آزمون ولتاژ بالا | آزمون پایدار با فرکانس کم یا آزمون ضربه یا پالس با ولتاژ متناوب فرکانس بالا
نیاز به برق با سرعت زیاد در حال افزایش است. امروزه، مقدار زیادی برق برای انتقال از یک مکان به مکان دیگر لازم است تا این نیاز روزافزون به برق پوشش داده شود. انتقال انبوه برق به صورت کارآمدترین طریق از طریق سیستم انتقال برق با ولتاژ بالا انجام می‌شود. بنابراین، سیستم ولتاژ بالا به عنوان یک نیاز ضروری برای انتقال برق مطرح می‌شود. تجهیزات استفاده شده در این سیستم‌های انتقال ولتاژ بالا باید قادر به تحمل این فشار ولتاژ بالا باشند.
اما علاوه بر توانایی تحمل ولتاژ بالای معمول، تجهیزات ولتاژ بالا باید قادر به تحمل ولتاژهای مختلف اضافی در طول دوره عملکرد خود باشند. این ولتاژهای اضافی ممکن است در شرایط ناهماهنگ مختلف رخ دهند.
این ولتاژهای اضافی ناهماهنگ قابل اجتناب نیستند، بنابراین، سطح عایق تجهیزات به گونه‌ای طراحی و تولید می‌شود که بتواند تمام این شرایط ناهماهنگ را تحمل کند.
برای اطمینان از توانایی تحمل این ولتاژهای اضافی، تجهیزات باید از طریق روش‌های مختلف تست ولتاژ بالا عبور کنند.
برخی از این تست‌ها برای اطمینان از تراوایی، تلفات دی الکتریک بر واحد حجم و مقاومت دی الکتریک یک ماده عایق استفاده می‌شوند. این تست‌ها معمولاً روی نمونه‌ای از ماده عایق انجام می‌شوند. برخی تست‌های ولتاژ بالای دیگر روی تجهیزات کامل انجام می‌شوند. این تست‌ها برای اندازه‌گیری و اطمینان از ظرفیت، تلفات دی الکتریک، ولتاژ شکست و ولتاژ جرقه‌زنی و غیره از تجهیز به صورت کلی انجام می‌شوند.
نوع‌های تست ولتاژ بالا
در واقع چهار نوع روش تست ولتاژ بالا بر روی تجهیزات ولتاژ بالا اعمال می‌شود و آن‌ها عبارتند از:
تست‌های کم فرکانس پایدار.
تست ثابت DC.
تست فرکانس بالا.
تست پالس یا اوج.
تست کم فرکانس پایدار
این تست معمولاً در فرکانس تغذیه (در هند ۵۰ هرتز و در آمریکا ۶۰ هرتز) انجام می‌شود. این مهم‌ترین تست ولتاژ بالا است که روی تجهیزات ولتاژ بالا انجام می‌شود. این تست یعنی تست کم فرکانس پایدار بر روی نمونه‌ای از ماده عایق انجام می‌شود تا مقاومت دی الکتریک و تلفات دی الکتریک ماده عایق تعیین و اطمینان حاصل شود. این تست همچنین روی تجهیزات ولتاژ بالا و عایقات برق ولتاژ بالا انجام می‌شود تا مقاومت دی الکتریک و تلفات این تجهیزات و عایقات اطمینان حاصل شود.
روند تست کم فرکانس پایدار
روند تست بسیار ساده است. ولتاژ بالا با استفاده از یک ترانسفورماتور ولتاژ بالا روی نمونه‌ای از عایق یا تجهیز تحت تست اعمال می‌شود. یک مقاومت با سری با ترانسفورماتور به منظور محدود کردن جریان کوتاه مداری در صورت رخ دادن خرابی در دستگاه تحت تست متصل می‌شود. مقاومت با تعداد اهم‌هایی که برابر با ولتاژ بالا اعمال شده بر روی دستگاه تحت تست است، رتبه‌بندی می‌شود.
به عبارت دیگر، مقاومت باید یک اهم بر ولت باشد. برای مثال اگر در طول تست ۲۰۰ کیلوولت اعمال کنیم، مقاومت باید ۲۰۰ کیلواهم باشد، تا در شرایط کوتاه مداری نهایی، جریان خرابی به یک آمپر محدود شود. برای این تست ولتاژ بالای فرکانس تغذیه بر روی نمونه یا تجهیز تحت تست برای مدت طولانی مشخصی اعمال می‌شود تا توانایی تحمل ولتاژ بالای مداوم دستگاه اطمینان حاصل شود.
نکته: ترانسفورماتور استفاده شده برای تولید ولتاژ بسیار بالا در این نوع روش تست ولتاژ بالا ممکن است نیاز به توان بالا نداشته باشد. اگرچه ولتاژ خروجی بسیار بالا است، اما جریان حداکثر به یک آمپر در این ترانسفورماتور محدود می‌شود. گاهی اوقات، ترانسفورماتورهای کاسکادی برای دریافت ولتاژ بسیار بالا، اگر لازم باشد، استفاده می‌شوند.
تست ولتاژ بالا DC
تست ولتاژ بالای DC معمولاً برای تجهیزاتی که در سیستم انتقال DC ولتاژ بالا استفاده می‌شوند، قابل اجرا است. اما این تست همچنین برای تجهیزات AC ولتاژ بالا، وقتی که تست ولتاژ بالای AC به دلیل شرایط اجتناب‌ناپذیر امکان‌پذیر نیست، قابل اجرا است.
برای مثال، در محل، بعد از نصب تجهیزات، تنظیم ولتاژ متناوب بالا بسیار دشوار است زیرا ترانسفورماتور ولتاژ بالا در محل ممکن است در دسترس نباشد. بنابراین، تست ولتاژ بالا با تغذیه متناوب در محل بعد از نصب تجهیزات امکان‌پذیر نیست. در چنین شرایطی، تست ولتاژ بالای DC مناسب‌ترین گزینه است.
در تست ولتاژ مستقیم بالای تجهیزات AC، ولتاژ مستقیم حدود دو برابر ولتاژ اسمی معمولی بر روی تجهیزات تحت تست برای ۱۵ دقیقه تا ۱٫۵ ساعت اعمال می‌شود. اگرچه تست ولتاژ بالای DC جایگزین کامل تست ولتاژ بالای AC نیست، اما هنوز هم در مواردی که تست HVAC امکان‌پذیر نیست، قابل اجرا است.
تست فرکانس بالا
عایقات استفاده شده در سیستم‌های انتقال ولتاژ بالا ممکن است در طول اختلالات فرکانس بالا به خرابی یا جرقه‌زنی برمی‌خورند. 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 عایقات حتی در ولتاژ نسبتاً کم‌تر به دلیل تلفات دی الکتریک بالا و گرم شدن شود.
بنابراین، عایق تمام تجهیزات ولتاژ بالا باید توانایی تحمل ولتاژ فرکانس بالا را در طول عمر معمولی خود اطمینان حاصل کند. عموماً، قطع ناگهانی جریان خطی در طول تغییر وضعیت و خطا باز مداری، باعث افزایش فرکانس موج ولتاژ در سیستم می‌شود.
پیدا شده است که تلفات دی الکتریک برای هر دور توان تقریباً ثابت است. بنابراین، در فرکانس بالا، تلفات دی الکتریک بر ثانیه بسیار بیشتر از فرکانس توان معمولی می‌شود. این تلفات دی الکتریک 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 عایقات رخ دهد. بنابراین، برای اطمینان از توانایی تحمل ولتاژ فرکانس بالا، تست فرکانس بالا روی تجهیزات ولتاژ بالا انجام می‌شود.
تست اوج یا پالس
می‌تواند تأثیرات قابل توجهی از اوج یا برق‌آذرین بر خطوط انتقال وجود داشته باشد. این پدیده‌ها می‌توانند عایق خط انتقال را خراب کنند و ممکن است همچنین به ترانسفورماتور برق متصل به انتهای خطوط انتقال حمله کنند. تست‌های اوج یا پالس تست‌های ولتاژ بسیار بالا یا ولتاژ فوق‌العاده بالا هستند که برای بررسی تأثیرات اوج یا برق‌آذرین بر تجهیزات انتقال انجام می‌شوند.
معمولاً ضربه مستقیم برق‌آذرین به خط انتقال بسیار نادر است. اما وقتی یک ابر باردار به خط انتقال نزدیک می‌شود، خط به دلیل بار الکتریکی داخل ابر باردار به طور معکوس بار می‌شود. وقتی این ابر باردار به طور ناگهانی به دلیل ضربه برق‌آذرین نزدیک به خط انتقال خالی می‌شود، بار القا شده در خط دیگر محدود نیست بلکه با سرعت نور در خط حرکت می‌کند.
بنابراین، حتی اگر برق‌آذرین مستقیماً به هادی انتقال ضربه نزند، همچنان اختلال ولتاژ موقتی وجود خواهد داشت.
به دلیل تخلیه برق‌آذرین روی خط یا نزدیک به خط، موج ولتاژ با مرزهای قدمی در طول خط حرکت می‌کند. شکل موج در زیر نشان داده شده است.
در طول حرکت این موج، فشار ولتاژ بالا بر عایق ایجاد می‌شود. این باعث خرابی شدید عایق از طریق این ضربه برق‌آذرین می‌شود. بنابراین، بررسی دقیق عایق و قسمت‌های عایق تجهیزات ولتاژ بالا باید به درستی با تست ولتاژ بالا انجام شود.
ضربه برق‌آذرین کاملاً پدیده‌ای طبیعی است بنابراین هیچ شکل و اندازه پیش‌تعیین شده‌ای برای ولتاژ با مرزهای قدمی ندارد. بنابراین، برای انجام این نوع تست ولتاژ بالا، یک موج ولتاژ استاندارد اعمال می‌شود. این موج ولتاژ استاندارد ممکن است هیچ شباهتی در ارتفاع و شکل با ولتاژ واقعی ضربه برق‌آذرین یا اوج نداشته باشد.
در بریتانیا در BSS 923 : 1940، موج تست استاندارد به صورت ۱/۵۰ نانوثانیه 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. طبق استاندارد هندی، ولتاژ ض
