Yuklama tokining o‘zgarishini transformatorlarning ichki izolyatsiyasiga bog‘liqligini tekshirish

kirish funksiyasi orqali yo‘qotilgan umr integrallanishi natijasida uning xizmat muddatini o‘zgarishini aniqlash imkoni bo‘ladi. Transformatorlardagi eng issiq nuqta harorati uning chulg‘amlarida bo‘lganligi sababli, te.i– transformatorning eng issiq “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий техникавий журнал №6/2025 30 Техника, технология и оборудования nuqtasining gradient qiymati ta’sir etuvchi temperaturalarning yig‘indisi sifatida qaraladi hamda izolyatsiya qog‘ozining umrini belgilovchi, moy sifatiga ta’sir ko‘rsatuvchi harorat nuqatasi sanaladi. Uning umumiy ifodasini quyidagicha yozish mumkin [2]. te i = tmuhit+tm.max+to‘r.max (2) Bu yerda: tmuhit – muhit harorati, tm.max –moy eng yuqori harorati, to‘r.max – chulg‘amlarning maksimal harorati te.i – transformatorni eng yuqori harorat nuqtasini baholovchi miqdorga faqatga haroratlar yig‘indisi ta’sir ko‘rsatibgina qolmay yuklama tokining yuklanish miqdori ham muhim ahamiyat kasb etadi. (2) formula orqali umumiy holda transformatorlardagi eng issiq nuqta haroratini aniqlash mumkin bo‘ladi [3]. Transformatorning yuklama toki uning issiqlik rejimini aniqlovchi asosiy omil hisoblanadi. León-Martínez va boshqalar (2023) yuklama tokining garmonik spektri va uning issiqlik yo‘qotishlariga ta’sirini baholab, harmoniklar natijasida chulg‘am alyuminiy yo‘qotishlari 15–25 % gacha ortishini aniqladilar. Pejovski (2017) esa yuklama tokining shakli va amplitudasi o‘zgarishi transformatorning issiqlik barqarorligini buzishini ko‘rsatadi. Shu sababli, yuklama toki vaqt bo‘yicha o‘zgaruvchan bo‘lganda, issiqlik o‘tish jarayonlari dinamik modellashtirishni talab qiladi. Eng issiq nuqta harorati izolyatsiya qarishining asosiy ko‘rsatkichi sifatida IEEE C57.91-2011 va IEC 60076-7 standartlarida keltirilgan. Arrhenius qonuni bo‘yicha harorat 6 °C ga oshsa, izolyatsiya umrining yarmi kamayadi. Shunga asosan Chen va boshqalar (2024) issiqlik ko‘tarilish eksponentlari yordamida transformatorning issiqlik o‘tish modelini ishlab chiqib, yog‘ va chulg‘am komponentlari uchun vaqt kechikish konstantalarini aniqlashdi. Ularning ishlari transformator ichidagi issiqlik gradientlarini aniqlashda eksponensial yaqinlashuv modelining aniqligini tasdiqlaydi [4,5]. Ko‘plab tadqiqotlar yuklama toki va harorat orasidagi bog‘lanishni eksponensial yoki differensial shaklda ifodalaydi. Masalan, Amrollahi (2011) garmonik yuklar ostida transformator yo‘qotishlari va umrini baholashda termik vaqt konstantasini kiritgan. Unga ko‘ra, issiqlik ko‘tarilish tezligi yuklama tokining kvadratiga proporsional hisoblanadi. Yuqoridagi aniqlanishlarga asosan metodologiyamizni shakllantiramiz. Moyli transformatorlarda izolyatsion moyning harorati ko‘tarilishini yoki tushishiga asosan yuklama toklarining qiymati ta’sir ko‘rsatadi hamda aniqlangan har bir o‘sish yoki kamayish qiymatlari transformatorning haroratiga ham bevosita o‘z ta’sirini ko‘rsatadi. Harorat ortishi transformatorlarning eng issiq nuqtasi, ularning moyining sirt qismidagi haroratga o‘z ta‘sirini ko‘rsatmay qolmaydi. Izolyatsiyaga va transformator haroratiga ta’sir ko‘rsatuvchi nuqta sifatida ayni shu nuqta qaraladi. Shu xulosaga muvofiq eng yuqori haroratga ega nuqta harorati yuklama tokining qiymatidan kelib chiqib quyidagicha bog‘lanishga ega bo‘ladi [6]. tmax.y= tnom*( 𝐾2𝑅+1 𝑅+1 )𝑛 (3) Bu yerda: tnom– transformatorning nominal holatdagi harorati, K – yuklanish darajasi, R– o‘ramdagi yoqotishlarning magnit o‘zakdagi yoqotishlarga nisbati, n– issiqlik ko‘tarilish eksponenti. (3) formula orqali aniqlangan transformator yog‘ining eng issiq nuqtasi ifodasini yana ham aniqroq shaklda (4) formula bilan ifodalaymiz [7]. tmax.y= tnom*( 𝐾2𝑃1 𝑃2+1 𝑃1 𝑃2+1 )𝑛 (4) Bu yerda: P1– nominal yuklamadagi o‘ramlardagi yoqotishlar, P2– Magnit o‘zakdagi nominal yuklamadi yoqotishlar Keyingi qadamda tmax.y ning haroratiga chiqguncha qancha harorat ko‘tarilganini aniqlab olamiz −𝜏 𝜏𝑚𝑎𝑥 (5) ∆𝑡= tmax y - (tmax y -t0) 𝑒 “Развитие науки и технологий” Научно-технический журнал №6/2025 31 Техника, технология ва жиҳозлар Bu yerda: ∆𝑡 yog‘ haroratining maksimal harorat va dastlabgi harorat o‘rtasidagi farqi, tmax.y– yog‘ning ustki qismidagi maksimal harorat, t0– yuklanishdan oldingi harorat, -𝜏– tmaxga chiqish vaqti 𝜏 max– maksimal qancha vaqt shu harorat saqlanib turilganligi. Keyingi qadamda o‘ramlarning haroratini ham e’tiborga olgan holda hisoblaymiz chunki o‘ramlarning qizishi ham izolyatsiya umriga bevosita ta‘sir ko‘rsatadi o‘ramning te.i ga nisbatan harorati (6) formula orqali aniqlaymiz. to‘r.max=to‘r.n*Km (6) Bu yerda: to‘r.max– o ‘ramning maksimal harorati, to‘r.n– o,‘ramning nominal holdagi harorati, K– yuklanish darajasi, m– termik yuklama eksponenti. Keyingi bosqichda o‘ram harorati dastlabgi bilan taqqoslaganda qanchaga oshganligini aniqlab olamiz [8]. −𝜏 𝜏𝑚𝑎𝑥 (7) Yakunda izolyatsiyaning qarishiga sabab bo‘ladigan umumiy haroratlarning yig‘indisi orqali eskirish va qarish jarayonini aniqlaymiz. (8) formula moyli transformatorlarda izolyatsiyaga eng ko‘pi bilan qancha harorat ta’sir etishini aniqlash formulasi bo‘lib bu orqali izolyatsiyaning yuklama tokining o‘zgarishi natijasida qanchaga qarishini aniqlash imkonini beradi. te.i=ttashqi+𝑡o‘r+𝑡𝑚𝑜𝑦 (8) Eng asosiy va hal qiluvchi qadam hisoblanadigan izolyatsiyaning qarish tezligini aniqlash aniq ketma - ketlik asosida davom etmay exponinsial ko‘rinishda o‘zgarib uni hisoblash uchun reaksiya tezligi qanchaga tezlashganini aniqlashga qaratilgan Arrhenius tenglamasidan foydalanamiz chunki Arrhenius tenglamasi reaksiyaning qanchalik tez amalga oshishi hamda jarayonni borishi qanchalar tezlashganligini aniqlashda qo‘llaniladigan asosiy qonun hisoblanadi [9]. Transformatorning konstruktiv resursini xizmat muddati yuqoridagilarga asosan aniqlanadi hamda qarish tezlanishi (9) formula orqali aniqlanadi. ∆𝑡o‘r=to‘r.max-( to‘r.max-to‘r.n)𝑒 𝐸𝑎 𝑅 𝑡𝑛+273.15 - 𝐸𝑎 𝑅 𝑡𝑒.𝑖+273.15) (9) FAA(t)=𝑒𝑥𝑝( Bu yerda: Ea– furanlar ajralishida talab qilinadigan energiya miqdori yoki aktivatsiya energiyasi R– universal gaz doimiysi tn – transformatorning normal temperaturasi ishlash holatidagi te.i– transformatorning eng issiq nuqtasining harorati. Hisoblashlar ayni bir vaqt uchun endi jarayon murakkablashsa ko‘rinish farq qiladi va har bir oraliq vaqt uchun arrheniuss qonunini qo‘llash shart hisoblanadi. Shunga muvofiq quvva 20MVA va kuchlanishi 110/6KV li transformatordan olingan qiymatlar asosida metodologiyani tadqiq qiladigan bo‘lsak, 1-jadval ma’lumotlariga tayanib yuklama tokining o ‘zgarishini ko‘rib chiqamiz. 1-jadval. Yuklama tokining o‘zgarishi va unga bog‘liq issiqlik parametrlari № Yuklanish darajasi (Load level, %) Yuklama toki (I, A) Yog‘ harorati (θoil, °C) Eng issiq nuqta harorati (θhst, °C) Vaqt (t, soat) 1 60 % (yengil yuklama) 1100 68 55 2 2 80 % (normal ish rejimi) 1460 82 65 4 3 100 % (nominal yuklama) 1830 98 75 6 4 120 % (qisqa muddatli ortiqcha yuk) 2190 112 85 8 5 140 % (avariyaviy yuklama) 2560 128 96 10 1-jadvalga muvofiq yuklama toklarini simulyatsiyasini MATLAB SIMULINK dasturida tekshirib ko‘ramiz hamda natijada yuklama toklarining haroratga bog‘liqlik korelyatsiyasini 3D ko‘rinishda hosil qilamiz. “Фан ва технологиялар тараққиёти” Илмий техникавий журнал №6/2025 32 Техника, технология и оборудования 1-rasm. Yuklama toklarining haroratga bog‘liqlik 3D ko‘rinishi Olingan xulosalarga movofiq, harorat o‘zgarishining ekvivalent qarish tezlanishini aniqlab olamiz. Chunki moyli transformatorlarda harorat o‘zgarishi, yuklama toklarining oniy qiymatlari bir xil bo‘lmasligi sababli izolyatsiyaning qarish tezlanishi ayni bir qonuniyat ketma- ketligi bo‘yicha o‘zgarmaydi. Ayni shu sabab uchun ham qarish tezlanishining ekvivalent qiymatini (10) ifoda orqali aniqlaymiz hamda maqsad qilingan yuklama toklari ta’sirida izolyatsiyaning eskirishini eksponensial ifodasini hosil qilamiz [10]. FEQA= ∑ 𝐹𝐴𝐴∆𝑡 𝑛 𝑖=1 ∑ ∆𝑡 𝑛 𝑖=0 (10) Xulosa o‘rnida shuni aytsak bo‘ladiki, qarish tezlanishi aniqlangandan so‘ng bevosita umrni hisoblash imkoniyati mavjud bo‘ladi. Aniqlanishlar va ketma-ketliklar faqat yuklama tokining o‘zgarishiga qarab xulosa qilingan ammo transformatorlarda boshqa kumulyativ zarar ulushlari ham transformator umrini qisqarishiga sabab bo‘lishi mumkin. Masalan transformatorlarning titrashi natijasida yuzaga keladigan mexanik zararlarning yig‘indisi, transformator differensial himoyasidan olinadigan va umuman transformator himoya tizimlarining ishlashi natijasida yuzaga keladigan kumulyativ zararlarning yig‘indisi ham transformatorlarni konstruktiv resurslarining qisqarishiga sabab bo‘ladigan boshqa omillar sirasiga kiradi. Ushbu korelyatsion jihatlarni keyingi tadqiqot ishlarida davom ettiramiz