Kekuatan dielektrik minyak transformator

Salah satu indikator utama yang mencirikan sifat insulasi minyak transformator dalam praktik penerapannya adalah kekuatan dielektriknya:

E = UNC / H

dimana Upr — tegangan tembus; h adalah jarak antara elektroda.

Tegangan tembus tidak terkait langsung dengan konduktivitas tertentu, tetapi, seperti itu, sangat sensitif terhadap keberadaan kotoran... Paling tidak, perubahan kelembapan dielektrik cair dan adanya kotoran di dalamnya (serta untuk konduktivitas) kekuatan dielektrik menurun tajam. Perubahan tekanan, bentuk dan bahan elektroda serta jarak antara keduanya mempengaruhi kekuatan dielektrik. Pada saat yang sama, faktor-faktor ini tidak mempengaruhi konduktivitas listrik cairan.

Minyak trafo bersih, tanpa air dan kotoran lainnya, terlepas dari komposisi kimianya, memiliki tegangan tembus yang cukup tinggi untuk praktik (lebih dari 60 kV), ditentukan dalam elektroda tembaga datar dengan ujung membulat dan jarak 2,5 mm di antara keduanya. Kekuatan dielektrik bukanlah konstanta material.

Pada tegangan tumbukan, keberadaan pengotor hampir tidak berpengaruh pada kekuatan dielektrik. Secara umum diterima bahwa mekanisme kegagalan tegangan kejut (impuls) dan paparan jangka panjang berbeda. Dengan tegangan berdenyut, kekuatan dielektrik secara signifikan lebih tinggi dibandingkan dengan paparan tegangan yang relatif lama dengan frekuensi 50 Hz. Akibatnya, risiko peralihan lonjakan dan lucutan petir relatif rendah.

Peningkatan kekuatan dengan peningkatan suhu dari 0 hingga 70 ° C dikaitkan dengan penghilangan uap air dari minyak transformator, peralihannya dari emulsi ke keadaan terlarut dan penurunan viskositas minyak.

Gas terlarut memainkan peran penting dalam proses degradasi. Bahkan ketika kekuatan medan listrik lebih rendah dari penghancuran, pembentukan gelembung pada elektroda diamati. Saat tekanan menurun untuk minyak trafo non-degassed, kekuatannya menurun.

Tegangan tembus tidak tergantung pada tekanan dalam kasus berikut:

a) cairan yang sepenuhnya dihilangkan gasnya;

b) tegangan kejut (terlepas dari kontaminasi dan kandungan gas dalam cairan);

c) tekanan tinggi [sekitar 10 MPa (80-100 atm)].

Tegangan tembus minyak trafo ditentukan bukan oleh kandungan air total, tetapi oleh konsentrasinya dalam keadaan emulsi.

Pembentukan air emulsi dan penurunan kekuatan dielektrik terjadi pada minyak transformator yang mengandung air terlarut dengan penurunan suhu atau kelembaban relatif udara yang tajam, serta dengan pencampuran minyak karena desorpsi air yang terserap di permukaan. kapal.

Saat mengganti kaca dalam wadah dengan polietilen, jumlah air emulsi diserap saat mencampur minyak dari permukaan dan meningkatkan kekuatannya. Minyak transformator, ditiriskan dengan hati-hati dari wadah kaca (tanpa diaduk), memiliki kekuatan listrik yang tinggi.

Zat polar dengan titik didih rendah dan tinggi, yang membentuk larutan sejati dalam minyak transformator, praktis tidak mempengaruhi konduktivitas dan kekuatan listrik. Zat yang membentuk larutan koloid atau emulsi dengan ukuran tetesan yang sangat kecil dalam minyak transformator (yang menyebabkan konduktivitas elektroforesis), jika memiliki titik didih rendah, berkurang, dan jika titik didihnya tinggi praktis tidak mempengaruhi kekuatan.

Terlepas dari sejumlah besar bahan percobaan, perlu dicatat bahwa masih belum ada teori terpadu yang diterima secara umum tentang kerusakan dielektrik cair, yang diterapkan bahkan dalam kondisi paparan tegangan yang berkepanjangan.

Kerusakan dielektrik cair yang terkontaminasi pengotor selama paparan tegangan yang berkepanjangan pada dasarnya adalah kerusakan gas selubung.

Ada tiga kelompok teori:

1) termal, menjelaskan pembentukan saluran gas sebagai hasil dari pendidihan dielektrik itu sendiri di tempat-tempat lokal meningkatkan ketidakhomogenan medan (gelembung udara, dll.)

2) gas, yang sumber peluruhannya adalah gelembung gas yang terserap pada elektroda atau dilarutkan dalam minyak;

3) bahan kimia, menjelaskan kerusakan akibat reaksi kimia yang terjadi dalam dielektrik di bawah aksi pelepasan listrik dalam gelembung gas. Kesamaan dari teori-teori ini adalah bahwa kerusakan minyak terjadi di saluran uap yang dibentuk oleh penguapan dielektrik cair itu sendiri.

Dihipotesiskan bahwa saluran uap dibentuk oleh pengotor dengan titik didih rendah jika menyebabkan peningkatan konduktivitas.

Di bawah pengaruh medan listrik, pengotor yang terkandung dalam minyak dan membentuk larutan koloid atau mikroemulsi di dalamnya ditarik ke area antara elektroda dan dibawa ke arah medan. Sejumlah besar panas yang dilepaskan dalam hal ini, karena konduktivitas termal yang rendah dari dielektrik, dihabiskan untuk memanaskan partikel pengotor itu sendiri. Jika pengotor ini adalah penyebab konduktivitas spesifik minyak yang tinggi, maka pada titik didih rendah pengotor tersebut menguap, membentuk, jika isinya cukup, "saluran gas" tempat terjadinya dekomposisi.

Pusat penguapan dapat berupa gelembung gas atau uap yang terbentuk di bawah pengaruh medan (sebagai akibat dari fenomena elektrostriksi) karena pengotor yang larut dalam minyak (udara dan gas lainnya, dan mungkin juga produk oksidasi dielektrik cair dengan titik didih rendah). ).

Tegangan tembus oli tergantung pada keberadaan air yang terikat. Dalam proses pengeringan vakum minyak, tiga tahap diamati: I - peningkatan tajam pada tegangan tembus sesuai dengan penghilangan air emulsi, II - di mana tegangan tembus sedikit berubah dan tetap pada level sekitar 60 kV di kejutan standar, kemudian waktu larut dan air terikat lemah, dan III - pertumbuhan lambat tekanan minyak peluruhan dengan menghilangkan air terikat.