Muuntajaöljyjen dielektrinen lujuus

Yksi tärkeimmistä eristysominaisuuksia kuvaavista indikaattoreista muuntajaöljyt niiden käyttökäytännössä on niiden dielektrinen lujuus:

E = UNC / H

jossa Upr — läpilyöntijännite; h on elektrodien välinen etäisyys.

Jakojännite ei liity suoraan ominaisjohtavuuteen, mutta sen tapaan erittäin herkkä epäpuhtauksille... Ainakin kosteuden muutos nestemäinen dielektrinen ja epäpuhtauksien läsnäolo siinä (samoin kuin johtavuuden kannalta) dielektrinen lujuus pienenee jyrkästi. Elektrodien paineen, muodon ja materiaalin muutokset sekä niiden välinen etäisyys vaikuttavat dielektriseen lujuuteen. Samalla nämä tekijät eivät vaikuta nesteen sähkönjohtavuuteen.

Puhtaalla muuntajaöljyllä, ilman vettä ja muita epäpuhtauksia, sen kemiallisesta koostumuksesta riippumatta on riittävän korkea käytännön läpilyöntijännite (yli 60 kV), joka määritetään litteissä kuparielektrodeissa, joissa on pyöristetyt reunat ja niiden välinen etäisyys 2,5 mm. Dielektrinen lujuus ei ole materiaalivakio.

Iskujännitteillä epäpuhtauksien läsnäolo ei juuri vaikuta dielektriseen lujuuteen. On yleisesti hyväksyttyä, että iskun (impulssi) jännitteiden ja pitkäaikaisen altistuksen vikamekanismi on erilainen. Pulssijännitteellä dielektrinen lujuus on huomattavasti suurempi kuin suhteellisen pitkällä jännitteellä taajuudella 50 Hz. Tämän seurauksena kytkentäpiikin ja salamapurkausten riski on suhteellisen pieni.

Lujuuden lisääntyminen lämpötilan noustessa 0 - 70 ° C liittyy kosteuden poistoon muuntajaöljystä, sen siirtymiseen emulsiosta liuenneeseen tilaan ja öljyn viskositeetin laskuun.

Liuenneilla kaasuilla on tärkeä rooli hajoamisprosessissa. Jopa silloin, kun sähkökentän voimakkuus on pienempi kuin tuhoutumisen voimakkuus, havaitaan kuplien muodostumista elektrodeille. Kun paine laskee kaasuttomassa muuntajaöljyssä, sen lujuus heikkenee.

Häiriöjännite ei riipu paineesta seuraavissa tapauksissa:

a) täysin kaasuttomat nesteet;

b) iskujännitykset (nesteen kontaminaatiosta ja kaasupitoisuudesta riippumatta);

c) korkea paine [noin 10 MPa (80-100 atm)].

Muuntajaöljyn läpilyöntijännite ei määräydy kokonaisvesipitoisuudesta, vaan sen pitoisuudesta emulsiotilassa.

Emulsioveden muodostuminen ja dielektrisen lujuuden heikkeneminen tapahtuu liuennutta vettä sisältävässä muuntajaöljyssä lämpötilan tai ilman suhteellisen kosteuden jyrkän laskun yhteydessä sekä öljyn sekoittuessa, mikä johtuu veden pinnalle adsorboituneen veden desorptiosta. alus.

Kun lasi korvataan säiliössä polyeteenillä, emulsioveden määrä desorboituu öljyä sekoitetessa pinnasta ja lisää sen lujuutta vastaavasti. Varovasti lasiastiasta (sekoittamatta) tyhjennetyllä muuntajaöljyllä on korkea sähkölujuus.

Polaariset aineet, joilla on alhainen ja korkea kiehumispiste, jotka muodostavat todellisia liuoksia muuntajaöljyssä, eivät käytännössä vaikuta johtavuuteen ja sähkölujuuteen. Aineet, jotka muodostavat muuntajaöljyssä kolloidisia liuoksia tai pisarakokoisia emulsioita (jotka aiheuttavat elektroforeettisen johtavuuden), jos niillä on alhainen kiehumispiste, alenevat, ja jos niiden kiehumispiste on korkea, ne eivät käytännössä vaikuta vahvuus.

Huolimatta valtavasta kokeellisen materiaalin määrästä on huomattava, että edelleenkään ei ole olemassa yhtenäistä yleisesti hyväksyttyä teoriaa nestemäisten eristeiden hajoamisesta, jota sovellettaisiin jopa pitkäaikaisessa jännitteelle altistumisessa.

Epäpuhtauksien saastuttamien nestemäisten eristeiden hajoaminen pitkäaikaisen jännitteen altistuksen aikana on olennaisesti suojakaasun rikkoutuminen.

Teoriaryhmiä on kolme:

1) lämpö, ​​joka selittää kaasukanavan muodostumisen itse dielektrin kiehumisen seurauksena paikallisissa paikoissa lisää kentän epähomogeenisuuksia (ilmakuplat jne.)

2) kaasu, jonka kautta hajoamislähteenä ovat elektrodeihin adsorboituneet tai öljyyn liuenneet kaasukuplat;

3) kemikaali, joka selittää hajoamisen kemiallisten reaktioiden seurauksena, jotka tapahtuvat eristeessä kaasukuplan sähköpurkauksen vaikutuksesta. Yhteistä näille teorioille on se, että öljy hajoaa höyrykanavassa, joka muodostuu itse nestemäisen eristeen höyrystymisestä.

Oletetaan, että höyrykanava muodostuu matalalla kiehuvista epäpuhtauksista, jos ne lisäävät johtavuutta.

Sähkökentän vaikutuksesta öljyn sisältämät ja siinä kolloidisen liuoksen tai mikroemulsion muodostavat epäpuhtaudet imeytyvät elektrodien väliselle alueelle ja kuljetetaan kentän suuntaan. Tässä tapauksessa huomattava määrä vapautunutta lämpöä kuluu eristeen alhaisesta lämmönjohtavuudesta johtuen itse epäpuhtaushiukkasten lämmittämiseen. Jos nämä epäpuhtaudet ovat syynä öljyn korkeaan ominaisjohtavuuteen, niin alhaisessa kiehumispisteessä epäpuhtaudet haihtuvat muodostaen, jos niiden pitoisuus on riittävä, "kaasukanavan", jossa tapahtuu hajoamista.

Haihtumiskeskukset voivat olla kaasu- tai höyrykuplia, jotka muodostuvat kentän vaikutuksesta (sähköstriktioilmiön seurauksena) öljyyn liuenneiden epäpuhtauksien (ilma ja muut kaasut sekä mahdollisesti myös matalalla kiehuvat nestemäisen eristeen hapettumistuotteet) seurauksena. ).

Öljyjen läpilyöntijännite riippuu sitoutuneen veden läsnäolosta. Öljyn tyhjiökuivausprosessissa havaitaan kolme vaihetta: I — läpilyöntijännitteen jyrkkä nousu, joka vastaa emulsioveden poistoa, II — jossa läpilyöntijännite muuttuu vähän ja pysyy noin 60 kV tasolla standardishokki, sitten aika liuennut ja heikosti sitoutunut vesi, ja III - hajoamisöljystressin hidas kasvu poistamalla sitoutunut vesi.