Độ bền điện môi của dầu máy biến áp

Một trong những chỉ số chính đặc trưng cho các đặc tính cách nhiệt dầu biến thế trong thực tế ứng dụng của chúng là độ bền điện môi của chúng:

E = UNC / H

trong đó Upr - điện áp đánh thủng; h là khoảng cách giữa các điện cực.

Điện áp đánh thủng không liên quan trực tiếp đến độ dẫn điện cụ thể, nhưng giống như nó, rất nhạy cảm với sự hiện diện của tạp chất... Ít nhất là sự thay đổi độ ẩm điện môi lỏng và sự hiện diện của tạp chất trong đó (cũng như độ dẫn điện) thì độ bền điện môi giảm mạnh. Những thay đổi về áp suất, hình dạng và vật liệu của các điện cực và khoảng cách giữa chúng ảnh hưởng đến độ bền điện môi. Đồng thời, các yếu tố này không ảnh hưởng đến tính dẫn điện của chất lỏng.

Dầu máy biến áp sạch, không có nước và các tạp chất khác, bất kể thành phần hóa học của nó, có điện áp đánh thủng đủ cao để thực hành (hơn 60 kV), được xác định trong các điện cực đồng phẳng có các cạnh tròn và khoảng cách giữa chúng là 2,5 mm. Độ bền điện môi không phải là hằng số vật chất.

Ở điện áp tác động, sự có mặt của tạp chất hầu như không ảnh hưởng đến độ bền điện môi. Người ta thường chấp nhận rằng cơ chế hỏng đối với điện áp sốc (xung) và phơi nhiễm lâu dài là khác nhau. Với điện áp xung, độ bền điện môi cao hơn đáng kể so với khi tiếp xúc tương đối lâu với điện áp có tần số 50 Hz. Do đó, nguy cơ chuyển mạch và phóng sét là tương đối thấp.

Sự gia tăng cường độ khi tăng nhiệt độ từ 0 đến 70 ° C có liên quan đến việc loại bỏ độ ẩm khỏi dầu máy biến áp, quá trình chuyển đổi từ nhũ tương sang trạng thái hòa tan và giảm độ nhớt của dầu.

Khí hòa tan đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân hủy. Ngay cả khi cường độ điện trường thấp hơn cường độ phá hủy, vẫn có thể quan sát thấy sự hình thành bong bóng trên các điện cực. Khi áp suất giảm đối với dầu máy biến áp không khử khí, độ bền của nó giảm.

Điện áp đánh thủng không phụ thuộc vào áp suất trong các trường hợp sau:

a) chất lỏng đã khử khí hoàn toàn;

b) ứng suất va đập (bất kể sự nhiễm bẩn và hàm lượng khí trong chất lỏng);

c) áp suất cao [khoảng 10 MPa (80-100 atm)].

Điện áp đánh thủng của dầu máy biến áp không được xác định bởi tổng hàm lượng nước mà bởi nồng độ của nó ở trạng thái nhũ tương.

Sự hình thành nhũ tương nước và giảm độ bền điện môi xảy ra trong dầu máy biến áp có chứa nước hòa tan khi nhiệt độ hoặc độ ẩm tương đối của không khí giảm mạnh, cũng như sự trộn lẫn của dầu do sự giải hấp của nước hấp phụ trên bề mặt của dầu. tàu.

Khi thay thế thủy tinh trong thùng chứa bằng polyetylen, lượng nước nhũ tương được giải hấp khi trộn dầu từ bề mặt và tăng cường độ tương ứng. Dầu máy biến áp, được xả cẩn thận từ bình thủy tinh (không khuấy), có độ bền điện cao.

Các chất phân cực có nhiệt độ sôi thấp và cao, tạo thành dung dịch thực trong dầu máy biến áp, thực tế không ảnh hưởng đến độ dẫn điện và độ bền điện. Các chất tạo thành dung dịch keo hoặc nhũ tương có kích thước giọt rất nhỏ trong dầu biến thế (là nguyên nhân dẫn điện di) nếu có nhiệt độ sôi thấp thì bị giảm, còn nếu nhiệt độ sôi cao thì thực tế không ảnh hưởng đến sức mạnh.

Mặc dù có một lượng lớn vật liệu thí nghiệm, cần lưu ý rằng vẫn chưa có lý thuyết thống nhất được chấp nhận rộng rãi về sự đánh thủng của chất điện môi lỏng, được áp dụng ngay cả trong điều kiện tiếp xúc lâu với điện áp.

Sự đánh thủng của chất điện môi lỏng bị nhiễm tạp chất khi tiếp xúc lâu với điện áp về cơ bản là sự đánh thủng khí bảo vệ.

Có ba nhóm lý thuyết:

1) nhiệt, giải thích sự hình thành kênh khí do sự sôi của chính chất điện môi ở những nơi cục bộ làm tăng tính không đồng nhất của trường (bọt khí, v.v.)

2) khí, qua đó nguồn phân rã là bọt khí được hấp phụ trên các điện cực hoặc hòa tan trong dầu;

3) hóa học, giải thích sự cố là kết quả của các phản ứng hóa học xảy ra trong chất điện môi dưới tác động của sự phóng điện trong bong bóng khí. Điểm chung của những lý thuyết này là sự phân hủy dầu xảy ra trong một kênh hơi được hình thành do sự hóa hơi của chính chất điện môi lỏng.

Người ta đưa ra giả thuyết rằng kênh hơi được hình thành bởi các tạp chất có nhiệt độ sôi thấp nếu chúng làm tăng độ dẫn điện.

Dưới tác động của điện trường, các tạp chất có trong dầu và tạo thành dung dịch keo hoặc vi nhũ tương trong đó được hút vào khu vực giữa các điện cực và được mang theo hướng của điện trường. Một lượng nhiệt đáng kể được giải phóng trong trường hợp này, do tính dẫn nhiệt thấp của chất điện môi, được sử dụng để làm nóng chính các hạt tạp chất. Nếu các tạp chất này là nguyên nhân dẫn đến độ dẫn điện riêng cao của dầu, thì ở nhiệt độ sôi thấp của các tạp chất, chúng sẽ bay hơi, tạo thành, nếu hàm lượng của chúng đủ, một "kênh khí" trong đó quá trình phân hủy xảy ra.

Các trung tâm bay hơi có thể là các bong bóng khí hoặc hơi được hình thành dưới tác động của trường (do hiện tượng điện phân) do các tạp chất hòa tan trong dầu (không khí và các khí khác, và cũng có thể là các sản phẩm oxy hóa có nhiệt độ sôi thấp của chất điện môi lỏng). ).

Điện áp đánh thủng của dầu phụ thuộc vào sự có mặt của nước liên kết. Trong quá trình làm khô dầu chân không, người ta quan sát thấy ba giai đoạn: I — điện áp đánh thủng tăng mạnh tương ứng với việc loại bỏ nước nhũ tương, II — trong đó điện áp đánh thủng thay đổi ít và duy trì ở mức khoảng 60 kV trong sốc tiêu chuẩn, sau đó là nước hòa tan và liên kết yếu theo thời gian, và III - sự phát triển chậm của ứng suất dầu phân rã bằng cách loại bỏ nước liên kết.