Diëlektrische sterkte van transformatoroliën

Een van de belangrijkste indicatoren die kenmerkend zijn voor de isolatie-eigenschappen transformator oliën in de praktijk van hun toepassing is hun diëlektrische sterkte:

E = UNC / H

waarin Upr — doorslagspanning; h is de afstand tussen de elektroden.

Doorslagspanning is niet direct gerelateerd aan specifieke geleidbaarheid, maar is net zo gevoelig voor de aanwezigheid van onzuiverheden... Op zijn minst een verandering in vocht vloeibaar diëlektricum en de aanwezigheid van onzuiverheden erin (evenals voor geleidbaarheid) neemt de diëlektrische sterkte sterk af. Veranderingen in druk, vorm en materiaal van de elektroden en de afstand daartussen beïnvloeden de diëlektrische sterkte. Tegelijkertijd hebben deze factoren geen invloed op de elektrische geleidbaarheid van de vloeistof.

Schone transformatorolie, zonder water en andere onzuiverheden, ongeacht de chemische samenstelling, heeft een voldoende hoge doorslagspanning (meer dan 60 kV), bepaald in platte koperen elektroden met afgeronde randen en een onderlinge afstand van 2,5 mm. Diëlektrische sterkte is geen materiaalconstante.

Bij impactspanningen heeft de aanwezigheid van onzuiverheden bijna geen invloed op de diëlektrische sterkte. Het is algemeen aanvaard dat het faalmechanisme voor schok(impuls)spanningen en langdurige blootstelling anders is. Bij gepulseerde spanning is de diëlektrische sterkte beduidend hoger dan bij een relatief lange blootstelling aan spanning met een frequentie van 50 Hz. Hierdoor is het risico op schakelpieken en bliksemontladingen relatief laag.

De toename in sterkte met een temperatuurstijging van 0 tot 70 ° C wordt geassocieerd met het verwijderen van vocht uit de transformatorolie, de overgang van een emulsie naar een opgeloste toestand en een afname van de viscositeit van de olie.

Opgeloste gassen spelen een belangrijke rol in het afbraakproces. Zelfs wanneer de sterkte van het elektrische veld lager is dan die van vernietiging, wordt de vorming van bellen op de elektroden waargenomen. Naarmate de druk daalt voor niet-ontgaste transformatorolie, neemt de sterkte ervan af.

De doorslagspanning is niet afhankelijk van de druk in de volgende gevallen:

a) volledig ontgaste vloeistoffen;

b) schokbelastingen (ongeacht vervuiling en gasgehalte in de vloeistof);

c) hoge druk [ongeveer 10 MPa (80-100 atm)].

De doorslagspanning van transformatorolie wordt niet bepaald door het totale watergehalte, maar door de concentratie ervan in emulsietoestand.

De vorming van emulsiewater en een afname van de diëlektrische sterkte treden op in transformatorolie die opgelost water bevat met een scherpe daling van de temperatuur of relatieve vochtigheid van de lucht, evenals met het mengen van de olie als gevolg van desorptie van water geadsorbeerd op het oppervlak van de schip.

Wanneer glas in een container wordt vervangen door polyethyleen, wordt de hoeveelheid emulsiewater gedesorbeerd bij het mengen van de olie van het oppervlak en neemt de sterkte dienovereenkomstig toe. Transformatorolie, zorgvuldig afgetapt uit een glazen bak (zonder te roeren), heeft een hoge elektrische sterkte.

Polaire stoffen met lage en hoge kookpunten, die echte oplossingen vormen in transformatorolie, hebben praktisch geen invloed op de geleidbaarheid en elektrische sterkte. Stoffen die colloïdale oplossingen of emulsies vormen van zeer kleine druppeltjes in transformatorolie (die de oorzaak zijn van elektroforetische geleidbaarheid), als ze een laag kookpunt hebben, worden gereduceerd en als hun kookpunt hoog is, hebben ze praktisch geen invloed op de kracht.

Ondanks de enorme hoeveelheid experimenteel materiaal, moet worden opgemerkt dat er nog steeds geen uniforme, algemeen aanvaarde theorie bestaat over de afbraak van vloeibare diëlektrica, zelfs toegepast onder omstandigheden van langdurige blootstelling aan spanning.

De afbraak van met onzuiverheden verontreinigde vloeibare diëlektrica tijdens langdurige blootstelling aan spanning is in wezen een afbraak van omhulselgas.

Er zijn drie groepen theorieën:

1) thermisch, wat de vorming van een gaskanaal verklaart als gevolg van het koken van het diëlektricum zelf op lokale plaatsen, verhoogt veldinhomogeniteiten (luchtbellen, enz.)

2) gas, waardoor de bron van verval gasbellen zijn die op de elektroden zijn geadsorbeerd of in olie zijn opgelost;

3) chemisch, wat de afbraak verklaart als gevolg van chemische reacties die optreden in een diëlektricum onder invloed van een elektrische ontlading in een gasbel. Wat deze theorieën gemeen hebben, is dat olieafbraak plaatsvindt in een dampkanaal dat wordt gevormd door de verdamping van het vloeibare diëlektricum zelf.

Er wordt verondersteld dat het dampkanaal wordt gevormd door onzuiverheden met een laag kookpunt als deze een verhoogde geleidbaarheid veroorzaken.

Onder invloed van een elektrisch veld worden de onzuiverheden die zich in de olie bevinden en daarin een colloïdale oplossing of micro-emulsie vormen, in het gebied tussen de elektroden getrokken en in de richting van het veld gedragen. Een aanzienlijke hoeveelheid vrijgekomen warmte wordt in dit geval, vanwege de lage thermische geleidbaarheid van het diëlektricum, besteed aan het verwarmen van de onzuiverheidsdeeltjes zelf. Als deze onzuiverheden de oorzaak zijn van de hoge specifieke geleidbaarheid van de olie, dan verdampen ze bij een laag kookpunt van de onzuiverheden en vormen ze, als hun gehalte voldoende is, een "gaskanaal" waarin ontleding plaatsvindt.

Verdampingscentra kunnen gas- of dampbellen zijn die ontstaan ​​onder invloed van een veld (als gevolg van het fenomeen elektrostrictie) door in de olie opgeloste onzuiverheden (lucht en andere gassen, en mogelijk ook laagkokende oxidatieproducten van een vloeibaar diëlektricum). ).

De doorslagspanning van oliën is afhankelijk van de aanwezigheid van gebonden water. Tijdens het vacuümdrogen van olie worden drie fasen waargenomen: I - een sterke toename van de doorslagspanning die overeenkomt met de verwijdering van emulsiewater, II - waarbij de doorslagspanning weinig verandert en op het niveau van ongeveer 60 kV blijft in standaard schok, dan in de tijd opgelost en zwak gebonden water, en III - langzame groei van vervaloliestress door verwijdering van gebonden water.