تبدیل‌دهنده‌های الکتریکی مقاومت عایقی و تجزیه و تحلیل ضرر دیالکتریک

۱ مقدمه

تبدیل‌کننده‌های برق از مهم‌ترین تجهیزات در سیستم‌های برق هستند و به حداکثر رساندن پیشگیری و کاهش وقوع خرابی‌ها و حوادث تبدیل‌کننده ضروری است. شکست‌های عایقی از انواع مختلف بیش از ۸۵٪ تمامی حوادث تبدیل‌کننده را شامل می‌شوند. بنابراین، برای اطمینان از عملکرد ایمن تبدیل‌کننده، آزمون‌های منظم عایقی تبدیل‌کننده لازم است تا نقص‌های عایقی پیش از وقوع شناسایی شده و خطرات بالقوه حادثه به طور زودهنگام رفع شوند. طی دوران شغلی خود، من به طور مکرر در آزمون‌های تبدیل‌کننده شرکت داشته و دانش گسترده‌ای در این زمینه جمع‌آوری کرده‌ام. این مقاله معرفی دقیقی از آزمون‌های عایقی جامع تبدیل‌کننده و شرایط عایقی که نتایج آزمون‌ها آن را نشان می‌دهند ارائه می‌دهد.

۲ اندازه‌گیری مقاومت عایقی و نسبت جذب

۲.۱ اندازه‌گیری مقاومت عایقی

در حین اندازه‌گیری، باید از مگاهم‌سنجی براساس مشخصات استاندارد استفاده شود تا مقاومت عایقی بین هر پیچه تبدیل‌کننده و زمین و بین پیچه‌ها به ترتیب اندازه‌گیری شود. پایانه‌های پیچه تحت آزمون باید با هم کوتاه شوند، در حالی که پایانه‌های پیچه‌های غیرآزمون شده باید همه کوتاه و زمین شوند. محل‌ها و ترتیب اندازه‌گیری باید مطابق جدول زیر باشد.

هنگام مقایسه مقادیر مقاومت عایق، باید آنها را با استفاده از عبارت ریاضی زیر به یک دمای مشترک تبدیل کرد:

در فرمول:

R1 نشان‌دهنده مقدار مقاومت عایق (به مگاهم) اندازه‌گیری شده در دمای t1 است

R2 نشان‌دهنده مقدار مقاومت عایق (به مگاهم) محاسبه شده در دمای t2 است

مقادیر اندازه‌گیری شده مقاومت عایق عمدتاً با مقایسه نتایج اندازه‌گیری‌های پی‌در‌پی هر سیم‌پیچ قضاوت می‌شوند. مقایسه با نتایج آزمون قبلی نباید تغییر قابل‌توجهی داشته باشد و معمولاً کمتر از ۷۰٪ مقدار قبلی نمی‌باشد. در آزمون‌های راه‌اندازی، مقدار باید معمولاً کمتر از ۷۰٪ مقدار آزمون کارخانه‌ای (در دمای یکسان) نباشد.

در صورت عدم دسترسی به مقادیر مرجع، استاندارد مقادیر مقاومت عایق معمولاً مطابق جدول زیر است.

۲.۲ اندازه‌گیری نسبت جذب و شاخص قطبش

نسبت جذب، نسبت مقادیر مقاومت عایقی است که با مگااممتر در ۶۰ ثانیه و ۱۵ ثانیه پس از اعمال ولتاژ اندازه‌گیری می‌شود. نسبت جذب به رطوبت موجود در عایق بسیار حساس است. وقتی دما بین ۱۰ درجه سانتیگراد تا ۳۰ درجه سانتیگراد است، نسبت جذب نباید کمتر از ۱.۳ باشد.

برای ترانسفورماتورهای با ظرفیت ۲۲۰کیلوولت و بالاتر یا ۱۲۰ مگاوات-آمپر و بالاتر، شاخص قطبش باید اندازه‌گیری شود. این شاخص، نسبت خوانده‌ها در ۱۰ دقیقه و ۱ دقیقه است، با شرطی که شاخص قطبش نباید کمتر از ۱.۵ باشد.

اندازه‌گیری مقاومت عایقی و نسبت جذب روشی ساده و جهانی برای بررسی وضعیت عایق ترانسفورماتورهاست. این آزمون می‌تواند به طور موثر رطوبت عایق و نقص‌های محلی مانند ترک‌های در فلش‌های سرامیکی، سرب‌های زمین‌شده و غیره را تشخیص دهد. اگر مقاومت عایقی و نسبت جذب اندازه‌گیری شده به مقادیر مشخص شده نرسد، حتماً نقص‌هایی از نوع ذکر شده در عایق وجود دارد.

۳ آزمون جریان نشتی

در هنگام آزمون، از یک مولد ولتاژ مستقیم با ولتاژ بالا و میکروآمپرمتر استفاده می‌شود. نقاط اعمال ولتاژ به صورت زیر در جدول نشان داده شده است:

معیارهای اعمال ولتاژ آزمون در جدول زیر نشان داده شده است.

پس از افزایش ولتاژ به ولتاژ آزمون، جریان مستقیم عبوری از پیچه مورد آزمون را در یک دقیقه بخوانید؛ این مقدار جریان نشتی اندازه‌گیری شده است.

آزمون جریان نشتی عملاً مقاومت عایقی را اندازه‌گیری می‌کند. با این حال، چون ولتاژ مستقیم بالاتری برای اندازه‌گیری جریان‌های نشتی استفاده می‌شود، می‌تواند نقص‌های عایقی کشف کند که مگاهم‌سنج قادر به کشف آن‌ها نیست، مانند نقص‌های تجزیه جزئی در ترانسفورماتورها و نقص‌های بوشینگ‌های سیم‌کشی. هنگام تحلیل و داوری نتایج اندازه‌گیری، مقایسه‌ها عموماً با ترانسفورماتورهای مشابه و بین پیچه‌های مختلف، همچنین با نتایج آزمون‌های سال‌های قبل صورت می‌گیرد و تغییرات قابل توجهی انتظار نمی‌رود. اگر مقادیر سال به سال افزایش یابند، باید توجه شود زیرا این معمولاً نشان‌دهنده تخریب تدریجی عایق است. اگر نسبت به سال‌های قبل افزایش ناگهانی داشته باشد، ممکن است نشان‌دهنده نقص‌های جدی باشد که نیاز به بررسی دارد.

۴ اندازه‌گیری تانژانت زاویه ضرر الکتریکی

چون پوشش ترانسفورماتور مستقیماً به زمین متصل است، برای اندازه‌گیری تانژانت زاویه ضرر الکتریکی از پل AC نوع QS1 با سیم‌کشی معکوس استفاده می‌شود. مکان‌های اندازه‌گیری مطابق جدول زیر هستند.

توجه: محتویات واقعی جدول در متن ارائه نشده است، بنابراین به طور کلی ذکر شده است. اگر جزئیات یا داده‌های خاصی برای جدول وجود دارد، می‌توان آن‌ها را در ترجمه شامل می‌شد تا دقت بیشتری داشته باشد.

این ترجمه رویه فنی آزمون زاویه ضرر الکتریکی و دلیل استفاده از تجهیزات خاص به دلیل ملاحظات زمین‌گذاری را پوشش می‌دهد. همچنین اهمیت مقایسه نتایج آزمون فعلی با داده‌های تاریخی برای شناسایی مسائل بالقوه در سیستم عایق ترانسفورماتور را منعکس می‌کند.

در حین اندازه‌گیری، دو انتهای پیچه تحت آزمون باید با هم کوتاه شوند، در حالی که تمام پیچه‌های فاز غیرآزمونده شده باید کوتاه و زمین شوند. این امر مانع خطاهای اندازه‌گیری ناشی از القای پیچه می‌شود.

ارزش استاندارد برای تانژانت زاویه اتلاف دی الکتریک پوشش پیچه ترانسفورماتور (در ۲۰ درجه سانتیگراد) در جدول زیر نشان داده شده است:

زاویه تانژانت ضرر دی الکتریک نباید تغییرات قابل توجهی نسبت به مقادیر تاریخی (معمولاً بیش از 30٪) نشان دهد. ولتاژ آزمون 10 کیلوولت است وقتی که ولتاژ پیچش 10 کیلوولت یا بیشتر باشد، و برابر با ولتاژ اسمی (Un) است وقتی که ولتاژ پیچش کمتر از 10 کیلوولت باشد.

در زمان اندازه‌گیری، تانژانت زاویه ضرر دی الکتریک باید با استفاده از عبارت ریاضی زیر به همان دما تبدیل شود:

در فرمول:

tgδ1 و tgδ2 نشان‌دهنده مقادیر تان دلتا در دماهای t1 و t2 می‌باشند.

اندازه‌گیری تانژانت زاویه ضرر دی الکتریک عایق پیچش ترانسفورماتور به طور اصلی برای بررسی ورود رطوبت به ترانسفورماتور، پیری عایق، تخریب روغن، تجمع رسوبات روی عایق و وجود نقص‌های محلی شدید استفاده می‌شود. اگر تانژانت زاویه ضرر دی الکتریک اندازه‌گیری شده با مقادیر مشخص شده مطابقت نداشته باشد، حتماً نقص‌هایی از نوع ذکر شده در عایق موجود است.

5 آزمون تحمل ولتاژ متناوب فرکانس تجاری

تجهیزات مورد نیاز برای آزمون تحمل ولتاژ متناوب فرکانس تجاری معمولاً شامل ترانسفورماتور آزمون، تنظیم‌کننده ولتاژ، ولت‌سنج الکترواستاتیک بالاولتاژ و شکاف کروی است. در صورت لزوم، یک آمپر‌سنج متناوب و مقاومت آبی نیز می‌تواند در سمت بالاولتاژ به صورت سری متصل شود. در زمان آزمون، تجهیزات آزمون باید بر اساس نیازهای ولتاژ و ظرفیت نمونه آزمون به طور مناسب انتخاب شوند.