، وقتي ميدان مغناطيسي از ميزان مشخصي بيشتر باشد، خاصيت ابررسانايي از بين خواهد رفت. از اين ميدان‌ها مي توان در قطارهاي مغناطيسي استفاده کرد. شدت اين ميدانها براي آلياژ نيوبيوم و تيتانيوم (NbTi) به حدود 10 تسلا نيز مي‌رسد. شدت ميدان مغناطيسي در جهت از بين بردن خاصيت ابررسانايي عمل مي‌کند. ميدان بحراني به شدت ميداني اشاره دارد که ابررسانا خاصيت خود را در آن شدت ميدان از دست مي‌دهد.
خاصيت تونل‌زني
اين مشخصه به اين معني است که اگر دو ابررسانا را خيلي به هم نزديک کنيم، مقداري از جريان يکي به ديگري نشت مي‌کند. در دو سر اين پيوندگاه يا تونل هيچ ولتاژي وجود ندارد. يعني ميزان جريان نشتي به ولتاژ بستگي ندارد ولي حتي به مقادير خيلي کوچک ميدان و شار مغناطيسي بشدت وابسته است.
يک مدار ابررسانا قادر به حفظ جريان الکتريکي بدون وجود منبع تغذيه است. از اين خاصيت در آهنرباي الکتريکي که در MRI[5] به کار برده مي شود، استفاده مي گردد. آزمايش هاي تجربي نشان مي دهد که طول عمر جريان در چنين مداراتي حداقل برابر با صد هزار سال است. البته از لحاظ تئوري اين طول عمر بيش از طول عمر جهان تخمين زده مي شود.
1-2-2- تئوري عبور جريان
در يک هادي معمولي، جريان به صورت حرکت الکترون ها در شبکه يوني هادي تعريف مي شود. الکترون ها در طول اين حرکت به يون هاي موجود در شبکه يوني برخورد کرده و مقداري از انرژي خود را به يون ها مي دهند. اين انرژي تلف شده، در شبکه يوني تبديل به گرما مي شود. اين پديده، مقاومت الکتريکي ناميده مي شود[1].
اما در ابررساناها، وضعيت متفاوت است. در يک ابررسانا جريان الکتريکي ناشي از جفت هاي الکتروني (Cooper Pairs) است. اين جفت الکترون ها در اثر نيروي جاذبه ي بين الکترون ها، که ناشي از تبادل فونون[6] ها بين آنها است، به وجود مي آيند. وجود اختلاف سطح انرژي (ΔΕ) در طيف انرژي اين جفت الکترون ها حاکي از آن است که براي تحريک کردن آنها حداقل به انرژي ΔΕ نياز است. حال اگر انرژي گرمايي شبکه يوني KT (که در آن T دما و K ثابت بولتزمان است) کمتر از ΔΕ باشد، آنگاه جفت هاي الکتروني دچار پراکندگي و تلفات انرژي نمي شوند و در نتيجه مقاومت الکتريکي صفر خواهد بود.
در نزديکي دماي بحراني، مواد HTS در برابر عبور جريان الکتريکي و به واسطه وجود ميدان مغناطيسي ناشي از جريان الکتريکي، از خود مقاومت نشان مي دهند. دليل اين امر وجود جريانات گردابي است که باعث اتلاف انرژي جفت الکترون ها مي شود. در صورتي که دما به اندازه ي کافي کاهش يابد، اين گرداب ها منجمد شده و مقاومت کاملاً صفر مي شود.
1-2-3- تغيير فاز در ابررسانا
مشخصات ابررسانايي هنگامي ظاهر مي شود که دماي آن کمتر از دماي بحراني TC شود. مقدار اين دما در مواد مختلف متفاوت است. براي مثال اين دما در جيوه جامد 2/4 کلوين، در دي بورايد منيزيم (MgB2) 39 کلوين و در ابررساناي YBa2Cu3O7، که به اختصار YBCO نوشته مي شود، 92 کلوين است. تئوري جفت الکترون در اثر تبادل فونون ها که در ابررساناهاي معمولي صادق است، ديگر در ابررساناهاي با TC بسيار بالا صدق نمي کند.
با شروع خاصيت ابررسانايي تغييرات ناگهاني در مشخصه هاي فيزيکي ماده به وجود مي آيد که حاکي از تغيير فاز در ماده است. براي مثال ظرفيت گرمايي ماده در رژيم عادي متناسب با دما است و در دماي بحراني دچار ناپيوستگي شده و با کاهش دما تغييرات آن نمايي خواهد بود که نشانه وجود اختلاف انرژي است. تغييرات ظرفيت گرمايي (cv) و مقاومت يک ابررسانا (ρ) در شکل (1-1) نشان داده شده است.

شکل(1-1): تغييرات ظرفيت گرمايي(cv) و مقاومت يک ابررسانا (ρ) به ازاي تغييرات دما
1-3- ابررساناهاي با دماي بحراني بالا يا HTS
قبل از کشف ابررساناهاي با دماي بحراني بالا يا HTS در سال 1986، مواد LTS[7] (ابررساناي با دماي بحراني پايين) مورد استفاده قرار مي گرفت. دماي بحراني در ابررساناهاي LTS معمولاً زير 20 کلوين مي باشد. براي نمونه مي توان به هاديهاي Nb3Sn[8] و Nb3Al[9] اشاره کرد. دماي مورد نياز در اين هادي ها 4 کلوين مي­باشد که عموماً توسط هليوم مايع تامين مي شود.
از سويي اين دما در هادي هاي HTS در حدود 77 کلوين، دماي نيتروژن مايع، است. تعداد مواد HTS که تا به حال شناخته شده اند چندان زياد نيست و از اين تعداد تنها دو گروه به لحاظ اقتصادي مورد استفاده قرار گرفته اند. اين دو گروه شامل BSCCO[10] (يا هادي نسل اول) و YBCO[11] (يا هادي نسل دوم) مي باشد که نام آنها نمايانگر ترکيب شيميايي آنهاست. هر دو گروه از نوعي سراميک ساخته مي شوند که به دليل شکنندگي، مانند هادي هاي فلزي قابليت شکل بندي خوبي ندارند. علاوه بر اين ترتيب قرارگيري کريستال­هاي موجود در سراميک، بايد در راستاي طول هادي باشد و وجود هر گونه آلودگي در آن باعث افزايش مقاومت مي شود. بنابراين ساخت يک کابل ابررسانا بلند چندان ساده نيست.
در شکل (1-2) دو گروه اصلي اين سيم ها نشان داده شده است. هر يک از اين سيم ها، چگالي توان بالا و مقاومت الکتريکي کمي دارند، اما تفاوت آنها در نوع ماده ابر رسانا، تکنولوژي ساخت و کاربرد آنها است.

شکل (1-2): دو گروه اصلي اين سيم هاي HTS محصول شرکت AMSC
در نماي نزديک شکل سمت چپ ساختار داخلي سيم HTS ، که ترکيبي از چند رشته (نسل اول يا 1G) است نمايش داده شده است. اين سيم محصول شرکت AMSC است و حدود 20 کشور در سطح دنيا در کاربردهاي مختلف از آن استفاده مي کنند. شکل سمت راست نيز ساختار نسل دوم (2G) سيم هاي ابررساناي شرکت AMSC که داراي 344 يا 348 هادي ابررسانا است، نشان مي دهد. اين محصول از سال 2005 به بازار معرفي شد و داراي 100 متر طول و عرض 4 سانتيمتر مطابق شکل (1-3) مي باشد (طبق گفته شرکت AMSC ، در يکي دو سال آينده محصولاتي با طول 1000 نيز به بازار عرضه خواهد شد).

شکل (1-3): سيم هاي HTS نسل دوم شرکت AMSC
اين سيم ها همان طور که قبلاً اشاره شد در مقايسه با سيم هاي سنتي مسي، چگالي توان بالايي دارند و کاربردهاي بسياري در وسايلي مانند ترانسفورماتورها، موتور کشتي ها، کابل هاي انتقال برق، موتورهاي الکتريکي، ژنراتورهاي سنکرون و محدود کننده هاي جريان خطا دارند.
خوشبختانه کريستال هاي موجود در ابررساناي BSCCO با استفاده از فشار مکانيکي مناسب، در وضعيت مطلوب قرار مي گيرند ولي به دليل استفاده از نقره در ساختار اين ابررسانا، قيمت تمام شده آن نسبت به مس خيلي بيشتر مي باشد. هاديهاي YBCO نسبت به BSCCO ارزانتر هستند و در آينده نزديک مي توانند تبديل به رقيبي براي هاديهاي مسي شوند. يک ابررساناي HTS حدوداً قادر به حمل جريان تا 140 برابر يک هادي مسي معمولي است. در شکل (1-4) مقدار سيم مسي و نوار HTS لازم براي انتقال توان يکسان مقايسه شده است.

شکل(1-4): سيم هاي مسي در برابر نوارهاي HTS
يکي از خواص مهم ابررساناها، مقاومت الکتريکي بالا به ازاي دماي بيشتر از دماي بحراني يا در اثر افزايش بيش از حد ميدان مغناطيسي اطراف آن مي باشد. در صورتي که بتوان دماي يک ابررسانا را کاهش داد، اين حد ميدان مغناطيسي قابل تحمل افزايش مي يابد.
همچنين نوسانات موجود در ميدان مغناطيسي باعث کاهش هدايت در ابررسانا مي شود. پس مي توان گفت ابررساناها در برابر جريان AC (جريان متناوب) از خود مقاومت نشان مي دهند. بنابراين در کاربردهاي جريان متناوب HTS (ترانسفورماتور، کابل انتقال انرژي الکتريکي و ...) نياز به طراحي دقيقتر و دماي عملکرد پايين تري است.
به دليل داشتن چگالي جريان بيشتر و مقاومت کمتر، هادي هاي HTS مي توانند جايگزين مس (و ديگر هاديهاي فلزي) در کابل هاي برق و کاربردهايي که در آنها از ميدان هاي مغناطيسي قوي استفاده مي شود (براي مثال آهنرباهاي الکتريکي، ترانسفورماتور، ژنراتور و موتورهاي الکتريکي) شوند. با وجود اين مزايا و همچنين قيمت رو به کاهش ابررساناها، قيمت بسيار بالاي تجهيزات مورد نياز براي تبريد ابررسانا (شامل قسمت هاي خنک کننده)، به لحاظ اقتصادي قابل توجه است. مي توان نتيجه گرفت که زماني استفاده از ابررسانا مقرون به صرفه است که سود استفاده از مزاياي آنها بيشتر از هزينه سيستم تبريد باشد. مخصوصاً در مواردي که به جز ابررسانا، تجهيزات ديگري نيز به دماي بسيار پايين نياز داشته باشند[2].
طراحي و توسعه تجهيزات ابررسانا به هيچ وجه ساده نيست، در دماي عملکرد آنها بسياري از گازها جامد شده و فرضيات طراحي تجهيزات عادي، ديگر صادق نيستند.
1-3-1- اصطلاحات فني سيم هاي HTS
برخي از مهمترين اصطلاحات رايج و فني در به کار بردن سيم هاي HTS به شرح زير است:
- Back Tension : مقدار نيرويي که در راستاي طولي به سيم وارد مي شود.
- قطر خمش (Bend Diameter): قطر خمش، مقدار خميدگي است که هنگام سيم پيچي يا قرار گرفتن سيم به دور قرقره در سيم ايجاد مي شود. مقدار خمش بحراني مربوط به حالتي است که سيم بدون آسيب ديدگي خم مي شود.
- BSCCO 2223 : براي نام گذاري مواد به کاربرده شده در HTS هاي نسل اول که ترکيبي به صورت Bi(2-x)PbxSr2Ca2Cu3O10 دارند، استفاده مي شود. اين مواد در HTS هاي ترکيبي چند رشته اي استفاده شده و به طور نوعي دماي تغيير حالت 110 درجه کلوين دارند.
- دماي بحراني يا TC : مقدار دمايي است که اگر دماي سيم کمتر از آن باشد خاصيت ابررسانايي حفظ مي شود.
- جريان بحراني (Critical Current) يا IC : به جرياني اطلاق مي گردد که افت ولتاژ آن در سيم بيش از يک مقدار از پيش تعريف شده، گردد. اين مقدار با توجه به نوع مواد سيم هاي مختلف، متفاوت است. اين مقدار براي سيم هاي HTS معمولاً 1 microvolt/cm مي باشد.
- چگالي جريان بحراني يا JC : چگالي جريان برابر مقدار جريان بحراني تقسيم بر سطح مقطع عرضى سيم مي باشد و معمولاً براي سنجش کيفيت مواد سيم HTS به کار مي رود.
- منحني I-V : اين منحني در واقع افت ولتاژ در سيم ابر رسانا را برحسب تابعي از جريان عبوري آن نشان مي دهد و براي بدست آوردن پارامترهاي فيزيکي سيم مانند جريان بحراني به کار مي رود.
- اندوکتانس سيم پيچي: وقتي سيم به صورت يک سيم پيچ استفاده مي شود (مانند ترانسفورماتور و ژنراتور)، عبور جريان از آن باعث ايجاد يک ميدان مغناطيسي و ذخيره انرژي در آن ميدان مي شود. از اين رو مي توان براي اين سيم پيچ يک اندوکتانس مغناطيسي تعريف نمود.
1-3-2- متعلقات تجهيزات HTS
معمولاً هر دستگاه HTS داراي تجهيزات زير مي باشد:
- نوار و سيم پيچ هاي ابررسانا
- سيستم تبريد
- منبع تغذيه و قسمت هاي کنترلي
- مدارات مغناطيسي
در ادامه به اختصار به شرح هر يك از موارد فوق پرداخته مي شود[3].
نوار و سيم پيچ هاي ابررسانا
نوارهاي HTS همان نقش هادي هاي الکتريکي معمول را به عهده دارند. اولين مرحله در ساخت هر دستگاه HTS ، اطمينان از عدم وجود عيب و نقص در نوار يا هادي ابررسانا است. در صورت وجود، پس از رفع آن مي توان آن را براي استفاده در کابل به هم تابانيد يا به صورت سيم پيچ در آورد تا در کاربردهايي مثل ترانسفورماتور، آهنربا، ژنراتور و موتور استفاده شود. همچنين اين هادي ها بايد داراي روکش عايق باشند. جنس عايق بايد به نحوي انتخاب شود که مانع از نفوذ ميدان مغناطيسي نگردد. براي مثال اين عايق مي­تواند از جنس کاغذ سراميکي باشد. سيم پيچي ابررسانا بايد به گونه اي انجام شود كه از آسيب هاي احتمالي آن جلوگيري به عمل آيد.
طراحي ابررسانا و مواد مورد استفاده در آن بايد به نحوي باشند که در برابر نيروهاي مغناطيسي، تنش گرمايي و تنش هاي فيزيکي موجود در موتورها و ژنراتورها مقاومت کنند. در پايان براي اطمينان از عملکرد درست، ابررسانا مورد آزمايش قرار مي گيرد.
سيستم تبريد
يکي از مهمترين قسمت هاي تجهيزات HTS، سيستم تبريد است که شامل قسمت هاي خنک کننده و مخزن نگه دارنده سرما است. نگهدارنده سرما[12]، همانند يک عايق سرما عمل مي کند و معمولاً از فولاد ضد زنگ ساخته مي شود و بايد قادر به تحمل تنش هاي دمايي باشد. در کاربرهايي که نيازمند قابليت اطمينان بالاتري هستند، از نگه دارنده سرماي خلا استفاده مي شود.
نوع سيستم خنک کننده بستگي به کاربرد دستگاه HTS دارد، يک خنک کننده در ساده ترين شکل، شامل يک ماده سرمازا[13] است که مي توان اين ماده سرمازا را، كه در حين كار گرم شده، مجدداً سرد كرده و به سيستم تزريق كرد (به صورت چرخشي) و يا اينكه از يك مخزن خارجي ماده سرمازاي جديدي براي سرد كردن به سيستم وارد كرد.
منبع تغذيه و قسمت هاي کنترلي
در اثر صفر بودن مقاومت، جريان الکتريکي در ابررساناها نسبت به ادوات الکتريکي ديگر بسيار زياد است. به همين دليل در اين تجهيزات نياز به استفاده از منبع تغذيه مخصوص و ادوات الکترونيک قدرت مي باشد.
يکي از قسمت هاي مهم کنترل توان، سيستم محافظت در برابر از دست رفتن خاصيت ابررسانايي است که به آن حفاظت Quench گفته مي شود. اگر خاصيت ابررسانايي به هر دليلي از بين برود (مثلاً افزايش دما) آنگاه افزايش مقاومت در برابر جريان بسيار بالا، باعث صدمه ديدن ابررسانا مي گردد. همچنين از تجهيزات کنترلي ديگري براي کنترل توان، ميدان مغناطيسي و دما در سيستم هاي HTS استفاده مي شود.
مدارات مغناطيسي
به علت قيمت بالاي نوارهاي HTS، مي توان براي تقويت ميدان مغناطيسي از هسته آهني استفاده کرد. اما در مواردي که محدوديت هاي وزني و حجمي وجود دارد، اين قسمت نيز از مواد HTS ساخته مي شود.
1-4- ترانسفورماتورهاي HTS
هدف از به کار بردن ترانسفورماتورها در شبکه برق تغيير سطح ولتاژ انتقال است. ترانسفورماتورها را با توجه به كاربرد و خصوصيات آنها به سه دسته كوچك، متوسط و بزرگ دسته بندي مي کنند. ساخت ترانسفورماتورهاي بزرگ و متوسط به دليل مسائل حفاظتي و عايق بندي و امكانات موجود، كار ساده­اي نيست ولي ساخت ترانسفورماتورهاي كوچك چندان مشکل نيست.
ترانسفورماتورها به طور کلي داراي اجزاي زير مي باشند:
- هسته: هسته ترانسفورماتور متشكل از ورقه هاي نازك است كه سطح آنها با توجه به قدرت ترانسفورماتور ها محاسبه مي شود. براي كم كردن تلفات آهني، هسته ترانسفورماتور از ورقه هاي نازك فلزي كه نسبت به يكديگر عايق‌اند، ساخته مي شود. جنس اين ورقه ها از آهن بدون پسماند با آلياژي از سيليسيم (حداكثر 5/4 درصد)، با قابليت هدايت الكتريكي و قابليت هدايت مغناطيسي زياد، است.
- سيم پيچ ها: معمولا براي سيم پيچ اوليه و ثانويه ترانسفورماتور از هادي هاي مسي با عايق (روپوش) لاكي استفاده مي‌كنند. اين سيم پيچ ها با سطح مقطع گرد و اندازه هاي استاندارد وجود دارند و با قطر مشخص مي‌شوند. در ترانسفورماتورهاي پرقدرت از هاديهاي مسي كه به صورت تسمه هستند استفاده مي‌شوند و ابعاد اين گونه هادي ها نيز استاندارد است.
- مواد عايقي: عايق بندي ترانسفور ماتورهاي معمولي به وسيله مواد عايقي مانند کاغذ عايق و مقواي عايق و فيبر عايق براي ترانس هاي توزيع و روغن نيز براي ترانس هاي فشار قوي صورت مي گيرد. روغنهاي ترانسفورماتور عمدتا ترکيبات پيچيده اي از هيدروکربن هاي مشتق نفت خام مي باشند و به جهت دارا بودن خواص مناسب، عمدتاً از اين روغن ها در ترانسفورماتورها استفاده مي شود.
- انشعابات سيم پيچ و قابليت تنظيم ولتاژ: تغييرات جزئي ولتاژ شبکه را مي توان با تغيير نقاط اتصال سيم پيچ فشار قوي بر طرف نمود، به نحوي که ولتاژ مورد نياز مصرف کننده ثابت بماند. تغيير دادن نقاط اتصال و استفاده از انشعابات سيم پيچ فشار قوي در حالت "بدون بار" توسط کليد تنظيم ولتاژ صورت مي گيرد.
- مخزن: ترانسفورماتورها با توجه به قدرت و گرماي حاصله، داراي مخازني براي نگه داشتن روغن جهت عايق کاري و خنک سازي هستند.
- مقره هاي فشار قوي و فشار ضعيف: ترانسفورماتوها مجهز به مقره هاي فشار قوي و فشار ضعيف براي ورود و خروج هادي ها به ترانس مي باشند.
- تجهيزات حفاظتي نصب شده روي ترانسفورماتور: در همه ترانسفورماتورهاي شبکه برق تجهيزاتي براي حفاظت ترانس موجود مي باشد. اين تجهيزات شامل انواع رله ها (رله هاي اضافه جريان) براي جلوگيري از آسيب ديدن سيم پيچ ها و انفجار (رله بوخهلتس و ...)، ترمومترها براي اندازه گيري دماي ترانس، رطوبت گير، روغن نما و ... مي باشند.
ساخت ترانسفورماتور فشار قوي فاقد روغن در طول عمر يكصد ساله ترانسفورماتورها، يك انقلاب محسوب مي شود. هدف اصلي از به کار گيري ابررسانا در ترانسفورماتورهاي سيستم قدرت، کاهش تلفات گرمايي سيم پيچ ها و هسته است. در دوره 25 ساله 1961 تا 1986 فعاليت هاي چشمگيري در راستاي توسعه ي هادي هاي انتقال انرژي الکتريکي (هادي هاي فلزي معمولي و LTS يا ابررساناهاي با دماي پايين) انجام شد. اگرچه ملاحظات اقتصادي عامل مهمي در به کارگيري ابررساناها در سيستمهاي قدرت بوده است، اما امروزه عوامل ديگري نيز از قبيل مسائل زيست محيطي، ايمني و خصوصي سازي مورد توجه قرار گرفته اند.
با وجود تلاش هاي گسترده براي توسعه­ي استفاده از ابررساناهاي دماي پايين در ترانسفورماتورها، عواملي مانند هزينه بالاي سيستم برودتي لازم براي عملکرد هليوم مايع در دماي7/4 کلوين، نياز به قابليت اطمينان بالا و توسعه ابررساناي AC (جريان متناوب) با تلفات کم مانع از به کارگيري وسيع آنها در شبکه الکتريکي شد. اکتشاف ابررساناي با دماي بالا (HTS) باعث جلب توجه دوباره به ابررساناها در بخش هاي توليد تا مصرف شبکه الکتريکي شد. دماي کارکرد 77 کلويني مواد HTS (دماي نيتروژن مايع)، بسيار بيشتر از دماي 7/4 کلويني مواد LTS (دماي هليوم مايع) است که از آنها در دهه 80 و 90 ميلادي استفاده مي شد. با افزايش دماي کاري نه تنها هزينه هاي تبريد کمتر مي شود بلکه قابليت اطمينان سيستم افزايش مي يابد.
1-4-1- ترانسفورماتورهاي ابررسانا
ترانسفورماتور يکي از اصلي ترين عناصر شبکه انتقال و توزيع الکتريکي مي باشد. از بخش توليد، که در آن براي تزريق توان به شبکه نياز به سطح ولتاژ بالايي مي باشد، تا بخش مصرف، که در آن از ولتاژهاي فشار ضعيف استفاده مي شود، به طور وسيعي از ترانسفورماتور براي تبديل ولتاژ استفاده مي شود. در هر مرحله از تبديل ولتاژ توسط ترانس، مقداري از انرژي عمدتاً به صورت گرما در سيم پيچ، هسته و بدنه ترانس تلف مي شود. تحقيقات 50 سال گذشته منجر به کاهش اين تلفات با ضريب يک سوم شده است در حالي که هزينه هسته ترانس دو برابر شده است. اخيراً با استفاده از سيليسيوم در هسته ترانس هاي توزيع (توان ظاهري زير 100 KVA) اين تلفات بيشتر کاهش يافته است ولي تا به حال از اين ماده در ترانسفورماتورهاي قدرت (توان ظاهري بالاي 500KVA) استفاده نشده است. با تحت بار قرار گرفتن ترانسفورماتور، تلفات مقاومتي نيز به تلفات بي باري اضافه مي شود. با وجود اينکه تلفات ترانس هاي امروزي حدود يک درصد کل توان ترانس مي باشد، اگر بتوان اين مقدار تلفات را به هر ميزاني کاهش داد آنگاه در دوره عمر ترانس مقدار زيادي انرژي صرفه جويي مي شود. با وجود کاهش تلفات در صورت استفاده از ابررسانا، محدوديت موجود در استفاده از ترانسفورماتورهاي LTS هزينه بالاي تبريد است. ليکن در ترانس هاي HTS اين هزينه کمتر بوده و مضرات زيست محيطي استفاده از ترانس هاي روغني، حذف مي شود[4].
در يک ترانس متعارف 80 درصد از کل تلفات را تلفات بار تشکيل مي دهد. پس به طور کلي 80 درصد مربوط به تلفات مقاومتي و 20 درصد مربوط به تلفات جريان گردابي[14] و هيسترزيس[15] مي باشد (مجموع اين دو تلفات، تلفات هسته نام دارد). تا به حال بيشتر تلاش ها براي کاهش تلفات بر روي تلفات گردابي و هيسترزيس متمرکز بوده است. بر خلاف آلمينيوم و مس، در ابررساناها به خاطر صفر بودن مقاومت در جريان DC (جريان مستقيم)، تلفات مقاومتي صفر مي باشد، بنابراين تلفات کل به شدت کم مي شود. در حالت جريان متناوب در ترانسفورماتور HTS نوعي تلفات گردابي به وجود مي آيد که اگر چه مقدار گرماي ناشي از آن در مقايسه با ترانس هاي معمول خيلي کمتر است، ولي اين گرما بايد توسط خنک سازي از بين برود. حتي با وجود هزينه اضافي سيستم خنک سازي، ترانسفورماتورهاي HTS با توان 10MVA و بالاتر نسبت به يک ترانس معمولي معادل آن از لحاظ هزينه و راندمان به صرفه تر مي باشند.
انگيزه توسعه ترانسفورماتورهاي HTS تنها به علت ملاحظات اقتصادي (کاهش هزينه سرمايه گذاري اوليه و هزينه تلفات در دوره ي عمر ترانس) نيست. تامين مصرف برق رو به رشد ساليانه مستلزم توسعه شبکه الکتريکي مي باشد، از طرفي در مناطق شهري محدوديت فضا و مکان وجود دارد، بسياري از پست ها يا در ساختمان ساخته شده اند يا نزديک ساختمان هاي مسکوني هستند، که اين خود استفاده از ترانس هاي معمولي، که در آنها از روغن استفاده مي شود را محدود مي کند. در صورت استفاده از ترانس هاي HTS (شکل 1-5) تبعات ناشي از روغن ترانس (آتش سوزي و آلودگي محيط زيست) حذف مي شود.

شکل(1-5): ترانسفورماتور قدرت HTS
1-4-2- آزمايش موفقيت آميز ترانسفورماتورهاي ابررساناي HTS
يك تيم تحقيقاتي صنعتي در آمريكا زير نظر شركت Waukesha Electric Systems، با انجام آزمايش موفقيت آميز بر روي نوع جديدي از ترانسفورماتورهاي قدرت، در سال 1999 خبر تحول مهمي را در صنعت برق اعلام نمودند. ترانسفورماتورهاي ابررسانايي جديد در مقايسه با ترانسفورماتورهاي رايج، كوچك و سبكتر و داراي طول عمر بيشتري هستند. در اين نوع ترانسفورماتورها از نيتروژن به جاي روغن استفاده مي شود و ديگر نيازي به هزاران گالن روغن جهت عايقي و خنك سازي نبوده و در نتيجه خطر ايجاد حريق و مسائل زيست محيطي را نخواهد داشت[5].
به عنوان مثال يكي از مزاياي اين ترانسفورماتورها كاهش وزن مي باشد بطوريكه تخمين زده مي شود براي يك ترانسفورماتور 30MVA وزن آن از 48 تن به 24 تن برسد.
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
- بكارگيري از يك سيستم كوچك خنك سازي بجاي سيستم خنك كننده رايج ترانسفورماتورهاي معمولي.
ترانسفورماتور HTS ، 30MVA حدوداً به 100 كيلوگرم ابررسانا نياز خواهد داشت كه تقريباً مقاومت الكتريكي ندارد و بنابراين هيچگونه حرارتي توليد نخواهد كرد، درحاليكه در ترانسفورماتورهاي رايج، سيم پيچ هاي مسي كه هزاران کيلوگرم وزن دارند منبع اصلي توليد گرما و ايجاد تلفات مي باشند. براي به کار بردن فناوري ترانسفورماتور HTS، از يك سيستم خنك كننده حلقه بسته جهت خنك نگه داشتن سيم پيچ هاي ترانسفورماتور استفاده مي شود. به طور مثال اين سيستم خنک کننده قادر است كه دماي سيم پيچ را تا 382 - درجه فارنهايت (حدود 78 درجه کلوين) برساند.
ترانسفورماتور HTS آزمايشي 1MVA به عنوان يك بستر آزمايشي مناسب براي ارزيابي نوآوري هاي تازه ساخته شد. شكل (1-6) يك نمونه از اين نوع ترانسفورماتور را نشان مي دهد.

شکل (1-6): ترانس HTS آزمايشي 1MVA
پروژه ترانسفورماتور HTS در ايالت متحده آمريكا توسط چندين شركت و سازمان دنبال مي گردد. شركت WES[16] رهبري ساخت اينگونه ترانسفورماتورها را در آمريكا به عهده دارد. اين شركت مسئوليت طراحي و ساخت هسته و تانك و همچنين مونتاژ و آزمايش ترانسفورماتور HTS با قدرت 1MVA را به عهده داشته است. شركت IGC[17] در آمريكا، که سازنده هادي ها و كابل هاي ابررسانا مي باشد، در اين پروژه مسئول طراحي و ساخت هادي هاي ابررسانا، سيم پيچ هاي ترانسفورماتور و طراحي بخشي از سيستم سرمايشي بوده است. مؤسسه تحقيقاتي ORNL[18] امريکا نيز، مسئول طراحي و ساخت ساپورت سيم پيچ ها و زيرسيستم هاي سرمايشي بوده است.
شركت برق RG&E[19] حمايت هاي مالي و اقتصادي اين پروژه را به عهده داشته و مشاوره اين طرح توسط مشاوران بين المللي Electric Power Engineering Department انجام شد.
دكتر Christine Platt از دپارتمان انرژي آمريكا بر اهميت اين پروژه 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 و در نتيجه منجر به صرفه جويي صدها ميليون دلار درسال خواهد شد.
1-4-3- فناوري ترانسفورماتورهاي HTS در جهان
از سال 1980 توسعه ترانس هاي LTS عمدتاً توسط شرکت هاي ABB و GEC-Alsthom در اروپا و توسط شرکت هاي برق و دانشگاهها در ژاپن صورت گرفته است. پيشرفت در توليد هادي هاي طويل چند رشته اي از جنس Nb-Ti[20] و مواد با ساختار ماتريسي از جنس Cu-Ni[21] باعث کاهش تلفات AC شده است. کاهش وزن و افزايش راندمان در ترانس هاي با توان زير 100 KVA انجام شده است. براي نمونه مي توان به ترانسفورماتورهاي تک فاز 80 KVA (Alsthom)، 30 KA (Toshiba) و سه فاز 40 KVA (Osaka University) اشاره کرد. واحدهاي بزرگتر نيز ساخته شده و آزمايش هاي انجام شده روي آنها موفقيت آميز بوده است. براي مثال مي توان به ترانس تک فاز 330 KVA ساخته شده توسط شرکت ABB که مجهز به تجهيزات حفاظتي و محدودساز جريان خطا مي باشد، اشاره کرد. شرکت Kansai Electric Power موفق به ساخت يک ترانسفورماتور LTS با استفاده از هادي Nb3Sn شد. يک فاز از اين ترانس سه فاز 2000 KVA، با توان 1379 KVA بدون تلفات گرمايي مورد استفاده قرار گرفت[6].
پس از كشف مواد HTS در سال 1986، تحقيقات جهت امكان عملي ساختن ترانسفورماتورهاي HTS شروع شد. طبق برآورد هاي اوليه، در صورت استفاده از اين ترانسفورماتورها، بيش از 35% نسبت به ترانسفورماتورهاي معمولي، صرفه جويي مي شد. اما با توجه به مشخصات ناشناخته تلفات AC، اين مقدار بطور دقيق قابل محاسبه نبود. در تحقيقاتي كه در سال 1993 در آمريكا انجام شد، مشخص گرديد كه هزينه هاي بهره برداري و تعميرات لازم در طول عمر مفيد ترانسفورماتور HTS بطور متوسط، نصف هزينه ترانسفورماتور معمولي است. بدين ترتيب در صورت استفاده از اين نوع ترانسفورماتورها در ايالات متحده تا سال 2030 مبلغ 25 ميليارد دلار صرفه جويي خواهد شد. تحقيقات در سال 1994 نشان داد در صورت استفاده از ترانسفورماتورهاي HTS در محدوده قدرت 30 MVA تا 1500 MVA، صرفه جوئي در هزينه 70% (نسبت به ترانسفورماتورهاي معمولي) و كاهش وزن آنها 40% خواهد بود. از فوايد ديگر ترانسفورماتورهاي HTS، که مخصوصاً مربوط به ژاپن و بدليل تراكم بالاي جمعيت آن است، كاهش قابل ملاحظه وزن و حجم آنهاست. همانطوريكه كابل هاي HTS امکان انتقال بيشتر توان را از طريق كانال هاي موجود فراهم مي کنند، ترانسفورماتورهاي HTS نيز مي توانند در فضاي موجود، قدرت بيشتري نسبت به ترانسفورماتورهاي معمولي تامين كنند. به همين دليل در ژاپن مزيت كوچك شدن فضاي اشغال شده و وزن ترانسفورماتورها به عنوان مهمترين مزيت اين نوع ترانسفورماتورها مطرح است. در اروپا، استفاده از ترانسفورماتورهاي كوچك HTS در قطارهاي سريع السير، رو به افزايش است.
پتانسيل وكشش بازار جهاني براي ترانسفورماتورهاي ابررسانا بيش از 1 ميليارد دلار مي باشد. بررسي آمارهاي موجود نشان مي دهد كه در ايالات متحده بيش از90% ترانسفورماتورها، قدرتي در محدوده 10 تا 100 MVA داشته (جدول 1-1) که قيمت مجموع آنها، برابر با 70% قيمت كل ترانس هاي فروخته شده در امريكا مي باشد. درحال حاضر سه پروژه در ارتباط با ترانسفورماتور HTS در ايالات متحده، اروپا و ژاپن درحال انجام است. جدول (1-2) تركيب تيم هاي تحقيقاتي، ظرفيت ترانسفورماتورهاي تحت توسعه و مواد HTS مورد استفاده توسط هر يك از گروه ها را نشان مي دهد[6].
جدول ( 1-1 ) - بازار ترانسفورماتورهاي قدرت در سالهاي 1995 و 1996

Over 100 MVA 10-100 MVA United States
78 874 Units
26000 33000 MVA
109 million 260 million $
3.4 times larger 2X growth rate 3.4 times larger 2X growth rate World
جدول (1-2): پروژه هاي ترانسفورماتورHTS در جهان

Waukesha Electric –IGC
-1MVA prototype, 30MVA design, Bi-2212 United States
ABB (ASC)
-630KVA prototype, 100MVA design, Bi-2223 Europe
Fuji Electric – (Sumitomo)
-500KVA prototype, Bi-2223 Japan
در ايالات متحده اين تحقيقات توسط شركتIGC و با همكاري لابراتور ملي Oak Ridge انجام مي شود. IGC باحمايت هاي مالي Waukesha Electric و Rochester Gas & Electric، طرح يك ترانسفورماتور HTS ،1000KVA ارائه كرده و در حال ساخت آن است. در اين ترانسفورماتور از نوارهاي نقره با پوشش HTS استفاده شده است. استفاده ازسيستم BSCCO-2212 عملكرد پايدارسيستم را تا دماي 30 درجه کلوين عملي مي سازد. درصورت استفاده از هادي هايBSCCO-2223، مي توان دماي عملكرد ترانسفورماتور را به 77 کلوين رساند. در اين وضعيت هزينه تبريد به خاطر بالاتر بودن دما کاهش مي يابد ولي از سويي قيمت کابل (BSCCO-2223) بالاتر و عملكرد ترانسفورماتور (بعلت بالا رفتن دما) ضعيف تر مي شوند. گرچه نمونه اوليه ترانسفورماتور مذكور براي قدرت 1MVA ارائه گرديد، اما هدف نهائي مؤسسه IGC و Waukesha ساخت يك ترانسفورماتور 30MVA ،138KV/13.8 KV ، 60Hz و امپدانس 10% با اتصال مثلث-ستاره است.
از طرف ديگر شركت ABB با همكاري Electricite de France ، با استفاده از نوارهاي چند رشته اي BSCCO-2223 ساخت ASC[22] ، يك ترانسفوماتور 50HZ , 13.72 KV / 0.42 KV , 630KVA و امپدانس 4.6% با اتصال مثلث-ستاره ساخته است.
در ژاپن نيز پس از طراحي و ساخت يك ترانسفورماتور 220 KVA , LTSتوسط شركت Alsthom و عملكرد موفق آن تحت بار70KW، به منظور بررسي رفتار ترانسفورماتورهاي LTS ، ترانس هاي كوچكتر با قدرتهاي 10 KVA تا 100 KVA فراواني ساخته شد. پس از آن ترانس هاي با قدرت بيشتر توسط دانشگاه Nagoya با همكاري Takaoka (100KVA)،kansai Electric با همكاري Mitsubishi (2000KVA با استفاده از Nb3Sn)، دانشگاه Osaka با همكاري Toshiba (40 KVA) و دانشگاه Kyushu با همكاري Toshiba (1000KVA) ساخته و تحت آزمايش قرار گرفت.
در ايالات متحده و اروپا شركتهاي برق سهم بزرگي در توسعه برنامه هاي ترانسفورماتورهاي ابررسانا بر عهده دارند اما در ژاپن، قسمت عمده كار بر عهده مراكز صنعتي و دانشگاهي بوده و حمايت آشكاري از سوي شركت هاي برق ديده نمي شود. ژاپني ها كه در زمينه ساخت ترانسفورماتورهاي LTS فعاليت گسترده اي داشته اند، گزارش چنداني در مورد ترانسفورماتورهاي HTS ارائه نكرده اند. در سال 1996 در ژاپن جزئياتي از برنامه ساخت ترانسفورماتور HTS، 500 KVA تحت حمايت شركتهاي Fuji ElectricوSEC[23] ، ارائه گرديد. احتمالاً تامين نوارهاي HTS بر عهده Sumitomo و طراحي و ساخت ترانسفورماتور به عهده Fuji Electric و دانشگاه Kyushu است. در جدول (1-3) مشخصات نوارهاي HTS و توالي هاي سيم پيچي آمده است[6].
جدول( 1-3 ): مشخصات نوارهاي HTS و تواليهاي سيم پيچي در ترانسفورماتور HTS ساخت SEC- Fuji و دانشگاه Kyushu

Strand (Without Insulation)
Bi2223 Superconductor
Pure silver Matrix
0.22x3.5mm Cross-section
61 Number of filaments
2.5 Silver ratio
Infinite Twist pitch
35A at a self-field (Criterion 10-13Ωm) Critical Current
Primary Winding
Three-parallel Type
2 Number of layer
50/layer Number of turns
5/layer Number of transpositions
Secondary Winding
Six-parallel Type
2 Number of layer
50/layer Number of turns
5/layer Number of transpositions
پارامترهاي طراحي اين ترانسفورماتور 500 KVA (شكل 1-7) در جدول (1-4) آمده است. در اين جدول براي قطر سيم پيچ دو مقدار داده شده است كه اين دو مقدار مربوط به لايه هاي دوگانه سيم پيچ اند. علت لايه-لايه سازي سيم پيچ ها كاهش اثر ميدان خودي هادي مي باشد.
تلفات با استفاده از روش كالريمتري، 115 Wتخمين زده شده است و شامل تلفات AC سيم پيچ ها و حرارت نشتي از Cryostat (که وظيفه پايين نگه داشتن دما را در حد مطلوب بر عهده دارد) و هادي هاي جرياني مي باشد. اهداف بعدي تيم SEC-Fuji و دانشگاه Kyushu تغيير سيستم سرمايش از حمام نيتروژن مايع به سيستم جريان دائم نيتروژن سرد شده مي باشد. هدف از اين تغييرات، افزايش ظرفيت انتقال جريان سيم پيچ ها و استقامت عايقي سيستم عايق است.

شكل (1-7) ترانسفورماتور HTS ساختSEC – Fuji و دانشگاه Kyushu
جدول (1-4): پارامترهاي طراحي ترانسفورماتور(Fuji)

500 KVA Capacity
60Hz Frequency
6600V/3300V Voltage (primary/secondary)
76A/152A Current (primary/secondary)
Silicon steel plate
1580mm/1110mm
986 cm2
1.7 T[24] Core
High/width
Cross-sectional area
Magnetic induction
GFRP
1210mm
785mm/337mm Cryostat
Height
Diameter
465.553/509.597 mm Winding Diameter
(primary/secondary)
748 mm Winding Height
در پايان جداول (1-5) و (1-6)، که نشان دهنده مشخصات نامي تعدادي از ترانسفورماتورهاي به کار رفته در شبکه ايران [7] و ترانس هاي HTS که تا به حال ساخته شده است، براي مقايسه آورده شده اند. البته لازم به ذکر است که تمامي ترانسفورماتورهاي HTS که تاکنون ساخته شده اند به صورت آزمايشي بوده و ساخت نمونه هاي صنعتي با توان و ولتاژ بالاتر، در دست مطالعه مي باشد.
جدول (1-5): مشخصات برخي از ترانس هاي مورد استفاده در کشور

نوع ترانس قدرت نامي (MVA) سطح ولتاژ (KV) تعداد سيم پيچ
قدرت 200 400 /132 /20 سه سيم پيچه
قدرت 160 230 /132 /20 سه سيم پيچه
قدرت 300 400 / 230 دو سيم پيچه
قدرت 250 230 / 63 دو سيم پيچه
قدرت 190 410 / 15.75 دو سيم پيچه
فوق توزيع 30 132 / 20 دو سيم پيچه
توزيع 0.167 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 0.5 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 0.63 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 1 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 2 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 5 20 / 0.4 دو سيم پيچه
توزيع 8 20 / 0.4 دو سيم پيچه
جدول (1-6): مشخصات برخي از ترانس هاي HTS که در جهان به صورت آزمايشي ساخته شده اند

قدرت نامي (MVA) سطح ولتاژ (KV) تعداد سيم پيچ
30 138 / 13.8 دو سيم پيچه
5 24.9 / 4.2 دو سيم پيچه
1 13.8 / 6.9 دو سيم پيچه
0.63 18.7 / 0.42 دو سيم پيچه
0.63 13.72 / 0.42 دو سيم پيچه
0.63 10 / 0.4 دو سيم پيچه
0.5 6.6 / 3.3 دو سيم پيچه
1-5- نتيجه گيري
در اين بخش سعي شد مطالب مربوط به شناخت کلي فناوري هاي ابررسانا (HTS و LTS) و ترانسفورماتورهاي HTS آورده شود. در واقع براي ساخت ترانسفورماتور HTS در يک کشور، ابتدا بايد به فناوري ابررساناهاي HTS دست يافت، در اين بخش نيز موارد فني ابررسانا بررسي شد. پس اگر در کشوري تکنولوژي HTS رايج شد، کاربردهاي مختلف آن از جمله ترانس HTS نيز دور از انتظار نيست. نکته مهم ديگر براي سازندگان ترانسفورماتور که علاقه مند به اين فناوري هستند، موارد فني مربوط به سيستم تبريد ترانس HTS است (که از مراحل مشکل ساخت ترانس است).
براي سازندگاني که موارد فني فوق قابل حل باشد به کارگيري اين تکنولوژي بسيار مفيد خواهد بود. براي کشورهايي که قصد واردات اين تکنولوژي را نيز دارند با توجه به صرفه جويي هزينه در بلند مدت سودمند خواهد بود.