theme wordpress
آموزش های پایه ای برقتجهیزات، ادوات و دستگاه های اندازه گیری برقترانسفورماتور قدرتخطوط انتقال و توزیعسیستم های قدرتکلید های قدرت

انواع تست های عایقی فشار قوی

تست فشارقوی / فرکانس پایین ثابت DC

آزمایش فرکانس بالا یا آزمایش ضربه

تقاضای توان الکتریکی به سرعت در حال افزایش است. در حال حاضر روزها، مقدار زیادی از انرژی الکتریکی برای انتقال از یک مکان به مکان دیگر برای تحقق این افزایش تقاضای برق لازم است. انتقال گسترده توان از طریق سیستم انتقال توان الکتریکی فشارقوی می تواند بسیار کارآمد باشد. از این رو، سیستم فشارقوی به ضروری ترین جزء انتقال توان تبدیل شده است. تجهیزات مورد استفاده در سیستم انتقال ولتاژ بالا، باید قادر به تحمل این فشار ولتاژ بالا باشد. اما علاوه بر توانایی مقاومت در برابر ولتاژ بالا، تجهیزات ولتاژ بالا باید در طول عمر عملیاتی خود نیز در برابر اضافه ولتاژهای مختلف مقاوم باشند. این اضافه ‌ولتاژ‌ها ممکن است در شرایط مختلف غیر عادی اتفاق بیفتد.

این اضافه‌ ولتاژهای غیر عادی اجتناب ‌ناپذیرند، از این رو، سطح عایق تجهیزات به گونه ای طراحی و ساخته شده است که می تواند در برابر این همه شرایط غیر طبیعی مقاومت کند. جهت اطمینان از قابلیت‌های تحمل در برابر این اضافه ‌ولتاژهای غیرعادی، تجهیزات باید مراحل مختلف تست ولتاژ بالا را طی کنند.

برخی از این آزمایشات برای اطمینان از گذردهی، تلفات دی الکتریک بر واحد حجم و مقاومت دی الکتریک ماده عایق استفاده می شود. این آزمایشات معمولا بر روی نمونه ای از ماده عایق بندی انجام می شود. برخی دیگر از تست های ولتاژ بالا در تجهیزات کامل انجام می شود. به طور کلی این آزمایشات خازن‌ها، تلفات دی الکتریک، ولتاژ شکست، اضافه ولتاژ ناگهانی و غیره را اندازه گیری می‌کنند.

انواع تست‌های ولتاژ بالا (فشارقوی)

عمدتا چهار روش تست فشار قوی وجود دارد دارد که بر تجهیزات ولتاژ بالا اعمال می‌گردد.

  1. تست های با فرکانس پایین پایدار(تست عایقی)
  2. تست DC ثابت (Constant DC test)
  3. تست فرکانس بالا(High frequency test)
  4. تست ضربه یا اضافه ولتاژ(Surge or impulse test)

تست فرکانس پایین پایدار

این آزمایش به طور کلی در فرکانس توان انجام می شود (در ایران 50 هرتز و در آمریکا 60 هرتز است). این متداول ترین تست ولتاژ بالا است که در تجهیزات H.V انجام می شود. این تست یعنی تست فرکانس پایین پایدار بر روی نمونه ای از مواد عایق برای تعیین و اطمینان از مقاومت دی الکتریک، تلفات دی الکتریک ماده عایقی انجام می شود. این تست همچنین بر روی تجهیزات و مقره های الکتریکی فشارقوی انجام می‌شود تا از مقاومت دی‌الکتریک و تلفات این تجهیزات و عایق ها اطمینان حاصل شود.

روند تست فرکانس پایین پایدار

روش تست بسیار ساده است. ولتاژ بالا با استفاده از ترانسفورماتور فشارقوی به یک نمونه عایق یا تجهیزات مورد آزمایش اعمال می شود. یک مقاومت با سری به ترانسفورماتور وصل می شود تا جریان اتصال کوتاه در صورت خرابی در دستگاه مورد آزمایش محدود شود. مقاومت به میزان اهم فشارقوی که در دستگاه مورد آزمایش قرار می گیرد، رتبه‌بندی می‌شود. این بدان معناست که مقاومت باید 1 اهم بر ولت باشد. به عنوان مثال اگر در طول آزمایش 200 کیلو ولت اعمال کنیم، مقاومت باید KΩ 200 باشد، به طوری که در شرایط نهایی اتصال کوتاه، جریان خطا باید به A 1 محدود گردد. در آزمایش از ولتاژ بالا با فرکانس توان برای نمونه خاص یا تجهیزات مورد آزمایش برای مدت خاص استفاده می شود تا از مقاومت دستگاه در برابر ولتاژ بالا اطمینان حاصل شود.

توجه: ترانسفورماتور مورد استفاده برای تولید ولتاژ فوق فشارقوی در این نوع روش تست فشارقوی، ممکن است دارای توان بالا نباشد. گرچه ولتاژ خروجی بسیار زیاد است، اما حداکثر جریان در این ترانسفورماتور به 1A محدود شده است. گاها و در صورت نیاز از ترانسفورماتورهای آبشاری برای بدست آوردن ولتاژ بسیار بالا استفاده می شود.

تست DC فشارقوی

تست DC  فشارقوی معمولاً برای آن دسته از تجهیزات که در سیستم انتقال فشار قوی استفاده می‌شود قابل استفاده است. اما این آزمایش زمانیکه آزمایش AC فشارقوی به دلیل شرایط غیرقابل اجتناب امکان پذیر نیست، برای تجهیزات AC دارای ولتاژ بالا نیز کاربرد دارد. به عنوان مثال، پس از نصب تجهیزات، تهیه برق متناوب فشارقوی بسیار دشوار است زیرا ممکن است مبدل ولتاژ بالا در محل موجود نباشد. از این رو تست فشارقوی با توان متناوب پس از نصب تجهیزات در محل امکان پذیر نیست. در این شرایط تست DC  فشارقوی مناسب‌ترین  گزینه است. در تست جریان مستقیم فشارقوی تجهیزاتAC، ولتاژ مستقیم دو برابر ولتاژ نامی  به تجهیزات مورد آزمایش بمدت 15 دقیقه تا 1.5 ساعت اعمال می‌شود. اگرچه تست DC ولتاژ بالا جایگزین کاملی برای تست AC ولتاژ بالا نیست، اما هنوز هم در شرایطی که آزمایش HVAC امکان پذیر نباشد کاربرد دارد.

تست فرکانس بالا

عایق‌های مورد استفاده در سیستم انتقال فشارقوی، ممکن است در هنگام اختلالات فرکانس بالا دچار شکست یا اضافه ولتاژ ناگهانی شوند. اختلالات فرکانس بالا در سیستم HV به دلیل عملیات کلیدزنی یا هر عامل خارجی دیگر رخ می‌دهد. فرکانس بالا در توان ممکن است باعث وقوع شکست در عایق ها به دلیل تلفات زیاد دی الکتریک و گرما حتی در ولتاژ نسبتاً کم شود. بنابراین عایقکاری کلیه تجهیزات فشارقوی باید از مقاومت در برابر ولتاژ فرکانس بالا در طول عمر عادی خود اطمینان حاصل کنند. عمدتا قطع ناگهانی جریان خط در هنگام کلیدزنی و خطای مدار باز، باعث افزایش فرکانس شکل موج ولتاژ در سیستم می شود. مشخص شده است که تلفات دی‌الکتریک در هر سیکل توان تقریبا ثابت است. بنابراین در فرکانس بالا، تلفات دی الکتریک بر ثانیه بسیار بیشتر از فرکانس عادی توان می شود. این تلفات سریع و بزرگ دی الکتریک باعث گرم شدن بیش از حد عایق می شود. گرمای بیش از حد در نهایت منجر به خرابی عایق و حتی انفجار عایق ها می‌شود. بنابراین برای اطمینان از مقاومت در برابر ولتاژ با فرکانس بالا، آزمایش فرکانس بالا در تجهیزات فشارقوی انجام می شود.

تست جهش ناگهانی ولتاژ یا تست ضربه

اثرات زیادی ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ یا صاعقه ممکن است در خطوط انتقال پدیدار گردد. این پدیده ها می‌توانند عایق خط انتقال را خراب کنند و به ترانسفورماتور قدرت که در انتهای خطوط انتقال متصل است حمله کند. تست جهش ناگهانی ولتاژ یا تست ضربه، تست فوق فشارقوی است که برای دربرگیری تأثیرات جهش ناگهانی ولتاژ یا صاعقه بر روی تجهیزات انتقال انجام می شود. به طور معمول، صاعقه‌های مستقیم در خط انتقال بسیار نادر است. اما وقتی یک ابر باردار به خط انتقال نزدیک می شود، به دلیل بار الکتریکی داخل ابر، خط دارای بار مخالف آن می‌شود. هنگامی که این ابر باردار به دلیل صاعقه‌ای که در نزدیکی آن رخ داده تخلیه شود، بار القایی خط دیگر محدود نمی شود بلکه با سرعت نور از طریق خط عبور می کند. بنابراین قابل درک است که حتی هنگامی که رعد و برق به طور مستقیم به هادی خط برخورد نمی‌کند، همچنان یک حالت گذرا در ولتاژ اختلال وجود خواهد داشت.

به دلیل تخلیه صاعقه در خط یا در نزدیکی خط، یک موج ولتاژ پله پیش‌رونده در طول خط حرکت می‌کند. شکل موج در زیر نشان داده شده است.

شکل ولتاژ ناشی از تخلیه ابر روی خط انتقال
شکل ولتاژ ناشی از تخلیه ابر روی خط انتقال

در هنگام گردش این موج، تنش ولتاژ بالا روی عایق رخ داده است. به همین دلیل، پارگی شدید عایق ها غالباً در اثر برخورد چنین صاعقه‌هایی ایجاد می شود. بنابراین بررسی صحیح عایق و قطعات عایقی تجهیزات فشارقوی، باید با آزمایش فشارقوی به درستی انجام شود. ضربه صاعقه پدیده ای کاملا طبیعی است، بنابراین هیچگونه شکل و اندازه از پیش تعیین شده‌ای در ولتاژ  شیب – جلو[1] ندارد. بنابراین، برای انجام این تست ولتاژ بالا، از یک موج ولتاژ استاندارد استفاده می شود. این ولتاژ استاندارد ممکن است هیچ‌گونه شباهتی در ارتفاع و شکل با ولتاژ واقعی ضربه ناشی از صاعقه نداشته باشد.

در انگلیس در BSS 923: 1940، موج استاندارد آزمایش به صورت 1/50 vsec بیان شده، بدین معنی که ولتاژ در طی 1 میکرو ثانیه به پیک خود می رسد و در 50 میکرو ثانیه به 50٪ از مقدار پیک خود کاهش می‌یابد. طبق استاندارد هند، ولتاژ پالس به عنوان 12/50 νsec  بیان می شود. این نشان می دهد، ولتاژ در 12 میکرو‌ثانیه به پیک خود می رسد و در 50 میکرو ثانیه به 50٪ پیک خود می رسد.

[1] steep-fronted

محسن ترابی

مهندس برق قدرت، فوق لیسانس برق قدرت از دانشگاه سراسری یزد، موسس ماه صنعت، متخصص در ژنراتور، دیزل، طراحی و ساخت موتورهای الکتریکی، سنکرون و سیستم های حفاظت الکتریکی به خصوص حفاظت ژنراتور. دارای گواهی ثبت اختراع ساخت موتور PMSM‌ معکوس گرد. هدف از ایجاد این وبسایت و مقالات آن آموزش در راستای توسعه ی صنعت برق کشور عزیزمان ایران می باشد و سعی می کنم مقالات کاربردی در راستای این هدف در وبسایت انتشار بدهم

نوشته های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

بستن
بستن