طرح های پژوهشی انجام شده در مورد مدلسازی و آشکارسازی درخت رطوبتی و تنزل عایقی ... |
منبع بار باقیمانده از تجمع بارها در درخت رطوبتی با اعمال ولتاژ DC در زمانی که این بار در حال حرکت و یا ناپدید شود می باشد که با اعمال ولتاژ ac بار باقیمانده آشکار می شود.
با اعمال ولتاژ ac به بارباقیمانده درحالت تنزل درخت رطوبتی، زمان آسودگی سریعتر می شود. این ویژگی وابسته به مشخصه غیرخطی (V-I) درخت رطوبتی دارد.
اگرچه بارباقیمانده از بخش غیر مرتبط با فرسودگی بوجود می آید ولی زمان آسودگی بار باقیمانده با ac اعمالی دیگر منابع، متفاوت است. چون زمان آسودگی درخت رطوبتی سرعت قابل ملاحظه ای دارد ، برای رسیدن به جداسازی سیگنال فرسودگی از سیگنال خطا باید زمان آسودگی بار باقیمانده سریع استخراج شود[۲۱].
استفاده از اعوجاج هارمونیکی (THD)[32]جریان تلفات
درخت های رطوبتی طویل، از طرف دیگر، می توانند تاثیر زیادتری روی THD جریان مقاومتی داشته باشند و بنابراین با اندازه گیری THD می توان جریان مقاومتی را بهتر آشکارسازی کرد، زیرا هم بستگی بین THD و طول متوسط درخت رطوبتی بهتر از هم بستگی بین tanδ و درخت رطوبتی است. علاوه بر این وقتی خرابی زیاد می شود، مقاومت عایق معمولا کم می شود و خازن شنت زیاد می شود که می توان از آن برای نشان دادن خرابی عایقی استفاده کرد[۲۶].
استفاده از مولفه DC جریان نشتی عایق
می دانیم که جریان DC کوچکی در جریان عایق کابلهایی که قدری خرابی دارند وجود دارد. با آشکارسازی این جز DC می توان به درجه تنزل عایقی پی برد اندازه گیری جریان نشتی DC که برای تشخیص تنزل درخت رطوبتی درعایق کابل انجام شده، اغلب جریان نشتی متغیر و ناپایدار مشاهده شده است. این پدیده را “ضربه زدن[۳۳]” نامیدند که برای رابطه تخلیه جزئی همراه با درخت رطوبتی درنظر گرفته شده است[۲۶].
اندازه گیری ولتاژبازگشتی[۳۴]
روش ولتاژ بازگشتی، از رایج ترین روش ها برای تشخیص تنزل عایقی و وجود درخت رطوبتی در داخل عایق کابل هاست. ازآنجائی که درخت رطوبتی و یا عوامل دیگر تنزل عایقی خاصیت غیر خطی دارند بهتراست درحوزه زمان مورد بررسی قرار گیرند تا حوزه فرکانس [۲۷].
با روش ولتاژ بازگشتی (RVM) می توان سطح تنزل عایقی را تشخیص داد. وقوع ولتاژ بازگشتی ناشی از پدیده قطبش ناپذیری[۳۵]عایق است که در سه مرحله میباشد[۲۷]:
با اعمال ولتاژ پله DC ، خازن های ذاتی ( ناشی از شکل هندسی کابل) شارژ شده و عایق قطبش پذیر خواهد شد. در این زمان باری که در عایق وجود دارد ، شامل بارهای آزاد خازن ها و مقید ناشی ازقطبی شدن است.
اتصال کوتاه کردن کابل برای مدت کوتاه، باعث خارج شدن بارهای آزاد خازنی و شروع قطبش ناپذیری در عایق است.
پس از حذف بارهای آزاد، اتصال کوتاه باز شده و با ادامه قطبش ناپذیری بارهای مقید نیز بصورت بارهای آزادخواهد شد. ولتاژی که با آزاد شدن بارها ایجاد می شود، ولتاژ بازگشتی نام دارد[۲۷].
این سه مرحله در شکل (۳‑۳) نشان داده شده است:
شکل (۳‑۳). مراحل اندازه گیری ولتاژ باز گشتی[۲۷]
در شکل (۳‑۳) ولتاژ بازگشتی، سه پارامتر مهم وجود دارد که عبارتند از[۲۷]:
شیب اولیه پس ازقطع اتصال کوتاه
اندازه بیشینه ولتاژ بازگشتی
زمان وقوع بیشینه ولتاژ بازگشتی
تشخیص میزان تنزل عایقی کابل، ناشی از حضور حفره و یا درخت رطوبتی با بهره گرفتن از یک طیف قطبشی، حتی درصورتیکه یک اندازه گیری مرجع برای کابل سالم دردسترس باشد، کاربسیار دشواری است. جهت تشخیص حفره و درخت رطوبتی بدون نیاز به اندازه گیری مرجع، نیاز به دوطیف قطبشی با نسبت متفاوت میباشد که با بهره گرفتن از آن میتوان طیف قطبشی تقسیم شده را بدست آورد. برای محاسبه طیف تقسیم انجام شده است. به کمک این طیف میتوان بوجود حفره و درخت رطوبتی درعایق پی برد. بطور مثال طیف قطبشی در کابل های غیر درخت رطوبتی و کابل های درخت رطوبتی در شکل (۳‑۴) وشکل (۳‑۵) بدست آمد[۲۶].
شکل (۳‑۴). طیف قطبشی کابل PE سالم[۲۶]
شکل (۳‑۵). طیف قطبشی کابل PE درخت رطوبتی[۲۶]
حال به بررسی تاثیر طول درخت رطوبتی در طیف تقسیم[۳۶] پرداخته می شود. در بررسیهای صورت گرفته نسبت طول درخت رطوبتی به ضخامت عایق (crossing) به میزان ۱۰ ، ۲۰ ، ۴۰ ، ۶۰ و ۸۰ درصد محاسبه شده و عرض درخت رطوبتی بطور ثابت ۱/۰ طول درخت رطوبتی است . در شکل (۳‑۶) طیف تقسیم این حالت رسم شده است. پیک طیف تقسیم به مقدار بزرگتر Tc شیفت پیدا کرده و دامنه پیک با افزایش درخت رطوبتی افزایش پیدا کرده است[۲۶].
شکل (۳‑۶). طیف تقسیم شبیه سازی شده کابل های XLPE با طول درخت رطوبتی در محدوده ۱۰ الی ۸۰ درصد ضخامت عایق[۲۷]
تاثیر عرض درخت رطوبتی نیز مورد مطالعه قرار گرفت و برای محاسبه ۱/۰ الی ۵ درصد طول عایق (covering) و طول درخت رطوبتی بطور ثابت ۴۰ درصد ضخامت عایق در نظر گرفته شده است. درشکل (۳‑۷) طیف تقسیم درعرض درخت رطوبتی رسم شده است. دامنه پیک طیف تقسیم با افزایش عرض درخت رطوبتی افزایش یافته است. مکان پیک، وابستگی جزئی به عرض درخت رطوبتی دارد[۲۷].
شکل (۳‑۷). طیف تقسیم شبیه سازی شده کابل های XLPE با عرض درخت رطوبتی در محدوده ۰.۱ الی ۵ درصد طول عایق[۲۷]
جمع بندی آشکار سازی درخت رطوبتی اندازه گیری ولتاژبازگشتی :
طیف تقسیم بخوبی می تواند کابل های سالم و درخت رطوبتی شده چه در آزمایشگاه و چه در میدان را از هم تشخیص دهد.
شبیه سازی طیف تقسیم کابل های XLPE برای مقادیر مختلف نشان می دهد که طول درخت رطوبتی به مکان پیک طیف تقسیم بسیار حساس و به عرض درخت رطوبتی غیر حساس است[۲۷].
روش اندازه گیری جریان آسودگی همدما[۳۷]
این روش، روشی بسیار قدرتمند در ارزیابی شرایط عایقی میباشد که از دسته روشهای غیرمخرب است. تئوری روش به این صورت است که عایق، دارای سطوح تلههایی[۳۸] است که به صورت غیر پیوسته در تمامی باند انرژی پخش شده اند. ثابت زمانی و اندازه این سطوح تلهها در شرایط مختلف عایقی متفاوت خواهد بود. وقتی که این تلهها با یک منبع تحریک میشوند و بعد از آن در دمای ثابت تحریک حذف می شود، جریان غیرقطبی شدن، به صورت یکنواخت با زمان کاهش خواهد یافت. جریان آسودگی همدما را میتوان به صورت زیر محاسبه کرد[۲۸]:
q: بار
L: ضخامت عایق
f0(E): مکان اولیه تلههای پر شده از الکترون
N(E): چگالی تلهها
E: انرژی تلهها
حاصلضرب جریان و زمان به صورت خطی با چگالی تلهها، N(E)، متناسب است. بنابراین نمودار I(t).t-logt، به صورت مستقیم توزیع انرژی تلههای اشغال شده در عایق را نشان میدهد. در ضمن میتوان جریان آسودگی همدمای اندازه گیری شده را به صورت زیر با سه مولفه وابسته به زمان تقریب زد[۲۸]:
که پارامترهای ai و از برازش اطلاعات عایق محاسبه میشوند. با مقادیر محاسبه شده جریان آسودگی همدما، به صورت زیر پارامتری با عنوان ضریب A تعریف می شود که برحسب اندازهای که برای آن محاسبه می شود، سطح تنزل عایقی مشخص می شود[۲۸]:
≈
جدول (۳‑۱) سطح تنزل عایقی با ضریب A را نشان می دهد[۲۸].
جدول (۳‑۱). میزان سطح فرسودگی عایقی با درنظر گرفتن ضریب A[28]
سطح فرسودگی | سالم | نیمه عمر | فرسوده | بحرانی |
ضریب A | ۷۵/۱< | ۷۵/۱-۹۰/۱ |
فرم در حال بارگذاری ...
[یکشنبه 1400-08-16] [ 07:56:00 ق.ظ ]
|