Dielektrična čvrstoća transformatorskih ulja

Jedan od glavnih pokazatelja koji karakteriziraju izolacijska svojstva transformatorska ulja u praksi njihove primjene je njihova dielektrična čvrstoća:

E = UNC / H

gdje je Upr - probojni napon; h je udaljenost između elektroda.

Probojni napon nije izravno povezan sa specifičnom vodljivošću, ali je, kao i ona, vrlo osjetljiv na prisutnost nečistoća... U najmanju ruku, promjena vlage tekući dielektrik a prisutnost nečistoća u njemu (kao i za vodljivost) dielektrična čvrstoća naglo opada. Promjene u tlaku, obliku i materijalu elektroda te razmaku između njih utječu na dielektričnu čvrstoću. Istovremeno, ti čimbenici ne utječu na električnu vodljivost tekućine.

Čisto transformatorsko ulje, bez vode i drugih nečistoća, bez obzira na kemijski sastav, ima za praksu dovoljno visok probojni napon (više od 60 kV), utvrđen u ravnim bakrenim elektrodama sa zaobljenim rubovima i razmakom od 2,5 mm između njih. Dielektrična čvrstoća nije konstanta materijala.

Pri udarnim naponima prisutnost nečistoća gotovo da nema utjecaja na dielektričnu čvrstoću. Opće je prihvaćeno da je mehanizam kvara za udarne (impulsne) napone i dugotrajnu izloženost različit. Kod impulsnog napona, dielektrična čvrstoća je znatno veća nego kod relativno dugog izlaganja naponu frekvencije od 50 Hz. Kao rezultat toga, rizik od prenapona i pražnjenja munje je relativno nizak.

Povećanje čvrstoće s porastom temperature od 0 do 70 ° C povezano je s uklanjanjem vlage iz transformatorskog ulja, njegovim prijelazom iz emulzije u otopljeno stanje i smanjenjem viskoznosti ulja.

Otopljeni plinovi igraju važnu ulogu u procesu razgradnje. Čak i kada je jakost električnog polja niža od jačine razaranja, uočava se stvaranje mjehurića na elektrodama. Kako se tlak smanjuje za nedegazirano transformatorsko ulje, njegova čvrstoća opada.

Probojni napon ne ovisi o tlaku u sljedećim slučajevima:

a) potpuno otplinjene tekućine;

b) udarna naprezanja (bez obzira na onečišćenje i sadržaj plina u tekućini);

c) visoki tlak [oko 10 MPa (80-100 atm)].

Probojni napon transformatorskog ulja nije određen ukupnim sadržajem vode, već njegovom koncentracijom u emulzijskom stanju.

Stvaranje emulzijske vode i smanjenje dielektrične čvrstoće događa se u transformatorskom ulju koje sadrži otopljenu vodu s naglim padom temperature ili relativne vlažnosti zraka, kao i miješanjem ulja zbog desorpcije vode adsorbirane na površini Brod.

Prilikom zamjene stakla u posudi s polietilenom, količina emulzijske vode se desorbira prilikom miješanja ulja s površine i time povećava njegovu čvrstoću. Transformatorsko ulje, pažljivo ocijeđeno iz staklene posude (bez miješanja), ima visoku električnu čvrstoću.

Polarne tvari s niskim i visokim vrelištem, tvoreći prave otopine u transformatorskom ulju, praktički ne utječu na vodljivost i električnu čvrstoću. Tvari koje stvaraju koloidne otopine ili emulzije vrlo male veličine kapljica u transformatorskom ulju (koje su uzrok elektroforetske vodljivosti), ako imaju nisko vrelište, reduciraju se, a ako im je vrelište visoko, praktički ne utječu na snaga.

Unatoč ogromnoj količini eksperimentalnog materijala, treba napomenuti da još uvijek ne postoji jedinstvena općeprihvaćena teorija proboja tekućih dielektrika, primijenjena čak iu uvjetima dugotrajnog izlaganja naponu.

Proboj tekućeg dielektrika kontaminiranog nečistoćama tijekom dugotrajnog izlaganja naponu u biti je proboj plina pokrova.

Postoje tri grupe teorija:

1) toplinski, objašnjavajući stvaranje plinskog kanala kao rezultat vrenja samog dielektrika na lokalnim mjestima povećava nehomogenosti polja (mjehurići zraka, itd.)

2) plin, kroz koji su izvor propadanja mjehurići plina adsorbirani na elektrodama ili otopljeni u ulju;

3) kemijski, koji objašnjava slom kao rezultat kemijskih reakcija koje se odvijaju u dielektriku pod djelovanjem električnog pražnjenja u plinskom mjehuru. Ono što je zajedničko ovim teorijama je da se razgradnja ulja događa u parnom kanalu formiranom isparavanjem samog tekućeg dielektrika.

Pretpostavlja se da parni kanal formiraju nečistoće niskog vrelišta ako uzrokuju povećanu vodljivost.

Pod utjecajem električnog polja nečistoće sadržane u ulju koje u njemu tvore koloidnu otopinu ili mikroemulziju uvlače se u prostor između elektroda i nose u smjeru polja. Značajna količina oslobođene topline u ovom slučaju, zbog niske toplinske vodljivosti dielektrika, troši se na zagrijavanje samih čestica nečistoća. Ako su te nečistoće uzrok visoke specifične vodljivosti ulja, tada pri niskom vrelištu nečistoće isparavaju, stvarajući, ako je njihov sadržaj dovoljan, "plinski kanal" u kojem dolazi do razgradnje.

Središta isparavanja mogu biti mjehurići plina ili pare nastali pod utjecajem polja (kao rezultat fenomena elektrostrikcije) zbog nečistoća otopljenih u ulju (zrak i drugi plinovi, a moguće i produkti niskog vrelišta oksidacije tekućeg dielektrika ).

Probojni napon ulja ovisi o prisutnosti vezane vode. U procesu vakuumskog sušenja ulja promatraju se tri faze: I - nagli porast probojnog napona koji odgovara uklanjanju emulzijske vode, II - u kojem se probojni napon malo mijenja i ostaje na razini od oko 60 kV u standardni šok, zatim vrijeme otopljene i slabo vezane vode, i III — spori rast raspadajućeg naftnog stresa uklanjanjem vezane vode.