بررسی خصوصیات عایق های مایع و کاربرد آنها در در برق قدرت

برق، الکترونیک، مخابرات
دانلود پایان نامه مهندسی برق قدرت گروه بندی عایقهای مایع و بررسی خصوصیات عایق های مایع و کاربرد آنها چکیده: این پروژه که تحت عنوان بررسی خصوصیات عایق های مایع و کاربرد آنها در در برق قدرت می باشد از سه فصل تشکیل یافته است که در طول این پروژه ضمن آشنایی شما با عایق های مایع و انواع آنها شما را با چگونگی کاربرد و خصوصیات فیزیکی این عایق ها آشنا می سازیم. در فصل اول تحت عنوان گروه بندی عایق های مایع شما را با انواع عایق های مایع و گروه بندی این عایق ها آشنا کرده و ضمن آشنایی هر چه بیشتر با این گونه عایق ها شما را با خواص فیزیکی و شیمیایی این عایق ها آشنا می کنیم. در فصل دوم که تحت عنوان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی عایق های مایع می باشد ضمن آشنایی شما با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی این عایق ها و ضمن آشنایی هر چه بیشنر با این گونه عایق ها با روغن های این عایق و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی و خواص الکتریکی این عایق آشنا می شوید. در فصل سوم که تحت عنوان شکست در عایق های مایع ضمن آشنایی با شکست در این گونه عایق و نظریه های مربوط به این شکست در این عایق ها با نظریه های شکست و همچنین با توجه به نظریه های شکست به ترکیب عایق مایع و جامد پرداخته و شما را هر چه بیشتر با شکست عایق های مایع آشنا می سازد ودر انتها به نتیجه گیری مباحث مربوطه دراین سه فصل پرداخته می شود. کلمات کلیدی : عایق های مایع شکست در عایق های مایع عایق های مایع در برق قدرت خصوصیات فیزیکی و شیمیایی عایق های مایع مقدمه: با توجه به افزایش روز افزون میزان تولید انرژی الکتریکی توسط نیروگاه ها، اهمیت انتقال انرژی از طریق خطوط انتقال با ولتاژهای بسیار بالا روز به روز افزایش می یابد؛ به گونه ای که ولتاژ خطوط فشار قوی از مرز هزار کیلوولت گذشته است و روند این افزایش با سرعت زیادی انجام می گردد. بدین منظور برای دانشجویان مهندسی برق مناسب و ضروری است تا با مسائل مربوط به ولتاژهای فشار قوی آشنا شده، پشتوانه مناسبی در زمینه مهندسی فشار قوی داشته باشند. البته همیشه علم مهندسی فشار قوی درگیر با مسایل عایق کاری بوده است؛ زیرا با افزایش سطح ولتاژ، مسائل عایق کاری تجهیزات فشار قوی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار خواهد بود. بالطبع با افزایش سطح ولتاژ، خصوصیات انواع عایقهای بکار رفته، مسائل میدانهای الکتریکی، شکست الکتریکی عایقها و دیگر موارد مرتبط با آن ها، جایگاه خاص و مهمی را بخود اختصاص می دهد. همچنین مباحث فیزیک و تکنولوژی عایق های الکتریکی بر روی اصول متعددی استوار شده است. این اصول مربوط به علوم فیزیک، مکانیک، شیمی و ریاضی است، بنابراین آسان می توان پذیرفت که این رشته از مهندسی برق از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پیدایش و تکامل انواع عایقهای الکتریکی، چه برای مهندسی الکترونیک و چه برای مهندسی الکتروتکنیک پس از جنگ جهانی دوم از چنان سرعتی برخوردار بوده است که شناسایی و کاربرد صحیح آنها برای مهندسین متخصص نیز خالی از دشواری نبوده است. به ویژه ساخت و تهیه عایقهای ترکیبات کربنی از راه مصنوعی که در بیست سال اخیر سیلی از انواع عایقها با خواص ممتاز و کاربردی وسیع را برای ساختمان دستگاه ها و ماشین های الکتریکی عرضه داشته است که طبیعی است بالا بردن بیشتر سطح آگاهی مهندسین برق را در این زمینه الزام آور می سازد. بدون شک، تکامل صنعت عایقسازی، بویژه پس از جنگ جهانی دوم، سهم بسزایی در تحقق یافتن پیشرفتهای الکترونیک در سال های اخیر داشته است. تنها موفقیتهای چند ساله اخیر، در زمینه ساختن عایقهای مصنوعی، نشانه بارزی از کوشش های همه جانبه ای است که همه دانشمندان علوم مهندسی برای امکان دادن به استفاده بیشتر از نیروی برق، در زمینه های مختلف، آغاز کرده اند. وظیفه اصلی عایقهای الکتریکی عبارتست از عایق کردن دو یا چند هادی که تحت فشارهای الکتریکی مختلفی قرار گرفته باشند، نسبت به یکدیگر و یا نسبت به زمین. از عایقهای الکتریکی، خصوصیات دیگری نیز، از قبیل مقاومت در برابر مواد شیمیایی و مقاومت در مقابل حرارت، مورد انتظار است تا آنکه تلفات ناشی از حرارت در آنها در حداقل باقی بماند. فهرست مطالب چکیده: 4 مقدمه: 6 فصل اول:گروه بندی عایق های مایع 11 1-1- مقدمه: 11 عایقهای الکتریکی به دو دسته اصلی تقسیم می شوند: عایقهای معدنی، عایقهای ترکیبات کربنی. 11 الف) عایقهای معدنی که به شکل طبیعی خود به کار گرفته می شوند، مانند سنگ مرمر و سنگ شیفر - میکا – پنبه نسوز – هوا و ازت 11 2-1- طبقه بندی مواد براساس دمای کار: 16 جدول (1-1): طبقه بندی مواد عایقی برحسب دما 17 شکل 1-1- ضریب تلفات 5 نوع روغن معدنی در تابعیت از حرارت 21 شکل 2-1- ضریب تلفات و مقاومت الکتریکی روغن در تابعیت از حرارت 22 1-3-1- استقامت الکتریکی روغن عایق: 23 شکل 3-1- فشار الکتریکی فروپاشی روغن خالص و کاغذ 25 2-3-1- کاغذ غوطه خورده در روغن: 26 شکل 5-1- کاربرد نوار کاغذی در ساختمان ترانسفورماتور جریان نوع صلیب حلقه ای 29 شکل 7-1- برش عرضی در یک ترانسفورماتور 31 شکل 9-1- خازن استوانه شکل، کاغذ – روغن شکل 10-1- خازن مسطح کاغذ – روغن 32 4-1- کلوفن: 33 5-1- فلورکربن مایع: 38 6-1- هیدروکربورهای آروماتیک کلردار: 42 7-1- سیالات بکار رفته در ترانسفورماتور: 44 8-1- سیالات مورد استفاده در خازن: 46 شکل (13-1) تغییرات نفوذ پذیری نسبی و ضریب تلفات دی فنیل های کلرینه شده نسبت به دما 49 شکل (14-1) تغییرات نفوذ پذیری نسبی و ضریب تلفات دی فنیل های کلرینه شده برحسب فرکانس 50 9-1- مایعات دی الکتریک جدید مورد استفاده در خازنها: 51 جدول (4-1) خواص فیزیکی دو نوع سیال جدید مورد استفاده در خازنها 53 جدول (5-1) خواص دی الکتریک دو نوع سیال جدید مورد استفاده در خازنها 53 10-1- روغنهای نباتی و استرهای دیگر: 53 11-1- هیدروکربورهای ترکیبی (Synthetic) : 54 12-1- مایعات سیلیکونی: 56 13-1- نیتروبنزن: 58 14-1- گازهای تک عنصری مایع شده: 59 فصل دوم:خواص فیزیکی و شیمیائی عایق های مایع و اندازه گیری آن ها: 64 1-2- مقدمه: 64 ویژگی های یک ماده عایقی 67 1-2-2- رفتار مکانیکی ماده عایقی: 67 2-2-2- رفتار گرمایی ماده عایقی: 68 شکل (1-2) رابطه بین دمای مطلق و کارکرد عایق 69 3-2-2- رفتار شیمیایی: 69 4-2-2- خصوصیات الکتریکی: 69 5-2-2- عوامل اقتصادی: 70 3-2- شیمی مایعات دی الکتریک: 70 4-2- طبقه بندی مایعات دی الکتریک: 72 1-5-2- سمیت مایعات دی الکتریک: 73 3-5-2- خلوص، بی اثری و پایداری شیمیائی و حرارتی مایعات دی الکتریک: 74 4-5-2- اثر جرقه در مایعات دی الکتریک: 76 5-5-2- اثرات میزان آب موجود در مایعات دی الکتریک: 76 6-5-2- خواص عایقی: 77 8-5-2- انطباق پذیری مایعات دی الکتریک: 84 6-2- روغنهای عایق: 85 شکل (2-2) منحنی های حلالیت آب در روغن عایق برحسب دما 100 5-7-2- نفوذ پذیری و افت دی الکتریک: 107 بخش دوم: فیزیک عایقها 111 8-2- مقاومت مخصوص: 112 1-8-2- قابلیت هدایت الکتریکی در عایق: 113 9-2- اندازه گیری مقاومت مخصوص عایق: 122 1-10-2- ولتاژ شکست عایق مایع: 133 فصل سوم:شکست در عایق های مایع 140 2-3- عایق های مایع خالص و تجارتی: 145 3-3- نظریه شکست الکترونی: 146 4-3- مکانیسم ذره جامد معلق: 149 شکل (3-3): اثر ذرات معلق در روغن عایق و بوجود آمدن پل 155 6-3- مکانیزم شکست در اثر حباب های ناخالص گازی: 160 شکل (8-3) تغییرات ولتاژ شکست روغن با درصد آب حل شده در آن 164 شکل (9-3) تغییرات استقامت الکتریکی روغن برحسب میزان رطوبت برای الکترودهای VDE 166 شکل (3-10): تغییرات استقامت الکتریکی روغن عایق با پایه مواد نفتی برحسب درجه حرارت برای مقادیر آب حل شده در آن 167 شکل (11-3) تغییرات استقامت الکتریکی روغن برحسب مقدار آب موجود در آن 168 8-3- عوامل موثر بر ولتاژ شکست عایق مایع: 174 9-3- مدل انتقال حرارت الکتریکی و هیدرودینامیک الکتریکی شکست عایق: 181 12-3- اثر حایل: 195 13-3 ضریب ضربه 213 14-3- ترکیب عایق های مایع و جامد 214 شکل (57-3) مدار اندازه گیری ولتاژ شروع تخلیه جزئی 232 16-3- شکست عایق جامد در روغن: 237 19-3- استریمر در عایق مایع: 248 شکل (87-3): یک استریمر که به شکست کامل منجر شده است. 257 21-3- تقسیم بارهای الکتریکی داخل عایق مایع ناشی از میدان الکتریکی: 263 نتیجه گیری و پیشنهادات: 265 منابع و ماخذ: 269