TAN δ

اندازه گیری ضریب تلفات عایق( TAN δ ) :

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 می كنند ، این پل جهت اندازه گیری ظرفیت و ضریب تلفات عایقی است و یك پل با جریان متناوب است . ( پل شرینگ توسط  آقای شرینگ استاد دانشگاه هانوفر آلمان ابداع گردیده است ، كه امروزه با تكمیل آن مورد استفاده فراوان قرار می گیرد ) .پل شرینگ با استفاده از یك منبع ولتاژ متناوب ، جریانی را از دو خازن میگذراند به نحوی كه افت ولتاژ در دو سر خازنها برابر خواهد بود این تغییرات را با استفاده از دو مقاومت متغیر بروی خازنها اعمال میكنند . از این دو خازن یكی مجهول و دیگری با ظرفیت مشخص شده است ، افت ولتاژ روی مقاومتها برابر خواهد بود ، لذا با برابر بودن ولتاژ ، نسبت مقاومت ها عكس نسبت جریان ها و عكس نسبت ظرفیت خازنها خواهد بود

 برای كنترل 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 شاخه های C_x  و R₃  و C_n و R₄ برابرند و افت ولتاژ بروی C_n و C_x  از یك طرف و افت ولتاژ بروی مقاومت R₃  و R₄ از طرف دیگر برابر است ، در این حالت می توان نوشت :

I_x = j w C_x U_x

I_n = j w C_n U_n

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

                                                                       Þ    I_x = I₃    ,    I_n = I₄

U₃ = U₄  = j w C_x U_x R₃ = j w C_n U_n R_{4     Þ}   C_x R₃ = C_n R₄     

اگر هم بخواهیم تلفات خازن مجهول را در نظر بگیریم باید در شاخه چهار، خازنی  موازی با مقاومت R₄   قرار داده و در مدار ابتدا مقاومت های R₃ و R₄    را تغییر داده تا صفر ستج كمترین مقدار را نشان دهد سپس خازن C₄ را تنظیم كنیم تا صفر سنج حد اقل را نمایان نماید و این تنظیمات را مجدد تكرار نمود تا جریان صفر سنج ، صفر گردد ( خازن معلوم را بدون هیچ تلفات فرض میكنیم ) .اهمیت پل بدین دلیل است كه بدون خطر می توان ظرفیت و تلفات عایقی را با ولتاژ های بالا اندازه گیری نمود زیرا ولتاژ قسمتهایی از پل كه آنها را تغییر می دهیم مثل R_{3  ،} R₄  و C₄ نسبت به زمین بسیار كم است . ( البته خازنها باید تحمل ولتاژ بالا را دارا باشند ) .در حین انجام این تست لازم است كه پل حتما زمین شود تا در نتیجه كار ، ظرفیتهای پراكنده متصل به نقطه u كاملاً بی اثر گردند و ارتباط بین C_n و C_x توسط كابل كواكسیال انجام گردد كه پوسته این كابل به زمین متصل خواهد شد .ظرفیت خازن نرمال نباید با توجه به زمان و درجه حرارت و ولتاژ تغییر كند و بسته به ولتاژ آن از 50 تا 200 پیكو فاراد است كه مقادیر آن را تا 4 رقم دقت بروی بدنه این خازن حك می كنند . برای عایق كردن این خازن از گاز تحت فشار CO₂ یا N₂ استفاده میكنند ، فشار این گازها در حدود 15 بار است ( در مواردی هم از گاز SF₆ در فشار 5 بار استفاده می كنند ) ، فشار بالای گاز موجب تحمل پذیری بیشتر خازن در ولتاژهای بالاتر می شود.

گاهی ممكن است كه خازن نرمال C_n دارای تلفات باشد كه ضریب تلفات اندازه گیری شده صحیح نبوده و   می باست طبق رابطه زیر تصحیح گردد:

FP₂₀ = FP_T / K      

 FP₂₀ : ضریب تلفات اصلاح شده در دمای 20 درجه سانتی گراد

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

k      : ضریب تصحیح طبق جدول

70	67	60	55	50	45	40	35	30	25	20	15	10	دما
3/0	2/70	2/42	2/18	1/95	1/75	1/55	1/40	1/25	1/21	1/0	0/9	0/8	k

برای ترانسفورماتور دو  سیم پیچه حالت های زیر مد نظر است :

1-     فشار قوی به فشار ضعیف و زمین

2-     فشار ضعیف به فشار قوی و زمین

3-     فشار قوی و فشار ضعیف به زمین

الف ) GND – حالت زمین :

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

ب) GRD – حالت گارد :

تلفات ظاهری و اكتیو در عایق بین پراب HV و زمین اندازه گیری می گردد ، جریان نشتی از طریق عایق بین پراب HV و سیم های LVاز دستگاه اندازه گیری عبور نمی كند .

ج) UST – تست در حالتی است كه مورد آزمایش زمین نشده است :

تلفات ظاهری و اكتیو در عایق بین پراب HV و سیم های LV اندازه گیری می گردد . نشتی جریان از طریق عایق بین پراب HV و سیم زمین از دستگاه اندازه گیری عبور نمی كند .اگر نتایج تست كارخانه ای 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 خشك بودن عایق اطمینان پیدا كرد .تست TAN δ از جهاتی شبیه عملكرد در تست مقاومت عایقی است كه انجام میگردد

 مقدمات ارائه شده در رابطه با ساختار بوشینگها به منظور آشنایی با قسمتهای اصلی داخل بوشینگ واهمیت آنها بوده است زیرا عدم اطلاع از اکتیوپارت بوشینگ در هنگام بهره برداری ودر صورت بروز اشکال داخلی احتمال حادثه جبران ناپذیر وجو ودارد چه بسا تاکنون حوادث زیادی روی بوشینگها به دلایل مختلف صورت گرفته که ناشی از طراحی اولیه،بهره برداری وتعمیرات یا حمل ونقل نامناسب بوده است .متاسفانه اکثر حوادث بوشینگها منجر به انفجار شده است که در بعضی مواقع توام با آتش سوزی ترانسفور ماتور نیز بوده وخسارت زیادی  به دنبال  داشته است  البته به این موضوع باید توجه نمود که مهمترین ، گرانترین واصلی ترین تجهیز ایستگاههای برق ترانسفورماتور آن می باشد وخروج آن از مدارمساوی باخاموشی  به مشترکین واین موضوع زمانی که ایستگاه فقط یک ترانسفورماتور داشته باشد یا اینکه ترانسفورماتورهای مجاور آن نیز پر بار باشند مدتها خاموشی را به در پی خواهد داشت .چنانچه در قسمتهای بالا گفته شد کاغذ عایقی که دور لوله آلمینیمی پیچیده می شود دارای یک لایه نازک ازجنس آلومینیم است و این کاغذعایق  با لایه های  آلومینیمی طرفین خود یک خازن را تشکیل می دهند  که چنانچه هر دولایه را یک خازن بنامیم در مجموع تعدادی خازن سری بدست خواهند آمد که اگر اولین سرخازن خود لوله وآخرین دور کاغذ عایقی را سر دوم خازن در نظربگیریم یک خازن با ظر فیت با مشخص بدست می آیدبرای دسترسی به ظرفیت خازن فوق  در هنگام ساخت بوشینگ یک قطعه فلزی کوچک رسانا که حالت فلکسیبل  نیز داشته است به آخرین لایه ورقه آلومینیمی جوش داده  و ان را از طرق یک سوراخ متصل به فلنج به بیرون بوشینگ هدایت می نمایندکه به ان نقطه تپ تست می گویند  و در آن نقطه می توانند ظرفیت خازنی یوشینگ را اندازه گیری کنند البته پس از پر شدن بوشینگ از روغن و آغشته شدن کاغذعایقی به روغن عایق ،خاصیت عایقی بالاتر رفته ودر محل تپ تست آزمایش تانژانت دلتا نیز صورت میگیرد.پس ازبهره برداری از ترانسفور ماتور  واستفاده آن درشبکه ، معمولا آزمایشات دوره ای  روی آنها صورت می گیرد و معمولا ظزفیت خازنی بوشینگها ومقدارتانژانت دلتا هر بوشینگ اندازه گیری وبا سوابق کارخانه ای آن مقایسه می گردد چنانچه تفاوت وتغییرات محسوسی مشاهده شود بوشینگ تحت نظارت بیشتری قرار خواهد گرفت وزمان تست مجدد آن کوتاهتر خواهد شد.همانطوریکه گفته شد محفظه بوشینگ پر از روغن  عایق است واگر به هر دلیلی  درون بوشینگ اشکالی بوجود آید مثلا تخلیه جزئی صورت گیرد  مطمئنا به تدریج تولید گازخواهدشد ودرقسمتهای پایین یا بالای بوشینگ در محل اتصال مقره به فلنج به دلیل فشار پشت روغن  نشتی ایجاد خواهد شد وروغن از محفظه بوشینگ به بیرون خواهد ریخت وباعث کاهش سطح روغن آن خواهد شد . به منظور حصول اطمینان از وضعیت داخل بوشینگ باید تست تانژانت دلتا وظر فیت عایقی  خصوصا روی بوشینگ معیوب انجام شود در یکی ازشرکتهای برق  بوشینگ فشارقوی ۲۳۰کیلولت مربوط به یکی از ترانسفورماتورهای مهم نشتی روغن پیدا می کند بطوریکه بوشینگ با کمبود روغن مواجه میگردد ، تکنسین های تعمیرات بوسیله چسب نشتی روغن را گرفته ودر چندین مرحله از خروج روغن ممانعت می کنند واز طرف دیگر کمبود روغن را با تزریق روغن عایق جبران می کنند غافل از اینکه اشکال اساسی چیزی دیگری است تا یکروزدرشرایط بارداری ترانسفورماتور، بوشینگ معیوب منفجر شده وعلیرغم عملکرد صحیح سیستم های حفاظتی ترانس دچار آتشسوزی شده وخسارت زیادی به سایر متعلقات ترانس وارد آمد در یکی ازکشورهای خارجی شرکتی خصوصی به نامbonanza دارای یک شبکه خصوصی انتقال وتوزیع بوده است وتعدادی از روستاها ومحله های اطراف خود را تامین می کند  بوشینگ های مربوط به ترانسفورماتورهای فشار قوی در پستهای برق این شرکت با سطح ولتاژ۲۳۰و۱۳۲و۶۶و۱۹کیلولت  به تناوب دچار مشکل میشوند وعلاوه بر ایجاد خاموشی، خسارت ببار آورده وکارمندان تعمیرات را به زحمت می اندازند پس از بررسی ها و دریافت نقطه نظرات کارشناسان به این نتیجه میرسند که باید ازیک سیستم مانیتورینگ استفاده کنند on line moitoring(omi) تا بدینوسیله همیشه وضعیت داخی بوشینگها را تحت کنترل خود درآورند وقبل از هرگونه حادثه پیش بینی لازم را بعمل آورند  .کلیه بوشینگها ی نصب شده روی ترانسفورماتورها  را از طریق  نقطه تپ تست  به کمک یک  softwareپردازش می نمایند مقدار ظرفیت خازنی،تانژانت دلتا وولتاژبرای هر بوشینگ تعریف شده وبا اندازه گیری لحظه ای ومقایسه آنها با مقدیر ثابت ،وضعیت داخلی بوشینگها تحت کنترل قرار می گیرد. این نرم افزار می تواند آلارم وحتی فرمان تریپ نیز صادر نماید وترانسفورماتور را از خطر انفجار بوشینگ نجات دهد