بخشی از مقاله

-1 چکیده:

در این مقاله ضمن شرح روشهاي تشخیص آلودگی سیمپیچهاي انتهایی و شل بودن سیمبندي استاتور به وسیله اندازهگیري on-line تخلیه جزئی، به بررسی یک تجربه عملی بر روي موتور آب تغذیه 3RL22 واحد 3 نیروگاه نکا پرداخته شده است. طی اندازهگیريهاي متناوب - هر 2 ماه یک بار - از تاریخ 84/8/17 به بعد الگوهاي مربوط به از بین رفتن رنگ نیمه هادي و شل بودن سیمبندي و همچنین آلودگی سیمپیچهاي انتهایی و تخلیه بین فازي مشاهده شد. در نهایت در تعمیرات اساسی دورهاي واحد 3 در آبان ماه 1385 و با دمونتاژ کردن این موتور و خارج کردن رتور، رخداد این عیوب به اثبات رسید.

-2 مقدمه

اهمیت اندازهگیري تخلیه جزئی در تشخیص عیوب عایقی ماشینهاي الکتریکی دوار به خوبی به اثبات رسیده است به گونهاي که انجمن مهندسین برق و الکترونیک1  و کمیسیون بینالمللی الکتروتکنیک2 استانداردهایی در این زمینه ارائه کردهاند. در گذشته براي بیشتر نیروگاهها تست تخلیه جزئی هنگامی انجام میشد که ژنراتور از مدار خارج باشد. در این حالت یک منبع ولتاژ خارجی، سیمپیچ را انرژيدار نموده و تخلیه جزئی توسط یک حسگر یا پروب اندازهگیري میشد.  این نوع اندازهگیري تخلیه جزئی معایبی به همراه دارد.

مهمترین عیب مرتبط با نیروگاه و تولید این است که براي تست، ژنراتور باید حداقل یک روز از مدار خارج شود یا یک روز به دوره خارج بودن آن از مدار افزوده شود. علاوه بر این براي انجام تست off-line یک منبع ولتاژ فشار قوي، عاري از تخلیه جزئی و با ظرفیت حداقل 40KVA مورد نیاز است. عیب عمده دیگري که در مورد تست off-line وجود دارد این است که انواع مشخصی از تخلیه جزئی در حالتی که ژنراتور در حالت off-line قرار دارد، امکان بروز پیدا نمیکنند و بنابراین در شرایط تست off-line تعدادي از مسائل عایقی تشخیص داده نخواهد شد.

به طور مثال نیروهاي الکترومغناطیسی با فرکانس 100 هرتز که بر روي شینههاي ژنراتور در حال کار وارد میشوند، در حالت خاموشی ژنراتور وجود ندارد و بنابراین تخلیههایی که مشخصکننده شل بودن و حرکت شینه داخل شیار هستند رخ نمیدهد. بنابراین گوههاي شل، فیلرهاي فنري معیوب و تخلیههاي شیار، علیرغم اینکه از علل اصلی بروز عیوب عایقی در ژنراتورهاي مدرن با عایق اپوکسی _ میکا هستند، تشخیص داده نخواهد شد.

علاوه بر اینها در حالت off-line تخلیههاي انتهایی سیمپیچ نیز ممکن است رخ ندهد زیرا با اعمال یک منبع ولتاژ خارجی به یک فاز، توزیع ولتاژ سه فاز آنچنان که در حالت کار عادي وجود دارد، شبیهسازي نشده است. به طور کلی هنگام انجام تست on-line ، ماشین از نظر الکتریکی، حرارتی، مکانیکی و ... تحت شرایط واقعی کارکرد قرار دارد و این تست اطلاعات بیشتري را در مقایسه با تست off-line در اختیار قرار میدهد. اما باید توجه شود که در اندازهگیري به صورت on-line مزاحمت نویز محیط حائز اهمیت بوده و روشهاي تفکیک و حذف نویز از تخلیه جزئی در این حالت از اهمیت خاصی برخوردار میگردد.

علاوه بر آن تست تخلیه جزئی به صورت on-line قابلیت اندازهگیري به صورت متناوب و در بازههاي کوتاه مدت و یا به صورت پیوسته را ممکن میسازد در حالیکه براي تستهاي off-line ژنراتور باید براي تعمیرات اساسی از مدار خارج شود که در این حالت به بازه زمانی حدود 3 الی 5 سال نیاز است و در این بازه طولانی ممکن است عیوب مختلفی در ژنراتور ایجاد شده و رشد نماید. در این مقاله ضمن توضیح روشهاي تشخیص دو عیب لقی گوهها - شل بودن سیمپیچها - و آلودگی سیمپیچهاي انتهایی و تخلیه بین فازي به وسیله اندازهگیري on-line تخلیه جزئی به ارائه یک تجربه عملی در نیروگاه نکا پرداخته شده است. 1] و 2 و [3

-3  تشخیص عیب شل بودن سیمپیچهاي

استاتور و لقی گوهها با استفاده از اندازه گیري on-line تخلیه جزئی به صورت تئوري و آزمایشی نشان داده شده است که پالسهاي تخلیه جزئی یا 3  PDبا توجه به ولتاژ مرجع اعمال شده یعنی ولتاژ فاز _ زمین در دو ناحیه 90-0 درجه - ربع سیکل اول - و 270-180 درجه - ربع تشخیص عیوب لقی گوهها و آلودگی سیمبنديهاي انتهایی به وسیله اندازهگیري on-line تخلیه جزئی در موتورها و ... بیست و دومین کنفرانس بینالمللی برق سیکل سوم - اتفاق میافتند. در ربع سیکل اول، ولتاژ مرجع شروع به افزایش میکند بنابراین حفرههاي داخل عایق که به صورت خازن عمل میکنند، شروع به شارژ شدن کرده و ولتاژ شارژ تا زمانی که شکست در حفرهها اتفاق بیفتد و تخلیه یا PD صورت گیرد افزایش خواهد یافت. با کاهش ولتاژ مثبت در ربع سیکل دوم، ولتاژ حفرهها نیز کاهش پیدا میکند. بنابراین تخلیهاي در حفرهها ایجاد نخواهد شد. زیرا ولتاژ بر روي حفرهها کمتر از آستانه ولتاژ تخلیه حفره میباشد.

در ربع سیکل سوم و با افزایش ولتاژ مرجع در جهت منفی خازنهاي حفره شروع به شارژ شدن در جهت عکس کرده و با افزایش ولتاژ مرجع، شکست در حفرهها اتفاق میافتد و مجدداً تخلیه جزئی ایجاد میگردد. مجدداً با کاهش ولتاژ در ربع چهارم، شارژ در حفرهها صورت نگرفته و تخلیه جزئی ایجاد نمیشود. تخلیههاي جزئی که به عنوان پالسهاي ولتاژي در نظر گرفته میشوند، در ربع سیکل اول باعث ایجاد پالسی بر روي ولتاژ مرجع در جهت منفی - مطابق شکل - 1 میشود که به عنوان تخلیه جزئی با قطبیت منفی در نظر گرفته میشود. و در ربع سیکل سوم باعث ایجاد پالس در جهت مثبت میشوند که به آن تخلیه جزئی با قطبیت مثبت گفته میشود.

وجود پالسهاي مثبت و منفی بیشتر به خاطر ولتاژ اعمالی به حفره، شکل هندسی حفره و موادي که به عنوان آند و کاتد عمل میکنند، میباشد. ماده اصلی در این اتفاق، کاتد است زیرا کاتد الکترونهاي آزاد را براي شکلگیري تخلیههاي جزئی تامین میکند. در شکل - 2 - آند و کاتدهاي مختلف با توجه به افزایش و کاهش ولتاژ در ربع سیکل اول و سوم که تخلیه جزئی اتفاق میافتد، نشان داده شدهاند. [4] کاتد عمل میکند با توجه به نواحی مختلف در یک سیکل قدرت، مادهاي که به عنوان کاتد عمل میکند متفاوت میباشد. زمانی که عایق کاتد شود و PD در سطح عایق اتفاق بیفتد با توجه به مشخصات عایق، پلاسما تولید میشود.

پلاسما منبع بسیار خوبی از الکترونهاي آزاد بوده که باعث افزایش PD میشود. بنابراین وقتی که عایق در نقش کاتد عمل کند، PD هاي بیشتري اتفاق میافتد. اگر اکثر حفرهها مابین عایق و آهن استاتور باشند، براي پالسهاي مثبت که در نیم سیکل سوم اتفاق میافتد، عایق به عنوان کاتد عمل میکند. بنابراین تخلیههاي بیشتري در ناحیه نزدیک به آهن اتفاق میافتد بنابراین به صورت کلی اگر پالسهاي مثبت از پالسهاي منفی بیشتر باشند، علت اصلی آن حفرههاي مابین آهن استاتور و عایق میباشد. در شکل - 3 - منحنی مربوط به حالت اخیر و نمونههایی از تخلیه داخل شیار ارائه شده است. 4] و [5

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید