Rigiditatea dielectrică a uleiurilor de transformatoare

Unul dintre principalii indicatori care caracterizează proprietățile de izolare uleiuri de transformatoare în practica aplicării lor este rigiditatea dielectrică:

E = UNC/H

unde Upr — tensiunea de avarie; h este distanța dintre electrozi.

Tensiunea de avarie nu este direct legată de conductibilitatea specifică, dar, ca și ea, foarte sensibilă la prezența impurităților... Cel puțin, o modificare a umidității dielectric lichid iar prezența impurităților în ea (precum și pentru conductivitate) rezistența dielectrică scade brusc. Modificările de presiune, forma și materialul electrozilor și distanța dintre aceștia afectează rezistența dielectrică. În același timp, acești factori nu afectează conductivitatea electrică a lichidului.

Uleiul curat de transformator, fara apa si alte impuritati, indiferent de compozitia sa chimica, are o tensiune de rupere suficient de mare pentru practica (mai mult de 60 kV), determinata in electrozi plati de cupru cu margini rotunjite si o distanta de 2,5 mm intre ele. Rigiditatea dielectrică nu este o constantă materială.

La tensiunile de impact, prezența impurităților nu are aproape niciun efect asupra rigidității dielectrice. Este în general acceptat că mecanismul de defecțiune pentru tensiunile de șoc (impuls) și expunerea pe termen lung este diferit. La tensiune în impulsuri, rezistența dielectrică este semnificativ mai mare decât la o expunere relativ lungă la tensiune cu o frecvență de 50 Hz. Ca urmare, riscul de supratensiune de comutare și descărcări de fulgere este relativ scăzut.

Creșterea rezistenței cu o creștere a temperaturii de la 0 la 70 ° C este asociată cu îndepărtarea umidității din uleiul de transformator, trecerea acesteia de la o emulsie la o stare dizolvată și o scădere a vâscozității uleiului.

Gazele dizolvate joacă un rol important în procesul de degradare. Chiar și atunci când puterea câmpului electric este mai mică decât cea a distrugerii, se observă formarea de bule pe electrozi. Pe măsură ce presiunea scade pentru uleiul de transformator nedegazat, rezistența acestuia scade.

Tensiunea de avarie nu depinde de presiune în următoarele cazuri:

a) lichide complet degazate;

b) tensiuni de șoc (indiferent de contaminare și conținut de gaz în lichid);

c) presiune mare [aproximativ 10 MPa (80-100 atm)].

Tensiunea de defalcare a uleiului de transformator este determinată nu de conținutul total de apă, ci de concentrația acestuia în stare de emulsie.

Formarea apei de emulsie și o scădere a rezistenței dielectrice au loc în uleiul de transformator care conține apă dizolvată cu o scădere bruscă a temperaturii sau umidității relative a aerului, precum și la amestecarea uleiului din cauza desorbției apei adsorbite pe suprafața navă.

La înlocuirea sticlei într-un recipient cu polietilenă, cantitatea de apă de emulsie este desorbită la amestecarea uleiului de la suprafață și crește rezistența acestuia în consecință. Uleiul de transformator, scurs cu grijă dintr-un recipient de sticlă (fără agitare), are o rezistență electrică ridicată.

Substanțele polare cu puncte de fierbere scăzute și ridicate, formând adevărate soluții în uleiul de transformator, practic nu afectează conductivitatea și rezistența electrică. Substanțele care formează soluții coloidale sau emulsii de dimensiune foarte mică a picăturilor în uleiul de transformator (care sunt cauza conductivității electroforetice), dacă au un punct de fierbere scăzut, sunt reduse, iar dacă punctul lor de fierbere este ridicat, practic nu afectează putere.

În ciuda cantității uriașe de material experimental, trebuie remarcat faptul că nu există încă o teorie unificată general acceptată a defalcării dielectricilor lichidi, aplicată chiar și în condiții de expunere prelungită la tensiune.

Defalcarea dielectricilor lichidi contaminați cu impurități în timpul expunerii prelungite la tensiune este, în esență, o defalcare a gazului de înveliș.

Există trei grupe de teorii:

1) termică, explicând formarea unui canal de gaz ca rezultat al fierberii dielectricului în sine în locurile locale, crește neomogenitățile câmpului (bule de aer etc.)

2) gaz, prin care sursa dezintegrarii sunt bule de gaz adsorbite pe electrozi sau dizolvate în ulei;

3) chimică, explicând defalcarea ca urmare a reacțiilor chimice care au loc într-un dielectric sub acțiunea unei descărcări electrice într-o bula de gaz. Ceea ce au în comun aceste teorii este că defalcarea uleiului are loc într-un canal de vapori format prin vaporizarea dielectricului lichid însuși.

Se presupune că canalul de vapori este format din impurități cu punct de fierbere scăzut dacă acestea provoacă o conductivitate crescută.

Sub influența unui câmp electric, impuritățile conținute în ulei și care formează o soluție coloidală sau microemulsie în acesta sunt atrase în zona dintre electrozi și transportate în direcția câmpului. O cantitate semnificativă de căldură eliberată în acest caz, datorită conductivității termice scăzute a dielectricului, este cheltuită pentru încălzirea particulelor de impurități în sine. Dacă aceste impurități sunt cauza conductivității specifice ridicate a uleiului, atunci la un punct de fierbere scăzut al impurităților se evaporă, formând, dacă conținutul lor este suficient, un „canal de gaz” în care are loc descompunerea.

Centrele de evaporare pot fi bule de gaz sau vapori formate sub influența unui câmp (ca urmare a fenomenului de electrostricție) din cauza impurităților dizolvate în ulei (aer și alte gaze, și eventual și produse cu punct de fierbere scăzut de oxidare a unui dielectric lichid). ).

Tensiunea de defalcare a uleiurilor depinde de prezența apei legate. În procesul de uscare a uleiului în vid, se observă trei etape: I — o creștere bruscă a tensiunii de defalcare corespunzătoare eliminării apei de emulsie, II — în care tensiunea de rupere se modifică puțin și rămâne la nivelul de aproximativ 60 kV în șoc standard, apoi apă dizolvată și slab legată în timp și III — creșterea lentă a stresului uleiului de degradare prin îndepărtarea apei legate.