لمدّة طويلة غمر کا اپاکسی-اینسولیٹڈ لو وولٹیج کرنٹ ٹرانسفارمرز پر اثر
1 مقدمہ
کیلکولیشن کے لئے کم وولٹیج کرنٹ ترانسفارمرز، جن کا ساخت اپوکسی ریسن ہوتا ہے، برق کے توزیع کے علاقوں میں اور چھوٹے سے متوسط سائز کے صنعتی اور تجارتی بجلی کے استعمال میں وسیع پیمانے پر استعمال ہوتے ہیں۔ بجلی کی کیلکولیشن کے لئے ان کی وسعت کے طور پر، ان کی کارکردگی مستقیماً بجلی کے استعمال کی سلامتی اور صارفین کے تجارتی کیلکولیشن کی درستگی سے منسلک ہے۔ لمبے وقت کی غوطہ لگانے کے اثرات کا مطالعہ کرنا بہت زیادہ بارش اور سیلاب کے باعث غوطہ لگنے والے کئی کم وولٹیج ترانسفارمرز کی کوالٹی کا تعین کرنے کے لئے عملی اہمیت رکھتا ہے۔
ترانسفارمرز کی نمی کشیدگی کے بارے میں تحقیق کافی دیر سے جاری ہے۔ موجودہ نتائج لمبے وقت کی غوطہ لگانے کی حالت کو کور کرنے میں ناکام رہے ہیں، اور لمبے وقت کی غوطہ لگانے سے ترانسفارمرز کی کارکردگی نمی کشیدگی کے مقابلے میں زیادہ خراب ہوتی ہے۔ قومی معیار کے مطابق کرنٹ ترانسفارمرز کے ٹائپ ٹیسٹ میں، صرف آندرونی ترانسفارمرز کی حفاظت کا سطح IP20 اور باہر کے ترانسفارمرز کا سطح IP44 ہوتا ہے؛ برق کی صنعت اور گرڈ کمپنی کے فنی معیارات نے اس پر کوئی واضح کیا ہوا نہیں ہے۔ غوطہ لگنے والے ترانسفارمرز کو کیا استعمال کیا جاسکتا ہے یا نہیں یہ معلوم کرنے کے لئے، یہ مقالہ ایک مصنوعی غوطہ لگانے کا ٹیسٹ کرتا ہے، غوطہ لگنے کے بعد کی کارکردگی کی تبدیلیوں کا تجزیہ کرتا ہے اور ترانسفارمرز کی پانی کے سے بچاؤ کو بہتر بنانے کے لئے کوالٹی کی نگرانی کی تجویزات پیش کرتا ہے۔
2 ترانسفارمرز کی غوطہ لگانے کی خصوصیات کا نظریاتی تجزیہ
کم وولٹیج کرنٹ ترانسفارمرز کی اصل خصوصیات عازمی خصوصیات اور کیلکولیشن کی خصوصیات ہیں۔ عازمی خصوصیات کا اہم حصہ عازمی مقاومت اور پاور فریکوئنسی تحمل کی قدر ہے، اور کیلکولیشن کی خصوصیات بنیادی خطا میں ظاہر ہوتی ہیں۔ غوطہ لگانے کی خصوصیات کا مطلب یہ ہے کہ ترانسفارمر کی عازمی مقاومت، پاور فریکوئنسی تحمل کی قدر، اور بنیادی خطا کی تبدیلیاں غوطہ لگانے سے قبل اور بعد میں ہوتی ہیں۔
2.1 عازمی مقاومت
عازمی مقاومت R حجمی مقاومت Rv اور سطحی مقاومت Rs سے مل کر بنی ہوتی ہے، جس کو فارمولہ (1) میں دکھایا گیا ہے۔ حجمی مقاومت ρv اور سطحی مقاومت ρs فارمولہ (2) اور (3) میں دکھائی گئی ہیں۔
فارمولہ میں، EV انزولات مواد کے اندر DC الیکٹرک فیلڈ کی قوت ہے؛ JV مستقل حالت کا کرنٹ ڈینسٹی ہے؛ ES DC الیکٹرک فیلڈ کی قوت ہے؛ α لکیری کرنٹ ڈینسٹی ہے۔
عازمی مقاومت کو نمی کا بہت زیادہ اثر ہوتا ہے۔ کیونکہ پانی کی الیکٹریکل کنڈکٹیوٹی ایپوکسی ریسن انزولات مواد سے بہت زیادہ ہوتی ہے، اور پانی کی بڑی ڈائی الیکٹرک کنستانٹ ہوتی ہے، جس سے آئنز کی آئونائزیشن کی قوت کم ہو جاتی ہے۔ اس لئے، جب انزولات مواد کو پانی میں غوطہ لگا دیا جاتا ہے تو سطحی مقاومت تیزی سے کم ہو جاتی ہے، حالانکہ حجمی مقاومت کم تبدیلی ہوتی ہے؛ جب غوطہ لگا ہوا مواد خشک ہوتا ہے تو، اگر میڈیم مواد کی پانی کی رکاوٹ عام ہو یا مالٹ شدہ بدن کے اندر کوئی خرابی ہو تو، سطحی مقاومت تیزی سے بحال ہو جاتی ہے، لیکن حجمی مقاومت کافی کم ہو جاتی ہے اور اسے موثر طور پر بحال نہیں کیا جا سکتا۔
2.2 پاور فریکوئنسی تحمل کی قدر
پاور فریکوئنسی تحمل کی قدر کا ٹیسٹ ولٹیج دوسرا ٹرمینل، نیچل پلیٹ اور زمین کے درمیان لاگو کی جاتی ہے۔ جب نامساو الیکٹرک فیلڈ میں ہو تو، میڈیم کی بریک ڈاؤن فیلڈ کی قوت کو فارمولہ (4) کے ذریعے تقریباً کلک کیا جا سکتا ہے۔
فارمولہ میں، EBD انزولات مواد کے دو الیکٹروڈز کے درمیان بریک ڈاؤن فیلڈ کی قوت (چوٹی کی قدر) ہے؛ UBD الیکٹریکل بریک ڈاؤن ولٹیج (اثری قدر) ہے؛ s بریک ڈاؤن کا فاصلہ ہے، اور η الیکٹرک فیلڈ کا استعمال کیفیت ہے۔
2.3 بنیادی خطا
کرنٹ ترانسفارمرز کی بنیادی خطا کا تناسب خطا اور فیز خطا شامل ہوتی ہے۔ کسی بھی کام کی حالت میں، بنیادی خطا کو استعمال کرنے سے پہلے معیار میں مشخص کردہ درستگی کے سطح کی متناسب خطا کی حد کو نہیں عبور کرنا چاہئے۔
3 ٹیسٹ کی شرائط
3.1 ٹیسٹ کے نمونوں کا انتخاب
ایپوکسی ریسن کے انزولات کم وولٹیج کرنٹ ترانسفارمرز کو رانڈم طور پر منتخب کیا جائے اور دو گروہوں کے ٹیسٹ کو متواتر طور پر کیا جائے۔ ٹیسٹ کے نمونوں کا گروہ بندی اور پیرامیٹرز کو جدول 1 میں دکھایا گیا ہے۔
3.2 ٹیسٹ کا معدات
ٹیسٹ میں استعمال کیے جانے والے معدات اور پیرامیٹرز کو جدول 2 میں دکھایا گیا ہے۔
3.3 غوطہ لگانے کا ٹیسٹ
GB/T 4208 - 2017 "ڈگریز آف پروٹیکشن پروفائیڈ بائے اینکلوژرز (آئی پی کوڈز)" کے مطابق آئی پی ایکس 8 ریگولیشن کے تحت ٹیسٹ نیچے سے کلین واٹر کے ساتھ کیا جاتا ہے۔ اینکلوژرز کی لمبائی 850 مم سے کم ہونے پر، ان کا نیچلا نقطہ پانی کی سطح سے 1000 مم نیچے ہونا چاہئے۔ ٹیسٹ سے پہلے، پہلے ٹیسٹ سمپل کی انسلیشن ریزسٹنس، پاور-فریکوئنسی ودرستانس، اور بنیادی غلطی کو میپ کریں، پھر ڈبلنگ ٹیسٹ کو کریں۔
پہلے گروپ کے ٹیسٹ میں، ایک ہی مصنوع کے 3 ٹیسٹ سمپل کو ڈبلنگ ٹیسٹ میکنری میں رکھا گیا تھا۔ ٹیپ واٹر کو انجنکشن کیا گیا تھا، جس کی سطح 1000 مم اور پانی کی درجہ حرارت 15 °C تھی۔ 5 دن کے لئے پانی میں ڈبلنگ کے بعد انہیں باہر نکالا گیا۔ ان پر پانی کے قطرے کو خشک کپڑے سے پھینکا گیا اور 15 منٹ کے لئے چھوڑا گیا۔ خشک ہونے کے بعد ٹیسٹ کیے گئے۔ پھر 10 دن کے لئے ہر دن کے بعد ٹیسٹ کیے گئے۔ آخر میں، انہیں کمرہ درجہ حرارت پر 5 دن تک خشک کیا گیا اور فیئر-ڈائرنگ کے بعد دوبارہ ٹیسٹ کیے گئے۔ دوسرے گروپ کے ٹیسٹ میں، سمپل کی سائز میں اضافہ کیا گیا تھا۔ 5 تصادفی طور پر منتخب کردہ مصنوعوں کے ٹیسٹ سمپل کو مستقیماً 10 دن تک پانی میں ڈبلایا گیا، پھر 5 دن کے لئے فیئر کیا گیا، اور فیئر-ڈائرنگ کے بعد دوبارہ ٹیسٹ کیے گئے۔
3.4 ٹیسٹ ڈیٹا
3.4.1 انسلیشن ریزسٹنس
انسلیشن ریزسٹنس کو 500V ڈی سی ولٹیج رنج کے ذریعے میپ کیا گیا تھا۔ دونوں گروپ کے ٹیسٹ کی انسلیشن ریزسٹنس کی قیمتیں (جزوی) جدول 3 اور جدول 4 میں دکھائی گئی ہیں۔
#3 ٹیسٹ سمپل کی انسلیشن ریزسٹنس کی تبدیلی کی شرح سب سے زیادہ تھی۔ 10 دن تک پانی میں ڈبلنگ کے بعد انسلیشن ریزسٹنس 43.3 MΩ تھی۔ 5 دن کے لئے فیئر کرنے کے بعد انسلیشن ریزسٹنس 46.0 MΩ تھی، اور تبدیلی کی شرح -99% تک پہنچ گئی۔ ڈبلنگ ٹیسٹ اور خشک ہونے کے بعد باقی 7 ٹیسٹ سمپل کی انسلیشن ریزسٹنس کی قیمتیں ابتدائی خشک حالت کی انسلیشن ریزسٹنس کے آرڈر کے ماگنی ٹیوڈ تک واپس آ گئیں۔
3.4.2 پاور-فریکوئنسی ودرستانس
دونوں گروپ کے ٹیسٹ میں کل 8 ٹیسٹ سمپل تھے۔ ان میں سے 7 پاور-فریکوئنسی ودرستانس ٹیسٹ پاس کر لیے۔ صرف #3 ٹیسٹ سمپل کو ٹیسٹ کے دوران ولٹیج بوسٹ کرنے میں مشکل ہوئی اور بہت واضح ڈسچارج کا آواز سنائی دی۔ ٹیسٹ کے بعد #3 ٹیسٹ سمپل کے بیسوں پلیٹ اور اپوکسی ریسن کے درمیان جوائنٹ کے اندر واضح پانی کے نشانات پائے گئے۔ اس ٹیسٹ سمپل کے بیسوں پلیٹ ریسن کے پورنگ انٹرفیس پر واضح فجوت تھا۔ ٹیسٹ کے بعد ٹیسٹ سمپل کا بیسوں پلیٹ تصویر 1 میں دکھایا گیا ہے۔ پانی کی ڈبلنگ کے ساتھ نمی کے ماحول میں بیرونی نمی فجوت کے ذریعے مین بڈی کے اندر داخل ہوتی ہے اور نہیں نکلتی، جس کے نتیجے میں انسلیشن کی سطح کم ہوجاتی ہے۔
3.4.3 بنیادی غلطی
8 ٹیسٹ سمپل کی غلطی کا ٹیسٹ ڈبلنگ سے پہلے اور بعد دونوں میں کیا گیا۔ #3 ٹیسٹ سمپل کو مثال کے طور پر لیتے ہوئے، غلطی کے ٹیسٹ ڈیٹا جدول 5 میں دکھائے گئے ہیں۔
4 ٹیسٹ تجزیہ
لو-ولٹیج کرنٹ ٹرانسفارمرز کی بنیادی طور پر انسلیٹنگ میٹریلز، آئرن کور، اور ونڈنگز سے تشکیل ہوتے ہیں۔ ان کو کاسٹنگ پروسیس کا استعمال کرتے ہوئے بنایا جاتا ہے: اپوکسی ریسن، سلیکون مائیکروپاؤڈر، ٹوفننگ ایجنٹس، ایکسیلریٹرز، اور کیورنگ ایجنٹس کو متعین کردہ تناسب میں مکس کیا جاتا ہے، ایونلی میکس کیا جاتا ہے، اور مخصوص شرائط کے تحت مالڈز میں انجرکٹ کیا جاتا ہے تاکہ یہ سولڈ ہو سکے۔
4.1 انسلیشن ریزسٹنس
تصویر 2 مختلف ٹیسٹ گروپوں میں کرنٹ ٹرانسفارمرز کی انسلیشن ریزسٹنس کے ڈیٹا کی تقسیم کا ہسٹوگرام ہے۔ زیادہ تر ٹیسٹ ڈون ٹرانسفارمرز ڈبلنگ اور خشک ہونے کے بعد انسلیشن ریزسٹنس کی متناسب تبدیلی ظاہر کرتے ہیں: ڈبلنگ کے دوران ابتدائی طور پر کافی کم ہونا، پھر خشک ہونے کے بعد ابتدائی خشک حالت کے آرڈر کے ماگنی ٹیوڈ تک واپس آنا۔ صرف ٹیسٹ سمپل #3 کی خشک ہونے کے بعد -99% انسلیشن ریزسٹنس کی تبدیلی کی شرح ہے، جو 30 M&Ω کے کوالیفائیڈ کریٹیکل ویلیو کے قریب ہے۔
ٹیسٹ گروپ 2 کے سمپلز کی انسلیشن ریزسٹنس کی تبدیلی ڈبلنگ کے بعد مختلف ہوتی ہے۔ #01، #03، #04، #05 کریٹیکل ویلیو تک کم ہوتے ہیں؛ #02 تقریباً ناقابل تبدیل رہتا ہے۔ 5 دن کے خشک ہونے کے بعد وہ زیادہ تر اپنی اصل ریزسٹنس کے سطح تک واپس آتے ہیں، جس سے ظاہر ہوتا ہے کہ #02 کی انسلیشن کی کیسنگ کی کوالٹی بہتر ہے اور لمبے عرصے تک ڈبلنگ کے بعد بھی پانی کی ورید نہیں ہوتی۔
درجہ حرارت (یہاں ناچیز) اور نمی انسلیشن ریزسٹنس کو متاثر کرتی ہے۔ ٹیسٹ کے قبل اور بعد نمی کی تبدیلی بہت زیادہ ہوتی ہے۔ عام طور پر، سطحی ریزسٹیوٹی کم ہوتی ہے جبکہ وولیو میٹریل ریزسٹنس برقرار رہتی ہے۔ لیکن اگر انسلیٹنگ میٹریل کی پانی کی روک لگانے کی قوت کم ہو یا کیسنگ کی کسی خرابی ہو تو، اصل انسلیشن میڈیم پانی کو جذب کرتا ہے۔ خشک ہونے کے بعد بھی اندر کا پانی کمزوری سے وپار ہوتا ہے۔ سطحی ریزسٹیوٹی کو واپس آنا چاہیے، لیکن وولیو میٹریل ریزسٹنس کم ہوتی ہے اور یہ غیر قابل واپسی ہوتی ہے، جس سے کل انسلیشن ریزسٹنس کم ہوجاتی ہے۔
4.2 پاور فریکوئنسی ودرستانس
ایپوکسی ریسن سے انسلیٹڈ لو-ولٹیج کرنٹ ٹرانسفارمرز کی بہت بڑی انسلیشن مارجن ہوتی ہے۔ عام طور پر، سطحی نمی سطحی ڈسچارج کا باعث نہیں بنتی، اور وہ ڈبلنگ اور خشک ہونے کے بعد پاور فریکوئنسی ودرستانس ٹیسٹ پاس کر لیتے ہیں۔
لیکن ڈبلنگ کے بعد انسلیشن میڈیم کے چھوٹے چھوٹے خلا میں پانی کے مالیکیول داخل ہوتے ہیں، جو پانی سے بھرے ہوئے مائیکرو پورز بناتے ہیں اور سولڈ ڈائی الیکٹرک کو سولڈ-لکوئڈ کامپوزائٹ میں تبدیل کرتے ہیں۔ پانی کے مالیکیول برقی میدان کے تحت قطبیت کرتے ہیں اور کروی سے الیپسیڈل شکل میں تبدیل ہوتے ہیں، چینل کو جوڑتے ہیں اور بریک ڈاؤن فیلڈ اسٹرینگ کو کم کرتے ہیں۔ زیادہ پانی اور گھنے چینل کے ساتھ لمبے عرصے تک ڈبلنگ کے بعد بریک ڈاؤن کی خطرہ بڑھتی ہے۔ کیسنگ میں ہوا کے خلا بھی پانی کو داخل ہونے دیتے ہیں۔ ان عوامل کی وجہ سے ودرستانس کے دوران ڈسچارج کی آواز آتی ہے، جیسا کہ ٹیسٹ سمپل #3 میں دیکھا گیا ہے۔
4.3 بنیادی خطا
ٹرانس فارمر کا غلطی صرف کرنل کی مغناطیسی خصوصیات اور ونڈنگ پیرامیٹرز پر منحصر ہے۔ پری-اور پوسٹ-پشنگ میں، کرنل کی تحریک کی خصوصیات اور ونڈنگ کی سکونت نا تبدیل رہتی ہیں، اور ٹیسٹ کے مواد کم بنیادی خطا کے تغیرات ظاہر کرتے ہیں۔
ڈپشنگ کے ٹیسٹوں نے بھی دریافت کیا:
5 کوالٹی سپرویژن سجھائیاں
ڈپشنگ کے بعد شدید عزلیہ کے فیلر کو روکنے کے لئے متواتر شدید موسم کے دوران، سجھائیاں شامل ہیں:
6 نتائج
یہ مطالعہ بارش کے بعد اپوکسی سے عزل شدہ کم ولٹیج کرنٹ ٹرانس فارمرز کی کوالٹی کے جائزے پر مرکوز ہے۔ اہم دریافتیں:
یہ نتائج بجلی کی کمپنیوں اور ماہرین کو لمبے عرصے تک ڈپشنگ کے بعد ٹرانس فارمرز کے جائزے / دوبارہ استعمال میں ہدایت کرتے ہیں۔
