عایق های مایع در برق قدرت
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:186
فهرست مطالب :
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
Abstract
چکیده :
این پروژه که تحت عنوان عایق مایع در برق قدرت می باشد از سه فصل تشکیل یافته است که در طول این فصل ضمن آشنایی شما با عایق های مایع و انواع آنها شما را با چگونگی کاربرد و خصوصیات فیزیکی این عایق ها آشنا می سازیم.
در فصل اول تحت عنوان گروه بندی عایق های مایع شما را با انواع عایق های مایع و گروه بندی این عایق ها آشنا کرده و ضمن آشنایی هر چه بیشتر با این گونه عایق ها شما را با خواص فیزیکی و شیمیایی این عایق ها آشنا می کنیم.
در فصل دوم که تحت عنوان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی عایق های مایع می باشد ضمن آشنایی شما با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی این عایق ها و ضمن آشنایی هر چه بیشنر با این گونه عایق ها با روغن های این عایق و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و خواص الکتریکی این عایق آشنا می شوید.
در فصل سوم که تحت عنوان شکست در عایق های مایع ضمن آشنایی با شکست در این گونه عایق و نظریه های مربوط به این شکست در این عایق ها با نظریه های شکست و همچنین با توجه به نظریه های شکست به ترکیب عایق مایع و جامد پرداخته و شما را هر چه بیشتر با شکست عایق های مایع آشنا می سازد ودر انتها به نتیجه گیری مباحث مربوطه دراین سه فصل پرداخته می شود.
مقدمه :
با توجه به افزایش روز افزون میزان تولید انرژی الکتریکی توسط نیروگاه ها، اهمیت انتقال انرژی از طریق خطوط انتقال با ولتاژهای بسیار بالا روز به روز افزایش می یابد؛ به گونه ای که ولتاژ خطوط فشار قوی از مرز هزار کیلوولت گذشته است و روند این افزایش با سرعت زیادی انجام می گردد. بدین منظور برای دانشجویان مهندسی برق مناسب و ضروری است تا با مسائل مربوط به ولتاژهای فشار قوی آشنا شده، پشتوانه مناسبی در زمینه مهندسی فشار قوی داشته باشند. البته همیشه علم مهندسی فشار قوی درگیر با مسایل عایق کاری بوده است؛ زیرا با افزایش سطح ولتاژ، مسائل عایق کاری تجهیزات فشار قوی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار خواهد بود. بالطبع با افزایش سطح ولتاژ، خصوصیات انواع عایقهای بکار رفته، مسائل میدانهای الکتریکی، شکست الکتریکی عایقها و دیگر موارد مرتبط با آن ها، جایگاه خاص و مهمی را بخود اختصاص می دهد.
همچنین مباحث فیزیک و تکنولوژی عایق های الکتریکی بر روی اصول متعددی استوار شده است. این اصول مربوط به علوم فیزیک، مکانیک، شیمی و ریاضی است، بنابراین آسان می توان پذیرفت که این رشته از مهندسی برق از اهمیت ویژه ای برخوردار است.
پیدایش و تکامل انواع عایقهای الکتریکی، چه برای مهندسی الکترونیک و چه برای مهندسی الکتروتکنیک پس از جنگ جهانی دوم از چنان سرعتی برخوردار بوده است که شناسایی و کاربرد صحیح آنها برای مهندسین متخصص نیز خالی از دشواری نبوده است. به ویژه ساخت و تهیه عایقهای ترکیبات کربنی از راه مصنوعی که در بیست سال اخیر سیلی از انواع عایقها با خواص ممتاز و کاربردی وسیع را برای ساختمان دستگاه ها و ماشین های الکتریکی عرضه داشته است که طبیعی است بالا بردن بیشتر سطح آگاهی مهندسین برق را در این زمینه الزام آور می سازد.
بدون شک، تکامل صنعت عایقسازی، بویژه پس از جنگ جهانی دوم، سهم بسزایی در تحقق یافتن پیشرفتهای الکترونیک در سال های اخیر داشته است. تنها موفقیتهای چند ساله اخیر، در زمینه ساختن عایقهای مصنوعی، نشانه بارزی از کوشش های همه جانبه ای است که همه دانشمندان علوم مهندسی برای امکان دادن به استفاده بیشتر از نیروی برق، در زمینه های مختلف، آغاز کرده اند.
وظیفه اصلی عایقهای الکتریکی عبارتست از عایق کردن دو یا چند هادی که تحت فشارهای الکتریکی مختلفی قرار گرفته باشند، نسبت به یکدیگر و یا نسبت به زمین.
از عایقهای الکتریکی، خصوصیات دیگری نیز، از قبیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مقاومت در مقابل حرارت، مورد انتظار است تا آنکه تلفات ناشی از حرارت در آنها در حداقل باقی بماند. در کنار این خصوصیات، عایقها باید دارای خواص الکتریکی متعدد دیگری نیز باشند. این خواص در درجه اول عبارتند از:
1- قابلیت هدایت الکتریکی در حداقل ممکن
2- تلفات محدود انرژی، آنگاه که عایق در یک میدان الکتریکی واقع می گردد.
3- دارا بودن عدد عایقی بزرگ
4- استقامت الکتریکی قابل توجه
پیشرفت و تکامل عایقهای الکتریکی در سی سال اخیر، با تهیه و ساختن عایقهای جدید و با بهتر کردن خواص عایقهای موجود، بسیار جالب توجه بوده است.
در شرایطی که از ولتاژ فشار قوی استفاده می شود، طراحی 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 آنها استفاده می شود. برای صرفه جویی و اطمینان از انجام موفق کارها 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 هم 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 نارسانای 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 یک عایق ایده آل را داشته باشد. اما برای استفاده های کاربردی، یک عایق، ماده ای است که عبور جریان از خود را در حد بسیار کم و مطلوبی محدود نماید؛ به حدی که بتوان از آن صرفنظر کرد. به عبارت دیگر، در ولتاژهای عادی، مقاومت الکتریکی عایق خیلی زیاد است. اگر ولتاژهای بسیار بالا از عایق، جریان قابل ملاحظه ای عبور کند. در حقیقت، عایق دیگر خاصیت عایقی خود را از دست داده، دچار شکست الکتریکی می شود؛ به عبارت دیگر؛ عایق تبدیل به هادی می شود. قبل از بروز شکست در عایق ها،؛ عایق شبیه به یک خازن است که دو الکترود در دو طرف آن، صفحات خازن هستند و با اعمال ولتاژ به این خازن، شارژ می شود. پس از شکست الکتریکی عایق، این خازن در واقع دشارژ و تخلیه می گردد. به همین دلیل پدیده شکست الکتریکی عایق ها را، تخلیه الکتریکی نیز می گویند. استقامت الکتریکی عایق ها را برحسب بالاترین شدت میدان الکتریکی قابل تحمل، قبل از تخلیه الکتریکی می سنجد و معمولاً آن برحسب KV/cm یا KV/mm بیان می شود. بررسی عملکرد عایق ها، نیاز به بررسی های عملی (با استفاده از نظریه فیزیکی و روابط ریاضی) و همچنین بررسی های تجربی (از طریق آزمایش ها و اندازه گیری های لازم)، روی عایق ها دارد و پیشرفت های حاصل در زمینه مکانیزم تخلیه الکتریکی عایق ها همواره با این دو مورد همگام بوده است.
فصل اول:
گروه بندی عایق های مایع
1-1- مقدمه:
تقسیم و دسته بندی عایقها منطقاً از دیدگاه های مختلفی امکان پذیر است؛ مثلاً ساختار مولکولی عایق و یا خواص شیمیایی و فیزیکی آنها – که گروه بندی عایقها، از این دو نقطه نظر، ما را بیشتر به واکنش عایق در قبال تغییرات حرارت و فشار، شدت میدان الکتریکی و نحوه فروپاشیهای عایقی و همچنین موارد کاربرد عایق آشنا می سازد. بنابراین، خواص عایقها را با گروه بندی آنها از نقطه نظر خواص شیمیایی و فیزیکی و ساختار مولکولی آنها بررسی می کنیم:
عایقهای الکتریکی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: عایقهای معدنی، عایقهای ترکیبات کربنی.
از جانبی دیگر، عایقها در سه شکل ظاهر می شوند، جامد، مایع و گاز
1- عایقهای معدنی: عایقهای معدنی خود به دو دسته زیر تقسیم شده اند:
الف) عایقهای معدنی که به شکل طبیعی خود به کار گرفته می شوند، مانند سنگ مرمر و سنگ شیفر - میکا – پنبه نسوز – هوا و ازت
ب) عایقهای معدنی که برای استفاده و به کار گرفتن باید قبلاً آماده شوند. مانند عایقهایی که از خاک چینی و یا گل رس تهیه می شوند و همچنین شیشه و کوارتس
2- عایقهای ترکیبات کربنی: این عایقها نیز خود به دو دسته زیر تقسیم شده اند:
الف) عایقهای ترکیبات کربنی که به شکل طبیعی خود به کار گرفته می شوند، مانند چوب، کائوچوک طبیعی و گوتا پرشا.
ب) عایقهای ترکیبات کربنی که پس از آماده شدن و تغییراتی در آنها بکار گرفته می شود، مانند پنبه، ابریشم، کاغذ، سلولز، ابریشم مصنوعی، سلولز استر.
عایقهای مصنوعی ترکیبات کربنی نیز متعلق به این گروه و برحسب فرآیند شیمیایی که در ساخت آنها به کار گرفته می شود، به سه دسته تقسیم می شوند:
- عایقهای گروه پلی مریزاسیون
- عایقهای گروه پلی کندانساسیون
عایقهای گروه پلی آدیسیون
همچنین عایقهای که از مواد مختلف ساخته می شوند:
- صفحات عایقی پرس شده
- نخها و رشته های شیشه ای
- ضمغها و لاکها
3- عایقهای مایع: روغن های عایق، کلوفن
4- گازهای عایق: هوا و گازهای الکترونگاتیف
عایقهای معدنی طبیعی
سنگهای مرمر و سنگهای شیفر، که در گذشته به منظور ساختن تابلوهای الکتریکی کاربردی داشته است، امروزه در الکتروتکنیک به ندرت مورد استفاده ای می یابند.
1) میکا: این عایق در ماشینهای الکتریکی، خازنها و بسیاری دستگاه های الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرد، از خواص ویژه آن قابلیت تورق آن است که امکان می دهد لایه های به ضخامت لایه یک هزارم میلیمتر از آن ساخته شود. به علاوه، قابلیت کشش و خمش این عایق نیز بسیار خوب است.
دو نوع از این عایق کاربرد بیشتری یافته است.
موسکویت (پتاسیم میکا) با رابطه شیمیایی:
(Si3AlO10(OH)2Al2)K
که رنگ آن متمایل به قرمز، زرد و یا قهوه ای و سبز می باشد؛
ملوگوپیت (ماگنزیم میکا) با رابطه شیمیایی :
(Si3AlO10(OH)2Mg3)K
با رنگ زرد، قهوه ای.
عامل تعیین کننده در کیفیت میکا اندازه و رنگ قطعات میکا است، همچنین درجه خلوص و کامل بودن بلورهای آن است. بهترین میکا دارای ضخامتی برابر 1/0 میلیمتر و رنگ صورتی دارد و ترک خوردگی در آن مشاهده نمی شود. بهترین خواص میکا استقامت الکتریکی بسیار خوب آن است. صفحاتی در آن با ضخامت 1.... 055/0 میلیمتر دارای استقامتی برابر KV/Cm 900-135 می باشد.
عدد عایقی میکا 8-5/6e = است. جذب رطوبت و آب آن در حداقل و تقریباً صفر است. استقامت آن در برابر حرارت بسیار خوب و در حرارتی برابر 600 تا 700 درجه تغییر رنگ داده و شکننده می شود. قطعات کوچک میکا را با لاک آمیخته و به نام میکانیت در بازار عرضه می گردد. معمولاً قطعات کوچک را با لاک آمیخته و بر روی کاغذ یا پارچه می چسبانند، بنابراین، میکا در شکل اخیر قابل انعطاف بوده و آن را میکا فولیوم می نامند، اخیراً از میکای طبیعی به کمک مواد چسبنده لایه هایی با ضخامت 1/0- 04/0 میلیمتر به شکل نوار تهیه می شود که برحسب کاربرد دارای ابعاد مختلفی است و به نام سامیکافولیوم معروف می باشد.
و...
دانلود پروژه عایق های مایع در برق قدرت
