رفتار بار فضایی در عایق کاغذ آغشته به روغن چند لایه، تحت ولتاژهای DC و دماهای مختلف

چکیده

اصطلاحات مربوطه

مقدمه

 آزمایشات

شکل 1.   دیاگرام کلی ترتیب نمونه. (در شکل layer interface = رابط لایه)

شکل 2.   نمایش نقاط اندازه گیری آزمایشی.

نتایج و بحث

آزمایش ولتاژ پله

شکل 3.   آزمایش ولتاژ پله (تحت دمای 20 درجه سیلیسیوس).

آزمایش های PEA در دمای 

شکل 4.   پویایی (حرکات) بار فضایی تحت میدان های الکتریکی گوناگون (volts-on در 20 درجه).

شکل 5.   پویای بار فضایی در میدان های الکتریکی مختلف dc (volts-off در 20 درجه سیلیسیوس).

شکل 6.   تباهی بار الکتریکی پس از فشار الکتریکی dc (20 درجه سیلیسیوس).

شکل 7.   پویایی های بار فضایی در میدان های الکتریکی dc مختلف (volts-on در دمای 40 درجه).

تباهی

شکل 8.   پویای های بار فضایی تحت میدان های الکتریکی dc مختلف (volts-off در دمای 40 درجه).

آزمایش های PEA در دمای 40 درجه سانتیگراد

شکل 9.   تباهی بار فضایی پس از تنش الکتریکی dc (40 درجه سیلیسیوس).

تباهی (خنثی شدن بار)

آزمایش های PEA در دمای 60 درجه سیلیسیوس

شکل 10.   پویایی های بار فضایی تحت میدان های الکتریکی dc گوناگون (volts-on و 60 درجه).

شکل 11.   پویایی بار فضایی در میدان های الکتریکی dc مختلف (volts-off در دمای 60 درجه).

تباهی (از بین رفتن بار فضایی)

شکل 12.   از بین رفتن بار فضایی پس از تنش الکتریکی dc (60 درجه سیلیسیوس).

مناظرات

تاثیر پلاریزاسیون بر گروه قطب

 از بین رفتن بارهای فضایی

شکل 13.   شکل های مربوط به بار فضایی، پس از رهایی از پلاریزاسیون محلی (20 درجه، 4 kV).

اثر دما و ولتاژ اعمالی در هین VOLTS-ON

شکل 14.   چگالی بار در کاتد (volts-on در60 دقیقه) در مقابل ولتاژهای اعمالی تحت دماهای متفاوت.

میدان الکتریکی در VOLTS-ON

شکل 15.   بیشینه میدان الکتریکی در هین volts-off.

شکل 16.   نسبت ماکزیمم میدان الکتریکی هین volts-on در میدان الکتریکی اعمالی.

 زمان تباهی

شکل 17.   ماکزیمم مقدار چگالی بار در حجم، در مقابل زمان تباهی.

نتیجه گیری

کاغذ روغنی (کاغذ آغشته به روغن) به عنوان یک سیستم عایقی قابل اطمینان، در کابل ها و ترانس های قدرت بصورت گسترده بکار می روند. ویژگی های دی الکتریکی عایق سازی کاغذ روغنی، نقشی مهم در عملکرد مطمین تجهیزات قدرت دارد. اگرچه، شکل گیری و پویایی بار فضایی می تواند عملکرد ماده عایقی را تحت تاثیر قرار دهد. در این مقاله، بار فضایی در سیستم عایقی کاغذ روغنی، با استفاده از روش الکتروآکوستیک پالس شده (PEA) مورد بررسی قرار گرفته است. یک دسته اندازه گیری بهنگامی که سیستم در معرض ولتاژهای اعملی مختلف در دماهای گوناگون قرار داشت، انجام پذیرفته است. رفتار بار در سیستم ایزولاسیون (عایقی) تحلیل شده و اثر دما بر پویایی بار نیز مورد بحث قرار گرفته است. نتایج آزمایش نشان می دهند که تزریق بارهای همنام، تحت همه شرایط آزمایشی انجام می شود، ولتاژ dc اعمالی اساسا بر روی مقدار بار فضایی تاثیر گذاشته، درحالیکه دما اثر بیشتری بر توزیع و پویایی بار فضایی درون نمونه های کاغذ روغنی می گذارد.

عایق کاغذ آغشته به روغن، در ترانسفورماتورهای قدرت، کابل های قدرت و تجهیزات HVDC به مدت طولانی کاربرد داشته و دارد؛ و این بدلیل ارزان قیمت بودن و ویژگی های فیزیکی و الکتریکی مطلوب آن است. اما این عایق، تحت یک شرایط ترکیبی تنش عوامل گرمایی، الکتریکی، مکانیکی، و شیمایی بهنگام کار عادی، دچار مشکل می شود. این بر عمر تجهیزات قدرت بصورت چشمگیری تاثیر می گذارد. از سویی دیگر، بار فضایی در مواد دی الکتریک، نسبتی نزدیک با عملکرد الکتریکی مواد دارد. برای مثال، مواد با بار الکتریکی کم-حرکت یا گیر افتاده در حجم زیاد، می توانند موجب بار فضایی شده که سبب بالا رفتن فشار الکتریکی نقطه ای می شود. این می تواند موجب تمرکز بیشتر بار الکتریکی شده و منتهی به شکست نابهنگام ماده عایقی شود. بنابرایت، فهمی بهتر از پویایی بار، در مطابقت با تغییرات مشخص توزیع بار در سیستم عایقی چند-لایه، به شدت هایز اهمیت شده و نیاز به بررسی هوشمندانه دارد. فن آوری الکتروآکوستیک پالس شده برای نخستین بار در دهه 1980 توسعه داده شد، و تا بحال _به دلیل ارزان بودن آن و آسان بودن اجرای آن_ بصورت گسترده در زمینه بررسی بار فضایی کورد استفاده قرار گرفته است. روش PEA به بارهای فضایی اجازه مشاهده شدن بهنگام قطبش (پلاریزاسیون)، یعنی تحت میدان الکتریکی، و پس از برداشته شدن میدان الکتریکی، یعنی بهنگام دپولارزیسیون، را می دهد. این روش، راهی بسوی فهم فرآیند فیزیکی که در درون ماده دی الکتریک اتفاق می افتد، باز کرده، و امکان انتخاب مواد و رابط هایی که احتمال شکست عایقی در کاربردهای فشار قوی را کاهش می دهند، فراهم می سازد. بیشتر اندازه گیری های مربوط به بار فضایی، بر روی مواد پلیمری همچون XLPE، LDPE و PE انجام پذیرفته است. از سال 1997، مطالعاتی چند درابره عایق سازی کاغذ آغشته به روغن، انجام گرفته است. Morshuis و Jeroense [14 و 15]، تعدادی آزمایش بار فضایی بر روی کاغذ عایقی اشباع شده از روغن انجام داده اند، و ار نتایج آزمایشات خود دریافتند که هر آمیختگی بین کاغذ و روغن، سه گرایش اصلی مشاهده شد. نخست، هم در کاتد و هم در آند بارهای هم-نام دیده شدند. دوم، الگوی رشد/تباهی بار مخصوصی اتفاق می افتد. سوم، رشد و تباهی (منظور از بین رفتن بار و خنثی شدن آن) نماهای بار را می توان بطور کلی توسط دو ثابت زمانی، توصیف کرد. این نخستین باری است که نتایج اندازه گیری های بار فضایی، در عایق سازی کاغذ کابل، منتشر می شود. اگرچه، اثر دما مورد بحث قرار نگرفته است. Ciobanu تکامل بار فضایی در عایق کاغذ آغتشه به روغن را تحلیل کرده است، و پدیده پوایی را با محتوی ماده معدنی در کاغذ کابل، مرتبط ساخت است. آنها دریافتند که پارامترهای بارها از اندازه گیری های PEA _مانند چگالی بار، پویایی با گیر افتادن کنترل شده، و تغییر توزیع عمق گیرافتادن (بار)_ را می توان برای معیارهای توسعه بهترین گزینش تکنولوژی عایقی کاغذ آغشته به روغن برای کاربردهای کابل dc، بکار برد. در این مقاله، یک سری آزمایشات بر مبنای فن آوری PEA _زمانی که کاغذ آغشته به روغن، در معرض ولتاژهای مختلف و دماهای گوناگون قرار گرفته بود_ انجام گرفته است. پویایی های بار در هین volts-on و volts-off بودن و زمان تباهی، بررسی شده و اثر دما بر روی پویایی بار، مورد بحث قرار گرفته است.