Wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego jest jednym z głównych parametrów, których wartość może być wykorzystana do oceny jakości i aktualnego stanu izolacji przekładników cieczowych. Fizycznie wytrzymałość dielektryczna to minimalne natężenie pola elektrycznego, przy którym następuje przebicie elektryczne ciekłego dielektryka. Zazwyczaj jednostką używaną do pomiaru wytrzymałości dielektrycznej jest wolt na centymetr (V/cm). Wytrzymałość dielektryczna płynnych dielektryków w ogóle, aw szczególności oleju transformatorowego była badana i badana przez ponad sto lat.
Od czego zależy wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego?
Wytrzymałość dielektryczna wszystkich świeżych olejów transformatorowych, z których usunięto wodę i inne zanieczyszczenia, jest wysoka — ponad 210 kV/cm. Wiadomo, że wytrzymałość dielektryczna świeżego, całkowicie oczyszczonego oleju jest kilkakrotnie większa niż starego zanieczyszczonego oleju.
Spadek w wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego spowodowane przez:
- obecność wilgoci w oleju;
- obecność uwięzionego gazu;
- obecność zanieczyszczeń mechanicznych.
Kropelki wody są najbardziej niebezpiecznym zanieczyszczeniem, ponieważ są rozmieszczone w całej objętości ciekłego dielektryka. Po przyłożeniu napięcia następuje polaryzacja cząsteczek wody, które są zorientowane zgodnie z kierunkiem wektora pola elektrycznego i tworzą łańcuchy o zwiększonej przewodności. Wzdłuż tych łańcuchów następuje awaria elektryczna. Jeśli objętość oleju transformatorowego zawiera tylko 0,01% wilgoci, wytrzymałość dielektryczna natychmiast spada 3-krotnie.
Obecność pęcherzyków gazu w ciekłym dielektryku jest niebezpieczna ze względu na szybki rozwój procesów jonizacji. Dzieje się tak dlatego, że wytrzymałość dielektryczna gazów jest niższa niż w przypadku ciekłego dielektryka. Kiedy uwięziony gaz jest zjonizowany, obserwuje się jego zwiększenie rozmiaru i miejscowe przegrzanie oleju. Wewnątrz oleju tworzą się kanały gazowe, wzdłuż których dochodzi do przebicia elektrycznego.
Na spadek wytrzymałości dielektrycznej olejów mają również wpływ sadza, cząsteczki metali oraz fragmenty stałej izolacji transformatora. Włókna celulozowe izolacyjne pochłaniają wilgoć zawartą w oleju, wypełniają szczeliny izolacyjne oleju i tworzą kanały, przez które następuje przebicie.
W celu zwiększenia wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego, stosowane są specjalne jednostki filtrujące, suszące i odgazowujące.
Procesy zwiększania wytrzymałości dielektrycznej oleju transformatorowego
W energetyce stosuje się specjalne wyposażenie w celu zwiększenia wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego. Zespoły filtracyjne umożliwiają usuwanie zanieczyszczeń mechanicznych z oleju. Tego rodzaju sprzęt zawiera zwykle kilka filtrów o różnej dokładności filtracji. Najpierw olej przechodzi przez filtr zgrubny, a następnie — przez filtr dokładny. Liczba etapów filtracji może być większa niż dwa.
Ogrzewanie oleju i działanie próżni służą do usuwania wody i gazów. Po podgrzaniu wilgoć i gazy odparowują z powierzchni oleju i są usuwane dzięki działaniu dwustopniowego systemu próżniowego.
Jeśli potrzebujesz tylko wysuszyć olej, stosuje się jednostki z wkładami zeolitowymi. Sorbent zeolitowy płynnie wchłania wodę z oleju, a następnie niezawodnie zatrzymuje ją w swoich granulkach.
Zastosowanie tego rodzaju sprzętu pojedynczo lub w całości wzrasta wytrzymałość dielektryczna oleju transformatorowego
Różnica między wytrzymałością dielektryczną a napięciem przebicia oleju transformatorowego
Oprócz wytrzymałości dielektrycznej istnieje jeszcze jeden zasadniczo zbliżony parametr oleju transformatorowego — napięcie przebicia. Dlaczego to zapamiętaliśmy? Te dwa parametry są często utożsamiane. Właściwie są blisko, ale nie to samo. Jeśli wytrzymałość dielektryczna jest minimalnym natężeniem pola elektrycznego, przy którym następuje przebicie oleju, to napięcie przebicia jest maksymalnym napięciem, jakie olej może wytrzymać przed wystąpieniem przebicia.
Wytrzymałość dielektryczna i napięcie przebicia oleju izolacyjnego są powiązane jednym wzorem. Aby obliczyć wytrzymałość dielektryczną, należy podzielić napięcie przebicia przez grubość dielektryka.
Badanie wytrzymałości dielektrycznej
W praktyce, badanie wytrzymałości dielektrycznej zwykle zastępuje pomiar napięcia przebicia. Polega na wykorzystaniu transformatora wysokiego napięcia, celi pomiarowej wykonanej z materiału izolacyjnego, dwóch elektrod oraz badanego oleju transformatorowego. Do ogniwa wlewa się olej, po czym stopniowo zwiększa się napięcie na uzwojeniu wtórnym transformatora, aż do przebicia kanału olejowego między elektrodami. Kilka pomiarów jest wykonywanych w odstępach czasu, a następnie przetwarzane metodami statystycznymi w celu uzyskania ostatecznej wartości napięcia przebicia.
W różnych krajach mogą obowiązywać różne standardy pomiaru napięcia przebicia. Ale algorytm pozostaje taki sam, jak opisano powyżej. Różnice mogą dotyczyć jedynie kształtu elektrod, odległości między elektrodami, odstępów między sąsiednimi pomiarami itp.
Tester wytrzymałości dielektrycznej oleju
Jak zauważyliśmy powyżej, badanie wytrzymałości dielektrycznej oleju izolacyjnego nie znajduje się na liście testów podstawowych. Z reguły odbywa się pomiar napięcia przebicia. GlobeCore rozwinął się Przyrząd laboratoryjny TOR-80 do praktycznego rozwiązania tego problemu. Jest to nowy sprzęt, który w żadnej specyfikacji nie ustępuje swoim odpowiednikom i przewyższa je szybkością wyłączania napięcia probierczego po wystąpieniu awarii. Napięcie wyłącza się w ciągu 4 mikrosekund; w ten sposób dielektryk testowy nie ma czasu na spalenie się pod spodem i zmianę swojego składu chemicznego, co zapewnia równe warunki testowania.
Zalety Instrument TOR-80:
- Działanie automatyczne. Pracownik laboratorium musi jedynie podłączyć przyrząd do sieci elektrycznej, włożyć celę pomiarową, napełnić ją olejem i rozpocząć pomiar. Wartość liczbowa napięcia przebicia oleju w kilowoltach pojawi się na wyświetlaczu za pięć minut.
- Wszechstronność. Za pomocą TOR-80 można zmierzyć napięcie przebicia zgodnie z dowolnymi istniejącymi standardami; dzięki temu instrument może być używany w każdym kraju na świecie.
- Mobilność. Instrument jest lekki, ma niewielkie rozmiary i jest dostarczany z wbudowanymi uchwytami; dzięki temu można go łatwo przenosić z jednego pomieszczenia do drugiego lub w razie potrzeby przenosić do laboratorium.
- Wygodne użytkowanie. Wyniki pomiarów można wydrukować na zintegrowanej drukarce termicznej, a dane pomiarowe zgromadzone w pamięci nieulotnej urządzenia przesyłane są do komputera w celu dalszej analizy i obróbki statystycznej.
- Bezpieczeństwo. Gdy pokrywa górna jest w pozycji „otwartej”, podanie napięcia testowego jest zablokowane; w ten sposób wyeliminowano porażenie prądem personelu laboratorium.
Stosowanie Instrumenty TOR-80 Wyprodukowano przez GlobeCore pozwala wykryć krytyczne spadki napięcia przebicia oleju transformatorowego i podjąć właściwą decyzję o wymianie lub oczyszczeniu oleju. Terminowe testowanie i analiza oleju transformatorowego pozwala zaoszczędzić pieniądze i zapobiec potencjalnym awariom transformatora związanym z uszkodzeniem układu izolacyjnego.