Dielektrisk styrka hos transformatoroljor

En av de viktigaste indikatorerna som kännetecknar isoleringsegenskaperna transformatoroljor i praktiken av deras tillämpning är deras dielektriska styrka:

E = UNC/H

där Upr — genomslagsspänning; h är avståndet mellan elektroderna.

Genombrottsspänning är inte direkt relaterad till specifik ledningsförmåga, men, precis som den, mycket känslig för närvaron av föroreningar... Åtminstone en förändring i fukt flytande dielektrikum och närvaron av föroreningar i den (liksom för konduktivitet) minskar den dielektriska styrkan kraftigt. Förändringar i tryck, form och material hos elektroderna och avståndet mellan dem påverkar den dielektriska styrkan. Samtidigt påverkar dessa faktorer inte vätskans elektriska ledningsförmåga.

Ren transformatorolja, utan vatten och andra föroreningar, oavsett dess kemiska sammansättning, har en tillräckligt hög för övningsavbrottsspänning (mer än 60 kV), bestämd i platta kopparelektroder med rundade kanter och ett avstånd på 2,5 mm mellan dem. Dielektrisk hållfasthet är inte en materialkonstant.

Vid slagspänningar har närvaron av föroreningar nästan ingen effekt på den dielektriska styrkan. Det är allmänt accepterat att felmekanismen för stöt(impuls)spänningar och långvarig exponering är annorlunda. Med pulsad spänning är den dielektriska styrkan betydligt högre än vid en relativt lång exponering för spänning med en frekvens på 50 Hz. Som ett resultat av detta är risken för byte av överspänningar och blixturladdningar relativt låg.

Ökningen i styrka med en ökning av temperaturen från 0 till 70 ° C är förknippad med avlägsnande av fukt från transformatoroljan, dess övergång från en emulsion till ett löst tillstånd och en minskning av oljans viskositet.

Upplösta gaser spelar en viktig roll i nedbrytningsprocessen. Även när styrkan hos det elektriska fältet är lägre än förstörelsens, observeras bildandet av bubblor på elektroderna. När trycket minskar för icke-avgasad transformatorolja, minskar dess styrka.

Genombrottsspänningen beror inte på trycket i följande fall:

a) helt avgasade vätskor;

b) stötpåkänningar (oavsett förorening och gasinnehåll i vätskan);

c) högt tryck [ca 10 MPa (80-100 atm)].

Transformatoroljans genombrottsspänning bestäms inte av den totala vattenhalten, utan av dess koncentration i emulsionstillståndet.

Bildandet av emulsionsvatten och en minskning av dielektrisk styrka inträffar i transformatorolja som innehåller löst vatten med en kraftig minskning av luftens temperatur eller relativa luftfuktighet, såväl som vid blandning av oljan på grund av desorption av vatten som adsorberas på ytan av luften. fartyg.

Vid byte av glas i en behållare med polyeten desorberas mängden emulsionsvatten när man blandar oljan från ytan och ökar dess hållfasthet i enlighet därmed. Transformatorolja, försiktigt dränerad från en glasbehållare (utan omrörning), har en hög elektrisk hållfasthet.

Polära ämnen med låga och höga kokpunkter, som bildar verkliga lösningar i transformatorolja, påverkar praktiskt taget inte konduktiviteten och den elektriska styrkan. Ämnen som bildar kolloidala lösningar eller emulsioner med mycket liten droppstorlek i transformatorolja (som är orsaken till elektroforetisk ledningsförmåga), om de har en låg kokpunkt, reduceras, och om deras kokpunkt är hög, påverkar de praktiskt taget inte styrka.

Trots den enorma mängden experimentellt material bör det noteras att det fortfarande inte finns någon enhetlig allmänt accepterad teori om nedbrytning av flytande dielektrikum, tillämpad även under förhållanden med långvarig exponering för spänning.

Nedbrytningen av föroreningsförorenade flytande dielektrika under långvarig exponering för spänning är i huvudsak en mantelgasnedbrytning.

Det finns tre grupper av teorier:

1) termisk, vilket förklarar bildandet av en gaskanal som ett resultat av kokningen av själva dielektrikumet på lokala platser ökar fältinhomogeniteter (luftbubblor, etc.)

2) gas, genom vilken källan till sönderfall är gasbubblor adsorberade på elektroderna eller lösta i olja;

3) kemikalie, som förklarar nedbrytningen som ett resultat av kemiska reaktioner som sker i ett dielektrikum under inverkan av en elektrisk urladdning i en gasbubbla. Gemensamt för dessa teorier är att oljenedbrytning sker i en ångkanal som bildas genom förångningen av själva det flytande dielektrikumet.

Det antas att ångkanalen bildas av lågkokande föroreningar om de orsakar ökad konduktivitet.

Under påverkan av ett elektriskt fält dras de föroreningar som finns i oljan och bildar en kolloidal lösning eller mikroemulsion i den in i området mellan elektroderna och bärs i fältets riktning. En betydande mängd frigjord värme i detta fall, på grund av den låga värmeledningsförmågan hos dielektrikumet, spenderas på att värma själva föroreningspartiklarna. Om dessa föroreningar är orsaken till den höga specifika konduktiviteten hos oljan, så avdunstar de vid en låg kokpunkt för föroreningarna och bildar, om innehållet är tillräckligt, en "gaskanal" i vilken sönderdelning sker.

Avdunstningscentra kan vara gas- eller ångbubblor som bildas under påverkan av ett fält (som ett resultat av elektrostriktionsfenomenet) på grund av föroreningar lösta i oljan (luft och andra gaser, och möjligen även lågkokande produkter av oxidation av ett flytande dielektrikum ).

Oljornas genomslagsspänning beror på närvaron av bundet vatten. I processen med vakuumtorkning av olja observeras tre steg: I — en kraftig ökning av genomslagsspänningen motsvarande avlägsnandet av emulsionsvatten, II — där genombrottsspänningen ändras lite och förblir på nivån cirka 60 kV i standardchock, sedan tid löst och svagt bundet vatten, och III — långsam tillväxt av sönderfallsoljespänning genom avlägsnande av bundet vatten.