اندازه گیری ضریب تلفات عایق (TAN δ)

سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: ضریب تلفات عایقی عبارتست از نسبت توان تلف شده در عایق بندی بر حسب وات به حاصلضرب ولتاژ و جریان موثر تولید شده بر حسب ولت-آمپر (متناسب با توان ظاهری در ولتاژ سینوسی).

 
برای این منظور از پل شرینگ (SCHERING) یا پل ترانسفورماتوری استفاده می‌کنند، این پل جهت اندازه گیری ظرفیت و ضریب تلفات عایقی است و یک پل با جریان متناوب است. در این مورد پل شرینگ با استفاده از یک منبع ولتاژ متناوب، جریانی را از دو خازن میگذراند به نحوی که افت ولتاژ در دو سر خازن‌ها برابر خواهد بود. این تغییرات را با استفاده از دو مقاومت متغیر بروی خازن‌ها اعمال میکنند. از این دو خازن یکی مجهول و دیگری با ظرفیت مشخص شده است، افت ولتاژ روی مقاومت‌ها برابر خواهد بود، لذا با برابر بودن ولتاژ، نسبت مقاومت‌ها عکس نسبت جریان‌ها و عکس نسبت ظرفیت خازن‌ها خواهد بود.

 

 

برای کنترل صفر بودن ولتاژ بین نقاط a  و b  از صفر سنج (NI) Null Indicator استفاده میشود، این صفر سنج عدم وجود جریان رانشان میدهد، با صفر بودن جریان در صفرسنج جریان شاخه‌های Cx و R۳ و Cn و R۴ برابرند و افت ولتاژ بروی Cn و Cx از یک طرف و افت ولتاژ بروی مقاومت R۳ و R۴ از طرف دیگر برابر است، در این حالت می‌توان نوشت:

 

I_n = j w C_n U_n

U₃ = I₃ R₃     ,  U₄ = I₄ R₄       Þ    U₃ = U₄  ,    U_n = U_x

                                                                          I_x = I₃    ,    I_n = I₄

U₃ = U₄  = j w C_x U_x R₃ = j w C_n U_n R₄     

 

اگر هم بخواهیم تلفات خازن مجهول را در نظر بگیریم باید در شاخه چهار، خازنی موازی با مقاومت R۴ قرار داده و در مدار ابتدا مقاومت‌های R۳ و R۴ را تغییر داده تا صفر سنج کمترین مقدار را نشان دهد سپس خازن C۴ را تنظیم کنیم تا صفر سنج حد اقل را نمایان نماید و این تنظیمات را مجدد تکرار نمود تا جریان صفر سنج، صفر گردد (خازن معلوم را بدون هیچ تلفات فرض میکنیم).

اهمیت پل بدین دلیل است که بدون خطر می‌توان ظرفیت و تلفات عایقی را با ولتاژ‌های بالا اندازه گیری نمود، زیرا ولتاژ قسمتهایی از پل که آن‌ها را تغییر می‌دهیم مثل R۳، R۴ و C۴ نسبت به زمین بسیار کم است. (البته خازن‌ها باید تحمل ولتاژ بالا را دارا باشند).

در حین انجام این تست لازم است که پل حتما زمین شود تا در نتیجه کار، ظرفیتهای پراکنده متصل به نقطه u کاملاً بی اثر گردند و ارتباط بین Cn و Cx توسط کابل کواکسیال انجام گردد که پوسته این کابل به زمین متصل خواهد شد. ظرفیت خازن نرمال نباید با توجه به زمان و درجه حرارت و ولتاژ تغییر کند و بسته به ولتاژ آن از ۵۰ تا ۲۰۰ پیکو فاراد است که مقادیر آن را تا ۴ رقم دقت بروی بدنه این خازن حک می‌کنند. برای عایق کردن این خازن از گاز تحت فشار CO۲ یا N۲ استفاده میکنند، فشار این گاز‌ها در حدود ۱۵ بار است (در مواردی هم از گاز SF۶ در فشار ۵ بار استفاده می‌کنند)، فشار بالای گاز موجب تحمل پذیری بیشتر خازن در ولتاژهای بالاتر می‌شود.

گاهی ممکن است که خازن نرمال Cn دارای تلفات باشد که ضریب تلفات اندازه گیری شده صحیح نبوده و می‌بایست طبق رابطه زیر تصحیح گردد:


FP20 : ضریب تلفات اصلاح شده در دمای ۲۰ درجه سانتی گراد

FPT: ضریب تلفات اندازه گیری شده در دمای T. درجه سانتی گراد

k.: ضریب تصحیح طبق جدول مربوطه

برای ترانسفورماتور دو سیم پیچه حالت‌های زیر مد نظر است:

۱ - فشار قوی به فشار ضعیف و زمین

۲ - فشار ضعیف به فشار قوی و زمین

۳ - فشار قوی و فشار ضعیف به زمین

الف.) GND – حالت زمین:

تلفات ظاهری و اکتیو (W. , m. VA) در عایق بین پراب HV و زمین و نیز در عایق بین پراب HV و LV اندازه گیری می‌گردد.

ب) GRD – حالت گارد:

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و زمین اندازه گیری می‌گردد، جریان نشتی از طریق عایق بین پراب HV و سیم‌های LV از دستگاه اندازه گیری عبور نمی‌کند.

ج) UST – تست در حالتی است که مورد آزمایش زمین نشده است.

تلفات ظاهری و اکتیو در عایق بین پراب HV و سیم‌های LV اندازه گیری می‌گردد. نشتی جریان از طریق عایق بین پراب HV و سیم زمین از دستگاه اندازه گیری عبور نمی‌کند.

اگر نتایج تست کارخانه‌ای و تست در محل نصب تفاوت داشته باشد دلالت بر تغییر علیق از نظر جذب رطوبت و یا سایر عوامل دارد. بالا بودن نتایج TAN δ. نشانه تلفات عایقی بالایی است و با توجه به نتایج این آیتم میتوان به خشک بودن عایق اطمینان پیدا کرد.

تست TAN δ از جهاتی شبیه عملکرد در تست مقاومت عایقی است که انجام میگردد.

 

 

 

منبع: سایت هادی حداد خوزانی