Transzformátorolajok dielektromos szilárdsága

A szigetelési tulajdonságokat jellemző egyik fő mutató transzformátor olajok alkalmazásuk gyakorlatában a dielektromos szilárdságuk:

E = UNC / H

ahol Upr – áttörési feszültség; h az elektródák közötti távolság.

Az átütési feszültség nem közvetlenül függ a fajlagos vezetőképességtől, de ehhez hasonlóan nagyon érzékeny a szennyeződésekre... Legalább a nedvesség változása folyékony dielektrikum és a benne lévő szennyeződések (valamint a vezetőképesség szempontjából) a dielektromos szilárdság meredeken csökken. Az elektródák nyomásának, alakjának és anyagának változása, valamint a köztük lévő távolság befolyásolja a dielektromos szilárdságot. Ugyanakkor ezek a tényezők nem befolyásolják a folyadék elektromos vezetőképességét.

A tiszta transzformátorolaj, víz és egyéb szennyeződések nélkül, kémiai összetételétől függetlenül, a gyakorlathoz elég magas áttörési feszültséggel rendelkezik (több mint 60 kV), amelyet lekerekített élű lapos rézelektródákban határoznak meg, és a köztük lévő távolság 2,5 mm. A dielektromos szilárdság nem anyagállandó.

Ütközési feszültségeknél a szennyeződések jelenléte szinte nincs hatással a dielektromos szilárdságra. Általánosan elfogadott, hogy a sokk (impulzus) feszültségek és a hosszú távú expozíció meghibásodási mechanizmusa eltérő. Impulzusfeszültség esetén a dielektromos szilárdság lényegesen nagyobb, mint viszonylag hosszú, 50 Hz frekvenciájú feszültségnek való kitettség esetén. Ennek eredményeként a kapcsolási túlfeszültségek és villámkisülések kockázata viszonylag alacsony.

A szilárdság növekedése a hőmérséklet 0-ról 70 ° C-ra történő emelkedésével a transzformátorolajból való nedvesség eltávolításával, az emulzióból oldott állapotba való átmenetével és az olaj viszkozitásának csökkenésével jár.

Az oldott gázok fontos szerepet játszanak a lebomlási folyamatban. Még akkor is megfigyelhető buborékok képződése az elektródákon, ha az elektromos tér ereje kisebb, mint a pusztulásé. A nem gáztalanított transzformátorolaj nyomásának csökkenésével az erőssége csökken.

Az áttörési feszültség nem függ a nyomástól a következő esetekben:

a) teljesen gáztalanított folyadékok;

b) lökésfeszültségek (a folyadék szennyeződésétől és gáztartalmától függetlenül);

c) nagy nyomás [körülbelül 10 MPa (80-100 atm)].

A transzformátorolaj áttörési feszültségét nem a teljes víztartalom, hanem az emulziós állapotban lévő koncentráció határozza meg.

Az oldott vizet tartalmazó transzformátorolajban az emulziós víz képződése és a dielektromos szilárdság csökkenése következik be a hőmérséklet vagy a levegő relatív páratartalmának meredek csökkenésével, valamint az olaj keveredésével a felületen adszorbeált víz deszorpciója miatt. hajó.

Ha az üveget egy tartályban polietilénnel cseréljük ki, az olaj felületéről történő keverésekor az emulziós víz mennyisége deszorbeálódik, és ennek megfelelően növeli annak szilárdságát. Az üvegedényből óvatosan (keverés nélkül) leeresztett transzformátorolaj nagy elektromos szilárdsággal rendelkezik.

Alacsony és magas forráspontú poláris anyagok, amelyek valódi oldatot képeznek a transzformátorolajban, gyakorlatilag nem befolyásolják a vezetőképességet és az elektromos szilárdságot. A transzformátorolajban nagyon kis cseppméretű kolloid oldatot vagy emulziót képező anyagok (amelyek az elektroforetikus vezetőképesség okai), ha alacsony forráspontúak, lecsökkennek, ha pedig magas a forráspontjuk, gyakorlatilag nem befolyásolják a erő.

A hatalmas mennyiségű kísérleti anyag ellenére meg kell jegyezni, hogy még mindig nincs egységes, általánosan elfogadott elmélet a folyékony dielektrikumok lebontására vonatkozóan, amelyet még hosszan tartó feszültségnek kitett körülmények között is alkalmaznának.

A szennyeződésekkel szennyezett folyékony dielektrikumok lebomlása huzamosabb ideig tartó feszültség hatására lényegében védőgáz-lebontás.

Az elméleteknek három csoportja van:

1) termikus, ami a gázcsatorna kialakulását magyarázza magának a dielektrikumnak a helyi helyeken történő felforrása következtében, növeli a mező inhomogenitását (légbuborékok stb.)

2) gáz, amelyen keresztül a bomlás forrása az elektródákon adszorbeált vagy olajban oldott gázbuborékok;

3) vegyi anyag, amely megmagyarázza a gázbuborékban lévő elektromos kisülés hatására a dielektrikumban lejátszódó kémiai reakciók eredményeként bekövetkező bontást. Ezekben az elméletekben az a közös, hogy az olaj lebomlása egy gőzcsatornában megy végbe, amelyet magának a folyékony dielektrikumnak a párologtatása képez.

Feltételezhető, hogy a gőzcsatornát alacsony forráspontú szennyeződések képezik, ha ezek fokozott vezetőképességet okoznak.

Elektromos tér hatására az olajban lévő szennyeződések, amelyek kolloid oldatot vagy mikroemulziót képeznek, az elektródák közötti területre felszívódnak, és a mező irányába kerülnek. Ebben az esetben a felszabaduló hő jelentős részét a dielektrikum alacsony hővezető képessége miatt maguknak a szennyező részecskéknek a melegítésére fordítják. Ha ezek a szennyeződések okozzák az olaj nagy fajlagos vezetőképességét, akkor a szennyeződések alacsony forráspontján elpárolognak, és ha tartalmuk elegendő, "gázcsatornát" képeznek, amelyben bomlás megy végbe.

A párolgási centrumok lehetnek mező hatására (elektrostrikciós jelenség következtében) az olajban oldott szennyeződések (levegő és egyéb gázok, esetleg folyékony dielektrikum oxidációjának alacsony forráspontú termékei) következtében keletkező gáz- vagy gőzbuborékok. ).

Az olajok letörési feszültsége a megkötött víz jelenlététől függ. Az olaj vákuumszárítása során három szakasz figyelhető meg: I - az áttörési feszültség meredek növekedése, amely megfelel az emulziós víz eltávolításának, II - ahol a letörési feszültség alig változik, és körülbelül 60 kV szinten marad. standard sokk, majd időben oldott és gyengén kötött víz, és III - a bomlási olajstressz lassú növekedése a kötött víz eltávolításával.