بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ابتدا تأثیر لایه هاي پرس برد روي استقامت الکتریکی کانالهاي روغن مورد بحث قرار میگیرد و چگونگی آرایش بهینه پرس بردها براي رسیدن به حداکثر افزایش تحمل عایقی ساختار مورد نظر ارائه میگردد.ساختار عایقی فواصل اصلی یا به عبارتی فواصل بین سیم پیچ ها که متشکل از کانالهاي روغن و لایه هاي پرس برد است، تحت شرایط ولتاژ ضربه تحلیل شده و روشی جدیدبراي بهینه سازي عایقی این فواصل مطرح میگردد. براساس این روش، روي فواصل عایقی اصلی یک ترانسفورماتور فوق توزیع ساخت کارخانه ایران ترانسفو بهینه سازي انجام شده و نتایج تحلیل ارائه می شوند. از آنجائیکه بهینه سازي مذکور در غالب یک پروژه ساخت بود، مسائل تجربی و عملی نیز در آن مورد توجه قرار گرفته اند.
-1 مقدمه
ساختار عایقی ترانسفورماتورها در فواصل بین سیم پیچها ترکیبی از روغن و پرس بردهایی است که به عنوان حایل در این کانالها قرار میگیرند و موجب افزایش استقامت الکتریکی فاصله عایقی مورد نظر میگردند. پرس بردها از نظر ماده سازنده داراي پایه سلولز میباشند و در مقیاس میکروسکوپی شامل حفره هاي پر شده از هوا هستند، بطوریکه وجود این حفره ها، بخاطر تحمل عایقی کمتر هوا و هم چنین پروسه اکسیده شدن تأثیر منفی در کل ساختار عایقی دارند و از استقامت الکتریکی این ساختار می کاهند. به همین خاطر می بایست پرس بردها تحت شرایط خلاء به روغن خشک آغشته گردند تا تمامی خلل و فرج موجود در پرس بردها با روغن خشک پر شوند.
-2 نقش پرس بردها در ساختار عایقی
قراردادن پرس برد به عنوان حایل در یک کانال روغن موجب تقسیم آن به کانالهاي کوچکتر می گردد و بدین ترتیب موجب افزایش استقامت الکتریکی فواصل روغنی میشود. حایل پرس برد در کانال روغن همانند یک دیافراگم عمل می کند.در حقیقت این لایه کانال روغن را به دو بخش - فضاي - مستقل تقسیم می کند. در صورت شروع استریمر وجود این حایل پرس برد باعث جلوگیري از گسترش آن می گردد و از رسیدن استریمر به الکترود روبرو و در نتیجه ایجاد شکست کامل جلوگیري می کند. به همین جهت با وجود حایل براي تحقق نوار روشن شکست به میدان الکتریکی قویتري نیاز است تا انرژي لازم براي تضعیف عایقی پرس برد را تأمین نماید و بتواند باگذر از پرس برد و گسترش استریمر منجر به شکست کامل گردد.بدین ترتیب با وجود چنین حایلهایی از جنس پرس برد استقامت الکتریکی ساختار عایقی افزایش می یابد.
براي تجزیه و تحلیل فیزیکی نحوه افزایش تحمل ساختار عایقی حالات ذیل را جداگانه مورد بحث قرار میدهیم:1]و3و[4 پایین اتفاق میافتد که این تخلیه ها لزوماً منجر به شکست کامل نمیگردند، هرچند پتانسیل آنرا دارند.این تخلیه ها با توان پایین آنقدر ادامه پیدا میکنند تا منجر به فاسد شدن لایه پرس برد گردند، آنگاه پرس برد خاصیت عایقی خود را از دست داده و در این حالت با کامل شدن پل تخلیه، شکست کامل صورت میگیرد.
-2-2 یک سیستم عایقی با دو لایه پرس برد
در این حالت سه کانال روغن بوجود می آیند،دو کانال کناري و یک کانال در وسط دو لایه پرس برد. این بار نیز با افزایش ولتاژ بین الکترودها، دو استریمر در دو کانال کناري آغاز می شوند. این بار تخلیه هاي با توان پایین در سطوح خارجی دو لایه پرس برد که در مقابل الکترودها می باشند، اتفاق می افتند. در این شرایط فقط سطح خارجی هر لایه پرس برد تحت تنش قرار می گیرد، به همین دلیل احتمال فاسد شدن پرس بردها کمتر خواهد شد و در نتیجه تحمل ساختار عایقی بیشتر می گردد. در یک آرایش عایقی با تعداد لایه هاي پرس برد بیشتر نیز وضعیت به همین ترتیب می باشد و هر چه تعداد لایه ها بیشتر باشد، تحمل ولتاژ ضربه این ساختار نیز به تبع آن بیشتر خواهد بود.
-1-2 یک سیستم عایقی با یک لایه پرس برد
در چنین کانالی با یک لایه پرس برد هرگونه افزایش ولتاژ بین الکترودها منجر به شروع دو استریمر مشابه در دو طرف لایه شده که گسترش می یابند تا هر دو به دو سطح جانبی آن لایه برسند.
براي تحلیل توزیع ولتاژ ضربه از یک نرم افزار
تخصصی براي ترانسفورماتور جهغئپبض استفاده شده است. خطاي محاسبات این نرم افزار در 80% موارد کمتر از 5% می باشد و این نتیجه با اندازه گیري در کارخانه ایران ترانسفو زنجان به اثبات رسیده است. به همین دلیل ضرایب اطمینان محاسبه شده در فواصل عایقی اصلی می بایست بزرگتر از 1/05 باشند. همانطور که در بالا اشاره شد، دقت محاسبات توزیع ولتاژ ضربه از لحاظ تجربی به اثبات رسیده است، به همین جهت براي تحلیل و بهینه سازي دقیق می بایست تحمل ولتاژ ضربه فواصل عایقی مورد نظر نیز با روشی دقیق و منطبق بر تئوري هاي شکست بدست آیند.
تحمل ولتاژ ضربه در فاصله عایقی
اصلی
در روش موجود پس از قراردادن لایه هاي پرس برد در فاصله عایقی اصلی، هر یک از کانال روغن ایجاد شده و همچنین هر یک از لایه هاي پرس برد به عنوان یک فاصله عایقی درنظر گرفته می شوند. مقدار تحمل ولتاژ ضربه کانالهاي روغن و همچنین لایه هاي پرس برد برحسب ضخامت آنها از روي جداول1و2 قابل دستیابی می باشند. سپس تحمل ولتاژ ضربه کل ساختار از طریق جمع تحمل هر کدام از کانالهاي روغن و لایه هاي پرس برد بدست می آید.
