جهاز اختبار جهد انهيار الزيت العازل، المعروف أيضًا باسم جهاز اختبار قوة العزل الكهربائي للزيت العازل، أو جهاز اختبار تحمل جهد زيت المحولات، وغيرها من التسميات، هو أداة لقياس قوة العزل الكهربائي للزيت العازل. لتحليل نتائج اختبار جهاز قياس تحمل الجهد، نبدأ من كيفية انهيار الزيت العازل:
مع أجهزة التنقية الحالية في العالم، بعد معالجة الزيت العازل عدة مرات، غالبًا ما يكون محتواه من الماء أكبر من 2 ملغم/كغم، ولا يقل طول جزيئات الشوائب التي يتجاوز حجمها 5 ميكرومتر في كل 100 مل من الزيت عن الآلاف؛ بالإضافة إلى ذلك، أثناء عملية أخذ العينات والقياس، تتلامس عينة الزيت حتمًا مع الغلاف الجوي المحيط، مما يؤدي إلى تسرب الرطوبة والغبار من الجو إلى الزيت. تندمج هذه الشوائب في الزيت وجزيئات الماء المذابة فيه ارتباطًا وثيقًا مع جزيئات الزيت النقية، وقبل حدوث الاستقطاب والتأين بين الأقطاب بفترة طويلة، تترتب وتتجمع على طول شدة المجال الكهربائي، ثم تتأين مكونة مسارات دقيقة، تُعرف بـ "الجسور الصغيرة"، التي تربط بين القطبين، مما يؤدي إلى انهيار سريع للزيت. كلما زادت الشوائب في الزيت، كلما كان تشكيل هذه الجسور أسهل وانخفض جهد الانهيار. قياس جهد انهيار الزيت العازل هو في الواقع قياس كمية الشوائب في الزيت العازل، أي الحكم على درجة تلوث الزيت العازل.
عملية انهيار الزيت هي في الواقع عشوائية وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالحالة اللحظية للمجال الكهربائي في فجوة الزيت. عدم انتظام توزيع الشوائب في الزيت وحركة جزيئات الشوائب تؤدي إلى تغير توزيع جزيئات الشوائب في فجوة الزيت مع الزمن، لذا فإن موقع الجسر في المجال الكهربائي غير متوقع. خاصة بالنسبة للأقطاب ذات الحواف المسطحة، فإن المجال الكهربائي المنتظم نسبيًا يشغل حجمًا أكبر بكثير من المجال الكهربائي بنفس الشدة المتكون بواسطة الأقطاب الكروية أو ذات الأغطية الكروية، مما يجعل مواقع الجسور الصغيرة أكثر عدم قابلية للتوقع واحتمال تشكلها أكبر بكثير. هذا هو السبب الأساسي لكون قيمة جهد انهيار الزيت المقاسة بواسطة قطب ذي حافة مسطحة أقل من تلك المقاسة بالنوعين الآخرين من الأقطاب.
من تحليل آلية الانهيار أعلاه، يمكننا أن نعرف أنه على الرغم من أن انهيار فجوة الزيت هو لحظة قصيرة، إلا أن العملية معقدة، حتى لو كانت عينة واحدة، فإن القيم المقاسة في اختبارات الانهيار المتعددة تكون شديدة التشتت، لذا تتطلب المعايير المختلفة للاختبار أخذ متوسط 6 اختبارات كنتيجة للاختبار.
تحليل والحكم على نتائج اختبار جهاز قياس تحمل الجهد للزيت:
1. تشتت بيانات الاختبار
يكون تشتت القيم المقاسة لـ 6 اختبارات جهد انهيار لعينة زيت عازل كبيرًا، والسبب الأساسي هو أن حالة توزيع المجال الكهربائي بين القطبين وحالة توزيع الشوائب الموجودة في الزيت العازل لحظة الانهيار تكون عشوائية. في معالجة البيانات، يُوصى بإعادة أخذ العينات والقياس بغض النظر عن الانحراف المعياري للبيانات الستة إذا كان S≥ 10 كيلوفولت (مسافة بين الأقطاب 2.5 ملم). وبشكل أكثر دقة، فإن قيمة جهد الانهيار التي نقيسها تشير فقط إلى احتمالية الانهيار الكهربائي للزيت العازل بالقرب من القيمة المتوسطة، بينما تكون احتمالية الانهيار الكهربائي للقيم الأعلى أو الأقل بكثير من هذه النقطة منخفضة، وليس أن الزيت العازل سينهار حتمًا عند هذه النقطة. من الأكثر منطقية اختيار النطاق الذي تكون فيه قيم جهد الانهيار أكثر تركيزًا، وأخذ متوسط لا يقل عن 6 قيم مقاسة كنتيجة للقياس، وذلك لتعكس بشكل أكثر واقعية متوسط مستوى تلوث الزيت العازل.
2. دقة بيانات الاختبار
الحصول على قيمة دقيقة وموثوقة لجهد انهيار الزيت العازل هو الهدف النهائي لاختبار جهد الانهيار. إذا كان هناك شك في نتائج الاختبار، يُوصى بالتعامل بالطرق التالية:
2.1. التحقق من شكل موجة جهد الخرج وسعته لجهاز التعزيز. تم إنجاز هذا العمل عادةً من قبل الشركة المصنعة، واحتمال حدوث تغييرات أثناء الاستخدام العادي ليس كبيرًا، والخطأ الناتج عن عدم وجود تلف واضح أثناء الاستخدام يكون ضئيلًا جدًا.
2.2. عندما تكون القياسات بين المؤهل وغير المؤهل، تُستخدم طريقة الاختبار المقارن للتحقق من تأثير كأس الزيت والقطب على النتيجة، أي في نفس الوقت في مختبرات مختلفة، باستخدام أقطاب وكؤوس زيت مختلفة لتحديد نفس عينة الزيت، مع ضمان أن المسافة بين زوجي الأقطاب هي (2.5±0.1) ملم، يجب أن تكون القيمة المقاسة الأعلى أقرب إلى القيمة الحقيقية. وذلك لأن المسافة الكبيرة بين الأقطاب فقط هي التي تجعل خطأ قياس جهد الانهيار للزيت العازل موجبًا، بينما جميع العوامل المؤثرة المتبقية، بما في ذلك شكل القطب، ودقة المعالجة وحالة السطح، ومادة وشكل كأس الزيت، إلخ، تجعل القيمة المقاسة تحمل خطأ سالبًا، أي أن نتيجة القياس أقل من القيمة الحقيقية.
بعد التحليل، العوامل الرئيسية المؤثرة على نتائج اختبار جهاز قياس جهد انهيار الزيت هي كما يلي:
1. التأثير البيئي
الغبار وبخار الماء في الجو يتسربان حتمًا إلى عينة الزيت المراد قياسها، مما يجعل القيمة المقاسة منخفضة، لذلك تنص المواصفة على ذكر غطاء الغبار لكأس الزيت وإكمال القياس بأسرع وقت ممكن، وإذا أمكن، يجب إجراء القياس قدر الإمكان في مختبر مكيف ونظيف وجاف، خاصة في موسم الأمطار الرطب جنوب بلادنا وموسم الغبار شمالاً، لمنع تأثير الظروف البيئية على نتائج القياس.
2. تأثير أدوات الاختبار
يتضمن جهاز قياس جهد انهيار الزيت جهاز التعزيز (يدوي أو آلي)، وكأس الزيت والقطب، وجهاز التحريك (يدوي أو آلي)، وجهاز إخراج البيانات (جهاز قياس تماثلي أو شاشة رقمية وطابعة)، وجهاز التوقيت، إلخ، أي خلل في أي جزء سيتسبب في خطأ في نتائج القياس، والأجهزة الآلية أفضل، حيث تقضي بشكل أساسي على تأثير العوامل البشرية في عملية القياس.
2.1. كأس الزيت والقطب
يختلف شكل القطب، وبالتالي يختلف المجال الكهربائي في الفراغ المحيط بالقطب تمامًا، يمكن اعتبار المجال الكهربائي بين قطب ذي حافة مائلة بشكل تقريبي كمجال كهربائي منتظم، بينما المجال الكهربائي بين الأقطاب الكروية والكروية المغطاة هو مجال غير منتظم، ويتصرف الزيت العازل بشكل مختلف تقريبًا في المجالات الكهربائية المختلفة. تؤثر سعة كأس الزيت وعمق غمر القطب في الزيت العازل على نتائج القياس، وهو ما تم تحديده بوضوح في المواصفات ذات الصلة. أثبتت الممارسة أن مستوى تصنيع وتجميع القطب، وشكل ومادة كأس الزيت وغيرها من الاختلافات ستجلب فروقًا واضحة لنتائج القياس.
2.2. جهاز التعزيز
ما إذا كان شكل موجة جهد الخرج لجهاز التعزيز يشبه موجة جيبية، وما إذا كان جهد الخرج معروضًا مع الإخراج، له تأثير كبير على دقة النتائج، ويجب ضمان أن أداء جهاز التعزيز لأدوات الاختبار المختلفة يلبي أحكام المواصفة. يجب أن يضمن الشركة المصنعة هذا الأداء لجهاز التعزيز في تصميم وإنتاج الجهاز.
جهاز اختبار جهد انهيار زيت العزل Kingrun موديل JY6611 (اختبار BDV للزيت، اختبار قوة العزل الكهربائي للزيت)، متوفر بجهد 80 كيلو فولت و 100 كيلو فولت، بتصميم متوافق كهرومغناطيسيًا، ويتبع المعايير IEC 156، ASTM D877، ASTMD1816، VDE0370.
الميزة الفريدة لهذا الجهاز هي أن نظام التعزيز الإلكتروني المدمج يجعل البيانات المقاسة أكثر
دقة وكفاءة. المواد العازلة المتقدمة المدمجة ونظام التبريد يحميان سلامة
المشغلين ويطيلان العمر الافتراضي للجهاز.
شركة Kingrun لأجهزة المحولات المحدودة.
