آزمایش عایقی پستهای گازی 400kv
پستهای گازی پس از نصب باید تحت آزمایش عایقی قرار گیرند. برای این منظور از ولتاژ متناوب، ولتاژضربه و یا ولتاژ کلیدزنی نوسانی استفاده می‌شود. با توجه به ولتاژ بالای لازم برای آزمایش، نیاز به حمل تجهیزات نسبتاً پیچیده و سنگین به محل می‌باشد.
سرویس آموزش و آزمون برق نیوز: پستهای گازی پس از نصب باید تحت آزمایش عایقی قرار گیرند. برای این منظور از ولتاژ متناوب، ولتاژضربه و یا ولتاژ کلیدزنی نوسانی استفاده می‌شود. با توجه به ولتاژ بالای لازم برای آزمایش، نیاز به حمل تجهیزات نسبتاً پیچیده و سنگین به محل می‌باشد.
در پستهای گازی 400 کیلوولت عملیات شکل گیری و آزمایش عایقی نهایی با ولتاژ 515 کیلوولت متناوب با کمک ترانسفورماتورهای کاسکاد دو پله با جریانی در حدود 1.9 آمپر، یعنی توانی در حدود یک مگاولت آمپرانجام می‌گیرد.
در این مقاله ضمن بحث درزمینه روش‌های آزمایش، مراحل انجام آزمایش عایقی پستهای گازی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
در این مقاله ضمن بحث درزمینه روش‌های آزمایش، مراحل انجام آزمایش عایقی پستهای گازی مورد بررسی قرار می‌گیرد.
۱. شرح مقاله
پستهای گازی برای ولتاژهای مختلف به منظور انتقال وتوزیع انرژی الکتریکی با توجه به حجم کم و عدم مشکل آلودگی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
یکی از مسائل پست های گازی آزمایش عایقی آنها درمحل نصب و پس از تکمیل پست می‌باشد. در حمل قسمت‌های مختلف پست به محل و نصب آنها و برقرار‌ی اتصالات، ممکن است خطا‌هایی پیش بیاید که کارکرد سالم و طولانی پست را تحت تاثیر قرار دهد.
البته در کارخانه سازنده کلیه قطعات عایقی، تحت آزمایش قرار می‌گیرند، ولی ممکن است در طول حمل و در مراحل نصب اشکالی پیش آمده باشد. برای مثال ترک های موئی، ممکن است در طول حمل و یا در مراحل نصب در عایق ایجاد گردد. همچنین قطعات ریز (براده) از جنس هادی و یا عایق می‌تواند در داخل لوله‌ها (باس داکت) باقی بماند. این ذرات بر اثر اعمال ولتاژ و به دلیل نیرو های الکترواستاتیکی حرکت می‌کنند و می‌توانند ایجاد مشکل نمایند.
حساس‌ترین قسمت، عایق‌ها می‌باشند که فاصله بین هادی وسط (باس بار) و لوله خارجی (باس داکت) را حفظ می‌کنند. ذرات و براده های آزاد در مسیر حرکت، جذب میدان شدیدتر می‌شوند و ممکن است برروی سطح قطعات هادی و یا عایقی جدا کننده (Spacer) بنشینند. در نتیجه شکل میدان الکتریکی را برهم می‌زنند و باعث شکست عایق می‌گردند.
حساس‌ترین قسمت، عایق‌ها می‌باشند که فاصله بین هادی وسط (باس بار) و لوله خارجی (باس داکت) را حفظ می‌کنند. ذرات و براده های آزاد در مسیر حرکت، جذب میدان شدیدتر می‌شوند و ممکن است برروی سطح قطعات هادی و یا عایقی جدا کننده (Spacer) بنشینند. در نتیجه شکل میدان الکتریکی را برهم می‌زنند و باعث شکست عایق می‌گردند.
قرار گرفتن این ذرات بر روی باس بار نیز باعث تغییر شکل میدان الکتریکی و افزایش شدت میدان در آن محل می‌گردد. برخی از سازندگان تله‌هایی برای این ذرات در نظر می‌گیرند که بر اثر میدان، ذرات حرکت کرده و داخل آن تله‌ها بیافتند و اثر بدی نداشته باشند.
برای این منظور باید قبل از آزمایش عایقی، تجهیزات پست تحت ولتاژ متناوب فشارقوی قرار گیرند تا ذرات حرکت نموده و در تله‌ها بیفتند. بدین منظور یک منبع ولتاژمتناوب با فرکانس 50 هرتز (و گاهی بیشتر) لازم است. توصیه شده است که ابتدا 120 درصد ولتاژ نامی یعنی 290 کیلوولت برای مدت 15 دقیقه به باس بار اعمال شود و سپس ولتاژ نامی یعنی 420 کیلوولت به مدت 3 دقیقه و در نهایت 80 درصد ولتاژ آزمایش درکارخانه سازنده برای مدت1 دقیقه اعمال می‌گردد.
در حقیقت دو مرحله اول را نباید آزمایش بنامیم، بلکه Conditioning یا Forming خوانده می‌شود. شاید مناسب باشد که این عمل را شکل گیری ترجمه نماییم.
در طول مدت اعمال ولتاژ، پست حالت عادی خود را بدست می‌آورد. پس از انجام عمل شکل گیری با ولتاژ متناوب، آزمایش عایقی انجام می‌شود. برای این منظور می‌توان از ولتاژمتناوب، ولتاژ ضربه و یا ولتاژ کلیدزنی نوسان کننده استفاده نمود.
هر یک از این ولتاژ‌ها دارای مزایا و معایب مختلفی هستند. ولتاژ متناوب همان ولتاژ کار معمول است. ولی البته ولتاژ ضربه و ولتاژ کلیدزنی نیز در عمل پیش می‌آیند. در پستهای گازی هر گونه تغییر ولتاژ ناگهانی باعث نوسان می‌شود. از آنجا که میزان تلفات در این نوع پست‌ها بسیار کم می‌باشد این نوسان با میرائی بسیار کم و در نتیجه طولانی مدت می‌باشد. شاید دلیل استفاده ازولتاژ کلیدزنی نوسان کننده نزدیکی شکل این ولتاژ با ولتاژمتناوب باشد.
در انجام آزمایش با ولتاژ متناوب گاهی بر روی اندازه گیری تخلیه جزئی تکیه می‌شود. البته انجام این اندازه گیری در پست برقدار که دارای آلودگی امواج الکترومغناطیسی یا به اصطلاح دارای نویز می‌باشد مشکل است.
در انجام آزمایش با ولتاژ متناوب گاهی بر روی اندازه گیری تخلیه جزئی تکیه می‌شود. البته انجام این اندازه گیری در پست برقدار که دارای آلودگی امواج الکترومغناطیسی یا به اصطلاح دارای نویز می‌باشد مشکل است.
۲. لزوم انجام آزمایش
در بسیاری از پستهای گازی اشکال عایقی در مراحل اولیه بهره برداری پیش آمده است. مطابق قانون وان حمام (Bath tube) برای تمامی تجهیزات در ابتدای بهره برداری اشکالات بیشتر است و پس از برطرف کردن اشکالات اول کار تجهیزات برای مد تی به خو بی کار می‌کنند تا در انت‌ها بدلیل پیری بار دیگر اشکالات زیاد می‌شوند. ولی از طرفی پستهای گازی در این رابطه در ابتدای کار حساستر می‌باشند و از طرف دیگر در صورت بروز اشکال عایقی در زمانی که پست به شبکه قوی وصل است نتیجه بسیار وحشتناک خواهد بود و تعمیر پرهزینه و زمانبر می‌باشد.
علاوه بر اشکال در تولید قطعات، چون قطعات پست گازی جداگانه حمل و اغلب با شرایط نامناسب کارگاهی و با کارگران محلی با تجربه کمتر در محل نصب می‌شوند، اشکال بیشتر پیش می‌آید. از همه مهمتر، وجود ذرات یا براده هایی است که ممکن است در طول حمل و نقل و نصب، داخل لوله‌ها باقی بمانند.
از آنجا که در طول کار پست، اضافه ولتاژ های مختلفی (متناوب، ضربه صاعقه و ضربه کلیدزنی) پیش می‌آیند، نباید تن‌ها به ولتاژ نامی اکتفا نمود. ولتاژ آزمایشی تجهیزات پست در استاندارد های کشور های مختلف آورده شده است. برای مثال در استاندارد بین المللی، ولتاژ آزمایش عایقی بین تجهیزات شبکه 400 کیلوولت می‌تواند 680 کیلوولت باشد که نزدیک به 3 برابر ولتاژ نامی است.
از طرف دیگر اگر چه ساختمان پست گازی نسبتا ساده است (در مقابل سیم پیچ ترانسفورماتور یا ژنراتور) و در نتیجه مسئله تقسیم ولتاژ در شرایط سالم قطعات عایقی و عدم وجود ذرات معلق برای انواع ولتاژ های مختلف (متناوب، ضربه صاعقه و ضربه کلیدزنی) یکنواخت می‌باشد، ولی شکل نهایی پست نیز با در نظر گرفتن امواج سیار برای انواع مختلف ولتاژ دارای اهمیت می‌باشد؛ لذا به نظر می‌رسد، بررسی های لازم برای اعمال ولتاژ به شکل های مختلف به پست صورت گیرد، ضروری باشد. از این رو گاهی آزمایش با ولتاژ های ضربه نیز انجام می‌پذیرد. اگر چه حساسیت ذرات معلق به ولتاژ متناوب بیشتر است، تشخیص وجود شکاف های موئی در عایق های جامد با کمک ولتاژ ضربه بهتر قابل تشخیص است، با این حال اعمال ولتاژ متناوب بیش از ۲، ۲ برابر ولتاژنامی می‌تواند هر گونه اشکال در عایق پست گازی را نشان دهد.
در این آزمایش معمول است که برقگیر‌ها وترانسفورماتورهای ولتاژ از مدار خارج گردند، زیرا برقگیرممکن است عمل کند و هسته ترانسفورماتور اندازه گیری ولتاژ نیز اشباع می‌گردد. جالب است در اینجا ذکر گردد که با کمک ترانسفورماتور اندازه گیری ولتاژ پست که البته همیشه وجود دارد نیز می‌توان به باس بار ولتاژ متناوب اعمال کرد، ولی معمولا ظرفیت خازنی پست زیاد است و ترانسفورماتور اندازه گیری ولتاژ تن‌ها قسمت کوچکی از پست را می‌تواند تا ولتاژ نامی برقدار نماید؛ لذا این روش برای شکل گیری پست (forming) قابل اجراست، ولی برای آزمایش عایقی امکان پذیر نمی‌باشد.
از طرف دیگر تقسیم پست به چند قسمت و انجام آزمایش در چند نوبت زمانبر است و احتمال بوجود آمدن خطا در تقسیم مکرر پست واتصال ترانسفورماتور اندازه گیری ولتاژ به نقاط مختلف خودمنبع بروز اشکال می‌باشد.
۳. تجهیزات لازم برای آزمایش
برای انجام آزمایش با ولتاژ متناوب نیاز به یک ولتاژنسبتا بالا می‌باشد. ظرفیت باس بار در هر فاز ممکن است به 10 تا 20 نانو فاراد برسد. برای ظرفیت 12 نانوفاراد و ولتاژ 520 کیلوولت، جریان در فرکانس 50 هرتز نزدیک به 2 آمپر می‌گردد. البته با تقسیم طول باس بار به چند قسمت می‌توان جریان را کاهش داد، ولی باید دقت کرد که برای اتصال به باس بار و وارد کردن ولتاژ به هر قسمت باید قطعات مختلفی باز شوند که این امر نیاز به زمان طولانی دارد و نیز باز کردن و بستن مجدد قسمت ها، خود می‌تواند عامل بروز مشکل باشد.
برای آزمایش کل باس بار نیاز به منبع ولتاژ قابل تنظیم بزرگ می‌باشد که ممکن است از شبکه تغذیه گردد و یا برای آن یک منبع ولتاژ مستقل در نظر گرفت. به هر حال در ولتاژ متناوب 520 کیلوولت و جریان نزدیک به 2 آمپر، توانی در حدود 1 مگاولت آمپر نیاز است. تامین این توان بالا آن هم از یک منبع ولتاژ قابل تنظیم، مشکل می‌باشد. از آنجا که جریان آزمون کاملا خازنی است، امکان کاهش توان منبع با استفاده از روش رزونانس سری یا رزونانس موازی وجود دارد. البته به جای رزونانس می‌توان از اصطلاح جبران سازی استفاده نمود.
۴. رزونانس سری
در روش رزونانس سری از یک رآکتور L. قابل تنظیم که با خازن C. به صورت سری وصل شده استفاده می‌شود. این مدار توسط ترانسفورماتور تغذیه می‌شود. بدیهی است که در این مدار مقاومت هایی وجود دارد که با اندیس R. نشان داده شده اند.
در حالت رزونانس که جریان و در نتیجه ولتاژ خازن به حداکثر خود می‌رسد، ولتاژ خازن که ولتاژ آزمایش باس بار می‌باشدωL/R برابر ولتاژ منبع است. همان گونه که می‌دانیم این نسبت را ضریب کیفیت Q. می‌خوانند.
البته ممکن است فرکانس منبع یا مقدار L. را تغییر داد تا به تشدید رسید. اغلب، میزان Q. به ۴۰ نیز می‌رسد، یعنی ولتاژ آزمایش می‌تواند تا ۴۰ برابر ولتاژ منبع برسد. واضح است که به این ترتیب توان لازم برای آزمایش Q. برابر کوچک می‌شود. در این آزمایش معمولا ω. یا L. را تغییر می‌دهند تا رزونانس پیش آید. سپس ولتاژ منبع را افزایش می‌دهند تا ولتاژ خازن به میزان دلخواه یعنی ولتاژ آزمایش برسد.
برای ولتاژهای خیلی بالا لازم است چند رآکتانس به صورت سری وصل شوند. چند رآکتور مشابه را می‌توان روی یکدیگر قرار داد و ضمن ایجاد راکتانس بزرگتر، امکان ایجاد ولتاژ بیشتر را نیز فراهم نمود. طبیعی است که به دلیل مسائل عایقی، بر روی هر رآکتور تن‌ها مقدار معینی ولتاژ افت می‌کند.
۵. رزونانس موازی
در رزونانس موازی جریان خازنی باس بار توسط جریان سلفی یک یا چند رآکتور خنثی می‌شود. این رآکتور را مستقیما موازی با خازن C. وصل نمی‌کنند، چون رآکتورفشارقوی معمولا سنگین و گران است. در صورتی که چنین رآکتوری موجود باشد، دیگر نیازی به ترانسفورماتور ولتاژ بالا که بتواند کل جریان آزمایش را تامین نماید وجود ندارد.
استفاده از رآکتور در طرف ولتاژ پایین ترانسفورماتورمناسب است. در صورتی که رآکتور L. بتواند جریان خازن را به صورت کامل جبران نماید، توان لازم برای منبع چندان زیاد نخواهد بود و در حد تلفات مدار می‌باشد. اغلب جبران سازی کامل در فرکانس ثابت مقدور نیست، زیرا رآکتانس L. را نمی‌توان به میزان دلخواه تنظیم نمود.
۶. استفاده از ترانسفورماتور کاسکاد
از آنجا که یک ترانسفورماتور با ولتاژ بسیار بالا (بیش از ۵۰۰ کیلوولت) سنگین و حجیم است و برای حمل مناسب نمی‌باشد، از ترانسفورماتورهای کاسکاد استفاده می‌شود. به عنوان مثال در تست یک پست ۴۰۰ کیلوولت از دو ترانسفورماتور به صورت کاسکاد دوپله استفاده گردید. در هر یک از این دو ترانسفورماتور، ۴ راکتور وجود دارد که می‌توانند به صورت سری و یا موازی با یکدیگر وصل و سپس با سیم پیچ ولتاژ پایین یعنی سیم پیچ تغذیه، به صورت موازی متصل شوند. وجود این ۴ رآکتور و امکان اتصال سری و موازی آنها، جبران سازی در حد مناسب را فراهم می‌سازد.
در این مدار T۱ و T۲ ترانسفورماتورهای کاسکاد با ولتاژ خروجی حداکثر ۳۰۰ کیلوولت برای هر کدام از آنها و L۱ و L۲ رآکتورهای داخل آنها می‌باشند. در تست مورد نظر، رآکتور‌ها دو بدو به صورت سری و سپس به صورت موازی وصل شده بودند، به نحوی که امپدانس رآکتورهای داخل هر یک از دو ترانسفورماتورها، ۳، ۵ اهم بود. نسبت تبدیل هر یک از ترانسفورماتورها ۳۰۰۰۰۰ / ۸۰۰ ولت بوده که در اتصال کاسکاد دوپله نسبت تبدیل کل، ۸۰۰ / ۶۰۰۰۰۰ ولت می‌شود. برای تغذیه ۵۱۵ کیلوولت، ولتاژی در حدود U= ۸۰۰ × ۵۱۵Kv/ ۶۰۰Kv یعنی ۶۹۰ ولت برای تغذیه نیاز می‌باشد که در نتیجه جریان رآکتور‌ها در هر پله حدود ۲۰۰ آمپر می‌شود. جریان خازن در آزمایش مورد نظر، در یکی از فاز‌ها 1.8 آمپر و در دو فاز دیگر حدود 1.6 آمپر بود.
ظرفیت خازنی باس بارهای 3 فاز مختلف برابر نبودند. ظرفیت فاز وسط بدلیل اتصال یک باس داکت اضافه بیشتر از دو فاز دیگر بود. ظرفیت خازنی فاز وسط حدود 11.5 نانوفاراد و ظرفیت دو فاز دیگر در حدود 9 نانوفاراد بود. قسمت عمده این ظرفیت‌ها مربوط به کلیدهای قدرت بوده که تماما در حالت وصل قرار داشتند.
اندازه گیری ولتاژ فشار قوی
برای اندازه گیری ولتاژ فشار قوی از بوشینگ تپ (Bushing Tap) استفاده شده است. در حقیقت ولتاژ خروجی ترانسفورماتورهای کاسکاد از طریق یک بوشینگ هوایی به گاز SF ۶ با ولتاژ نامی ۴۰۰ کیلوولت و ولتاژ آزمون عایقی ۶۸۰ کیلوولت به باس بار وارد می‌شد. این بوشینگ که برای این ولتاژ از نوع خازنی است، دارای یک بوشینگ تپ است.
از ارسال دیدگاه های نا مرتبط با متن خبر، تکرار نظر دیگران، توهین به سایر کاربران و ارسال متن های طولانی خودداری نمایید.
لطفا نظرات بدون بی احترامی، افترا و توهین به مسئولان، اقلیت ها، قومیت ها و ... باشد و به طور کلی مغایرتی با اصول اخلاقی و قوانین کشور نداشته باشد.
در غیر این صورت، «برق نیوز» مطلب مورد نظر را رد یا بنا به تشخیص خود با ممیزی منتشر خواهد کرد.