Rigidesa dielèctrica dels olis de transformadors

Un dels principals indicadors que caracteritza les propietats d'aïllament olis de transformadors en la pràctica de la seva aplicació és la seva rigidesa dielèctrica:

E = UNC/H

on Upr — tensió de ruptura; h és la distància entre els elèctrodes.

La tensió de ruptura no està directament relacionada amb la conductivitat específica, sinó que, com ella, molt sensible a la presència d'impureses... Com a mínim, un canvi d'humitat dielèctric líquid i la presència d'impureses en ell (així com per a la conductivitat), la rigidesa dielèctrica disminueix bruscament. Els canvis de pressió, forma i material dels elèctrodes i la distància entre ells afecten la rigidesa dielèctrica. Al mateix temps, aquests factors no afecten la conductivitat elèctrica del líquid.

L'oli de transformador net, sense aigua i altres impureses, independentment de la seva composició química, té una tensió de ruptura suficient per a la pràctica (més de 60 kV), determinada en elèctrodes de coure plans amb vores arrodonides i una distància de 2,5 mm entre ells. La rigidesa dielèctrica no és una constant material.

A les tensions d'impacte, la presència d'impureses gairebé no té cap efecte sobre la rigidesa dielèctrica. En general, s'accepta que el mecanisme de fallada per a les tensions de xoc (impuls) i l'exposició a llarg termini és diferent. Amb la tensió polsada, la rigidesa dielèctrica és significativament més alta que amb una exposició relativament llarga a la tensió amb una freqüència de 50 Hz. Com a resultat, el risc de sobretensions de commutació i descàrregues de llamps és relativament baix.

L'augment de la força amb un augment de la temperatura de 0 a 70 ° C està associat a l'eliminació d'humitat de l'oli del transformador, la seva transició d'una emulsió a un estat dissolt i una disminució de la viscositat de l'oli.

Els gasos dissolts tenen un paper important en el procés de degradació. Fins i tot quan la força del camp elèctric és inferior a la de la destrucció, s'observa la formació de bombolles als elèctrodes. A mesura que disminueix la pressió per a l'oli de transformador no desgasificat, la seva força disminueix.

La tensió de ruptura no depèn de la pressió en els casos següents:

a) líquids totalment desgasificats;

b) tensions de xoc (independentment de la contaminació i el contingut de gas en el líquid);

c) alta pressió [uns 10 MPa (80-100 atm)].

La tensió de ruptura de l'oli del transformador no ve determinada pel contingut total d'aigua, sinó per la seva concentració en estat d'emulsió.

La formació d'aigua d'emulsió i una disminució de la rigidesa dielèctrica es produeix en l'oli de transformador que conté aigua dissolta amb una forta disminució de la temperatura o la humitat relativa de l'aire, així com amb la barreja de l'oli a causa de la desorció de l'aigua adsorbida a la superfície de l'aire. vaixell.

Quan es substitueix el vidre en un recipient amb polietilè, la quantitat d'aigua d'emulsió es desorbeix en barrejar l'oli de la superfície i augmenta la seva resistència en conseqüència. L'oli de transformador, drenat amb cura d'un recipient de vidre (sense remoure), té una gran resistència elèctrica.

Les substàncies polars amb punts d'ebullició baixos i alts, que formen veritables solucions en l'oli del transformador, pràcticament no afecten la conductivitat i la força elèctrica. Les substàncies que formen solucions col·loïdals o emulsions de mida de gotes molt reduïdes en l'oli de transformador (que són la causa de la conductivitat electroforètica), si tenen un punt d'ebullició baix, es redueixen, i si el seu punt d'ebullició és alt, pràcticament no afecten el força.

Malgrat l'enorme quantitat de material experimental, cal assenyalar que encara no hi ha una teoria unificada generalment acceptada de la ruptura dels dielèctrics líquids, aplicada fins i tot en condicions d'exposició prolongada a la tensió.

La ruptura dels dielèctrics líquids contaminats per impureses durant l'exposició prolongada a la tensió és essencialment una ruptura del gas de coberta.

Hi ha tres grups de teories:

1) tèrmica, explicant la formació d'un canal de gas com a resultat de l'ebullició del propi dielèctric en llocs locals augmenta les deshomogeneïtats de camp (bombolles d'aire, etc.)

2) gas, a través del qual la font de desintegració són bombolles de gas adsorbides als elèctrodes o dissoltes en oli;

3) química, que explica la ruptura com a resultat de les reaccions químiques que es produeixen en un dielèctric sota l'acció d'una descàrrega elèctrica en una bombolla de gas. El que aquestes teories tenen en comú és que la ruptura del petroli es produeix en un canal de vapor format per la vaporització del propi dielèctric líquid.

Es planteja la hipòtesi que el canal de vapor està format per impureses de baix punt d'ebullició si provoquen un augment de la conductivitat.

Sota la influència d'un camp elèctric, les impureses contingudes a l'oli i que hi formen una solució col·loïdal o microemulsió s'atrauen a l'àrea entre els elèctrodes i es transporten en la direcció del camp. En aquest cas, una quantitat significativa de calor alliberada, a causa de la baixa conductivitat tèrmica del dielèctric, es gasta en escalfar les partícules d'impureses. Si aquestes impureses són la causa de l'alta conductivitat específica de l'oli, aleshores a un punt d'ebullició baix de les impureses s'evaporen, formant, si el seu contingut és suficient, un "canal de gas" en el qual es produeix la descomposició.

Els centres d'evaporació poden ser bombolles de gas o vapor formades sota la influència d'un camp (com a conseqüència del fenomen d'electrostricció) a causa d'impureses dissoltes en l'oli (aire i altres gasos, i possiblement també productes de baix punt d'ebullició de l'oxidació d'un dielèctric líquid). ).

La tensió de ruptura dels olis depèn de la presència d'aigua lligada. En el procés d'assecat de l'oli al buit, s'observen tres etapes: I — un fort augment de la tensió de ruptura corresponent a l'eliminació de l'aigua d'emulsió, II — en què la tensió de ruptura canvia poc i es manté al nivell d'uns 60 kV en xoc estàndard, després aigua dissolta i dèbilment lligada amb el temps, i III: creixement lent de l'estrès del petroli de desintegració mitjançant l'eliminació de l'aigua lligada.