Dielektrisk styrke af transformatorolier

En af de vigtigste indikatorer, der karakteriserer isoleringsegenskaberne transformatorolier i praksis af deres anvendelse er deres dielektriske styrke:

E = UNC/H

hvor Upr — gennembrudsspænding; h er afstanden mellem elektroderne.

Nedbrydningsspænding er ikke direkte relateret til specifik ledningsevne, men er ligesom den meget følsom over for tilstedeværelsen af ​​urenheder... I det mindste en ændring i fugt flydende dielektrisk og tilstedeværelsen af ​​urenheder i det (såvel som for ledningsevne) den dielektriske styrke falder kraftigt. Ændringer i tryk, form og materiale af elektroderne og afstanden mellem dem påvirker den dielektriske styrke. Samtidig påvirker disse faktorer ikke væskens elektriske ledningsevne.

Ren transformerolie, uden vand og andre urenheder, uanset dens kemiske sammensætning, har en høj nok til praksis gennembrudsspænding (mere end 60 kV), bestemt i flade kobberelektroder med afrundede kanter og en afstand på 2,5 mm mellem dem. Dielektrisk styrke er ikke en materialekonstant.

Ved stødspændinger har tilstedeværelsen af ​​urenheder næsten ingen effekt på den dielektriske styrke. Det er generelt accepteret, at fejlmekanismen for stød (impuls)spændinger og langvarig eksponering er anderledes. Ved pulseret spænding er den dielektriske styrke væsentligt højere end ved en relativt lang eksponering for spænding med en frekvens på 50 Hz. Som følge heraf er risikoen for koblingsstød og lynudladninger relativt lav.

Stigningen i styrke med en stigning i temperaturen fra 0 til 70 ° C er forbundet med fjernelse af fugt fra transformatorolien, dens overgang fra en emulsion til en opløst tilstand og et fald i oliens viskositet.

Opløste gasser spiller en vigtig rolle i nedbrydningsprocessen. Selv når styrken af ​​det elektriske felt er lavere end ødelæggelsesstyrken, observeres dannelsen af ​​bobler på elektroderne. Når trykket falder for ikke-afgasset transformerolie, falder dets styrke.

Gennembrudsspændingen afhænger ikke af trykket i følgende tilfælde:

a) fuldstændig afgassede væsker;

b) stødspændinger (uanset forurening og gasindhold i væsken);

c) højtryk [ca. 10 MPa (80-100 atm)].

Transformatorolies nedbrydningsspænding bestemmes ikke af det samlede vandindhold, men af ​​dets koncentration i emulsionstilstanden.

Dannelsen af ​​emulsionsvand og et fald i dielektrisk styrke forekommer i transformerolie, der indeholder opløst vand med et kraftigt fald i luftens temperatur eller relative fugtighed, såvel som ved blanding af olien på grund af desorption af vand adsorberet på overfladen af beholder.

Ved udskiftning af glas i en beholder med polyethylen desorberes mængden af ​​emulsionsvand ved blanding af olien fra overfladen og øger dens styrke tilsvarende. Transformerolie, omhyggeligt drænet fra en glasbeholder (uden omrøring), har en høj elektrisk styrke.

Polære stoffer med lave og høje kogepunkter, der danner ægte opløsninger i transformerolie, påvirker praktisk talt ikke ledningsevnen og den elektriske styrke. Stoffer, der danner kolloide opløsninger eller emulsioner af meget lille dråbestørrelse i transformerolie (som er årsagen til elektroforetisk ledningsevne), hvis de har et lavt kogepunkt, reduceres, og hvis deres kogepunkt er højt, påvirker de praktisk talt ikke styrke.

På trods af den enorme mængde eksperimentelt materiale skal det bemærkes, at der stadig ikke er nogen samlet generelt accepteret teori om nedbrydning af flydende dielektriske stoffer, anvendt selv under betingelser med langvarig udsættelse for spænding.

Nedbrydningen af ​​urenhedsforurenede flydende dielektriske stoffer under længere tids udsættelse for spænding er i det væsentlige et nedbrydning af kappegas.

Der er tre grupper af teorier:

1) termisk, hvilket forklarer dannelsen af ​​en gaskanal som et resultat af kogningen af ​​selve dielektrikumet på lokale steder, øger feltinhomogeniteter (luftbobler osv.)

2) gas, hvorigennem kilden til henfald er gasbobler adsorberet på elektroderne eller opløst i olie;

3) kemikalie, der forklarer nedbrydningen som et resultat af kemiske reaktioner, der forekommer i et dielektrikum under påvirkning af en elektrisk udladning i en gasboble. Fælles for disse teorier er, at olienedbrydning sker i en dampkanal dannet af selve det flydende dielektriske fordampning.

Det er en hypotese, at dampkanalen er dannet af lavtkogende urenheder, hvis de forårsager øget ledningsevne.

Under påvirkning af et elektrisk felt trækkes de urenheder, der er indeholdt i olien og danner en kolloid opløsning eller mikroemulsion i den, ind i området mellem elektroderne og føres i feltets retning. En betydelig mængde frigivet varme i dette tilfælde, på grund af den lave termiske ledningsevne af dielektrikumet, bruges på at opvarme selve urenhedspartiklerne. Hvis disse urenheder er årsagen til oliens høje specifikke ledningsevne, så fordamper de ved et lavt kogepunkt for urenhederne og danner, hvis indholdet er tilstrækkeligt, en "gaskanal", hvori der sker nedbrydning.

Fordampningscentre kan være gas- eller dampbobler dannet under påvirkning af et felt (som følge af elektrostriktionsfænomenet) på grund af urenheder opløst i olien (luft og andre gasser, og muligvis også lavtkogende produkter af oxidation af et flydende dielektrikum). ).

Nedbrydningsspændingen af ​​olier afhænger af tilstedeværelsen af ​​bundet vand. I processen med vakuumtørring af olie observeres tre trin: I — en kraftig stigning i nedbrydningsspændingen svarende til fjernelse af emulsionsvand, II — hvor nedbrydningsspændingen ændres lidt og forbliver på niveauet omkring 60 kV i standardchok, derefter tid opløst og svagt bundet vand, og III — langsom vækst af henfaldsoliestress ved fjernelse af bundet vand.