2.2 فقدان العزل الكهربائي

2.2.1 فقدان العزل الكهربائي

تحت تأثير الجهد الكهربائي المتردد، سيتم تحويل جزء من الطاقة الكهربائية في العازل إلى طاقة حرارية. يُطلق على هذا الجزء من الطاقة اسم فقدان العزل الكهربائي. وهو ناتج بشكل رئيسي عن التوصيل الكهربائي واستقطاب الاسترخاء البطيء. كما أنه السبب الجذري للانهيار الكهربائي للعازل. تُعرف الطاقة المستهلكة لكل وحدة زمنية عادةً باسم قوة فقدان العزل الكهربائي.

2.2.2 أشكال فقدان العزل الكهربائي

ينقسم إلى: فقدان حر، فقدان ثنائي القطب، فقدان التوصيل الكهربائي، فقدان العزل غير المتجانس

2.3 شيخوخة العزل

2.3.1 مفهوم شيخوخة العزل

خلال تشغيل المعدات الكهربائية، وبسبب عوامل مختلفة لفترة طويلة، تحدث سلسلة من التغيرات الكيميائية والفيزيائية غير القابلة للعكس في مادة العزل، مما يؤدي إلى تدهور الخصائص الكهربائية والميكانيكية. يُطلق على هذا التغير غير القابل للعكس عادةً اسم الشيخوخة.

تنقسم شيخوخة العزل إلى شيخوخة حرارية، شيخوخة بيئية وشيخوخة كهربائية. العوامل المسببة للشيخوخة هي الحرارة، الكهرباء، الضوء، الأكسجين، الإشعاع والكائنات الدقيقة.

2.3.2 الشيخوخة الحرارية

بسبب الحرارة، يُطلق على شيخوخة مواد العزل اسم الشيخوخة الحرارية. في عملية الشيخوخة الحرارية، تخضع مواد العزل البوليمرية عادةً للتحلل الحراري، إنتاج جزيئات صغيرة أو هروبها. تنخفض خصائص العزل والخصائص الميكانيكية لمادة العزل.

2.3.3 الشيخوخة الكهربائية

في المعدات الكهربائية، تتغير خصائص مواد العزل تحت تأثير المجال الكهربائي بشكل غير قابل للعكس حتى تعجز. تُعرف هذه العملية باسم الشيخوخة الكهربائية. السبب الرئيسي للشيخوخة الكهربائية لمواد العزل هو التفريغ الجزئي. بسبب التفريغ الجزئي للأوزون، حيث يعتبر الأوزون عامل مؤكسد قوي، مما يسبب تفاعل إضافة للجزيئات الكبيرة التي تحتوي على روابط مزدوجة، ويحدث تشقق الأوزون للمادة.

2.3.4 الشيخوخة البيئية

تشير الشيخوخة البيئية إلى التفاعلات الكيميائية الملوثة الناتجة عن مواد العزل تحت تأثير الضوء، الأكسجين، الإشعاع، الأحماض والقلويات وغيرها من العوامل، حيث تعتبر الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس العامل الرئيسي.3 مادة العزل الصلبة

تشير مادة العزل الصلبة المستخدمة في المحولات إلى مادة العزل التي تكون صلبة في شكلها الأصلي أو خضعت لتفاعلات كيميائية وتغيرات فيزيائية لتصبح صلبة. هناك العديد من أنواع مواد العزل الصلبة للمحولات، مثل الورق العازل، الورق المقوى العازل، شريط نومكس، الورق اللاصق، الخشب الرقائقي الكهربائي، لوح قماش الزجاج الإيبوكسي، الصفيحة منخفضة الفقد العازل، الطلاء العازل، الغراء العازل، الشريط القطني، شريط التثبيت، شريط البوليستر الشبكي بدون لحمة وغيرها. ستعرض هذه الدورة التدريبية مواد العزل الصلبة الرئيسية المستخدمة في المحولات للجميع.

3.1 الورق العازل

الورق العازل الموصوف هنا يشير إلى ورق لب الخشب الكبريتي النقي، ويشمل الورق العازل الآخر الورق الليفي الصناعي (مثل ورق نومكس)، الورق العازل السميك (مثل ورق دينيسون) وغيرها.

3.1.1 ينقسم الورق العازل إلى فئتين: الورق الليفي النباتي والورق الليفي الصناعي.

3.1.2 العلاقة بين التركيب الجزيئي للسليلوز وخصائص الورق العازل

3.1.2.1 التشريب

نظرًا لأن التركيب الجزيئي للسليلوز يتكون من مجموعات الهيدروكسيل والكحولات الأولية، فإن السليلوز يتمتع بقدرة جيدة على امتصاص الرطوبة. إذا تم وضع السليلوز في هواء رطب، ستخترق جزيئات الماء بين الجزيئات الكبيرة للسليلوز، مما يؤدي إلى ترطيب الشعيرات الدموية في بنية السليلوز. لذلك، يتمتع الورق العازل بقدرة معينة على التشريب. يرتبط تشريب الورق العازل ارتباطًا وثيقًا بعمليات صنع اللب، الضرب وصنع الورق. من وجهة نظر صنع اللب، كلما كان اللب أنقى، كانت الجودة أفضل وكان التشريب أكبر.

3.1.2.2 الخصائص الميكانيكية

تعتمد القوة الميكانيكية للورق أولاً على الوزن الجزيئي للسليلوز. كلما زاد الوزن الجزيئي، زادت القوة. انطلاقًا من هذا المفهوم الأساسي، إذا كنت بحاجة إلى ورق عازل ذو قوة أعلى، يمكنك استخدام الخشب كمادة خام بدلاً من ألياف القنب أو ألياف القطن، لأن الوزن الجزيئي لألياف القطن والقنب أكبر بكثير من الوزن الجزيئي لألياف الخشب.

3.1.2.3 الأداء الكهربائي

3.1.3 الورق العازل الرئيسي للمحولات المغمورة بالزيت

في المحولات المغمورة بالزيت، غالبًا ما تستخدم الأوراق العازلة هي ورق كابلات الطاقة، ورق الكابلات عالية الجهد وورق عزل اللفات للمحولات. يتم تقديم مؤشرات أدائها أدناه.

3.1.3.1 ورق كابلات الطاقة

يستخدم ورق كابلات الطاقة لعزل كابلات الطاقة والمحولات أو غيرها من المنتجات الكهربائية ذات جهد 35 كيلو فولت وأقل. تنقسم المنتجات إلى ثلاث درجات: DLZ-V، DLZ-A و DLZB، ويتم تقسيم السماكة إلى ثلاثة أنواع: 80 ميكرون، 130 ميكرون و 170 ميكرون. هذا الورق الكابلي هو ورق شبكي.

3.1.3.2 ورق الكابلات عالية الجهد

ورق الكابلات عالية الجهد مناسب للمحولات ذات جهد 110~330 كيلو فولت، وهو ورق شبكي

3.1.3.3 ورق عزل اللفات للمحولات

ورق عزل اللفات للمحولات هو أيضًا نوع من ورق الكابلات عالية الجهد، ولكن أداء الورق أفضل. يمكن استخدامه لمحولات 550 كيلو فولت، المحولات والمفاعلات. هناك ثلاثة أشكال لمحتوى الماء في الورق العازل والورق المقوى العازل؛ 1. الماء المرتبط كيميائيًا. 2. الارتباط الفيزيائي والكيميائي بالماء (امتصاص الماء). 3. الجمع الفيزيائي والميكانيكي للماء.

من بينها، يتمتع الماء المرتبط كيميائيًا بأقوى قوة ربط، ومحتواه العام أقل من 0.1%. إذا تم تجفيف المحول، إذا تم التعامل مع الماء المرتبط، سينخفض درجة البلمرة للورق المقوى العازل وسيحدث شيخوخة للمادة. بالنسبة للمحولات فائقة الجهد، يتراوح محتوى الماء للمادة المجففة بين 0.2% و 0.3%.

الماء المرتبط فيزيائيًا وكيميائيًا يشير إلى امتصاص الماء المرتبط فيزيائيًا، والذي يعتمد على التفاعل الجزيئي بين المادة والماء. بسبب النشاط الداخلي والخارجي لألياف السليلوز، يتم امتصاص السائل بواسطة الجاذبية الفيزيائية والكيميائية. يتراوح محتوى الرطوبة الممتص بالشكل الفيزيائي والكيميائي بين 8% و 9%.

الماء المرتبط فيزيائيًا وميكانيكيًا يشير إلى الماء الحر. من خلال التوتر السطحي للسائل في الشعيرات الدموية للمادة، يكون موجودًا في نظام الشعيرات الدموية الكبيرة، أي أنه موجود في تجويف الخلية والفراغ بين الخلايا، ويتم ربط المادة فيزيائيًا وميكانيكيًا. في تصنيع الورق العازل والورق المقوى، يتم إزالة الماء الحر أولاً أثناء عملية تجفيف الورق والورق المقوى، ثم يتم امتصاص الماء جزئيًا، ويتم التحكم في محتوى الماء عند حوالي 6%.

3.1.3.4 ورق الهاتف

يتم صنع ورق الهاتف من لب الخشب الكبريتي غير المبيض ويستخدم بشكل رئيسي في إنتاج كابلات الهاتف. تستخدمه بعض مصانع المحولات أيضًا في إنتاج المحولات. يستخدم ورق الهاتف أيضًا كالورق الأساسي للورق العازل المموج.

ينقسم ورق الهاتف إلى ثلاث فئات: A، B و C حسب الجودة، حيث يتم استخدام A و B لتصنيع كابلات الاتصالات. ينقسم ورق الهاتف إلى مواصفتين: DH-50 و DH-75،

ورق الهاتف هو ورق شبكي.

3.1.3.5 ورق المكثف

ينقسم ورق المكثف إلى فئة A وفئة B. تُستخدم فئة A لمكثفات الورق العازل المعدنية في صناعة الإلكترونيات، وتُستخدم فئة B لورق المكثف القياسي لمكثفات الطاقة، والذي يتميز بكثافة عالية وسماكة رقيقة.

3.1.3.6 ورق العزل الملتف

يستخدم ورق العزل الملتف كالقاعدة للورق اللاصق (يحتوي الورق اللاصق على ورق لاصق من جانب واحد، ورق لاصق مزدوج الجوانب وورق لاصق شبكي، ويستخدم الورق اللاصق لتغليف الأنبوب العازل والغلاف السعوي. تتميز ورق العزل الملتف بأن امتصاص الماء أعلى من ورق الكابلات وأقل من ورق التشريب. سماكته هي 0.07 مم، 0.09 مم.

3.1.3.7 ورق العزل المشرب

ورق العزل المشرب هو ورق عازل يستخدم لقمع المنتجات الرقائقية بعد تشريب الراتنج. وفقًا لاستخدام المنتجات الرقائقية، ينقسم ورق العزل المشرب إلى: ورق لب الخشب الكبريتي، ورق لب الخشب الكبريتيت. تتميز ورق العزل المشرب بأكبر ميزة وهي أنه يتمتع بخصائص تشريب جيدة، حيث أن ارتفاع امتصاص الماء هو الأعلى بين الأوراق العازلة، وورق العزل المشرب محايد.

3.2 الورق العازل المموج

يتم صنع الورق العازل المموج من ورق العزل الكهربائي بالتجاعيد. هناك تجاعيد على طول اتجاهه العرضي، ويتم سحب التجاعيد عند التمدد. بسبب إجراءات معالجة التجاعيد المختلفة، يمكن صنع ورق مموج بتمدد مختلف. تتراوح سماكة الورق العازل بشكل عام بين 0.05 مم ~ 0.12 مم، ويتراوح نطاق التمدد بين 5% ~ 200%. يستخدم الورق العازل المموج بشكل شائع في عزل اللفات للمحولات المغمورة بالزيت، مثل الضمادات العازلة لرؤوس اللفات، الموصلات العازلة والشاشات العازلة.

3.3 ورق دينيسون

يتم تحويل الورق العازل المعدل إلى ورق النتريل، وفي عملية التصنيع، يتم إضافة ثنائي نتريل أمين، إيثيلين سيانيد وغيرها إلى اللب. يتم إنتاجه بواسطة دينيسون في الولايات المتحدة، ويتميز بأنه بعد تجعيد الورق وضغطه، يتمتع بقوة ميكانيكية جيدة وتمدد مناسب. وهو مادة مثالية لعزل لفائف المحولات الكبيرة. يمكن استخدامه لربط سلك التبديل لضمان الضيق دون حدوث تورم.