2.2 Dielektrik kayıp

2.2.1 Dielektrik kayıp

Alternatif akım voltajının etkisi altında, dielektrikteki elektriksel enerjinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür. Bu enerji kısmına dielektrik kaybı denir. Esas olarak iletkenlik ve yavaş gevşeme polarizasyonundan kaynaklanır. Ayrıca dielektriğin elektriksel bozulmasının da temel nedenidir. Birim zamanda tüketilen enerjiye genellikle dielektrik kayıp gücü denir.

2.2.2 Dielektrik kayıp biçimi

Şu alt kategorilere ayrılır: serbest kayıp, dipol kaybı, iletkenlik kaybı, düzensiz dielektrik kaybı

2.3 Yalıtımın eskimesi

2.3.1 Yalıtımın yaşlanması kavramı

Elektrikli ekipmanların uzun süre çalışması sırasında, çeşitli faktörler nedeniyle yalıtım malzemesinde bir dizi geri dönüşümsüz kimyasal ve fiziksel değişiklik meydana gelir; bu da elektriksel ve mekanik özelliklerin bozulmasına yol açar. Bu geri dönüşümsüz değişikliğe genellikle yaşlanma denir.

Yalıtımın yaşlanması termal yaşlanma, çevresel yaşlanma ve elektriksel yaşlanma olmak üzere üç kategoriye ayrılır. Yaşlanmaya neden olan faktörler ısı, elektrik, ışık, oksijen, radyasyon ve mikroorganizmalardır.

2.3.2 Termal yaşlanma

Isı nedeniyle yalıtım malzemelerinin yaşlanmasına termal yaşlanma denir. Termal yaşlanma sürecinde, polimer yalıtım malzemeleri genellikle termal bozulmaya, düşük moleküler ağırlıklı ürün oluşumuna veya sızıntıya uğrar. Bu durum, yalıtım malzemesinin yalıtım özelliklerini ve mekanik özelliklerini azaltır.

2.3.3 Elektriksel yaşlanma

Elektrikli ekipmanlarda, yalıtım malzemelerinin elektrik alanının etkisi altında performansı geri dönüşümsüz olarak değişir ve sonunda arızaya yol açar. Bu sürece elektriksel yaşlanma denir. Yalıtım malzemelerinin elektriksel yaşlanmasının ana nedeni kısmi deşarjdır. Kısmi deşarj nedeniyle, güçlü bir oksitleyici madde olan ozon, çift bağ içeren makromoleküllerin eklenme reaksiyonuna neden olur ve malzemenin ozon çatlaması meydana gelir. Zhan Jun

2.3.4 Çevresel yaşlanma

Çevresel yaşlanma, yalıtım malzemelerinin ışık, oksijen, radyasyon, asit-baz ve diğer faktörlerin etkisi altında maruz kaldığı kirletici kimyasal reaksiyonları ifade eder; bunların başlıcaları güneş ışığındaki ultraviyole ışınlarıdır.3 Katı yalıtım malzemesi

Transformatörlerde kullanılan katı yalıtım malzemesi, kendi halinde katı olan veya kimyasal reaksiyonlar ve fiziksel değişimler geçirerek katı hale gelen yalıtım malzemesini ifade eder. Transformatörler için birçok katı yalıtım malzemesi çeşidi vardır; bunlar arasında yalıtım kağıdı, yalıtım kartonu, Nomex bant, yapışkan kağıt, elektrikçi lamine ahşap, epoksi cam elyaf levha, düşük dielektrik kayıplı laminat, yalıtım boyası, yalıtım tutkalı, pamuk bant, sıkıştırma bandı, örgülü atkısız polyester bant vb. yer alır. Bu eğitimde, transformatörlerde kullanılan başlıca katı yalıtım malzemeleri tanıtılacaktır.

3.1 Yalıtım kağıdı

Burada bahsedilen yalıtım kağıdı, saf sülfatlı odun hamuru kağıdıdır; diğer yalıtım kağıtları arasında sentetik elyaf kağıdı (örneğin NOMEX kağıdı), kalınlaştırılmış yalıtım kağıdı (örneğin Denison kağıdı) ve benzerleri yer almaktadır.

3.1.1 Yalıtım kağıdı iki kategoriye ayrılır: bitki lifi kağıdı ve sentetik lif kağıdı.

3.1.2 Selülozun moleküler yapısı ile yalıtım kağıdının özellikleri arasındaki ilişki

3.1.2.1 Dölleme

Selülozun moleküler yapısı hidroksil grupları ve birincil alkollerden oluştuğu için, selüloz iyi bir higroskopik özelliğe sahiptir. Selüloz nemli havaya yerleştirildiğinde, su molekülleri selülozun makromolekülleri arasına nüfuz ederek selüloz yapısındaki kılcal damarları nemlendirir. Bu nedenle, yalıtım kağıdı belirli bir geçirimsizliğe sahiptir. Yalıtım kağıdının geçirimsizleştirilmesi, hamurlaştırma, dövme ve kağıt yapım süreçleriyle yakından ilişkilidir. Hamurlaştırma açısından bakıldığında, hamur ne kadar saf yapılırsa, kalite o kadar iyi ve geçirimsizleştirme o kadar yüksek olur.

3.1.2.2 Mekanik özellikler

Kağıdın mekanik dayanımı öncelikle selülozun moleküler ağırlığına bağlıdır. Moleküler ağırlık ne kadar büyükse, dayanım da o kadar büyük olur. Bu temel kavramdan yola çıkarak, daha yüksek dayanımlı yalıtım kağıdına ihtiyacınız varsa, pamuk veya kenevir lifi yerine odun lifini hammadde olarak kullanabilirsiniz, çünkü pamuk ve kenevir lifinin moleküler ağırlığı odun lifinin moleküler ağırlığından çok daha büyüktür.

3.1.2.3 Elektriksel performans

3.1.3 Yağlı transformatörler için ana yalıtım kağıdı

Yağlı transformatörlerde sıklıkla kullanılan yalıtım kağıtları, güç kablosu kağıdı, yüksek gerilim kablosu kağıdı ve transformatör sargı arası yalıtım kağıdıdır. Performans göstergeleri aşağıda tanıtılmıştır.

3.1.3.1 Güç kablosu kağıdı

Güç kablosu yalıtım kağıdı, 35 kV ve altındaki güç kablolarının, transformatörlerin veya diğer elektrikli ürünlerin yalıtımında kullanılır. Ürünler DLZ-V, DLZ-A ve DLZ-B olmak üzere üç seviyeye ve 80 µm, 130 µm ve 170 µm olmak üzere üç kalınlığa ayrılır. Bu kablo yalıtım kağıdı, rulo kağıttır.

3.1.3.2 Yüksek gerilim kablosu kağıdı

Yüksek gerilim kablo kağıdı, 110~330KV transformatörler için uygun, rulo kağıttır.

3.1.3.3 Transformatör sargı izolasyon kağıdı

Transformatör sargı izolasyon kağıdı da bir tür yüksek gerilim kablo kağıdıdır, ancak kağıdın performansı daha iyidir. 550 kV transformatörler, transformatörler ve reaktörler için kullanılabilir. İzolasyon kağıdı ve izolasyon kartonunda üç tür su içeriği bulunur: 1. Kimyasal olarak bağlı su. 2. Suya fiziksel ve kimyasal olarak bağlanma (suyun adsorpsiyonu). 3. Suyun fiziksel ve mekanik olarak birleşmesi.

Bunlar arasında kimyasal bağlayıcı su en güçlü bağlama kuvvetine sahiptir ve genel içeriği %0,1'in altındadır. Transformatör kurutulursa, bağlayıcı su arıtılırsa, yalıtım kartonunun polimerizasyon derecesi azalacak ve malzeme eskiyecektir. Ultra yüksek voltajlı transformatörler için, kurutulmuş malzemenin su içeriği %0,2 ile %0,3 arasındadır.

Fiziksel ve kimyasal bağlama suyu, malzeme ile su arasındaki moleküler etkileşime dayalı olarak suyun fiziksel adsorpsiyonunu ifade eder. Selüloz liflerinin iç ve dış aktivitesi nedeniyle, sıvı fiziksel ve kimyasal çekim yoluyla adsorbe edilir. Fiziksel ve kimyasal yollarla emilen nem içeriği %8 ile %9 arasındadır.

Fiziksel ve mekanik olarak bağlı su, serbest suyu ifade eder. Malzemenin kılcal damarlarındaki sıvının yüzey gerilimi yoluyla, büyük kılcal sistemde, yani hücre boşluğunda ve hücre aralığında bulunur ve malzeme fiziksel ve mekanik olarak bağlanır. Yalıtım kağıdı ve karton üretiminde, kağıt ve kartonun kurutma işlemi sırasında önce serbest su uzaklaştırılır, ardından su kısmen emilir ve su içeriği yaklaşık %6'da kontrol edilir.

3.1.3.4 Telefon kağıdı

Telefon kağıdı, ağartılmamış sülfatlı odun hamurundan yapılır ve esas olarak telefon kablolarının üretiminde kullanılır. Bazı transformatör fabrikaları da transformatör üretiminde kullanmaktadır. Telefon kağıdı ayrıca yalıtım krep kağıdı için temel kağıt olarak da kullanılır.

Telefon kağıdı, kalitesine göre A, B ve C olmak üzere üç kategoriye ayrılır; A ve B kategorileri iletişim kablolarının üretiminde kullanılır. Telefon kağıdı ayrıca DH-50 ve DH-75 olmak üzere iki spesifikasyona ayrılır.

Telefon gazetesi, web gazetesidir.

3.1.3.5 Kondansatör kağıdı

Kondansatör kağıdı A ve B kategorilerine ayrılır. A kategorisi, elektronik endüstrisinde metalize kağıt dielektrik kondansatörler için kullanılırken, B kategorisi ise yüksek sızdırmazlığı ve ince kalınlığıyla karakterize edilen güç kondansatörleri için standart kondansatör kağıdı olarak kullanılır.

3.1.3.6 Rulo halinde sarılmış yalıtım kağıdı

Sarma yalıtım kağıdı, yapışkan kağıdın taban plakası olarak kullanılır (Yapışkan kağıt, tek taraflı yapışkan kağıt, çift taraflı yapışkan kağıt ve ızgara yapışkan kağıt olmak üzere üç çeşittir ve yalıtım tüpünü ve kapasitif kılıfı sarmak için kullanılır. Rulo yalıtım kağıdının özelliği, su emme kapasitesinin kablo kağıdından daha yüksek, emdirilmiş kağıttan ise daha düşük olmasıdır. Kalınlığı 0,07 mm ve 0,09 mm'dir.)

3.1.3.7 Emprenye edilmiş yalıtım kağıdı

Reçine emdirilmiş yalıtım kağıdı, reçine emdirildikten sonra lamine ürünlerde kullanılan bir yalıtım kağıdıdır. Lamine ürünlerin kullanım amacına göre, reçine emdirilmiş yalıtım kağıdı sülfatlı odun hamuru kağıdı ve sülfitli odun hamuru kağıdı olmak üzere ikiye ayrılır. Reçine emdirilmiş yalıtım kağıdının en büyük özelliği, iyi emdirme özelliklerine sahip olması, yalıtım kağıtları arasında en yüksek su emme yüksekliğine sahip olması ve nötr olmasıdır.

3.2 Yalıtım krep kağıdı

Yalıtım krep kağıdı, elektrikçiler için kullanılan yalıtım kağıdının buruşturulmasıyla üretilir. Enine yönde kırışıklıklar bulunur ve gerildiğinde bu kırışıklıklar ayrılır. Farklı buruşturma işlemleri sayesinde, farklı uzama oranlarına sahip krep kağıtları üretilebilir. Yalıtım kağıdının kalınlığı genellikle 0,05 mm ile 0,12 mm arasındadır ve uzama aralığı %5 ile %200 arasındadır. Yalıtım krep kağıdı, genellikle yağlı transformatörlerin sargı yalıtımında, örneğin sargı başlarının yalıtım bandajı, iletkenler ve yalıtım ekranlarında kullanılır.

3.3 Denison kağıdı

Modifiye edilmiş yalıtım kağıdı nitril kağıda dönüştürülür ve üretim sürecinde hamura bis-nitrilamin, etilen siyanür vb. eklenir. Amerika Birleşik Devletleri'nde Denison tarafından üretilen bu kağıt, buruşturulup kalenderlendikten sonra iyi mekanik dayanım ve uygun uzama özelliğine sahip olmasıyla karakterize edilir. Büyük transformatörlerin sargılarının yalıtımı için ideal bir malzemedir. Şişme olmadan sızdırmazlığı sağlamak için transpozisyon telini sarmak için kullanılabilir.