عایق ترانسفورماتور چیست؟
وقتی صحبت از سیستم برق می شود، ما به مزایای تولید عظیم و راحتی زندگی که به ارمغان می آورد فکر می کنیم، اما همچنین نمی توانیم به قدرت و ایمنی آن توجه زیادی داشته باشیم، از این گذشته، عنوان "ببر برقی" را دارد. در استفاده روزانه از ترانسفورماتورهای قدرت، "عایق بندی" به ایمنی آن مربوط می شود.
مفهوم اساسی
عایق یک اصطلاح فیزیکی است که به استفاده از مواد غیر رسانا برای جداسازی یا بسته بندی بدنه شارژ شده، به منظور محافظت در برابر اقدامات ایمنی شوک الکتریکی اشاره دارد. عایق ترانسفورماتور قدرت برای جلوگیری از وقوع نشت و خرابی جریان و اطمینان از ایمنی الکتریکی و قابلیت اطمینان ترانسفورماتور است. این به عایق سیم پیچ های ترانسفورماتور، هسته های آهنی و سایر اجزا با زمین، بین سیم پیچ های فازهای مختلف و بین سطوح مختلف ولتاژ مربوط می شود.
نوع عایق
عایق ترانسفورماتور قدرت به عایق کامل و عایق درجه بندی شده تقسیم می شود. عایق کامل جایی است که کل سیم پیچ به همان سطح عایق شده و برای ترانسفورماتورهای کوچک و کاربردهای کم ظرفیت مناسب است. به اصطلاح عایق درجه بندی شده (همچنین به عنوان نیمه عایق شناخته می شود)، یعنی عایق اصلی سیم پیچ ترانسفورماتور در نزدیکی منطقه نقطه مرکزی کمتر از عایق اصلی در سمت ورودی است. ترانسفورماتورهای 35 کیلو ولت و کلاس های ولتاژ کمتر کاملاً عایق هستند. ترانسفورماتور عایق درجه بندی شده عمدتاً در سیستم اتصال زمین با جریان بالا شبکه برق 110kv و سطح ولتاژ بالایی استفاده می شود. در مقایسه با عایق کامل، عایق درجه بندی شده می تواند اندازه عایق داخلی را کاهش دهد، به طوری که اندازه کل ترانسفورماتور کاهش می یابد، هزینه کاهش می یابد و مقرون به صرفه تر است. با این حال، معایب خاصی نیز دارد، از جمله از نظر ایمنی، به اندازه عایق کامل ایمن نیست.
ساختار عایق
عایق ترانسفورماتور از نظر داخلی و خارجی به عایق خارجی و عایق داخلی تقسیم می شود.
عایق داخلی به عایق بین اجزای مختلف الکترونیکی در مخزن ترانسفورماتور اشاره دارد که عمدتاً شامل عایق سیم پیچی، سرب و عایق تعویض شیر می باشد. این قطعات عایق اساساً تحت تأثیر شرایط خارجی مانند جو، آلودگی، رطوبت، مواد خارجی و غیره قرار نمی گیرند. عایق داخلی بیشتر به عایق اصلی و عایق طولی تقسیم می شود. عایق اولیه به عایق بین سیم پیچ ها به زمین، بین فازها و بین سیم پیچ های همان فاز و سطوح ولتاژ مختلف اشاره دارد. این مهمترین بخش عایق در ترانسفورماتور است که مستقیماً بر قابلیت اطمینان عملیاتی و هزینه محصول ترانسفورماتور تأثیر می گذارد.
عایق خارجی به آستین عایق و عایق هوا در خارج از مخزن روغن ترانسفورماتور، از جمله خود آستین عایق و عایق بین آستین عایق و فاصله هوای بین لوله عایق و قسمت زمین اشاره دارد. پایداری عایق خارجی به شدت تحت تأثیر محیط قرار می گیرد، اما قابلیت بازیابی طبیعی خاصی دارد.
روش ها و مواد عایق
عایق ترانسفورماتور قدرت معمولاً از عایق غوطه ور در روغن، عایق خشک، عایق گاز و سایر روش ها استفاده می کند. عایق روغنی عمدتاً برای ترانسفورماتورهای غوطه ور در روغن استفاده می شود که می تواند اطمینان حاصل کند که ترانسفورماتور در شرایط ولتاژ بالا به طور معمول کار می کند و عملکرد خوبی در برابر رطوبت، خنک کننده، ضربه و خاموش کردن قوس دارد. عایق خشک و عایق گاز عمدتاً در ترانسفورماتورهای خشک استفاده می شود، عایق خشک دارای مزایایی است که به راحتی مرطوب نیست، آتش سوزی آسان نیست، نگهداری آسان است، اما برای محیط ولتاژ بالا مناسب نیست. عایق گاز دارای ثابت دی الکتریک پایین و عملکرد اطفاء قوس خوب است، اما حذف گاز به موقع گران و دشوار است.
روی مواد عایق، مواد جامد و مواد مایع وجود دارد. مواد جامد مانند کاغذ عایق، کاغذ عایق راه راه، کاغذ دنیسون، کاغذ Nomex و غیره، این مواد دارای پایداری حرارتی و مقاومت در برابر رطوبت خوبی هستند. مواد مایع، مانند روغن های عایق، نیاز به آزمایش منظم و حفظ کیفیت دارند.
مواد عایق را می توان بر اساس درجه مقاومت حرارتی نیز تقسیم کرد، نمرات رایج A، E، B، F، H پنج است، هر درجه دارای محدودیت دمای مجاز عملیاتی مربوطه است. حداکثر دمای مجاز برای کلاس عایق کلاس A 105 درجه است. حداکثر دمای مجاز برای عایق کلاس E 120 درجه است. حداکثر دمای مجاز برای عایق های کلاس B 130 درجه است. حداکثر دمای مجاز برای عایق های کلاس F 155 درجه است. حداکثر دمای مجاز برای کلاس عایق کلاس H 180 درجه است.
مشکل عیب عایق
پیری عایق
پیری عایق ترانسفورماتور یک فرآیند پیچیده و تدریجی است، به مواد عایق داخل ترانسفورماتور اشاره دارد، در فرآیند عملیات طولانی مدت، تحت تاثیر عوامل مختلف، به تدریج مقاومت مکانیکی اصلی و قدرت عایق الکتریکی را از دست می دهد. پیری عایق ترانسفورماتور عمدتاً دلایل زیر را دارد: عایق رطوبتی نامناسب، خوردگی شیمیایی، عملیات اضافه بار طولانی مدت، خرابی مفصل ترانسفورماتور، پیری الکتریکی، پیری فشار و غیره. در پاسخ به پیری عایق ترانسفورماتور، آزمایش مقاومت عایق، آزمایش ضریب تلفات دی الکتریک، تمیز و خشک، بازرسی منظم تعویض روغن و تعمیر و نگهداری سیستم خنک کننده باید به طور منظم انجام شود.
نم عایق
رطوبت عایق ترانسفورماتور قدرت باعث می شود که ترانسفورماتور به راحتی بین لایه یا اتصال کوتاه بین چرخشی ایجاد شود که باعث آسیب به سیستم قدرت می شود. عایق ترانسفورماتور قدرت عمدتاً به دلایل زیر تحت تأثیر رطوبت قرار می گیرد: (1) عایق تحت تأثیر مهر و موم ضعیف ترانسفورماتور قرار می گیرد (2) عایق تحت تأثیر مشکل کیفیت ترانسفورماتور قرار می گیرد (3) عایق تحت تأثیر رطوبت در حین حمل و نقل ترانسفورماتور (4) نصب و نگهداری ترانسفورماتور ناشی از عایق بندی تحت تأثیر پیری ترانسفورماتور قدرت است. بنابراین با توجه به مشکلات احتمالی رطوبت عایق عایق ترانسفورماتور، مواد عایق ترانسفورماتور باید به طور مرتب تعمیر شوند، مانند رطوبت به موقع برای جایگزینی یافت می شود، ضمن حمل و نقل، نگهداری برای جلوگیری از رطوبت، سرگردانی روغن، به روش کار در طول زمان توجه شود. برای جلوگیری از رطوبت عایق ناشی از عملکرد نامناسب استفاده کنید.
