Rigidez dielétrica de óleos de transformadores

Um dos principais indicadores que caracterizam as propriedades de isolamento óleos transformadores na prática de sua aplicação é sua rigidez dielétrica:

E = UNC / H

onde Upr — tensão de ruptura; h é a distância entre os eletrodos.

A tensão de ruptura não está diretamente relacionada à condutividade específica, mas, como ela, muito sensível à presença de impurezas... No mínimo, uma mudança na umidade dielétrico líquido e a presença de impurezas nele (assim como para condutividade) a rigidez dielétrica diminui drasticamente. Mudanças na pressão, forma e material dos eletrodos e a distância entre eles afetam a rigidez dielétrica. Ao mesmo tempo, esses fatores não afetam a condutividade elétrica do líquido.

O óleo de transformador limpo, isento de água e outras impurezas, independente de sua composição química, possui tensão de ruptura alta o suficiente para prática (mais de 60 kV), determinada em eletrodos planos de cobre com bordas arredondadas e distância entre eles de 2,5 mm. A rigidez dielétrica não é uma constante do material.

Em tensões de impacto, a presença de impurezas quase não tem efeito na rigidez dielétrica. É geralmente aceito que o mecanismo de falha para tensões de choque (impulso) e exposição de longo prazo é diferente. Com tensão pulsada, a rigidez dielétrica é significativamente maior do que com uma exposição relativamente longa à tensão com uma frequência de 50 Hz. Como resultado, o risco de surtos de comutação e descargas atmosféricas é relativamente baixo.

O aumento da resistência com o aumento da temperatura de 0 a 70 ° C está associado à remoção da umidade do óleo do transformador, sua transição de emulsão para estado dissolvido e diminuição da viscosidade do óleo.

Os gases dissolvidos desempenham um papel importante no processo de degradação. Mesmo quando a intensidade do campo elétrico é menor que a de destruição, observa-se a formação de bolhas nos eletrodos. À medida que a pressão diminui para o óleo de transformador não desgaseificado, sua resistência diminui.

A tensão de ruptura não depende da pressão nos seguintes casos:

a) líquidos totalmente desgaseificados;

b) tensões de choque (independente da contaminação e teor de gás no líquido);

c) alta pressão [cerca de 10 MPa (80-100 atm)].

A tensão de ruptura do óleo do transformador é determinada não pelo teor total de água, mas por sua concentração no estado de emulsão.

A formação de água de emulsão e a diminuição da rigidez dielétrica ocorrem no óleo do transformador contendo água dissolvida com uma diminuição acentuada da temperatura ou umidade relativa do ar, bem como com a mistura do óleo devido à dessorção da água adsorvida na superfície do navio.

Ao substituir o vidro em um recipiente por polietileno, a quantidade de água da emulsão é dessorvida ao misturar o óleo da superfície e aumenta sua resistência de acordo. O óleo do transformador, drenado cuidadosamente de um recipiente de vidro (sem mexer), tem uma alta resistência elétrica.

Substâncias polares com pontos de ebulição baixos e altos, formando verdadeiras soluções no óleo do transformador, praticamente não afetam a condutividade e a resistência elétrica. Substâncias que formam soluções coloidais ou emulsões de tamanho de gota muito pequeno no óleo do transformador (que são a causa da condutividade eletroforética), se tiverem baixo ponto de ebulição, são reduzidas e, se o ponto de ebulição for alto, praticamente não afetam o força.

Apesar da enorme quantidade de material experimental, deve-se notar que ainda não existe uma teoria unificada e geralmente aceita da quebra de dielétricos líquidos, aplicada mesmo sob condições de exposição prolongada à tensão.

A quebra de dielétricos líquidos contaminados com impurezas durante a exposição prolongada à voltagem é essencialmente uma quebra de gás de proteção.

Existem três grupos de teorias:

1) térmica, explicando a formação de um canal de gás como resultado da ebulição do próprio dielétrico em locais locais aumenta as inomogeneidades do campo (bolhas de ar, etc.)

2) gás, através do qual a fonte de decomposição são bolhas de gás adsorvidas nos eletrodos ou dissolvidas em óleo;

3) químico, explicando a quebra como resultado de reações químicas que ocorrem em um dielétrico sob a ação de uma descarga elétrica em uma bolha de gás. O que essas teorias têm em comum é que a quebra do óleo ocorre em um canal de vapor formado pela vaporização do próprio dielétrico líquido.

Supõe-se que o canal de vapor seja formado por impurezas de baixo ponto de ebulição se elas causarem aumento da condutividade.

Sob a influência de um campo elétrico, as impurezas contidas no óleo e formando uma solução coloidal ou microemulsão nele são arrastadas para a área entre os eletrodos e transportadas na direção do campo. Uma quantidade significativa de calor liberado neste caso, devido à baixa condutividade térmica do dielétrico, é gasta no aquecimento das próprias partículas de impureza. Se essas impurezas são a causa da alta condutividade específica do óleo, então, em um baixo ponto de ebulição das impurezas, elas evaporam, formando, se seu conteúdo for suficiente, um "canal de gás" no qual ocorre a decomposição.

Centros de evaporação podem ser bolhas de gás ou vapor formadas sob a influência de um campo (como resultado do fenômeno de eletrostrição) devido a impurezas dissolvidas no óleo (ar e outros gases, e possivelmente também produtos de oxidação de baixo ponto de ebulição de um dielétrico líquido ).

A tensão de ruptura dos óleos depende da presença de água ligada. No processo de secagem a vácuo do óleo, três etapas são observadas: I — um aumento acentuado na tensão de ruptura correspondente à remoção da água da emulsão, II — em que a tensão de ruptura muda pouco e permanece no nível de cerca de 60 kV em choque padrão, depois dissolvida com o tempo e água fracamente ligada, e III - crescimento lento do estresse do óleo de decomposição pela remoção da água ligada.