پایان نامه بررسي عايقهاي ترانس توزيع و قدرت
مقدمه
در عصر حاضر، برق فشار قوی موارد کاربرد فراوانی از قبیل استفاده در نیروگاهها، ایستگاههای انتقال برق، خطوط انتقال برق، صنایع و آزمایشگاه های تحقیقاتی دارد، به طوری که موارد ذکر شده از عوامل اساسی ادامه بقای تمدّن روزگار ما شده است.
در اين شرایط که از ولتاژ فشارقوی استفاده می شود، طرّاحی دقیق سیستم عایقی از اهمیت زیادی برخوردار است. به همین منظور از عایق های مختلفی از قبیل گازها، جامدات و مایعات و ایجاد خلاء و یا ترکیبی از آن ها استفاده می شود. برای صرفه جویی و اطمینان از انجام موفق کار، باید دانش مربوط به عوامل فساد عایق و نیز عواملی را که باعث کاهش ولتاژ شکست و از بین رفتن عایق می شوند، در طراحی مورد توجه قرار داد. وظیفه عایق ها، ایزولاسیون (جداسازی الکتریکی) ولتاژهای فشار قوی نسبت به یکدیگر و همچنین نسبت به زمین می باشد، تا هم ولتاژ و جریان فشار قوی در مسیر مربوط به خود قرار گیرند و هم از بروز خسارت و ضرر و زیان به افراد و تجهیزات جلوگیری شود . عایق ایده آل (طبق تعریف)، یک نارسانی جریان الکتریسیته است که هیچ جریان الکتریکی را از خود عبور نمی دهد، ولی عملاً هیچ ماده ای را در طبیعت نمی توان یافت که ویژگی های یک عایق ایده آل را داشته باشد.
در ولتاژهای عادی ، مقاومت الکتریکی عایق خیلی زیاد است. اگر در ولتاژهای بسیار بالا از عایق، جریان قابل ملاحظه ای عبور کند در حقیقت، دچار شکست الکتریکی می شود، به عبارت دیگر، عایق تبدیل به هادی می شود.
بررسی عملکرد عایق ها، نیاز به بررسی های علمی (با استفاده از نظریه های فیزیکی و روابط ریاضی) و همچنین بررسی های تجربی (از طریق آزمایش ها و اندازه گیری های لازم)، روی عایق ها دارد و پیشرفت حاصل در زمینه مکانیزم تخلیه الکتریکی عایق ها همواره با این دو مورد همگام است.
ویژگی های الکتریکی و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد عایقی
کاربرد عایق ها در ساخت ژنراتورها، موتورها، ترانسفورماتورها، برقگیرها، خازن ها، کابل ها، کلیدهای فشارقوی، مقره ها و سایر تجهیزات فشار قوی بسیار گسترده است. با توجه به نوع کاربرد و شرایط محیطی که عایق در ان قرار می گیرد، علاوه بر خاصیت الکتریکی، سایر خواص فیزیکی و شیمیایی آن نیز از اهمیت زیادی برخوردار است. ویژگی های یک ماده عایقی را برای استفاده های بخصوص می توان به صورت زیر، اولویت بندی نمود:
الف) رفتار مکانیکی ماده عایقی
استحکام ماده عایقی، نیاز اصلی و اساسی آن می باشد. ضریب کشسانی برای یک ساختمان سخت، باید بالا و برای یک سیستم عایقی باید پایین باشد.
ملزومات مکانیکی بسته به نوع کاربرد برای یک عایق، متفاوت اند.
ب) رفتار گرمایی ماده عایقی
در به كارگيري بسياري از عايق ها به نوعي از مواد عايقي نياز است كه در يك دوره كوتاه اضافه بار و در دماهاي بسيار بالا منبسط نگردند. معمولاً ويژگي فيزيكي مواد با افزايش دما، تغيير مي كنند. نيروي كششي در عايق ها نبايد به نقطه اي برسد كه باعث تغيير شكل و فرسودگي بيش از اندازه آن شود.
ج) رفتار شيميايي
رفتار شيميايي به تأثير محيط روي ماده عايق بستگي دارد. معمولاً اين محيط همان هواي حامل رطوبت است. اكسيژن موجود در هوا قادر است عايق را به گونه اي اكسيد كند كه به شكل زيان آوري، ويژگي هاي فيزيكي آن از بين رود. همچنين مي تواند باعث تخريب بعضي عايق ها شود. به علاوه اثرات تخريبي روي سطح عايق باعث مي شود كه مقاومت عايقي پايين بيايد.
د) خصوصيات الكتريكي
از مهم ترين خصوصيات هاي هر عايقي، استقامت الكتريكي آن است. استقامت الكتريكي عايق ها بر حسب حداكثر شدت ميدان الكتريكي قابل تحمل آن ها سنجيده مي شود و معمولاً بر حسب kV/cm بيان مي گردد. ولتاژ شكست يك قطعه عايق، به ضخامت آن بستگي دارد؛ ليكن ميدان شكست عايق تقريباً مستقل از ضخامت آن است و به جنس عايق بستگي دارد.
ه) عوامل اقتصادي
يكي از عوامل مؤثر در طراحي عايق ها، طرح يك سيستم عايقي به گونه اي كه بهترين عملكرد را به ازاي قيمت مناسب داشته باشد. البته اين موضوع به معناي تلاش كم كردن قيمت هاي در واحد وزن، براي سيستم هاي عايق كاري و تجهيزات آن نمي باشد. اگر با صرف هزينه بيشتري براي يك يا چند قطعه در سيستم، بتوان ابعاد سيستم را كاهش داد، در نتيجه عاقلانه تر است كه از عايق هاي گرانتر بيشتر استفاده شود.
تعاريف:
1) قدرت عايقي (Isolationsrermagen):
قدرت عايقي بر حسب تعريف عبارت است از متحمل شدن هر اختلاف سطحي با تغييرات زماني داده شده تا اختلاف سطح ايستادگي.
2)حد عايقي (Isolation spegel):
حد عايقي عبارت است از دسته اختلاف سطح هاي نامي ايستادگي عايق كه توصيف كننده قدرت عايقي تأسيسات و تجهيزات فشار قوي از فشار متناوب و فشار ضربه اي است.
3) حد اختلاف سطح (shutzpegel)
حد اختلاف سطح عبارت است از ماكزيمم اختلاف سطح ممكن تمامي يك شبكه يا قسمتي از يك شبكه و يا تجهيزات شبكه پيدا كنند. اين «حد» توسط دستگاههاي حفاظت در مقابل ازدياد ولتاژ تعيين و نگه داشته مي شود.
4) اختلاف سطح ايستادگي (ولتاژ ايستادگي) (stehspannung)
اختلاف سطح ايستادگي عبارت است از اختلاف سطح با تغييرات زماني معين كه عايق در شرايط موجود هنوز متحمل آنست.
مقدمه
ترانسفورماتور وسيله اي است كه انرژي الكتريكي را در يك سيستم جريان متناوب از يك مدار به مدار ديگر انتقال مي دهد و مي تواند ولتاژ كم را به ولتاژ زياد و بلعكس تبديل نمايد. ترانسفورماتور امروز يكي از وسايل لازم و حياتي در سيستم هاي الكتريكي و همچنين سيستم هاي تبديل انرژي مي باشد و از دو بخش اصلي زير تشكيل مي گردد :
– هسته كه از ورقه هاي نازك فولادي ساخته مي شود.
– دو يا چند سيم پيچ كه در ترانسفورماتور هاي معمولي با هم رابطه مغناطيسي و در اتو ترانسفورماتورها با يكديگر رابطه الكتريكي و مغناطيسي دارند.
آن بخش از سيم پيچي كه از مدار الكتريكي انرژي مي گرد سيم پيچ اوليه و بخش ديگر كه از آن انرژي گرفته مي شود سيم پيچ ثانويه ناميده مي شود.
سيم پيچ متصل به مدار با ولتاژ زياد به سيم پيچ فشار (H.V) و سيم پيچي كه به مدار با ولتاژ كم اتصال مي يابد به سيم پيچ فشار ضعيف (L.V) معروف است.
براي جلوگيري از اثر تخريبي هوا و بهبود شرايط خنك شدن ترانسفورماتورهاي با قدرت زياد، معمولاً هسته و سيم پيچ هاي آن در مخزن پر از روغن قرار مي گيرد. به اين نوع ترانسفورماتورها، روغني و آنهايي كه توسط هوا خنك مي شوند ترانسفورماتورهاي خشك گفته مي شود.
شايان ذكر است كه در توان هاي پايين از ترانسفورماتور هاي خشك استفاده مي شود.
انواع ترانسفورماتورها
ترانسفورماتورها از نظر نوع كاربرد به چند نوع اصلي زير تقسيم بندي مي شوند:
1- ترانسفورماتورهاي قدرت براي انتقال و توزيع انرژي الكتريسيته .
2- ترانسفورماتورهاي قدرت كه براي مقاصد خاص مثل كوره ها، يكسو كننده ها و واحدهاي جوشكاري بكار مي رود.
3- ترانسفورماتورهايي كه براي تنظيم ولتاژ در شبكه هاي توزيع بكار مي روند.
4- اتو ترانسفورماتور ها جهت تبديل لتاژ با نسبت كم و راه اندازي موتورهاي القايي.
5- ترانسفورماتورهاي اندازه گيري .
ترانسفورماتورها از نظر تعداد سيم پيچ، تعداد فاز و نوع خنك كنندگي نيز به انواع مختلفي تقسيم مي شوند ولي از ديد يك كارشناس نگهداري و تعميرات، تقسيماتي كه بر اساس نوع خنك كنندگي انجام مي شود داراي اهميت بيشتري است.
ترانس خشك
حرارتي كه در آهن هسته و مس سيم پيچ ترانسفورماتور توليد مي شود ترانسفورماتور را گرم مي كند و بايد اين حرارت را دفع نمود. در صنعت اين كار با روش هاي مختلف انجام مي شود.
اين كار در ترانس هاي خشك توسط هوا و در ترانس هاي روغني توسط روغن انجام مي گيرد.
گرچه هوا عايق بسيار خوبي است اما قدرت دي الكتريك آن به وضع رطوبت و گرد و غبار بستگي دارد كه اين عوامل قدرت عايقي آن را كاهش مي دهد.
با توجه به اين كه قدرت دي الكتريك هوا نسبت به روغن بسيار كم است اگر بخواهيم از آن به عنوان سيال خنك كننده استفاده كنيم ابعاد ترانس بسيار زياد مي شود لذا ترانس هاي ولتاژ كم را با هوا خنك مي كنند.
چند ويژگي ترانس هاي خشك :
– ساختمان ترانس هاي روغني پيچيده تر از ترانس خشك مي باشد .
– از ترانس هاي خشك در ولتاژ پايين استفاده مي شود.
– ترانس هاي خشك ارزانتر مي باشد.
– ترانس خشك با هوا خنك مي شود.
عايق ترانس هاي خشك نوعي كاغذ مخصوص ( كاغذ پرشمان ) و همچنين رزين ( تركيبات لاستيك ) مي باشد.
ساختمان ترانسفورماتور هاي روغني
اگر چه اصول كار تمام ترانسفورماتورهاي ولتاژ يكسان است ولي در ترانسفورماتورهاي بزرگ بعلت ولتاژ بالا و عبور جريان زياد از آنها، هسته و سيم پيچها بشدت گرم مي شوند و امكان بروز خسارت و از كار افتادن ترانسفورماتور وجود دارد، از اينرو اينگونه ترانسفورماتور ها با وسايل ايمني مجهز مي گردند و ساختمان آنها پيچيده تر از ترانسفورماتور هاي خشك با قدرت كم مي باشد. با بررسي ساختمان ترانسفورماتور هاي روغني با قدرت زياد ديگر احتياجي به تشريح ترانسفورماتورهاي كوچك نمي باشد. قسمت هاي مختلف اين نوع ترانسفورماتور كه در شكل (1) نشان داده شده است عبارتند از:
1- هسته يا مدار مغناطيسي
2- سيم پيچ ها
3- سيال عايق كننده و خنك كننده ( روغن معدني)
4- مخزن ترانسفورماتور با اجزاي خنك كننده
5- متعلقات
متعلقات يك ترانسفورماتور قدرت نيز شامل موارد زير است:
– مقره ها
– سيستم هاي خنك كننده مانند فن يا پمپ
– تپ چنجر
– تانك ذخيره روغن
– پلاك مشخصات ترانسفورماتور
– ترمومتر ( براي روغن و سيم پيچ)
– نشان دهنده سطح روغن
– نشان دهنده جريان روغن ( براي ترانس هاي نوع OF)
-رله جريان روغن ( براي ترانس هاي نوع OF)
– رله بوخهلتز
– جعبه تر مينالها و كنتاكتهاي ترموستات و رله بوخهولتز
– پيچ ارت بدنه
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.