عایق ترانسفورماتور

 

1.1 تعریف عایق

مواد عایق ترانسفورماتور به مواد مورد استفاده در داخل و خارج از ترانسفورماتور اشاره دارند. عملکرد اصلی این مواد جداسازی اجزای الکتریکی برای جلوگیری از هدایت کنترل نشده جریان بین سیم پیچ سطح ولتاژ مختلف ، بین سیم پیچ و هسته ، بین سیم پیچ ها و پوشش و بین سیم پیچ ها و سایر قسمت های رسانا است. استفاده از مواد عایق تضمین می کند که ترانسفورماتور می تواند با خیال راحت در محدوده تنش الکتریکی طراحی شده عمل کند و از خرابی الکتریکی ، مدارهای کوتاه و سایر گسل های الکتریکی جلوگیری می کند.

 

1.2 عملکرد عایق

• انزوای الکتریکی

مواد عایق با ارائه یک مسیر با مقاومت بالا ، از مدارهای کوتاه یا خرابی های الکتریکی جلوگیری می کنند ، که مانع از جریان جریان از یک جزء الکتریکی به دیگری یا زمین می شود.

• عملکرد مقاومت در برابر فشار بالا

مواد عایق باید قادر به تحمل ولتاژ بالا و ولتاژ فوری در حین کار ترانسفورماتور (مانند سنبله های ولتاژ ناشی از اعتصاب رعد و برق یا عملیات سوئیچ) باشند.

• عملکرد مقاومت در برابر گرما

ترانسفورماتورها در حین کار گرما ایجاد می کنند ، بنابراین مواد عایق باید از مقاومت در برابر حرارت کافی برخوردار باشند تا از تخریب یا خرابی در دماهای بالا جلوگیری کنند.

• محافظت از مکانیکی

مواد عایق همچنین برای جلوگیری از آسیب رساندن به سیم پیچ یا سایر اجزای الکتریکی به دلیل لرزش ، شوک یا استرس خارجی ، باید از پشتیبانی و محافظت مکانیکی استفاده کنند.

• ثبات بلند مدت

مواد عایق باید عملکرد ضد پیری خوبی داشته باشند و قادر به حفظ خصوصیات الکتریکی و مکانیکی خود در طول کار طولانی مدت باشند.

 

1.3 نوع عایق

• مواد عایق سیم پیچ: سیم مینا ، سیم کاغذ پوشیده ، نوار فایبرگلاس و غیره

• مواد عایق اصلی: کاغذ برقی ، رزین اپوکسی ، روغن عایق

• فاصله ها و مواد پشتیبان: تخته های چوبی فشرده ، تخته های فیبر شیشه ای اپوکسی

• عایق بین سیم پیچ: مقاله عایق بین لایه ، فیلم پلی استر

• ماده عایق بندی پایان: آستین عایق ، عایق پایان

• مواد عایق سرب: عایق غلاف ، نوار عایق

• مواد عایق اضافی: نوار میکا ، واشر مقاوم در برابر درجه حرارت بالا

• محوطه و عایق ساختاری: عایق بندی تابلوهای پارتیشن ، نوارهای پشتیبانی عایق

• روغن عایق: به طور عمده در ترانسفورماتورهای ناشی از روغن استفاده می شود ، این یک هدف دوگانه از خنک کننده و عایق است

• عایق خارجی ترانسفورماتور: بوش های چینی ، که در پریز برق ولتاژ بالا استفاده می شود ، عایق الکتریکی و پشتیبانی مکانیکی را فراهم می کند

 

 

2.1 تعریف سطح عایق

سطح عایق یک ترانسفورماتور به توانایی سیستم عایق داخلی ترانسفورماتور برای مقاومت در برابر فشارهای ولتاژ خاص (مانند ولتاژ فرکانس برق ، ولتاژ پالس رعد و برق یا ولتاژ عملکرد سوئیچ) اشاره دارد. این یک شاخص اصلی برای اندازه گیری مقاومت ترانسفورماتور در برابر استرس الکتریکی مانند گسل های الکتریکی و حوادث ولتاژ (مانند اعتصاب رعد و برق و عملیات سوئیچ) در حین کار است. سطح عایق به طور مستقیم بر قابلیت اطمینان ، ایمنی و عمر خدمات ترانسفورماتورها تأثیر می گذارد.

 

2.2 عنصر اصلی سطح عایق

• ظرفیت تحمل استرس الکتریکی

هدف اصلی سطح عایق اطمینان از این است که سیم پیچ ها ، هسته و سایر اجزای الکتریکی ترانسفورماتور ، تجزیه ، تخلیه جزئی یا سایر اشکال گسل های الکتریکی را در معرض استرس الکتریکی تجربه نمی کنند.

• خواص مواد عایق

سطح عایق مستقیماً با کیفیت مواد عایق مرتبط است. استحکام دی الکتریک ، مقاومت در برابر حرارت ، مقاومت در برابر پیری ، مقاومت در برابر رطوبت و سایر خصوصیات ماده ، استرس الکتریکی را تعیین می کند که ترانسفورماتور می تواند در برابر آن مقاومت کند.

• طراحی عایق

سطح عایق همچنین به طراحی ترانسفورماتور بستگی دارد ، از جمله انتخاب مواد ، ضخامت ، روش طرح بندی و غیره. طراحی عایق معقول می تواند به طور موثری سطح عایق ترانسفورماتورها را تقویت کرده و از پایداری سیستم عایق در ولتاژ بالا و شرایط درجه حرارت بالا اطمینان حاصل کند.

• قابلیت اطمینان کلی سیستم عایق

سطح عایق نه تنها به ظرفیت تحمل یک ماده واحد اشاره دارد ، بلکه شامل قابلیت اطمینان کل سیستم عایق در طراحی ، ساخت و بهره برداری نیز می شود. یک سیستم عایق با کیفیت بالا می تواند عملکرد الکتریکی خود را در حین کار طولانی مدت حفظ کرده و از تخریب عملکرد ناشی از پیری یا تغییرات محیطی جلوگیری کند.

 

3.1 از ایمنی الکتریکی اطمینان حاصل کنید

سطح عایق یک شاخص اصلی برای اندازه گیری اینکه آیا یک ترانسفورماتور می تواند با خیال راحت در شرایط مختلف استرس الکتریکی ، مانند ولتاژ فرکانس برق ، ولتاژ تکانه رعد و برق و ولتاژ ضربه ای عمل کند ، کار کند. سطح عایق بالا به این معنی است که ترانسفورماتورها می توانند بدون شکست یا مدار کوتاه در برابر این فشارها مقاومت کنند و از این طریق ایمنی کلی سیستم قدرت را تضمین می کنند. قابلیت اطمینان سیستم عایق به طور مستقیم با اینکه آیا ترانسفورماتور به دلیل گسل های الکتریکی ، قطع برق ، آسیب تجهیزات یا تصادفات جدی تر را تجربه خواهد کرد.

 

3.2 قابلیت اطمینان ترانسفورماتورها را بهبود بخشید

در حین کار ، ترانسفورماتورها با فشارهای الکتریکی مختلفی مانند ولتاژ و سنبله های ولتاژ آنی مواجه می شوند. سطح عایق بالا ترانسفورماتورها را قادر می سازد در هنگام مواجهه با این چالش ها ، عملکرد طبیعی خود را حفظ کنند و از خرابی عایق یا تخلیه جزئی جلوگیری کنند. این نه تنها قابلیت اطمینان ترانسفورماتور را افزایش می دهد ، بلکه هزینه های تعمیر و نگهداری و جایگزینی ناشی از خاموش شدن به دلیل گسل را نیز کاهش می دهد.

 

3.3 عمر خدمات را گسترش دهید

در حین کار ، ترانسفورماتورها با فشارهای الکتریکی مختلفی مانند ولتاژ و سنبله های ولتاژ آنی مواجه می شوند. سطح عایق بالا ترانسفورماتورها را قادر می سازد در هنگام مواجهه با این چالش ها ، عملکرد طبیعی خود را حفظ کنند و از خرابی عایق یا تخلیه جزئی جلوگیری کنند. این نه تنها قابلیت اطمینان ترانسفورماتور را افزایش می دهد ، بلکه هزینه های تعمیر و نگهداری و جایگزینی ناشی از خاموش شدن به دلیل گسل را نیز کاهش می دهد.

 

3.4 پاسخ به تأثیرات زیست محیطی

ترانسفورماتورها اغلب در شرایط مختلف محیطی پیچیده ، از جمله رطوبت زیاد ، آلودگی زیاد ، دمای شدید و سایر محیط ها باید کار کنند. سطح عایق بالا ترانسفورماتور را قادر می سازد تا بدون کاهش عملکرد عایق یا عدم موفقیت ، با این شرایط محیطی سازگار شود. این امر به ویژه برای ترانسفورماتورهایی که در محیط های سخت ، مانند تجهیزات برق در مناطق ساحلی ، مناطق صنعتی یا مناطق ارتباطی بالا فعالیت می کنند ، بسیار مهم است.

 

3.5 در برابر وقایع غیر منتظره مقاومت کنید

حوادث ناگهانی مانند اعتصابات رعد و برق و عملیات سوئیچ می تواند در مدت زمان کوتاهی استرس ولتاژ بسیار بالایی را بر روی ترانسفورماتورها اعمال کند. سطح عایق بالای ترانسفورماتور می تواند اطمینان حاصل کند که هنوز هم می تواند در این شرایط به طور عادی کار کند و به دلیل سنبله های ولتاژ فوری باعث خرابی عایق نمی شود. این امر برای حفظ پایداری شبکه برق ، به ویژه در مناطقی که دارای آب و هوای شدید یا عملیات شبکه مکرر هستند ، بسیار مهم است.

 

3.6 استانداردها و مشخصات را رعایت کنید

صنعت برق دارای استانداردهای دقیق و الزامات نظارتی برای سطح عایق ترانسفورماتورها ، مانند استانداردهای IEC (کمیسیون بین المللی الکتروتکنیک) یا IEEE (انستیتوی مهندسین برق و الکترونیک) است. سطح عایق بالا می تواند اطمینان حاصل کند که ترانسفورماتورها با این استانداردهای بین المللی مطابقت دارند و از این طریق سازگاری و قابل قبول بودن آنها در بازار جهانی را تضمین می کنند. این نه تنها به اطمینان از انطباق محصولات کمک می کند ، بلکه تضمینی برای استفاده از ترانسفورماتورها در کشورها و مناطق مختلف نیز فراهم می کند.

 

3.7 هزینه های نگهداری و بهره برداری را کاهش دهید

ترانسفورماتورها با سطح عایق بالا در حین کار دارای گسل های کمتری هستند ، این بدان معنی است که نیازهای نگهداری کمتر و خرابی کمتر است و از این طریق هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد. علاوه بر این ، سطح عایق بالا همچنین هزینه های نگهداری و جایگزینی ناشی از پیری عایق یا عدم موفقیت را کاهش می دهد.

 

3.8 پشتیبانی از پایداری شبکه

ترانسفورماتورها تجهیزات کلیدی در سیستم های برق هستند و ثبات عملیاتی آنها به طور مستقیم بر پایداری کلی شبکه برق تأثیر می گذارد. یک سطح عایق بالا می تواند اطمینان حاصل کند که ترانسفورماتورها با خیال راحت و پایدار برای مدت طولانی در شبکه برق کار می کنند ، واکنش زنجیره ای ناشی از خرابی تجهیزات را کاهش می دهند و در نتیجه تداوم و قابلیت اطمینان منبع تغذیه را تضمین می کنند.

 

3.9 خلاصه

سطح عایق یک ترانسفورماتور برای اطمینان از ایمنی ، قابلیت اطمینان ، دوام تجهیزات و سازگاری آن با محیط های مختلف عملیاتی بسیار مهم است. با طراحی و ساخت ترانسفورماتورهای با سطح عایق بالا ، عملکرد کلی سیستم قدرت می تواند به طور موثری افزایش یابد ، عمر خدمات تجهیزات طولانی می شود و می توان هزینه های بهره برداری و نگهداری را کاهش داد. این مزایا باعث شده است که سطح عایق بالایی بتواند موقعیت اصلی را در طراحی ، تولید تجهیزات و بهره برداری و نگهداری سیستم های برق اشغال کند.

 

4.1 آزمون ولتاژ کاربردی - تعریف

آزمایش ولتاژ کاربردی یک ترانسفورماتور ، همچنین به عنوان تست مقاومت در برابر فرکانس قدرت شناخته می شود ، ولتاژ آزمایشی است که برای هر سیم پیچ ترانسفورماتور اعمال می شود که بالاتر از ولتاژ عملیاتی طبیعی آن است. برای تأیید ظرفیت و قابلیت اطمینان سیستم عایق خود در شرایط ولتاژ شدید. این نوع آزمایش معمولاً در طی فرآیند تولید و تست های پذیرش در محل انجام می شود و یکی از مهمترین وسیله برای اطمینان از ایمنی الکتریکی ترانسفورماتورها در عملکرد واقعی است.

4.1.1 آزمون ولتاژ کاربردی - هدف

• قدرت عایق را تأیید کنید

با استفاده از ولتاژ بالاتر از ولتاژ عملیاتی معمولی ، بررسی کنید که آیا سیستم عایق بین سیم پیچ های ترانسفورماتور ، بین سیم پیچ و هسته و بین سیم پیچ و پوشش و محفظه از استحکام کافی برای مقاومت در برابر تجزیه الکتریکی برخوردار است.

• نقص تولید را تشخیص دهید

آزمایش ولتاژ مقاومت در برابر خارجی می تواند نقص عایق احتمالی را در فرآیند تولید ترانسفورماتور مانند تخلیه جزئی ، وخیم شدن یا آسیب رساندن به مواد عایق در معرض دید قرار دهد. این نقص ها در شرایط ولتاژ بالا به احتمال زیاد تشخیص داده می شوند

• از ایمنی عملیاتی اطمینان حاصل کنید

از طریق آزمایش ولتاژ مقاومت در برابر خارجی ، اطمینان حاصل می شود که ترانسفورماتور می تواند با خیال راحت تحت شرایط ولتاژ غیر طبیعی و غیر طبیعی در طول عمر کار خود عمل کند و از آسیب تجهیزات یا قطع برق ناشی از گسل های الکتریکی جلوگیری می کند.

4.1.2 تست ولتاژ کاربردی - بررسی اجمالی روش

روش تست ولتاژ کاربردی شامل استفاده از ولتاژ آزمایش بالاتر از ولتاژ عملیاتی معمولی در سیم پیچ ترانسفورماتور ، مانند دو بار ولتاژ و حفظ آن برای یک دقیقه برای تأیید استقامت و قابلیت اطمینان سیستم عایق خود در شرایط ولتاژ شدید است.

 

4.2 Impulse Lightning در برابر تست-BIL مقاومت می کند-تعریف

آزمایش Impulse Lightning یک روش آزمایشی است که ظرفیت مقاومت در برابر سیستم عایق تجهیزات برق (مانند ترانسفورماتورها) را در شرایط اعتصاب صاعقه شبیه سازی می کند. این آزمایش مهم برای ارزیابی اینکه آیا یک ترانسفورماتور می تواند در هنگام برخورد با رعد و برق از عایق کاری جلوگیری کند ، از ایمنی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور جلوگیری کند.

4.2.1 Impulse Lightning در برابر تست-BIL مقاومت می کند-هدف

• قدرت عایق را تأیید کنید

با استفاده از پالس های ولتاژ بالا که حملات رعد و برق را شبیه سازی می کنند ، آزمایش می شود که آیا سیستم عایق ترانسفورماتور می تواند در شرایط شدید دست نخورده باقی بماند تا از خرابی الکتریکی جلوگیری کند.

• نقص های احتمالی را کشف کنید

نقص احتمالی در سیستم عایق مانند حباب ، ترک یا مشکلات پیری را تشخیص دهید. این نقص ممکن است در حین کار عادی قابل مشاهده نباشد ، اما ممکن است در اعتصابات رعد و برق باعث خرابی عایق شود.

• از ایمنی تجهیزات اطمینان حاصل کنید

اطمینان حاصل کنید که ترانسفورماتور می تواند با خیال راحت در حوادث واقعی اعتصاب رعد و برق کار کند تا از آسیب تجهیزات یا خرابی سیستم قدرت ناشی از خرابی عایق جلوگیری شود.

4.2.2 Impulse Lightning در برابر تست-BIL مقاومت می کند-بررسی اجمالی روش

با استفاده از یک ژنراتور ولتاژ ضربه ای ، اعتصابات رعد و برق شبیه سازی ولتاژ پالس به سیم پیچ های ترانسفورماتور اعمال می شود. آزمایشات معمولاً چندین بار انجام می شود (به عنوان مثال ، 3 تا 6 اثر قطبی مثبت) و آزمایشات در پایانه های مختلف انجام می شود. شکل موج پاسخ ترانسفورماتور از طریق تجهیزات مانند اسیلوسکوپ ها برای تشخیص هرگونه پدیده غیر طبیعی (مانند تخلیه جزئی و تجزیه عایق) کنترل می شود. مقدار ولتاژ ، شکل موج و پاسخ هر تأثیر را ضبط کنید.

 

4.3 نمایش صفحه نام

• سطح تکانه رعد و برق

توسط نماد LI نشان داده شده است و واحد ولتاژ KV است

• سطح ولتاژ کاربردی

توسط نماد AC نشان داده شده است و واحد ولتاژ KV است

به عنوان مثال:

ترانسفورماتور قدرت 80MVA 132\/33KV

ولتاژ بالا: LI\/AC 650\/275 کیلو ولت

نقطه خنثی ولتاژ بالا: Li\/AC 325\/140KV

ولتاژ کم: Li\/AC 170\/70 کیلوولت

 

 

4.4 استاندارد

 

IEC	IEEE	CSA
IEC {{0} transformers ترانسفورماتورهای قدرت - قسمت 3 سطح عایق ، تست های دی الکتریک و ترخیص های خارجی در هوا	IEEE C57.12. 00-2021	CSA C2. 1-06 (R2022)

 

 

5.1 سوئیچینگ ضربه مقاومت در برابر ولتاژ ، SIL

• تعریف

حداکثر ولتاژ که یک ترانسفورماتور می تواند در شرایط تأثیر ولتاژ ناشی از عملیات سوئیچ و غیره مقاومت کند. در مقایسه با ضربه صاعقه ، شکل موج ضربه عملیاتی خفیف تر است ، اما مدت زمان طولانی تر است.

• عملکرد

اطمینان حاصل کنید که ترانسفورماتور می تواند بدون گسل های عایق در شرایط ولتاژ بیش از حد ناشی از عملکرد سیستم قدرت (مانند باز و بسته شدن قطع کننده مدار) به طور پایدار عمل کند.

 

5.2 سطح تخلیه جزئی ، PD

• تعریف

تخلیه جزئی به پدیده تجزیه دی الکتریک جزئی که در داخل یا روی سطح سیستم عایق در شرایط ولتاژ بالا رخ می دهد ، معمولاً به طور کامل از فاصله الکترود عبور نمی کند.

• عملکرد

با اندازه گیری سطح تخلیه جزئی ، نقص بالقوه در سیستم های عایق مانند حباب ، ترک یا پیری مواد قابل تشخیص است تا از ابتلا به این تخلیه های ریز در گسل های عایق جدی جلوگیری شود.

 

5.3 مقاومت عایق IR

• تعریف

مقدار مقاومت بین سیم پیچ و زمین یا بین سیم پیچ های مختلف را اندازه گیری کنید. هرچه مقاومت عایق بیشتر باشد ، سیستم عایق بهتر می شود.

• عملکرد

از آزمایش مقاومت عایق برای نگهداری و بازرسی روزانه استفاده می شود و به ارزیابی وضعیت سلامت و رطوبت سیستم عایق و جلوگیری از وخامت عایق کمک می کند.

 

5.4 فاکتور اتلاف ، برنزه دلتا

• تعریف

فاکتور از دست دادن دی الکتریک (برنزه δ) نشان دهنده از بین رفتن الکتریکی مواد عایق است و منعکس کننده از بین رفتن انرژی مواد تحت عمل یک میدان الکتریکی است.

• عملکرد

از آن برای ارزیابی خواص الکتریکی و درجه پیری مواد عایق استفاده می شود. مقدار برنزه بالاتر δ ممکن است نشان دهنده پیری یا نقص در سیستم عایق باشد.

 

5.5 کلاس حرارتی

• تعریف

حداکثر دما که عایق ها می توانند در یک مدت طولانی تحمل کنند ، معمولاً توسط نمرات مختلف نامه (مانند A ، B ، F ، H) نشان داده می شود ، که مربوط به حداکثر دمای مجاز مختلف است.

• عملکرد

از آن برای انتخاب و طراحی مواد عایق استفاده می شود تا اطمینان حاصل شود که مواد عملکرد عایق خود را در دمای عملیاتی مورد انتظار از دست نمی دهند.

 

5.6 تست افزایش دما

• تعریف

افزایش درجه حرارت سیم پیچ ، سیستم هسته و عایق ترانسفورماتور را هنگام کار در بار رتبه بندی اندازه گیری کنید

• عملکرد

اطمینان حاصل کنید که ترانسفورماتور به دلیل گرمای بیش از حد در شرایط عملیاتی عادی ، پیری شتاب یا عدم موفقیت عایق را تجربه نمی کند.

 

5.7 فاصله خزنده و ترخیص کالا از گمرک

• تعریف

فاصله خزنده کوتاهترین فاصله بین دو قسمت رسانا در امتداد یک سطح عایق است و ترخیص کالا از گمرک الکتریکی کوتاهترین فاصله ای است که از طریق آن هوا بین دو قسمت رسانا عبور می کند.

• عملکرد

اطمینان از فاصله کافی خزنده و ترخیص کالا از گمرک الکتریکی می تواند از تخلیه سطح و تجزیه هوا جلوگیری کند و ایمنی ترانسفورماتور را در محیط های مرطوب یا آلوده تضمین کند.

 

5.8 روغن عایق

• تعریف

این شامل شاخص هایی مانند ولتاژ تجزیه ، مقدار اسید و میزان رطوبت ، منعکس کننده عملکرد عایق و پایداری روغن عایق است.

• عملکرد

کیفیت روغن عایق تأثیر مستقیمی بر سطح عایق کلی ترانسفورماتور دارد. نظارت منظم از شاخص های عملکرد روغن عایق می تواند از گسل های الکتریکی جلوگیری کند.

 

این پارامترها تمام جنبه های سیستم عایق ترانسفورماتور را از خصوصیات مواد گرفته تا طراحی کلی پوشش می دهد. از طریق آزمایش و ارزیابی جامع ، تضمین می کند که ترانسفورماتور در شرایط مختلف کار سطح عایق کافی داشته باشد ، در نتیجه عملکرد ایمن و قابل اعتماد خود را تضمین می کند. هر پارامتر جنبه خاصی از سیستم عایق را منعکس می کند. با ادغام این شاخص ها ، سطح عایق ترانسفورماتور می تواند به طور جامع ارزیابی شود و از ثبات و ایمنی آن در سیستم قدرت اطمینان حاصل شود.