بارافشاری ولولت | پریکشیدن مداوم ولولت کم فرکانس ولولت بالا یا ضربه‌ای یا شوکی

نیاز به توان الکتریکی به سرعت در حال افزایش است. امروزه، مقدار زیادی از توان الکتریکی لازم است تا از یک نقطه به نقطه دیگر منتقل شود تا این نیاز روزافزون تأمین شود. انتقال انبوه توان برق به طور موثرترین می‌تواند از طریق سیستم انتقال توان الکتریکی با ولتاژ بالا انجام شود. بنابراین، سیستم ولتاژ بالا به عنوان نیاز ضروری برای انتقال توان تبدیل می‌شود. تجهیزات استفاده شده در این سیستم‌های انتقال ولتاژ بالا باید قادر به تحمل این فشار ولتاژ بالا باشند.

اما علاوه بر قابلیت تحمل ولتاژ بالای عادی، تجهیزات ولتاژ بالا باید قادر به تحمل ولتاژهای مختلف بیش از حد در طول دوره عملیاتی خود باشند. این ولتاژهای بیش از حد ممکن است در شرایط غیرعادی مختلف رخ دهند.

این ولتاژهای بیش از حد غیرعادی نمی‌توانند اجتناب شوند؛ بنابراین، سطح عایق تجهیزات به گونه‌ای طراحی و ساخته می‌شود که بتواند تمامی این شرایط غیرعادی را تحمل کند.
برای تضمین قابلیت‌های تحمل این ولتاژهای بیش از حد غیرعادی، تجهیزات باید از طریق روش‌های مختلف آزمون ولتاژ بالا عبور کنند.

برخی از این آزمون‌ها برای تضمین مشخصات دی‌الکتریک، تلفات دی‌الکتریک به واحد حجم و مقاومت دی‌الکتریک یک ماده عایق استفاده می‌شوند. این آزمون‌ها معمولاً روی نمونه‌ای از ماده عایق انجام می‌شوند. برخی آزمون‌های ولتاژ بالای دیگر روی تجهیزات کامل انجام می‌شوند. این آزمون‌ها برای اندازه‌گیری و تضمین ظرفیت، تلفات دی‌الکتریک، ولتاژ پخش و ولتاژ جرقه‌زنی و غیره از تجهیزات به طور کلی انجام می‌شوند.

انواع آزمون ولتاژ بالا

در مجموع چهار نوع روش آزمون ولتاژ بالا روی تجهیزات ولتاژ بالا اعمال می‌شود و این آزمون‌ها عبارتند از:

1. آزمون‌های فرکانس پایین پایدار.

2. آزمون ثابت DC.

3. آزمون فرکانس بالا.

4. آزمون سر و صدای یا ضربه‌ای.

آزمون فرکانس پایین پایدار

این آزمون معمولاً در فرکانس شبکه (در هند ۵۰ هرتز و در آمریکا ۶۰ هرتز) انجام می‌شود. این آزمون ولتاژ بالا بیشترین استفاده را در تجهیزات H.V. دارد. این آزمون یعنی آزمون فرکانس پایین پایدار روی نمونه‌ای از ماده عایق برای تعیین و تضمین مقاومت دی‌الکتریک و تلفات دی‌الکتریک ماده عایق انجام می‌شود. این آزمون نیز روی تجهیزات ولتاژ بالا و عایق‌های الکتریکی ولتاژ بالا برای تضمین مقاومت دی‌الکتریک و تلفات این تجهیزات و عایق‌ها انجام می‌شود.

روند آزمون فرکانس پایین پایدار

روند آزمون بسیار ساده است. ولتاژ بالا به طور مستقیم روی نمونه‌ای از عایق یا تجهیز تحت آزمون توسط یک تقویت‌کننده ولتاژ بالا اعمال می‌شود. یک مقاومت با سری تقویت‌کننده ولتاژ بالا متصل می‌شود تا جریان کوتاه‌مداری را در صورت رخ دادن خرابی در دستگاه تحت آزمون محدود کند. مقاومت با تعداد اهم‌هایی تنظیم می‌شود که معادل ولتاژ بالایی است که روی دستگاه تحت آزمون اعمال می‌شود.

این بدان معناست که مقاومت باید یک اهم بر ولت تنظیم شود. به عنوان مثال اگر ما ۲۰۰ کیلوولت در طول آزمون اعمال کنیم، مقاومت باید ۲۰۰ کیلو اهم باشد تا در شرایط کوتاه‌مداری نهایی، جریان خطا به یک آمپر محدود شود. برای این آزمون ولتاژ بالای فرکانس شبکه به نمونه یا تجهیز تحت آزمون برای مدت طولانی مشخصی اعمال می‌شود تا توانایی تحمل ولتاژ بالای مداوم دستگاه تضمین شود.

توجه: تقویت‌کننده ولتاژ بالا که برای تولید ولتاژ بسیار بالا در این روش آزمون ولتاژ بالا استفاده می‌شود، ممکن است نیاز به توان بالایی نداشته باشد. اگرچه ولتاژ خروجی بسیار بالا است، اما جریان حداکثری به یک آمپر محدود می‌شود. گاهی اوقات، تقویت‌کننده‌های پی‌در‌پی برای رسیدن به ولتاژ بسیار بالا، اگر لازم باشد، استفاده می‌شوند.

آزمون ولتاژ بالا DC

آزمون ولتاژ بالای DC معمولاً برای تجهیزاتی که در سیستم انتقال ولتاژ بالای DC استفاده می‌شوند مناسب است. اما این آزمون نیز برای تجهیزات AC ولتاژ بالا، وقتی که آزمون ولتاژ بالای AC به دلیل شرایط اجتناب‌ناپذیر امکان‌پذیر نیست، قابل اجرا است.

به عنوان مثال، در محل، پس از نصب تجهیزات، تهیه ولتاژ متناوب بالا بسیار دشوار است زیرا تقویت‌کننده ولتاژ بالا در محل ممکن است در دسترس نباشد. بنابراین، آزمون ولتاژ بالا با توان متناوب در محل پس از نصب تجهیزات امکان‌پذیر نیست. در این وضعیت آزمون ولتاژ بالای DC مناسب‌ترین گزینه است.

در آزمون ولتاژ مستقیم بالای تجهیزات AC، ولتاژ مستقیم حدود دو برابر ولتاژ اسمی عادی به طور مداوم به مدت ۱۵ دقیقه تا ۱.۵ ساعت به تجهیزات تحت آزمون اعمال می‌شود. اگرچه آزمون ولتاژ بالای DC جایگزین کامل آزمون ولتاژ بالای AC نیست، اما در مواقعی که آزمون HVAC اصلاً امکان‌پذیر نیست، قابل استفاده است.

آزمون فرکانس بالا

عایق‌های استفاده شده در سیستم‌های انتقال ولتاژ بالا ممکن است در طول اختلالات فرکانس بالا به خرابی یا جرقه‌زنی برسند. اختلالات فرکانس بالا در سیستم HV به دلیل عملیات تغییر وضعیت یا هر دلیل خارجی دیگری رخ می‌دهند. فرکانس بالا در توان می‌تواند باعث خرابی عایق‌ها حتی در ولتاژ نسبتاً کم‌تر نیز شود به دلیل تلفات دی‌الکتریک بالا و گرم شدن.

بنابراین، عایق تمامی تجهیزات ولتاژ بالا باید توانایی تحمل ولتاژ فرکانس بالا را در طول عمر معمولی خود تضمین کند. عموماً قطع ناگهانی جریان خطی در طول عملیات تغییر وضعیت و خطا باز مداری، باعث افزایش فرکانس موج ولتاژ در سیستم می‌شود.

مشاهده شده است که تلفات دی‌الکتریک برای هر چرخه از توان تقریباً ثابت است. بنابراین، در فرکانس بالا، تلفات دی‌الکتریک به ازای ثانیه بسیار بیشتر از فرکانس توان عادی می‌شود. این تلفات دی‌الکتریک سریع و زیاد باعث گرم شدن بیش از حد عایق می‌شود. گرم شدن بیش از حد در نهایت باعث خرابی عایق می‌شود که ممکن است با انفجار عایق رخ دهد. بنابراین، برای تضمین توانایی تحمل ولتاژ فرکانس بالا، آزمون فرکانس بالا روی تجهیزات ولتاژ بالا انجام می‌شود.

آزمون سر و صدا یا ضربه‌ای

می‌تواند تأثیرات زیادی از سر و صدا یا برق در خطوط انتقال وجود داشته باشد. این پدیده‌ها می‌توانند عایق خط انتقال را خراب کنند و ممکن است نیز به تقویت‌کننده توان الکتریکی متصل به انتهای خطوط انتقال حمله کنند. آزمون‌های سر و صدا یا ضربه‌ای آزمون‌های ولتاژ بسیار بالا یا فوق‌العاده بالا هستند که برای بررسی تأثیرات سر و صدا یا برق بر تجهیزات انتقال انجام می‌شوند.

معمولاً ضربه مستقیم برق به خط انتقال بسیار نادر است. اما وقتی یک ابر باردار به خط انتقال نزدیک می‌شود، خط به دلیل بار الکتریکی داخل ابر باردار مخالف شارژ می‌شود. وقتی این ابر باردار به طور ناگهانی به دلیل ضربه برق نزدیک شارژ می‌شود، شارژ القایی خط دیگر محدود نیست بلکه با سرعت نور در خط حرکت می‌کند.

بنابراین، حتی اگر برق مستقیماً خط انتقال را لمس نکند، هنوز هم اختلال ولتاژ موقتی رخ خواهد داد.
به دلیل تخلیه برق روی خط یا نزدیک به خط، موج ولتاژ با جبهه گامی در طول خط حرکت می‌کند. شکل موج در زیر نشان داده شده است.

در طول حرکت این موج، فشار ولتاژ بالا روی عایق رخ می‌دهد. به دلیل این فشار ولتاژ بالا، خرابی شدید عایق‌ها اغلب با ضربه برق رخ می‌دهد. بنابراین، بررسی دقیق عایق و قسمت‌های عایق تجهیزات ولتاژ بالا باید با آزمون ولتاژ بالا به درستی انجام شود.

ضربه برق یک پدیده طبیعی کاملاً است که هیچ شکل و اندازه مشخصی برای ولتاژ با جبهه گامی ندارد. بنابراین، برای انجام این آزمون ولتاژ بالا، یک موج ولتاژ استاندارد اعمال می‌شود. این موج ولتاژ استاندارد ممکن است هیچ شباهتی در ارتفاع و شکل با ولتاژ واقعی ضربه برق یا سر و صدا نداشته باشد.

در بریتانیا در BSS 923 : 1940، موج آزمون استاندارد به صورت ۱/۵۰ نانو ثانیه بیان شده است که به این معنی است که ولتاژ در یک میکروثانیه به اوج خود می‌رسد و در ۵۰ میکروثانیه به ۵۰٪ اوج خود می‌رسد. بر اساس استاندارد هندی، ولتاژ ضربه‌ای به صورت ۱۲/۵۰ نانو ثانیه بیان شده است. این به این معنی است که ولتاژ در ۱۲ میکروثانیه به اوج خود می‌رسد و در ۵۰ میکروثانیه به ۵۰٪ اوج خود می‌رسد.