Dielektrična trdnost transformatorskih olj

Eden od glavnih kazalnikov, ki označujejo izolacijske lastnosti transformatorska olja v praksi njihove uporabe je njihova dielektrična trdnost:

E = UNC / H

kjer je Upr - prebojna napetost; h je razdalja med elektrodama.

Prebojna napetost ni neposredno povezana s specifično prevodnostjo, je pa tako zelo občutljiva na prisotnost nečistoč... Vsaj sprememba vlage tekoči dielektrik in prisotnosti nečistoč v njem (pa tudi za prevodnost) se dielektrična trdnost močno zmanjša. Spremembe tlaka, oblike in materiala elektrod ter razdalje med njimi vplivajo na dielektrično trdnost. Hkrati ti dejavniki ne vplivajo na električno prevodnost tekočine.

Čisto transformatorsko olje brez vode in drugih primesi ima ne glede na kemično sestavo dovolj visoko za prakso prebojno napetost (več kot 60 kV), določeno v ploščatih bakrenih elektrodah z zaobljenimi robovi in ​​razdaljo 2,5 mm med njimi. Dielektrična trdnost ni materialna konstanta.

Pri udarnih napetostih prisotnost nečistoč skoraj ne vpliva na dielektrično trdnost. Splošno sprejeto je, da je mehanizem odpovedi za udarne (impulzne) napetosti in dolgotrajno izpostavljenost drugačen. Pri pulzni napetosti je dielektrična trdnost bistveno večja kot pri relativno dolgi izpostavljenosti napetosti s frekvenco 50 Hz. Posledično je tveganje za preklopne prenapetosti in razelektritve strele relativno nizko.

Povečanje trdnosti s povišanjem temperature od 0 do 70 ° C je povezano z odstranjevanjem vlage iz transformatorskega olja, njegovim prehodom iz emulzije v raztopljeno stanje in zmanjšanjem viskoznosti olja.

Raztopljeni plini igrajo pomembno vlogo v procesu razgradnje. Tudi ko je moč električnega polja nižja od jakosti destrukcije, opazimo nastanek mehurčkov na elektrodah. Z zmanjševanjem tlaka za nerazplinjeno transformatorsko olje se njegova moč zmanjšuje.

Prebojna napetost ni odvisna od tlaka v naslednjih primerih:

a) popolnoma razplinjene tekočine;

b) udarne napetosti (ne glede na kontaminacijo in vsebnost plina v tekočini);

c) visok tlak [približno 10 MPa (80-100 atm)].

Prebojna napetost transformatorskega olja ni določena s skupno vsebnostjo vode, temveč z njeno koncentracijo v stanju emulzije.

V transformatorskem olju, ki vsebuje raztopljeno vodo, pride do tvorbe emulzijske vode in zmanjšanja dielektrične trdnosti z močnim znižanjem temperature ali relativne vlažnosti zraka, pa tudi z mešanjem olja zaradi desorpcije vode, adsorbirane na površini. plovilo.

Pri zamenjavi stekla v posodi s polietilenom se količina emulzijske vode pri mešanju olja s površine desorbira in ustrezno poveča njegovo trdnost. Transformatorsko olje, previdno odcejeno iz steklene posode (brez mešanja), ima visoko električno trdnost.

Polarne snovi z nizkim in visokim vreliščem, ki tvorijo prave raztopine v transformatorskem olju, praktično ne vplivajo na prevodnost in električno trdnost. Snovi, ki v transformatorskem olju tvorijo koloidne raztopine ali emulzije zelo majhnih kapljic (ki so vzrok elektroforetske prevodnosti), če imajo nizko vrelišče, se reducirajo, če je njihovo vrelišče visoko, pa praktično ne vplivajo na moč.

Kljub ogromni količini eksperimentalnega materiala je treba opozoriti, da še vedno ni enotne splošno sprejete teorije o razpadu tekočih dielektrikov, ki bi se uporabljala tudi v pogojih dolgotrajne izpostavljenosti napetosti.

Razpad tekočih dielektrikov, onesnaženih z nečistočami, med dolgotrajno izpostavljenostjo napetosti je v bistvu razpad zaščitnega plina.

Obstajajo tri skupine teorij:

1) termično, ki pojasnjuje nastanek plinskega kanala kot rezultat vrenja samega dielektrika na lokalnih mestih, povečuje nehomogenosti polja (zračni mehurčki itd.)

2) plin, skozi katerega so vir razpada plinski mehurčki, adsorbirani na elektrodah ali raztopljeni v olju;

3) kemična, ki pojasnjuje razpad kot posledico kemičnih reakcij, ki se pojavljajo v dielektriku pod vplivom električne razelektritve v plinskem mehurčku. Te teorije imajo skupno to, da pride do razgradnje olja v parnem kanalu, ki nastane zaradi uparjanja samega tekočega dielektrika.

Predpostavlja se, da parni kanal tvorijo nečistoče z nizkim vreliščem, če povzročajo povečano prevodnost.

Pod vplivom električnega polja se nečistoče, ki so v olju in v njem tvorijo koloidno raztopino ali mikroemulzijo, vlečejo v prostor med elektrodama in prenašajo v smeri polja. Znatna količina sproščene toplote se v tem primeru zaradi nizke toplotne prevodnosti dielektrika porabi za segrevanje samih delcev nečistoč. Če so te nečistoče vzrok za visoko specifično prevodnost olja, potem pri nizkem vrelišču nečistoč izhlapijo in tvorijo, če je njihova vsebnost zadostna, "plinski kanal", v katerem pride do razgradnje.

Izparilni centri so lahko plinski ali parni mehurčki, ki nastanejo pod vplivom polja (kot posledica elektrostrikcijskega pojava) zaradi nečistoč, raztopljenih v olju (zrak in drugi plini ter morda tudi produkti oksidacije tekočega dielektrika z nizkim vreliščem). ).

Prebojna napetost olj je odvisna od prisotnosti vezane vode. V procesu vakuumskega sušenja olja opazimo tri stopnje: I - močno povečanje razgradne napetosti, ki ustreza odstranitvi emulzijske vode, II - kjer se razpadna napetost malo spremeni in ostane na ravni približno 60 kV v standardni šok, nato čas raztopljene in šibko vezane vode ter III — počasna rast razpadnega oljnega stresa z odstranitvijo vezane vode.