İzolasyon Yağı Delinme Dayanımı Testleri
Dr. Öğretim Üyesi Cenk GEZEGİN
Konu Kapsamı
Konu Kapsamı
• Elektriksel Deşarj Nedir?
• Delinme Dayanımı Analizi Neden Önemlidir?
• Trafoda Kullanılan Madeni Yağların Önemi
• Trafo Yağı Testleri
• Delinme Dayanımı Test Cihazı
• Deneysel Çalışma ve Sonuçlar
Elektriksel Deşarj Nedir?
Ortamı Delinmeye zorlana E elektrik alanının mutlak değerine “ELEKTRİKSEL ZORLANMA” denir. Elektriksel Zorlanma , yalıtkan malzemenin delinme dayanımı olan Ed’ye eşit veya büyük ise sistemde boşalma başlar. Düzgün olmayan alanlarda korona şeklinde başlayan boşalma olayları, gerilimin yükseltilmesi durumunda kısmi boşalma aşamalarından geçerek tam delinme ile sonuçlanır. Düzgün değişen alanlarda ise delinme şartı alanın her noktasında aynı anda gerçekleştiğinden, elektrotlardan biri üzerinde başlayan boşalma olayı kısmi boşalma aşamaları gelişmeden hemen tam delinme ile sonuçlanır.
Bu nedenle, düzgün alanda boşalmanın başladığı U0 boşalma başlangıç gerilimi ile tam delinmenin meydana geldiği Ud gerilimi birbirine eşittir. Buna göre düzgün delinen alanda delinme gerilimi aşağıdaki eşitlik ile bulunur.
𝒅
𝒅 Ud kV cinsinden delinme gerilimi a mm cinsinden elektrot açıklığı
Önemlidir?
Delinme Dayanımı Analizi Neden Önemlidir?
Yüksek gerilim tesislerinin sürekliliğinde yalıtım seviyesi, güvenlik ve ekonomiklik büyük öneme sahiptir. Bu sebeple yüksek gerilim tesislerinin işletiminde yalıtım kalitesi, üzerinde durulması gereken en önemli parametrelerdendir. Bilindiği üzere, yüksek gerilimlere karşı yalıtımın sağlanması için katı, sıvı ve gaz yalıtım malzemeleri kullanılır.
Transformatörlerde oluşan arızaların önemli bir bölümünün
transformatörde kullanılan yağın düşük kaliteli olmasından
kaynaklandığı görülmüştür. Düşük kaliteli yağ durumunda elektrotlar
arasındaki yüksek elektrik alanda biriken yabancı parçacıklar, bir köprü
oluşturarak elektriksel delinmenin kolaylaşmasına neden olur. Yalıtkan
sıvı içerisinde katı parçacıklar yerine, yalıtkan sıvıdan daha düşük
delinme dayanımına sahip su damlacıkları, hava kabacıkları veya gaz
habbecikleri de olabilmektedir. Bu durumda, su damlacığı (nem) veya
hava (gaz) kabarcıklarının delinmesiyle yalıtkan sıvının tamamen
delinmesi tetiklenebilir.
Trafoda Kullanılan Madeni Yağların Önemi
Gerilim altındaki bölümleri birbirlerine ve toprağa karşı izolasyonunu sağlamak
Trafo içinde meydana gelen kayıp ısıları soğutmak için dışarıdaki ortama (havaya) iletmek
Dielektrik dayanımı azaltacak hava, su ve diğer maddelerin sargılar arasına yerleşmesini engellemek
Bilgi taşımak / Gaz analizi
Ark söndürmek
Trafo yağının delinme dayanımı düşükse elektriksel deşarjlar olur ve tehlikeli duruma yol açar.
Trafo Yağı Testleri
• DELİNME GERİLİMİ (IEC60156- ASTM1816)
Birbirinden 2,5mm açıklıkta bulunan, normlaştırlmış iki özel küresel başlıklı elektrot arasındaki yağ tabakasında,
delinmeyi
meydana getiren unsur gerilimdir. Değeri KV olarak belirlenir. Delinme gerilimi yağın elektriksel yalıtım
yeteneğini
(gerilim dayanın seviyesini )keraktrize eden en önemli özelliktir. Yüksek miktardaki nem, delinme gerilimini
azaltan su
birikmesine ve kirliliğe neden olur. Serbest maddeler ,metal parçalar, lifler tozlar ve karbon parçaları delinme
dayanımını düşürür.
• İÇ YÜZEY GERİLİMİ TESTİ (ASTM D971)
Yağdaki iyonlaşmiş kirlenmenin varlığını gösterir.
Çamurlaşma arttıkça,bobin yüzeyleri çamurla kaplanır.
Soğuma ve elektriksel sorunlar oluşur. Birimi dny/cm
Trafo Yağı Testleri
• ASİDİTE TESTİ (ASTM D974)
Oksidasyon arttikça asit miktarıda artar. Asitler transformatör içinde metal yüzeylerinde etkileyerek sabunlaşmayıda arttırır. Bunun yanında selülozuda etkileyerek yalıtımı bozar.
• KAYIP FAKTÖRÜ TESTİ(ASTM D924)
Di-elektrik kayıp faktörü, tan yağ örneğinin ölçüldüğü kaptan akan aktif ve reaktif akımların oranıdır. Yağın yaşlanma, su ve parçacıklarla kirlenme ile tan değeri de yükselir.
• SU MİKTARI (RUTUBET) TESTİ ASTM D1533
Yağın elektriksel özelliklerini olumsuz etkileyen önemli nedenlerden biride yağdaki su ve oksijen miktarıdır. Kağıt yalıtımdaki su miktarı, özellikle oksijenin varlığı ile birlikte trafonun ömrünü belirleyen parametrelerden biridir.
• RENK TAYİNİ TESTİ (ASTM D1500)
İşletmede uzun sürede yağın rengi giderek değişir(koyulaşır)İşletmedeki yağın renk koyulaşması, oksidasyon ve reaksiyonun
(yaşlanmanın) bir belirtisidir. Kısa sürede renkte oluşan değişimin çokluğu olumsuzluğun işareti olabilir.
Delinme Dayanımı Test Cihazı
Kullanılacak test standardına bağlı olarak 0,5kV/sn (ASTM D1816), 2kV/sn (IEC 156) ve 3kV/sn (ASTM D877) gerilim artış hızları ile farklı sıcaklıklarda ve farklı elektrot tiplerinde (küresel ve düzlemsel) yağların delinme gerilimi ve delinme dayanımı ölçümleri yapılabilmektedir.
Transformatörlerde ve kesicilerde izolasyon amaçlı kullanılan yağların delinme dayanımı testleri yapılmaktadır. Ölçüm cihazı 0 -90 Kv rms AC aralığında ölçüm yapabilmektedir.
Delinme Dayanımı Test Cihazı
ASTM D1816 Standart Test Metodu
Bu standarda göre gerilim artış hızı 500 V/s ve kullanılacak elektrot tipi ise VDE küresel elektrot olmalıdır. Müsaade edilen elektrot açıklığı 1mm veya 2 mm olup kullanılan elektrot açıklığı ölçüsüne göre delinme gerilimi test sonuçlarının doğruluk kriterleri vardır.
ASTM D877 Standart Test Metodu
Test gerilimi 45 ile 65 Hz arasında bir frekansa ayarlanabilir. Gerilim artış hızı 3 kV/s olarak ayarlanmalıdır. Kullanılacak elektrot disk tipi olup elektrot açıklığı 2.54 mm’dir.
IEC 156 Standart Test Metodu
Test hücresinin hacmi 350 ml ve 600 ml arasında seçilebilir. Kullanılacak elektrot küresel olup elektrot açıklığı 2,5 ± 0,05 mm’dir. Test hücresi standartta belirtilen şekilde doldurulduktan sonra, ilk gerilim, yağ doldurma işleminden yaklaşık beş dakika sonra uygulanır. Gerilim artış hızı 2 kV/s
‘tir.
Delinme Dayanımı Test Cihazı
Testler, 20°C ile 30°C arasında oda sıcaklığında gerçekleştirilir. Test hücresi standartta belirtilen şekilde doldurulduktan sonra, ilk delinme geriliminin uygulanması için 3-5 dakika arası (yüksek alevlenme noktasına sahip numuneler için en az 30 dk.) beklenir.
Delinme meydana gelene kadar belirlenen gerilim artış hızıyla gerilim uygulanır. Takip eden her delinme arasında 1 dk. ile 1,5 dk. arası beklenir. Test edilen beş delinme geriliminin ortalaması alınır.
Düzlemsel
elektrot Küresel elektrot
Deneysel Çalışma ve Sonuçlar
Elektrotlar arasında sadece hava olduğu durumda ASTM D877 standardına uygun olarak düzlemsel elektrotların açıklığı 2.54 mm’ e ayarlanmıştır. Test sonucunda havanın delinme dayanımı gerilimi 7.6 kv olarak ölçülmüştür.
Düzlemsel elektrot için elektrik alan şiddeti değeri 𝒅 denklemine göre hesaplanabilir.
Numune olarak su kullanıldığında ise IEC156 stsndart test metodu şartlarına uygun olarak yapılmıştır. Bu durumda delinme dayanımı gerilimi 9 kv olarak ölçülmüştür.
Deneysel Çalışma ve Sonuçlar
Yağ kullanımı durumda ise beklenildiği üzere daha yüksek değer elde edilecektir.
Kirli yağa göre temiz yağ kullanıldığında delinme gerilimi değeri daha yüksek olacaktır.
Yalıtkan malzeme içerisine su eklendiğinde ise beklenildiği üzere delinme gerilimi olumsuz etkilenerek düşecek ve yalıtım özelliği zayıflayacaktır.
Testone BA75 Trafo Yağı Delinme Test Cihazı Ölçüm Raporu
Kaynakça
• https://www.testone.com.tr/urunler/08-trafo-test-cihazlari/yag-test-cihazlari/ba75-trafo-yagi-delinme-test-cihazi/
• https://elektrikportal.com/trafo-yagi-nedir-cesitleri-ve-testleri/
• https://testcihazlari.com.tr/trafo-test-cihazlari/tasinabilir-trafo-yagi-delinme-test-cihazi/
• https://www.elektrikrehberiniz.com/elektrik-trafolari/trafo-yagi-4311/
• http://www.bursatekenerji.com/trafo-bakim-ve-testleri/
• Kocatepe, C., Arıkan, O., Taslak, E., et al. ‘’Yüksek Gerilim Tesislerinde Kullanılan YalıtkanYağların Delinme Dayanımı Analizi ‘’ 5. Enerji Verimliliği ve Kalitesi Sempozyumu (EVK), 156-160, 2013.
