Диелектрична якост на трансформаторни масла

Един от основните показатели, характеризиращи изолационните свойства трансформаторни масла в практиката на тяхното прилагане е тяхна диелектрична якост:

E = UНС / З

където Upr — пробивно напрежение; h е разстоянието между електродите.

Пробивно напрежение няма пряко отношение към специфична проводимост, но също като нея, много чувствителна за наличието на примеси… Най -малкото промяна на влагата течен диелектрик и наличието на примеси в него (както и за проводимостта) диелектричната якост рязко намалява. Промените в налягането, формата и материала на електродите и разстоянието между тях влияят на диелектричната якост. В същото време тези фактори не влияят на електропроводимостта на течността.

Почистете трансформаторното масло, без вода и други примеси, независимо от химичния си състав, има високо, достатъчно за практикуване пробивно напрежение (повече от 60 kV), определени в плоски медни електроди със заоблени ръбове и разстояние 2,5 мм между тях. Диелектричната якост не е материална константа.

При ударни напрежения наличието на примеси почти няма ефект върху диелектричната якост. Общоприето е, че механизмът на разрушаване при ударни (импулсни) напрежения и дългосрочна експозиция е различен. При импулсно напрежение диелектричната якост е значително по -висока, отколкото при относително дълго излагане на напрежение с честота 50 Hz. В резултат на това рискът от превключване на пренапрежения и разряди на мълния е относително нисък.

Увеличаването на якостта с повишаване на температурата от 0 до 70 ° C е свързано с отстраняване на влагата от трансформаторното масло, преминаването му от емулсия в разтворено състояние и намаляване на вискозитета на маслото.

Разтворените газове играят важна роля в процеса на разграждане. Дори когато силата на електрическото поле е по -ниска от тази на разрушаване, се забелязва образуването на мехурчета по електродите. С намаляване на налягането за недегазирано трансформаторно масло, силата му намалява.

Пробивното напрежение не зависи от налягането в следните случаи:

а) напълно дегазирани течности;

б) ударни напрежения (независимо от замърсяването и съдържанието на газ в течността);

в) високо налягане [около 10 MPa (80-100 atm)].

Пробивното напрежение на трансформаторното масло се определя не от общото водно съдържание, а от концентрацията му в състояние на емулсия.

Образуването на емулсионна вода и намаляване на диелектричната якост се осъществяват в трансформаторно масло, съдържащо разтворена вода с рязко намаляване на температурата или относителната влажност на въздуха, както и със смесване на маслото поради десорбция на вода, адсорбирана върху повърхността на плавателния съд.

При подмяна на стъкло в съд с полиетилен, количеството емулсионна вода се десорбира при смесване на маслото от повърхността и съответно увеличава якостта неговия. Трансформаторното масло, внимателно източено от стъклен съд (без разбъркване), притежава висока електрическа якост.

Полярните вещества с ниско и високо кипене, образуващи истински разтвори в трансформаторно масло, практически не влияят на проводимостта и електрическата якост. Вещества, които образуват колоидни разтвори или емулсии с много малък размер на капчици в трансформаторно масло (които са причина за електрофоретична проводимост), ако имат ниска точка на кипене, намаляват и ако температурата им на кипене е висока, практически не влияят на якостта.

Въпреки огромното количество експериментален материал, трябва да се отбележи, че все още няма унифицирана общоприета теория за разграждането на течни диелектрици, прилагана дори при условия на продължително излагане на напрежение.

Разбиването на течни диелектрици, замърсени с примеси по време на продължително излагане на напрежение, по същество е разграждане на забулен газ.

Има три групи теории:

1) термичен, обясняващ образуването на газов канал като резултатът от кипенето на самия диелектрик на местни места се увеличава нехомогенности на полето (въздушни мехурчета и др.)

2) газ, през който източникът на разпадане са газови мехурчета, адсорбирани върху електродите или разтворени в масло;

3) химически, обясняващ разрушаването в резултат на химични реакции, протичащи в диелектрик под действието на електрически разряд в газов мехур. Общото между тези теории е, че разпадането на маслото се случва в парен канал, образуван от изпаряването на самия течен диелектрик.

Има хипотеза, че парният канал се образува от примеси с ниска температура на кипене, ако причиняват повишена проводимост.

Под въздействието на електрическо поле примесите, съдържащи се в маслото и образуващи колоиден разтвор или микроемулсия в него, се изтеглят в зоната между електродите и се носят в посока на полето. Значително количество отделена топлина в този случай поради ниската топлопроводимост на диелектрика се изразходва за нагряване на самите примесни частици. Ако тези примеси са причината за високата специфична проводимост на маслото, тогава при ниска точка на кипене на примесите те се изпаряват, образувайки, ако съдържанието им е достатъчно, „газов канал“, в който настъпва разпадане.

Изпарителните центрове могат да бъдат газови или парни мехурчета, образувани под въздействието на поле (в резултат на явлението електрострикция) поради примеси, разтворени в маслото (въздух и други газове, и евентуално също нискокипящи продукти на окисляване на течен диелектрик ).

Пробивното напрежение на маслата зависи от наличието на свързано вода. В процеса на вакуумно изсушаване на маслото се наблюдават три етапа: I — рязко увеличение на пробивното напрежение, съответстващо на отстраняването на емулсионна вода, II — в където пробивното напрежение се променя малко и остава на ниво от около 60 kV in стандартен удар, по това време разтворен и слабо свързан вода, а III — бавно нарастване на разпадането нефтен стрес чрез отстраняване на свързаната вода.