مقاله برق با ترجمه فارسی

ارزیابی تخریب حرارتی کاغذ کرافت در ترانسفورماتورهای قدرت عایق شده با استرهای طبیعی

 

نام لاتین: Thermal degradation assessment of Kraft paper in power transformers insulated with natural esters

1. Introduction

Electricity distribution and transmission require the use of power transformers, so they are vital and strategic components of any electric power system [1–4]. It is known that the failure of power transformers can produce significant economic losses related to its reparation or replacement as well as financial losses compensations required by consumers [4,5]. The life span of transformers is basically determined by physicochemical, electrical and mechanical characteristics of their insula- tion system [6,7]. This insulation system generally consists of two types of materials, liquid and solid [8]. In power transformers, solid insulation is frequently based on cellulose which is used in different forms (paper, press-board...). The most common is Kraft paper, a mix of 78–80% cellulose, 10–20% hemicellulose and 2–6% lignin [9]. This paper is the main solid insulator for the winding conduc- tors. As insulator, the dielectric paper is a material that avoids the flow of electric current among conductors. Solid insulation is impregnated with dielectric oil which is also used as cooling medium [10]. In the case of a 150 MVA transformer it may contain as much as 80 tons of oil and up to 30 tons of paper. This insulation system under operational conditions suffers electrical, thermal, environmental and mechanical stress due to the presence of traces of air and water which worsen electrical properties of paper and oil [5,11]. Although, oil can be easily reclaimed or substituted this will not extend the cellulose’s life [2]. For this reason, the degradation of cellulose-based paper determines the useful life of a power transformer [12]. Cellulose degrades slowly but inevitably losing its mechanical properties [13] due to the breakage of glycosidic inter-monomer bonds in the polymer which reduces the chain- length [14]. Failure occurs when the mechanical strength of the paper decreases to the point where it is brittle and liable to damage by mechanical movement.

مقدمه

توزیع و انتقال برق مستلزم استفاده از ترانسفورماتورهای قدرت است، لذا آنها اجزای مهم و راهبردی هر سیستم برقی هستند (منابع 1 و 4). مشخص است که خرابی ترانسفورماتورهای قدرت می تواند باعث ایجاد زیان های اقتصادی قابل توجهی در رابطه با جبران خسارت یا جایگزینی آنها و همچنین زیان های مالی شود که مستلزم پرداخت غرامت توسط مصرف کنندگان می باشد (منابع 4 و 5). به طور اساسی، طول عمر ترانسفورماتورها بوسیله ویژگی های فیزیکی-شیمیایی، الکتریکی و مکانیکی سیستم عایقی آنها تعیین می شود (منابع 6 و 7). این سیستم عایقی به طور کلی متشکل از دو نوع مواد مایع و جامد می باشد (منبع 8). در ترانسفورماتورهای قدرت، غالبا عایق جامد بر اساس سلولز است که در اشکال مختلف استفاده می شود (کاغذ، میز اتو و...). رایج ترین کاغذ، کاغذ کرافت، ترکیبی از 78 تا 80 درصد سلولز، 10 تا 20 درصد همی سلولز، و 2 تا 6 درصد لیگنین است (منبع 9). این کاغذ، عایق جامد اصلی برای چرخاند رساناها می باشد. به عنوان عایق، کاغذ دی الکتریک ماده است که از عبور جریان الکتریکی در بین رساناها جلوگیری می کند. عایق جامد با روغن دی الکتریک آغشته می شود که همچنین به عنوان محیط خنک کننده استفاده می شود (منبع 10). در مورد یک ترانسفورماتور با قدرت 150MVA این محیط ممکن است حاوی 80 تن روغن و بیشتر از 30 تن کاغذ باشد. این سیستم عایقی تحت شرایط عملیاتی فشار الکتریکی، حرارتی، محیطی و مکانیکی را تحمل می کند به علت حضور اثرات هوا و آب که خواص الکتریکی کاغذ و روغن را بدتر می کند (منابع 5 و 11). هر چند روغن به آسانی می تواند اصلاح یا جایگزین شود اما این کار زندگی سلولز را گسترش نمی دهد (منبع 2). به این دلیل، تخریب کاغذ مبتنی بر سلولز طول عمر مفید یک ترانسفورماتور قدرت را تعیین می کند (منبع 12). سلولز به کندی تخریب می شود اما خواص مکانیکی خود را به ناچار به علت شکستگی ورقه های بین مونومر گلیکوزیدی موجود در پلیمر که طول زنجیره را کاهش می دهد از دست می دهد (منابع 13 و 14).

دانلود مقاله با ترجمه فارسی