Диелектрична чврстоћа трансформаторских уља

Један од главних индикатора који карактеришу својства изолације трансформаторска уља у пракси њихове примене је њихова диелектрична чврстоћа:

Е = УНЦ / Х

где Упр — пробојни напон; х је растојање између електрода.

Пробојни напон није директно повезан са специфичном проводљивошћу, али је, као и он, веома осетљив на присуство нечистоћа... У најмању руку, промена влаге течни диелектрик а присуство нечистоћа у њему (као и за проводљивост) диелектрична чврстоћа нагло опада. Промене притиска, облика и материјала електрода и растојања између њих утичу на диелектричну чврстоћу. Истовремено, ови фактори не утичу на електричну проводљивост течности.

Чисто трансформаторско уље, без воде и других нечистоћа, без обзира на хемијски састав, има довољно висок за праксу пробојни напон (више од 60 кВ), одређен у равним бакарним електродама са заобљеним ивицама и размаком од 2,5 мм између њих. Диелектрична чврстоћа није материјална константа.

При ударним напонима, присуство нечистоћа готово да нема утицаја на диелектричну чврстоћу. Опште је прихваћено да је механизам квара за ударне (импулсне) напоне и дуготрајно излагање различит. Код импулсног напона, диелектрична чврстоћа је знатно већа него код релативно дугог излагања напону фреквенције од 50 Хз. Као резултат тога, ризик од пренапона и пражњења грома је релативно низак.

Повећање чврстоће са повећањем температуре од 0 до 70 ° Ц повезано је са уклањањем влаге из трансформаторског уља, његовим преласком из емулзије у растворено стање и смањењем вискозитета уља.

Растворени гасови играју важну улогу у процесу деградације. Чак и када је јачина електричног поља мања од јачине разарања, примећује се формирање мехурића на електродама. Како притисак опада за недегазирано трансформаторско уље, његова снага се смањује.

Пробојни напон не зависи од притиска у следећим случајевима:

а) потпуно дегазиране течности;

б) ударна напрезања (без обзира на контаминацију и садржај гаса у течности);

ц) високог притиска [око 10 МПа (80-100 атм)].

Пробојни напон трансформаторског уља не одређује се укупним садржајем воде, већ његовом концентрацијом у стању емулзије.

До стварања емулзионе воде и смањења диелектричне чврстоће долази у трансформаторском уљу које садржи растворену воду уз нагло смањење температуре или релативне влажности ваздуха, као и при мешању уља услед десорпције воде адсорбоване на површини Брод.

Приликом замене стакла у посуди са полиетиленом, количина емулзионе воде се десорбује приликом мешања уља са површине и сходно томе повећава његову чврстоћу. Трансформаторско уље, пажљиво исцеђено из стаклене посуде (без мешања), има високу електричну снагу.

Поларне супстанце са ниским и високим тачкама кључања, формирајући праве растворе у трансформаторском уљу, практично не утичу на проводљивост и електричну снагу. Супстанце које формирају колоидне растворе или емулзије веома мале величине капљица у трансформаторском уљу (које су узрок електрофоретске проводљивости), ако имају ниску тачку кључања, се редукују, а ако је њихова тачка кључања висока, практично не утичу на снага.

Упркос огромној количини експерименталног материјала, треба напоменути да још увек не постоји јединствена општеприхваћена теорија распада течних диелектрика, примењена чак и под условима продуженог излагања напону.

Пропад течних диелектрика контаминираних нечистоћама током дужег излагања напону је у суштини квар омотача.

Постоје три групе теорија:

1) термички, објашњавајући формирање гасног канала као резултат кључања самог диелектрика на локалним местима повећава нехомогеност поља (мехурићи ваздуха, итд.)

2) гас, кроз који су извор распадања мехурићи гаса адсорбовани на електродама или растворени у уљу;

3) хемијски, објашњавајући распад као резултат хемијских реакција које се дешавају у диелектрику под дејством електричног пражњења у мехуру гаса. Заједничко овим теоријама је да се распад уља дешава у парном каналу који настаје испаравањем самог течног диелектрика.

Претпоставља се да парни канал формирају нечистоће са ниским кључањем ако изазивају повећану проводљивост.

Под утицајем електричног поља, нечистоће садржане у уљу и које у њему формирају колоидни раствор или микроемулзију се увлаче у простор између електрода и носе у правцу поља. Значајна количина ослобођене топлоте у овом случају, због ниске топлотне проводљивости диелектрика, троши се на загревање самих честица нечистоћа. Ако су ове нечистоће узрок високе специфичне проводљивости уља, онда на ниској тачки кључања нечистоће испаравају, формирајући, ако је њихов садржај довољан, „гасни канал“ у коме долази до распадања.

Центри испаравања могу бити мехурићи гаса или паре настали под утицајем поља (као резултат феномена електрострикције) услед нечистоћа растворених у уљу (ваздух и други гасови, а могуће и производи ниског кључања оксидације течног диелектрика ).

Пропадни напон уља зависи од присуства везане воде. У процесу вакуумског сушења уља примећују се три фазе: И — нагло повећање пробојног напона који одговара уклањању емулзионе воде, ИИ — где се пробојни напон мало мења и остаје на нивоу од око 60 кВ у стандардни шок, затим временско растворена и слабо везана вода, и ИИИ — спори раст стреса распадања уља уклањањем везане воде.