Transformatör yağlarının dielektrik dayanımı

Yalıtım özelliklerini karakterize eden ana göstergelerden biri trafo yağları uygulama pratiğinde dielektrik güçleri:

E = ÇİL / H

burada Upr — arıza gerilimi; h, elektrotlar arasındaki mesafedir.

Arıza voltajı, spesifik iletkenlikle doğrudan ilişkili değildir, ancak onun gibi, safsızlıkların varlığına karşı çok hassastır... En azından, nemdeki bir değişiklik sıvı dielektrik ve içindeki safsızlıkların varlığı (iletkenliğin yanı sıra) dielektrik dayanımı keskin bir şekilde azalır. Elektrotların basıncındaki, şeklindeki ve malzemesindeki ve aralarındaki mesafedeki değişiklikler dielektrik dayanımını etkiler. Aynı zamanda, bu faktörler sıvının elektriksel iletkenliğini etkilemez.

Kimyasal bileşimi ne olursa olsun, su ve diğer safsızlıklar içermeyen temiz trafo yağı, yuvarlatılmış kenarlı ve aralarında 2,5 mm'lik bir mesafe olan düz bakır elektrotlarda belirlenen, uygulama için yeterince yüksek bir arıza voltajına (60 kV'dan fazla) sahiptir. Dielektrik dayanım bir malzeme sabiti değildir.

Darbe gerilimlerinde, safsızlıkların varlığının dielektrik dayanım üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Şok (darbe) voltajları ve uzun süreli maruz kalma için arıza mekanizmasının farklı olduğu genel olarak kabul edilir. Darbeli voltajla, dielektrik dayanımı, 50 Hz frekanslı voltaja nispeten uzun süre maruz kalmaya göre önemli ölçüde yüksektir. Sonuç olarak, anahtarlama dalgalanmaları ve yıldırım deşarjları riski nispeten düşüktür.

0'dan 70 ° C'ye sıcaklık artışıyla mukavemetteki artış, trafo yağından nemin uzaklaştırılması, emülsiyondan çözünmüş duruma geçişi ve yağın viskozitesinde bir azalma ile ilişkilidir.

Çözünmüş gazlar bozunma sürecinde önemli bir rol oynar. Elektrik alanın şiddeti, yıkımdan daha düşük olduğunda bile, elektrotlar üzerinde kabarcık oluşumu gözlenir. Gazı alınmamış trafo yağında basınç düştükçe mukavemeti düşer.

Arıza voltajı aşağıdaki durumlarda basınca bağlı değildir:

a) tamamen gazı alınmış sıvılar;

b) şok gerilimleri (sıvıdaki kirlilik ve gaz içeriği ne olursa olsun);

c) yüksek basınç [yaklaşık 10 MPa (80-100 atm)].

Transformatör yağının arıza gerilimi, toplam su içeriği ile değil, emülsiyon halindeki konsantrasyonu ile belirlenir.

Emülsiyon suyu oluşumu ve dielektrik dayanımında azalma, çözünmüş su içeren trafo yağında, havanın sıcaklığında veya bağıl neminde keskin bir düşüş ile ve ayrıca yüzeyinde adsorbe edilen suyun desorpsiyonu nedeniyle yağın karışmasıyla meydana gelir. gemi.

Bir kap içindeki camı polietilen ile değiştirirken, yağın yüzeyden karıştırılması sırasında emülsiyon suyu miktarı desorpsiyona uğrar ve buna bağlı olarak mukavemeti artar. Bir cam kaptan (karıştırmadan) dikkatlice boşaltılan trafo yağı, yüksek bir elektrik gücüne sahiptir.

Trafo yağında gerçek çözeltiler oluşturan düşük ve yüksek kaynama noktalarına sahip polar maddeler, iletkenliği ve elektriksel dayanımı pratik olarak etkilemezler. Transformatör yağında koloidal çözeltiler veya çok küçük damlacık büyüklüğünde emülsiyonlar oluşturan maddeler (elektroforetik iletkenliğe neden olurlar), düşük kaynama noktalarına sahiplerse indirgenirler ve kaynama noktaları yüksekse, pratikte etki etmezler. kuvvet.

Çok sayıda deneysel malzemeye rağmen, uzun süreli gerilime maruz kalma koşullarında bile uygulanan, sıvı dielektriklerin parçalanmasına ilişkin genel kabul görmüş birleşik bir teorinin hala bulunmadığına dikkat edilmelidir.

Safsızlıkla kirlenmiş sıvı dielektriklerin uzun süre voltaja maruz kalma sırasında parçalanması, esasen bir örtü gazı bozulmasıdır.

Üç teori grubu vardır:

1) termik, yerel yerlerde dielektrikin kendisinin kaynaması sonucu bir gaz kanalının oluşumunu açıklayan alan homojenliklerini artırır (hava kabarcıkları vb.)

2) çürüme kaynağının elektrotlar üzerinde adsorbe edilmiş veya yağda çözülmüş gaz kabarcıkları olduğu gaz;

3) kimyasal, bir gaz kabarcığında bir elektrik boşalmasının etkisi altında bir dielektrikte meydana gelen kimyasal reaksiyonların bir sonucu olarak parçalanmayı açıklayan. Bu teorilerin ortak noktası, yağın parçalanmasının, sıvı dielektrik maddenin buharlaşmasıyla oluşan bir buhar kanalında meydana gelmesidir.

Buhar kanalının, iletkenliğin artmasına neden olmaları durumunda düşük kaynama noktalı safsızlıklar tarafından oluşturulduğu varsayılmaktadır.

Bir elektrik alanının etkisi altında, yağın içerdiği ve içinde koloidal bir çözelti veya mikroemülsiyon oluşturan safsızlıklar, elektrotlar arasındaki alana çekilir ve alan yönünde taşınır. Bu durumda, dielektrikin düşük termal iletkenliği nedeniyle açığa çıkan önemli miktarda ısı, safsızlık parçacıklarının kendilerini ısıtmak için harcanır. Bu safsızlıklar, yağın yüksek özgül iletkenliğinin nedeni ise, o zaman safsızlıkların düşük bir kaynama noktasında buharlaşarak, içerikleri yeterliyse, içinde ayrışmanın meydana geldiği bir "gaz kanalı" oluştururlar.

Buharlaşma merkezleri, yağda çözünmüş safsızlıklar (hava ve diğer gazlar ve muhtemelen ayrıca bir sıvı dielektrik maddenin düşük kaynama noktalı oksidasyon ürünleri) nedeniyle bir alanın etkisi altında (elektrostriksiyon olayının bir sonucu olarak) oluşan gaz veya buhar kabarcıkları olabilir. ).

Yağların delinme gerilimi, bağlı suyun varlığına bağlıdır. Yağın vakumla kurutulması sürecinde üç aşama gözlenir: I - emülsiyon suyunun çıkarılmasına karşılık gelen arıza voltajında ​​keskin bir artış, II - arıza voltajının çok az değiştiği ve yaklaşık 60 kV seviyesinde kaldığı yerde standart şok, daha sonra zaman çözünmüş ve zayıf bağlı su ve III - bağlı suyun çıkarılmasıyla bozunma yağ stresinin yavaş büyümesi.