تخلیه جزئی ترانسفورماتور چیست؟

تخلیه جزئی (PD) در ترانسفورماتورها به پدیده ای اشاره دارد که در آن شکست دی الکتریک موضعی در بخش کوچکی از سیستم عایق تحت تنش ولتاژ بالا رخ می دهد. این تخلیه ها الکترودها را پل نمی کنند بلکه فقط در نقاط ضعف عایق رخ می دهند. PD معمولاً بسیار ضعیف است و توسط حواس انسان قابل تشخیص نیست و به تجهیزات اندازه گیری تخصصی نیاز دارد.

علل تخلیه جزئی در ترانسفورماتورها

علل تخلیه جزئی در ترانسفورماتورها چند وجهی است و جنبه های مختلفی را در بر می گیرد:

1. مواد عایق و ساختار:

عیوب مانند حباب، ناخالصی و ترک: این عیوب عملکرد عایق مواد را مختل می کند و منجر به تخلیه جزئی می شود.

ثابت دی الکتریک پایین حباب ها: حباب ها در مقایسه با مواد عایق مجاور، قدرت میدان الکتریکی بیشتری را تحمل می کنند و آنها را مستعد شکستگی و تخلیه می کند.

طراحی ساختار عایق غیر منطقی: استحکام بیش از حد بین لایه یا میدان چرخشی در ترانسفورماتورهای نوع خشک به دلیل طراحی ضعیف می تواند باعث تخلیه جزئی شود.

لبه های تیز و فرز: اجزای عایق و فلزی با لبه‌های تیز یا سوراخ‌ها می‌توانند باعث تمرکز میدان الکتریکی موضعی شوند و باعث تخلیه جزئی شوند.

2. عوامل عملیاتی:

عملکرد طولانی مدت و تغییرات بار: این عوامل منجر به پیری و فرسودگی مواد عایق داخلی ترانسفورماتور و کاهش خاصیت عایق بودن آنها و ایجاد تخلیه جزئی می شود.

اضافه ولتاژ: اضافه ولتاژ در سیستم قدرت، ناشی از عوامل خارجی (مانند رعد و برق) یا عوامل داخلی (مانند عملیات کلیدزنی)، می تواند از ولتاژ شکست مواد فراتر رود و منجر به تخلیه جزئی شود.

3. نصب و عوامل فرآیند:

فرآیندهای تولید ناکافی: کنترل ضعیف خلاء در طول خشک کردن، زمان خشک شدن ناکافی و نیازهای دما می تواند گاز باقیمانده را در کویل ها باقی بگذارد.

آسیب نصب: عایق ممکن است در حین نصب آسیب ببیند، یا دوره های طولانی بیکاری ممکن است رطوبت مواد عایق را افزایش دهد و بر میزان تخلیه تاثیر بگذارد.

فرآیندهای سیم پیچ و مونتاژ نامناسب: مسائلی مانند فرز روی سیم های ولتاژ بالا و پایین یا فواصل نامناسب در حین مونتاژ می تواند بر سطح تخلیه جزئی تأثیر بگذارد.

خطرات تخلیه جزئی

اگرچه تخلیه جزئی در ترانسفورماتورها موضعی و ضعیف است، اما خطرات بلندمدت قابل توجهی را به همراه دارد، عمدتاً از طریق آسیب به مواد عایق:

1. آسیب مستقیم به عایق: تخلیه جزئی مداوم به تدریج عایق را فرسایش می دهد و به طور بالقوه منجر به خرابی کامل در طول زمان می شود. اثرات الکتروشیمیایی گازهای واکنشی مانند ازن و اکسید نیتریک تولید می کند که باعث خوردگی بیشتر عایق می شود.

2. گرمایش موضعی: تخلیه جزئی گرما تولید می کند که می تواند دمای محلی دی الکتریک را افزایش داده و حتی باعث کربن شدن شود.

روش های تشخیص برای تخلیه جزئی

روش‌های تشخیص تخلیه جزئی معمولاً شامل تکنیک‌های الکتریکی، اولتراسونیک و شیمیایی است:

1. روش های الکتریکی: استفاده از اسیلوسکوپ ها، آشکارسازهای تخلیه جزئی یا متر تداخل رادیویی برای مشاهده شکل موج تخلیه یا سطوح تداخل رادیویی.

2. روش های اولتراسونیک: تشخیص امواج اولتراسونیک تولید شده از تخلیه و تبدیل این امواج به سیگنال های الکتریکی برای تجزیه و تحلیل.

3. روش های شیمیایی: تجزیه و تحلیل محتوای و الگوهای تغییرات گازهای مختلف محلول در نفت، که معمولا به عنوان "تحلیل کروماتوگرافی" شناخته می شود.

اقدامات پیشگیرانه برای تخلیه جزئی

برای جلوگیری از خطرات تخلیه جزئی، اقدامات پیشگیرانه متعددی را می توان انجام داد:

1. انتخاب مواد عایق با کیفیت بالا.

2. بازرسی و نگهداری منظم: تعویض به موقع قطعات قدیمی و فرسوده شدید.

3. نصب دستگاه های حفاظت از اضافه ولتاژ: برای تشخیص و سرکوب شرایط اضافه ولتاژ.

4. نصب دستگاه های نظارت بر دما: بررسی منظم تغییرات دما در سطح ترانسفورماتور.

این اقدامات به طور موثر از وقوع تخلیه جزئی جلوگیری و کاهش می دهد و عملکرد ایمن و پایدار ترانسفورماتورها را تضمین می کند.