انواع تست های عایقی فشار قوی

تست فشارقوی / فرکانس پایین ثابت DC

تست فشارقوی / فرکانس پایین ثابت DC

آزمایش فرکانس بالا یا آزمایش ضربه

تقاضای توان الکتریکی به سرعت در حال افزایش‌است. در حال حاضر روزها، مقدار زیادی از انرژی الکتریکی برای انتقال از یک مکان به مکان دیگر برای تحقق این افزایش تقاضای برق لازم‌است. انتقال گسترده توان از طریق سیستم انتقال توان الکتریکی فشارقوی می‌تواند بسیار کارآمد باشد. از این رو، سیستم فشارقوی به ضروری‌ترین جزء انتقال توان تبدیل شده‌است. 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 ممکن‌است در شرایط مختلف غیر عادی اتفاق بیفتد.

این اضافه‌ ولتاژهای غیر عادی اجتناب ‌ناپذیرند، از این رو، سطح عایق تجهیزات به گونه‌ای طراحی و ساخته شده‌است 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 استفاده‌می‌شود. این آزمایشات معمولا بر روی نمونه‌ای از ماده عایق بندی انجام می شود. برخی دیگر از تست های ولتاژ بالا در تجهیزات کامل انجام می‌شود. به طور کلی این آزمایشات خازن‌ها، تلفات دی الکتریک، ولتاژ شکست، اضافه ولتاژ ناگهانی و غیره را اندازه‌گیری می‌کنند.

مقالات مرتبط 

آزمایش دی الکتریک عایق ترانسفورماتور

تست موتور القایی- روش‌های مختلف تست

تست افزایش دمای ترانسفورماتور قدرت

انواع تست‌های ولتاژ بالا (فشارقوی)

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

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

تست فرکانس پایین پایدار

این آزمایش به طور کلی در فرکانس توان انجام میشود (در ایران 50 هرتز و در آمریکا 60 هرتز‌است). این متداول‌ترین تست ولتاژ بالا است‌که در تجهیزات H.V انجام می‌شود. این تست یعنی تست فرکانس پایین پایدار بر روی نمونه‌ای از مواد عایق برای تعیین و اطمینان از مقاومت دی الکتریک، تلفات دی الکتریک ماده عایقی انجام میشود. این تست همچنین بر روی تجهیزات و مقره های الکتریکی فشارقوی انجام‌می‌شود تا از مقاومت دی‌الکتریک و تلفات این تجهیزات و عایق ها اطمینان حاصل‌شود.

روند تست فرکانس پایین پایدار

روش تست بسیار ساده‌است. ولتاژ بالا با استفاده از ترانسفورماتور فشارقوی به یک نمونه عایق یا تجهیزات مورد آزمایش اعمال‌می‌شود. یک مقاومت با سری به ترانسفورماتور وصل‌می‌شود تا جریان اتصال کوتاه در صورت خرابی در دستگاه مورد آزمایش محدود‌شود. مقاومت به میزان اهم فشارقوی که در دستگاه مورد آزمایش قرار می‌گیرد، 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 استفاده‌می‌شود تا از مقاومت دستگاه در برابر ولتاژ بالا اطمینان حاصل شود.

توجه: ترانسفورماتور مورد‌استفاده برای تولید ولتاژ فوق فشارقوی در این نوع روش تست فشارقوی، ممکن‌است دارای توان بالا نباشد. گرچه ولتاژ خروجی بسیار زیاد‌است، اما حداکثر جریان در این ترانسفورماتور به 1A محدود شده‌است. گاها و در صورت نیاز از ترانسفورماتورهای آبشاری برای بدست‌آوردن ولتاژ بسیار بالا استفاده‌می‌شود.

تست DC فشارقوی

تست DC  فشارقوی معمولاً برای آن دسته از تجهیزات که در سیستم انتقال فشار قوی استفاده‌میشود قابل استفاده‌است. 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 دشوار‌است زیرا ممکن است‌مبدل 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 گزینه‌است. در تست جریان مستقیم فشارقوی تجهیزاتAC، ولتاژ مستقیم دو برابر ولتاژ نامی به تجهیزات مورد آزمایش بمدت 15 دقیقه تا 1.5 ساعت اعمال‌می‌شود. 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، ممکن‌است 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 است‌باعث وقوع شکست در عایق‌ها 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 ثابت‌است.

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 میشود. 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 انجام‌میشود.

تست جهش ناگهانی ولتاژ یا تست ضربه

اثرات زیادی ناشی از افزایش ناگهانی ولتاژ یا صاعقه ممکن است‌در خطوط انتقال پدیدار گردد. این پدیده‌ها می‌توانند عایق خط انتقال را خراب‌کنند و به ترانسفورماتور قدرت که در انتهای خطوط انتقال متصل‌است حمله کند.

تست جهش ناگهانی ولتاژ یا تست ضربه، تست فوق فشارقوی‌است که برای دربرگیری تأثیرات جهش ناگهانی ولتاژ یا صاعقه بر روی تجهیزات انتقال انجام‌میشود. به طور معمول، صاعقه‌های مستقیم در خط انتقال بسیار نادر‌است.

اما وقتی یک ابر باردار به خط انتقال نزدیک‌می‌شود، به دلیل بار الکتریکی داخل ابر، خط دارای بار مخالف آن‌می‌شود. هنگامی که این ابر باردار به دلیل صاعقه‌ای که در نزدیکی آن رخ‌داده تخلیه شود، بار القایی خط دیگر محدود نمی‌شود

بلکه با سرعت نور از طریق خط عبور می کند. بنابراین قابل درک‌است که حتی هنگامی که رعد و برق به طور مستقیم به هادی خط برخورد نمی‌کند، همچنان یک حالت گذرا در ولتاژ اختلال وجود خواهد‌داشت.

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 داده‌شده‌است.

در هنگام گردش این موج، تنش ولتاژ بالا روی عایق رخ داده‌است.

به همین دلیل، پارگی شدید عایق‌ها غالباً در اثر برخورد چنین صاعقه‌هایی ایجاد میشود. بنابراین بررسی صحیح عایق و قطعات عایقی تجهیزات فشارقوی، باید با آزمایش فشارقوی به درستی انجام شود. ضربه صاعقه پدیده ای کاملا طبیعی‌است، 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 استفاده‌میشود. این ولتاژ استاندارد ممکن‌است هیچ‌گونه شباهتی در ارتفاع و شکل با ولتاژ واقعی ضربه ناشی از صاعقه نداشته‌باشد.

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

[1] steep-fronted

تست فشارقوی / فرکانس پایین ثابت DC