اختصاصی از
فی ژوو دانلود مقاله عایق های مایع در برق قدرت دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .
مشخصات این فایل
عنوان: عایق های مایع در برق قدرت
فرمت فایل : word( قابل ویرایش)
تعداد صفحات: 186
این مقاله درمورد عایق های مایع در برق قدرت می باشد.
بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله عایق های مایع در برق قدرت
هیدروکربورهای آروماتیک کلردار:
در این رابطه دو نوع ماده شیمیایی معمولاً مورد استفاده قرار می گیرند. یکی از آنها با کلرینه کردن دی فنیل بمیزان 60-40 درصد وزنی بدست می آید که هر مولکول ماده تولید شده، حاوی 3 تا 6 اتم کلر می باشد.
فرآیند صنعتی، محصولات یکنواختی را ببار نمی آورد: برای مثال ماده ای با 42 درصد کلر، معمولاً تری کلرودی فنیل نامیده می شود. ولی دیده می شود که فقط حدود نیمی از این ماده تری کلرو دی فنیل بوده، و از نیمه دیگر آن قسمتی دی کلرودی فنیل و قسمتی تتراکلرودی فنیل می باشد. فرمول ساختمانی واحدی برای هر یک از این ترکیبات نمی توان ارائه داد، چون بصورت مخلوطی از ایزومرها بدست می آید.
ماده شیمیایی دیگر، شامل دو نوع بنزن کلر دار بوده، که یکی از آنها مخلوطی از ایزومرهای تری کلرو بنزن C6H3Cl3 و دیگری 1 و 2 و 3 و4 تتراکلروبنزن می باشند.
در آمریکا واژه askarels بعنوان عایقی مایع و غیر قابل اشتعال شناخته شده و بنظر می رسد که مشابه آروماتیکهای کلردار باشد.
سیالاتی که در مولکول آنها کلر وجود دارد، برای کلیدها و تابلوها (Switchgear) مناسب نیستند، چون زمانیکه سیال تحت اثر یک قوس الکتریکی قرار می گیرد. بعلت حضور هیدروژن و کلر در آن، اسید کلریدریک تولید می شود. سیالات مذکور همچنین در کابلها مورد استفاده قرار نمی گیرند، زیرا نفوذ پذیری بالا و تلفات شدید در آنها، باعث بوجود آمدن ضایعات و ناهنجاریها می شوند که در این رابطه، اولی باعث افزایش توان راکتیو (KVAR) گرفته شده بوسیله کابل شده و دومی باعث اتلاف توان الکتریکی می شود. از این رو، این سیالات برای دو هدف اساسای در نظر گرفته شده اند، یکی بعنوان مایع خنک کن ترانسفورماتور، بعلت اینکه اصلی ترین مزیت آن، غیر قابل اشتعال بودن آن بوده .....(ادامه دارد)
مایعات سیلیکونی:
پلیمرهای حاوی مقدار سیلیکون کم با جرم مولکولی 400 به بالا، بحالت مایع می باشند. آنها در حالتی شبیه به پلیمرهای لاستیکی، با گروه های جانبی متیل یا فنیل، ساخته می شوند. دارای دانسیته ای حدود 0.96 g/ml ، ویسکوزیته ای از چند سانتی استوک به بالا (در دمای اتاق)، و نقطه ریزشی حدود 50- درجه سانتی گراد (بجز برای مایعات با پایین ترین ویسکوزیته که دارای نقطه ریزش حدود 80- درجه سانتی گراد می باشد) می باشند. منحنی های ویسکوزیته – دما مربوط به آنها پهن تر از منحنی های مربوط به دیگر مایعات دی الکتریک بوده، در رابطه با ویسکوزیته از فراریت کمی برخوردار بوده، و نقطه ریزش آنها تقریباً مستقل از ویسکوزیته می باشد. نقطه اشتعال تمام آنها، بجز سبکترینشان زیاد می باشد. در دماهای بالاتر از 120 درجه سانتی گراد و در معرض هوا بدون اینکه تغییرات مهمی در خواص الکتریکی و دیگر خواص آنها روی دهد، در مقابل حرارت پایدار بوده، و در آنها تشکیل لجن صورت نمی گیرد. در دماهای بالاتر از 250 درجه سانتی گراد نیز در صورتیکه با هوا در تماس نباشند، پایدار می باشند.
سیلیکونها بر پوشش ها (Varnish) و پلاستیک های معمولی اثری نداشته، ولی درزگیرهای لاستیکی که با سیلیکونها در تماس هستند، بایستی از مواد مناسب این کار ساخته شوند.
نفوذ پذیری نسبی آنها بین 2/2 تا 4/2 تغییر کرده (که با افزایش وزن مولکولی، افزایش پیدا می کند.)و ضریب تلفات متیل سیلوکسان ها (Methyl siloxanes) در دمای اتاق در دامنه فرکانس 1KHz – 10MHz ، معمولاً کمتر از 10-4 بوده، و تا یک پیک (ماکزیمم) 03/0 در فرکانس حدود 1010 Hz ، بالا می رود. در جهت فرکانس های پایین افزایش زاویه تلفات در دماهای بالا و دماهای زیر صفر، بیشتر از افزایش آن در دماهای معمولی بوده. ولی انجام این افزایش در هیچ حالتی (مطابق با نتایج .....(ادامه دارد)
پارامترهای موثر بر استقامت در مقابل شکست عایقی:
تحت شرایط بهینه آزمایشگاهی، ممکن است میزان استقامت الکتریکی روغن در مقابل جریان برق D.C و جریان برق A.C با فرکانس Hz50، به حدود Kv/mm100 نیز برسد و وقتی آزمایش با روش استاندارد انجام می شود، روغنهای مرغوب مورد استفاده در کابل ها، معمولاً استقامتی بمیزان Kv/mm50 از خود نشان می دهند. روغنهای مورد استفاده در کلیدها و ترانسفورماتورها با داشتن استقامتی حداقل حدود kv(r.m.s)/mm 10 در مقابل فرکانس Hz50 مشخص می شوند، که با استفاده از یک روغن تازه، این مقدار به 2 یا 3 برابر نیز می رسد.
مطابق با نظرات Goswami و Anacrer و ward در سال 1970 مقاومت درمقابل شکست عایقی برای روغن های ترانسفورماتور، در فرکانسهای Hz1000-50، در یک مقدار ثابت باقی می ماند.
بخوبی مشخص شده است که شکست عایقی در روغن، اغلب از شناور شدن ذرات (مخصوصاً الیاف سلولزی) ناشی می شود. این ذرات بداخل قویترین ناحیه میدان کشیده شده، تا اینکه دسته ها یا پلی (bridge) از ذرات را تشکیل می دهند، که اگر روغن بخوبی خشک نشده باشد. احتمالاً حاوی رطوبت بوده و بتدریج رسانا می شوند. بکار بردن موانعی از جنس چوب فشرده، در دستگاه فشار قوی و غوطه ور در روغن. به جلوگیری از شروع شکست عایقی توسط ذرات شناور، کمک می کند، اگر چه یک محاسبه کمی رضایت بخش از اثرات ذرات یا جلوگیری از این اثرات توسط موانع، وجود ندارد.
اثرات ترکیبی رطوبت و ذرات معلق در شکل (5-2) مشخص شده، که توسط Binggeli در سال 1966 بررسی گردیده است. منحنی بالاتر نشان می دهد که یک روغن فیلتر شده، زمانیکه رطوبت آن بالغ بر ppm30-20 نشود، بطور قابل ملاحظه ای تحت تأثیر رطوبت قرار نمی گیرد، و مقدار ذکر شده احتمالاً حد حلالیت می باشد. برعکس استقامت روغن حاوی ppm50 ذرات جامد، وقتی میزان رطوبتش از ppm5 بیشتر می شود، بطور یکنواخت کاهش یافته، و در رطوبت های بیشتر، این کاهش شدت بیشتری پیدا می کند. شکل (4-2) نشان می دهد که میزان آب موجود در سلولز، برای روغن .....(ادامه دارد)
ترکیب عایق های مایع و جامد
اثر حایل در روغن ، تقسیم طول عایق به چند قسمت است. از این راه می توان استقامت الکتریکی را بالا برد. در این بحث فرض بر آن بود که حایل تنها برای تقسیم فاصله است و خود تاثیر عایق کننده ندارد. به همین دلیل نیز حایل (همچنین پوشش الکترود ) نازک فرض شد.
در عمل برای ولتاژهای زیاد، از ترکیب عایق های مایع و جامد استفاده می گردد. در این حالت سعی می شود که فصل مشترک دو عایق ، سطح هم پتانسیل باشد و اگر لازم باشد که عایق جامد در بین دو الکترود یا دو سطح با پتانسیل های متفاوت قرار گیرد ، طول خزندگی را افزایش می دهند . با رعایت این مطلب ، ترکیب عایق های مایع وجامد ، مانند روغن و کاغذ از استقامت بالایی برخوردار خواهند بود و از نظر اقتصادی مناسبتر از عایق جامد یا مایع می باشد که هر یک به تنهایی به کار می رود .
در حیقیقت استقامت عایق جامد ، مانند کاغذ یا رزین اپوکسی یا نومکس که همراه با روغن عایق به کار می روند بیش ار استقامت الکتریکی روغن است. ولی استفاده از عایق جامد به تنهایی همیشه مقرون به صرفه نیست . مگر آنکه فضای موجود برای عایق کاری کم باشد که در این صورت از عایق جامد استفاده می گردد. در کابل روغنی ، و در بوشینگ یا مقره عبوری عایق اصلی کاغذ است. در خازن نیز عایق اصلی ورقه نازک جامد می باشد. در این حالت روغن فقط برای پر کردن خلل و فرج نقش دارد.
بررسی تئوری شکست در ترکیب عایقهای مایع و جامد البته پیچیده تر از حالتی است که تنها عایق مایع یا عایق جامد وجود داشته باشد. در هر صورت آزمایش نشان می دهد که افزایش ضخامت حایل که تا حدودی در امتداد سطوح هم پتانسیل باشد، در بالا بردن ولتاژ شکست نقش عمده ای دارد. در اینجا می توان تصور نمود که اگر ضخامت حایل کافی باشد، حتی اگر در یک قسمت از روغن شکست واقع گردد، حایل و قسمتهای دیگر روغن، ولتاژ را تحمل می کنند.
در طراحی عایق از ترکیب مایع و جامد باید دقت داشت که شدت میدان الکتریکی در هیچ یک از دو نوع عایق بیش از حد مجاز نباشد افزایش ضخامت عایق جامد ممکن است علاوه بر مخارج اضافی، باعث .....(ادامه دارد)
نتیجه گیری و پیشنهادات:
ساخت و تهیه عایق های ترکیبات کربنی از راه مصنوعی در سال های اخیر سیلی از انواع عایق ها با خواص ممتاز و کاربردی وسیع را برای ساختمان دستگاه ها و ماشین های الکتریکی عرضه داشته است.
بررسی عملکرد عایق ها، نیاز به بررسی های عملی (با استفاده از نظریه فیزیکی و روابط ریاضی) و همچنین بررسی های تجربی (از طریق آزمایشها و اندازه گیری های لازم) روی عایق ها دارد.
تاکنون خازنهای قدرت همه از عایق «کاغذ – روغن» ساخته می شدند، در حالیکه در سالهای اخیر برای ساختن خازنهای جریان ضعیف از عایقهای مصنوعی استفاده شده است علی رغم تکامل عایق های مصنوعی در سالهای پس از جنگ اخیر، بدلایل زیر کاربرد عایقها در ساختمان خازنهای قدرت میسر نشده است:
عدد عایقی عایقهای مصنوعی مانند پلی پروپیلن و پلی ستیرول در حدود 2/2 تا 3 فقط نصف عدد عایقی کاغذ آغشته به کلوفن می باشد. پاره ای از عایقهای مصنوعی، در مقابل کلوفن دچار تغییرات شیمیائی می شوند. بعلاوه در خازنهای ساخته شده از لایه های عایق مصنوعی به اشکال می توان تمامی گاز را از راه خلاء کردن بیرون کشید. آخرین دلیل، قیمت زیاد عایقهای مصنوعی در مقابل «کاغذ – کلوفن» می باشد.
در چند سال اخیر خازنهائی برای فشار الکتریکی 220 تا 380 ولت از کاغذ عایق های مصنوعی درست شده است. در این خازنها، صفحات کاغذ را از دو سمت متالیزه می کنیم و از لایه های پلی پروپیلن و یا پلی کربنات بعنوان عایق استفاده می جوئیم. همچنین اخیراً در خازن های با فشار الکتریکی متوسط از لایه های عایق مصنوعی و لایه های آلومینیوم استفاده شده است.
پدیده بارداری استاتیکی تشریح شده و چگونگی تولید بار و جمع آوری آنها ذکر گردید در مدار حلقه بسته، مدل ریاضی برای الکترود کواکسیالی توصیف شده و برای جریان رانشی در دو حالت (با وجود ولتاژ الکتریکی و بدون ولتاژ) فرمول ریاضی ارائه گردید و در نهایت تأثیر میدان الکتریکی، فرکانس، دما .....(ادامه دارد)
فهرست مطالب مقاله عایق های مایع در برق قدرت
عایق های مایع در برق قدرت
چکیده:
مقدمه:
فصل اول:
گروه بندی عایق های مایع
1-1- مقدمه:
2-1- طبقه بندی مواد براساس دمای کار:
شکل 1-1- ضریب تلفات 5 نوع روغن معدنی در تابعیت از حرارت
شکل 2-1- ضریب تلفات و مقاومت الکتریکی روغن در تابعیت از حرارت
1-3-1- استقامت الکتریکی روغن عایق:
شکل 3-1- فشار الکتریکی فروپاشی روغن خالص و کاغذ روغن تحت فشار الکتریکی متفاوت 4 و 3 و 1- فشار الکتریکی ضربه ای
شکل 5-1- کاربرد نوار کاغذی در ساختمان ترانسفورماتور جریان نوع صلیب حلقه ای
شکل 9-1- خازن استوانه شکل، کاغذ – روغن شکل 10-1- خازن مسطح کاغذ – روغن
4-1- کلوفن:
5-1- فلورکربن مایع:
6-1- هیدروکربورهای آروماتیک کلردار:
7-1- سیالات بکار رفته در ترانسفورماتور:
8-1- سیالات مورد استفاده در خازن:
شکل (13-1) تغییرات نفوذ پذیری نسبی و ضریب تلفات دی فنیل های کلرینه شده نسبت به دما
9-1- مایعات دی الکتریک جدید مورد استفاده در خازنها:
جدول (4-1) خواص فیزیکی دو نوع سیال جدید مورد استفاده در خازنها
جدول (5-1) خواص دی الکتریک دو نوع سیال جدید مورد استفاده در خازنها
10-1- روغنهای نباتی و استرهای دیگر:
11-1- هیدروکربورهای ترکیبی (Synthetic) :
12-1- مایعات سیلیکونی:
14-1- گازهای تک عنصری مایع شده:
فصل دوم:
خواص فیزیکی و شیمیائی عایق های مایع و اندازه گیری آن ها:
1-2- مقدمه:
2-2- ویژگی های الکتریکی و خواص فیزیکی و شیمیایی مواد عایقی:
2-2-2- رفتار گرمایی ماده عایقی:
شکل (1-2) رابطه بین دمای مطلق و کارکرد عایق
3-2-2- رفتار شیمیایی:
5-2-2- عوامل اقتصادی:
3-2- شیمی مایعات دی الکتریک:
4-2- طبقه بندی مایعات دی الکتریک:
5-2- خواص مایعات دی الکتریک:
1-5-2- سمیت مایعات دی الکتریک:
2-5-2- قابلیت اشتعال مایعات دی الکتریک:
4-5-2- اثر جرقه در مایعات دی الکتریک:
5-5-2- اثرات میزان آب موجود در مایعات دی الکتریک:
جدول (1-2) حداکثر میزان مجاز آب موجود در مایعات دی الکتریک (ASTM D1533)
6-5-2- خواص عایقی:
7-5-2- اثر شدت انتقال حرارت در مایعات دی الکتریک:
جدول (4-2) جرم مخصوص مایعات دی الکتریک بکار رفته در ترانسفورماتور (ASTM D 1298)
جدول (5-2) ضریب هدایت حرارتی مایعات دی الکتریک بکار رفته در ترانسفورماتور
جدول (6-2) گرمای ویژه مایعات دی الکتریک بکار رفته در ترانسفورماتور
جدول (7-2) ضریب انبساط حرارتی مایعات دی الکتریک بکار رفته در ترانسفورماتور (ASTM D 1903)
8-5-2- انطباق پذیری مایعات دی الکتریک:
9-5-2- قیمت مایعات دی الکتریک:
6-2- روغنهای عایق:
7-2- روغن های معدنی:
2-7-2- گازهای حل شده و گازهای تولید شده بوسیله تخلیه الکتریکی و بوسیله دماهای بالا:
شکل (2-2) منحنی های حلالیت آب در روغن عایق برحسب دما
شکل (4-2) – منحنی میزان آب موجود برحسب فشار بخار آب برای یک نمونه کاغذ و یک نمونه روغن در دماهای مختلف
4-7-2- پارامترهای موثر بر استقامت در مقابل شکست عایقی:
بخش دوم:
فیزیک عایقها
8-2- مقاومت مخصوص:
1-8-2- قابلیت هدایت الکتریکی در عایق:
شکل (7-2) : اندازه گیری جریان الکتریکی در یک عایق و تعیین قابلیت هدایت الکتریکی
شکل (8-2): (الف) حالت کلی تغییرات ضریب قابلیت هدایت الکتریکی ماده عایق برحسب زمان و(ب) برای رزین اپوکسید برحسب زمان برای درجه حرارت های روشن
شکل (9-2) : تغییرات ضریب قابلیت هدایت الکتریکی یک عایق مایع برحسب زمان
9-2- اندازه گیری مقاومت مخصوص عایق:
شکل (10-2): الف) خازن صفحه ای با حلقه محافظ ب) بدون حلقه محافظ
شکل (12-2): روش اندازه گیری مقاومت مخصوص عایق که به صورت لوله ساخته شده است.
شکل (15-2): تغییر چگالی سطحی جریان الکتریکی عایق مایع با شدت میدان الکتریکی
شکل (16-2): ابعاد الکترود عرق چین کروی برای تعیین ولتاژ شکست عایق مایع
شکل (17-2): الکترودهای عرق چین کروی و ظرف روغن برای تعیین ولتاژ شکست عایق مایع مطابق استاندارد IEC 156
فصل سوم
شکست در عایق های مایع:
1-3- مقدمه:
2-3- عایق های مایع خالص و تجارتی:
3-3- نظریه شکست الکترونی:
4-3- مکانیسم ذره جامد معلق:
شکل (2-3): ترسیمی از معادله (11-3) را در محدوده ای از ابعاد 50A و دمای T = 3000K در حالتی که e0<5-3- مکانیزم شکست در اثر ذرات ناخالص جامد:
شکل (3-3): اثر ذرات معلق در روغن عایق و بوجود آمدن پل
6-3- مکانیزم شکست در اثر حباب های ناخالص گازی:
شکل (7-3): ولتاژ شکست عایق مایع برحسب تغییرات فشار
شکل (8-3) تغییرات ولتاژ شکست روغن با درصد آب حل شده در آن
شکل (3-10): تغییرات استقامت الکتریکی روغن عایق با پایه مواد نفتی برحسب درجه حرارت برای مقادیر آب حل شده در آن
شکل (12-3)- تغییرات ضریب تلفات عایقی یک نوع روغن ترانسفورماتور برحسب میزان آب موجود در آن
شکل (13-3) تغییرات قابلیت هدایت الکتریکی عایق را برحسب شدت میدان الکتریکی اعمال شده بر آن نشان می دهد.
شکل (14-3) تغییرات ضریب تلفات عایقی یک نوع روغن را برحسب شدت میدان الکتریکی و به ازاء دو مقدار مختلف رطوبت موجود در روغن مایع نشان می دهد
شکل (18-3): ولتاژ شکست
9-3- مدل انتقال حرارت الکتریکی و هیدرودینامیک الکتریکی شکست عایق:
10-3- شکست الکتریکی در ولتاژ ضربه :
شکل (21-3) تغییرات ولتاژ شکست برای الکترودهای میله – صفحه در روغن برحسب زمان برای سه فاصله مختلف نشان می دهد
شکل (23-3)ولتاژ شکست الکترودهای کره – صفحه و استوانه – استوانه موازی
شکل (24-3) ولتاژ شکست روغن را برحسب فاصله برای ولتاژ ضربه با نیم زمانهای پشت مختلف نشان می دهد
شکل(28-3)اثر پوشاندن الکترود استوانه ای با کاغذ را برای الکترودهای استوانه – صفحه نشان می دهد.
12-3- اثر حایل:
شکل (30-3)- کاهش ولتاژ شکست در روغن را برای حالتی که فصل مشترک عایق مایع و جامد موازی خط نیرو
شکل(31-3): درصد افزایش ولتاژ شکست بین الکترودهای کره – صفحه و سوزن – صفحه را به دلیل قراردادن یک حایل نسبت به حالتی که حایل وجود نداشته باشد، نشان می دهد.
شکل (33-3) محل قرار گرفتن چنین نگهدارنده ای را در یک ترانسفورماتور 400 کیلوولت نشان می دهد.
شکل (35-3) : دو نوع جداکننده در یک ترانسفورماتور با ولتاژ نامی 750 کیلوولت
شکل (36-3): جداکننده آکاردئونی برای ولتاژ نامی 1000 کیلوولت و سطوح هم پتانسیل
شکل (37-3): یک ترانسفورماتور با ولتاژ نامی 100 کیلوولت پس از تکمیل و قبل از نصب زیر بوشینگ. در این شکل آکاردئونی بخوبی مشاهده می گردد.
شکل (40-3): قطعات حایل و جداکننده برای استفاده در روغن
13-3 ضریب ضربه
14-3- ترکیب عایق های مایع و جامد
شکل (56-3): ولتاژ شکست ضربه منفی بین حلقه های مجاور برحسب فاصله روغنی و برای مقادیر مختلف ضخامت کاغذ روی سیم
شکل (57-3) مدار اندازه گیری ولتاژ شروع تخلیه جزئی
شکل (63-3) برای ضخامتهای مختلف عایق جامد و اعداد دی الکتریک مختلف آن برای دو نوع الکترود محاسبه و رسم شده است.
17-3- اثر نوع ولتاژ در ترکیب عایقها:
شکل (68-3) تغییر تقسیم ولتاژ در عایق ترانسفورماتور برای ولتاژ دائم برحسب زمان
شکل (70-3) شدت میدان الکتریکی شروع تخلیه جزئی روغن را برحسب میزان نسبی رطوبت و گاز حل شده در این آزمایش گاز حل شده در روغن SF6 است.
شکل (73-3) جریان تخلیه را برای سوزن منفی در عایق مایع نشان می دهد.
شکل (76-3): استریمر مثبت در روغن سیلیکون برای ولتاژ 5/22 کیلوولت. دیگر مشخصات مانند شکل (75-3) است.
شکل (87-3): یک استریمر که به شکست کامل منجر شده است.
20-3- ایجاد الکتریسیته ساکن بر اثر حرکت عایق مایع:
21-3- تقسیم بارهای الکتریکی داخل عایق مایع ناشی از میدان الکتریکی:
نتیجه گیری و پیشنهادات:
منابع و ماخذ:
دانلود با لینک مستقیم
دانلود مقاله عایق های مایع در برق قدرت 
