آزمايش و ارائه مدل‌های رياضی جديد برای پیشبینی مشخصات عايقی روغن ترانسفورماتور تحت تأثير تنش فشار محيط
محورهای موضوعی : مهندسی برق و کامپیوترمحمد میرزایی 1 * , احمد غلامي 2 , حمیدرضا طیبی 3
1 - دانشگاه علم و صنعت ايران
2 - دانشگاه علم و صنعت ایران
3 - جهاد دانشگاهی
کلید واژه: روغن معدنیفشار هواخواص عايقیمدلسازی رياضی,
چکیده مقاله :
روغن معدنی به عنوان یک مايع واسط جهت ايجاد خاصيت عایقی و انتقال حرارت به محیط خارج در ترانسفورماتورها به کار گرفته می‌شود. روغن داخل تانک ترانسفورماتورها، به علت ارتباط با محیط خارج، از طریق لوله رابط به محفظه سیلیکاژل و در نتیجه تنفس آن، تحت تأثیر تغییرات فشار هوا قرار می‌گیرد. از طرفی فشار هوا نیز به ارتفاع از سطح دریای آزاد بستگی دارد. بنابراین تغییر فشار هوا و در نتیجه تغییر فشار بالای روغن می‌تواند باعث تغییر ویسکوزیته روغن شده و خاصیت عایقی آن را تحت تأثیر قرار دهد. لذا فشار هوا به عنوان یک تنش محیطی می‌تواند بر پارامترهای عایق، مؤثر و باعث تضعیف و زوال سریع‌تر و در نتیجه پیری آن گردد. در این مقاله با انجام تست‌های آزمایشگاهی تجربه‌ای در مورد تأثیر فشار هوای محیطی/ارتفاع محل نصب ترانسفورماتور بر روی برخی از خواص روغن و زوال آن ارائه شده است. بدین منظور فشار هوا را در سلول روغن (صرفاً جهت بررسی تغییرات در شاخص‌های عایقی) به وسيله پمپ از 40 میلی‌متر جیوه تا 1250 میلی‌متر جیوه تغییر داده و قابلیت هدایت/جریان نشتی روغن در ولتاژهای مختلف و همچنین ميزان ولتاژ شکست آن اندازه‌گیری و آنالیزهای مختلف انجام شده است. سپس به کمک روش‌های ریاضی و آنالیز حداقل مربعات خطا، مدل‌های ریاضی تخمین برخی از شاخص‌های عایقی فوق، ارائه و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شده است. در نهایت یک مدل جدید و ساده که دقت مناسب داشته و در قیاس با نتایج آزمایشگاهی صحت خوبی را از خود نشان داده، پیشنهاد گردیده است.
Mineral oil in transformer is used for its insulation property and thermal transfer to external environment. Transformer oil is always under air pressure variation effects due to contact to external by silica gel chamber and the pressure which depends on the height of sea level. Therefore air pressure can affect on insulation parameters and its age. Air pressure changing can cause oil viscosity variation. In this paper, the air pressure effects on oil properties are studied by the use of tests carried out and measuring of the insulation characteristics. In a laboratory environment, air pressure was changed from 40 to 1250 mmHg using a pump. Then conductivity/leakage current and breakdown voltage are measured and analyzed. These results are used to presenting estimation models and also for suggestion of a new simple model by mathematical methods and then the models were compared to each other.
[1] A. Nosseir, N. Higgi, H. Said, and M. Awad, "Effect of ageing on the characteristics of mineral oil," in Proc. IEEE 11th Int. Conf. ICDL, pp. 451-455, Switzerland, Jul. 1993.
[2] M. A. A. Wahab, M. M. Hamada, A. G. Zeitoun, and G. Ismail, Novel Modeling for the Prediction of Aged Transformer Oil Characteristics, Elsevier, Electric Power Systems Research 51, pp. 61-70, 1999.
[3] P. R. Krishnamoorthy, K. R. Krishnaswamy, S. Vijayakumari, and K. Kumar, "Ageing of mineral oils-a diagnostic study," in Proc. the 3th Int. Conf. on Properties and Applications of Dielectric Materials, vol. 1, pp. 59-62, Tokyo, Japan, Jul. 1991.
[4] T. K. Saha, M. Darveniza, D. J. T. Hill, and T. T. Le, "Electrical and chemical diagnostics of transformers insulation-part B: accelerated aged insulation samples," IEEE Tran. on Power Delivery, vol. 12, no. 4, pp. 1555-1561, Oct. 1997.
[5] J. J. Kelly and D. P. Mayers, "Transformer life extension through proper reinhibiting and preservation of the oil insulation," IEEE Tran. on Industrial Applications, vol. 31, no. 1, pp. 185-193, Jan./Feb. 1995.
[6] M. Mirzaie, A. Gholami, and H. R. Tayebi, "Thermal degradation of cellulose insulation in power transformers," in Proc. IEEE Int. Conf. on Solid and Dielectric Industrial Applications, pp. 673-676, Winchester, UK, Jul. 2006.
[7] International Electrotechnical Commission, IEC60156, Method for the Determination of the Electric Strength of Insulation Oils, 1963.