Dielektrisk styrke til transformatoroljer

En av hovedindikatorene som karakteriserer isolasjonsegenskapene transformatoroljer i praksis av deres anvendelse er deres dielektriske styrke:

E = UNC / H

hvor Upr — sammenbruddsspenning; h er avstanden mellom elektrodene.

Nedbrytningsspenning er ikke direkte relatert til spesifikk ledningsevne, men, som det, veldig følsom for tilstedeværelsen av urenheter... I det minste en endring i fuktighet flytende dielektrisk og tilstedeværelsen av urenheter i den (så vel som for ledningsevne) reduseres den dielektriske styrken kraftig. Endringer i trykk, form og materiale på elektrodene og avstanden mellom dem påvirker den dielektriske styrken. Samtidig påvirker ikke disse faktorene væskens elektriske ledningsevne.

Ren transformatorolje, uten vann og andre urenheter, uavhengig av dens kjemiske sammensetning, har en høy nok til å øve sammenbruddsspenning (mer enn 60 kV), bestemt i flate kobberelektroder med avrundede kanter og en avstand på 2,5 mm mellom dem. Dielektrisk styrke er ikke en materialkonstant.

Ved støtspenninger har tilstedeværelsen av urenheter nesten ingen effekt på den dielektriske styrken. Det er generelt akseptert at feilmekanismen for sjokk (impuls) spenninger og langvarig eksponering er annerledes. Ved pulsert spenning er den dielektriske styrken betydelig høyere enn ved en relativt lang eksponering for spenning med en frekvens på 50 Hz. Som et resultat er risikoen for veksling av overspenninger og lynutladninger relativt lav.

Økningen i styrke med en økning i temperaturen fra 0 til 70 ° C er assosiert med fjerning av fuktighet fra transformatoroljen, overgangen fra en emulsjon til en oppløst tilstand og en reduksjon i viskositeten til oljen.

Oppløste gasser spiller en viktig rolle i nedbrytningsprosessen. Selv når styrken til det elektriske feltet er lavere enn ødeleggelsen, observeres dannelsen av bobler på elektrodene. Når trykket synker for ikke-avgasset transformatorolje, reduseres styrken.

Sammenbruddsspenningen er ikke avhengig av trykket i følgende tilfeller:

a) fullstendig avgassede væsker;

b) sjokkpåkjenninger (uavhengig av forurensning og gassinnhold i væsken);

c) høyt trykk [omtrent 10 MPa (80-100 atm)].

Nedbrytningsspenningen til transformatorolje bestemmes ikke av det totale vanninnholdet, men av konsentrasjonen i emulsjonstilstanden.

Dannelsen av emulsjonsvann og en reduksjon i dielektrisk styrke skjer i transformatorolje som inneholder oppløst vann med en kraftig reduksjon i temperatur eller relativ fuktighet i luften, så vel som ved blanding av oljen på grunn av desorpsjon av vann adsorbert på overflaten av fartøy.

Ved utskifting av glass i en beholder med polyetylen, desorberes mengden emulsjonsvann når oljen blandes fra overflaten og øker styrken tilsvarende. Transformatorolje, forsiktig tappet fra en glassbeholder (uten omrøring), har høy elektrisk styrke.

Polare stoffer med lavt og høyt kokepunkt, som danner ekte løsninger i transformatorolje, påvirker praktisk talt ikke ledningsevnen og den elektriske styrken. Stoffer som danner kolloidale løsninger eller emulsjoner med svært liten dråpestørrelse i transformatorolje (som er årsaken til elektroforetisk ledningsevne), hvis de har et lavt kokepunkt, reduseres, og hvis kokepunktet er høyt, påvirker de praktisk talt ikke styrke.

Til tross for den enorme mengden eksperimentelt materiale, bør det bemerkes at det fortsatt ikke er noen enhetlig allment akseptert teori om nedbrytning av flytende dielektriske stoffer, brukt selv under forhold med langvarig eksponering for spenning.

Nedbrytningen av urenhetsforurensede flytende dielektriske stoffer under langvarig eksponering for spenning er i hovedsak et sammenbrudd av dekselgass.

Det er tre grupper av teorier:

1) termisk, som forklarer dannelsen av en gasskanal som et resultat av kokingen av selve dielektrikumet på lokale steder øker feltinhomogeniteter (luftbobler, etc.)

2) gass, gjennom hvilken kilden til forfall er gassbobler adsorbert på elektrodene eller oppløst i olje;

3) kjemisk, som forklarer sammenbruddet som et resultat av kjemiske reaksjoner som oppstår i et dielektrikum under påvirkning av en elektrisk utladning i en gassboble. Det disse teoriene har til felles er at oljenedbrytning skjer i en dampkanal dannet ved fordamping av selve det flytende dielektrikumet.

Det antas at dampkanalen dannes av lavtkokende urenheter hvis de forårsaker økt ledningsevne.

Under påvirkning av et elektrisk felt trekkes urenhetene som finnes i oljen og danner en kolloidal løsning eller mikroemulsjon i den, inn i området mellom elektrodene og føres i feltets retning. En betydelig mengde frigjort varme i dette tilfellet, på grunn av den lave termiske ledningsevnen til dielektrikumet, brukes på oppvarming av selve urenhetspartiklene. Hvis disse urenhetene er årsaken til den høye spesifikke ledningsevnen til oljen, fordamper de ved et lavt kokepunkt for urenhetene, og danner, hvis innholdet er tilstrekkelig, en "gasskanal" der dekomponering skjer.

Fordampningssentre kan være gass- eller dampbobler dannet under påvirkning av et felt (som følge av elektrostriksjonsfenomenet) på grunn av urenheter oppløst i oljen (luft og andre gasser, og muligens også lavtkokende oksidasjonsprodukter av et flytende dielektrikum). ).

Nedbrytningsspenningen til oljer avhenger av tilstedeværelsen av bundet vann. I prosessen med vakuumtørking av olje observeres tre stadier: I — en kraftig økning i nedbrytningsspenningen som tilsvarer fjerning av emulsjonsvann, II — der nedbrytningsspenningen endres lite og forblir på nivået på ca. 60 kV i standard sjokk, deretter tid oppløst og svakt bundet vann, og III — langsom vekst av forfallsoljespenning ved fjerning av bundet vann.