Электрическая прочность трансформаторного масла

Одним из важнейших показателей, характеризующих изоляционные свойства трансформаторного масла, является электрическая прочность. Численно она равна отношению пробивного напряжения к расстоянию между электродами.

Пробивное напряжение – это параметр, который является очень чувствительным к наличию в диэлектрических жидкостях каких-либо примесей и воды. При обводнении и возрастании количества посторонних частиц резко уменьшается электрическая прочность.

Чистые трансформаторные масла обычно свободны от воды и механических частиц и имеют пробивное напряжение более 60 кВ, чего вполне достаточно для использования по непосредственному назначению. Но в общем случае электрическая прочность – непостоянный параметр масла.

В случае ударных напряжений механические примеси практически не оказывают влияния на электрическую прочность. Принято считать, что механизм пробоя диэлектриков при ударных и продолжительных напряжениях отличается. В первом случае электрическая прочность значительно выше, чем во втором. Поэтому опасность пробоя при коммутационных воздействиях и грозовых разрядах небольшая.

Отмечают повышение электрической прочности при повышении температуры от 0 до 70 º, что связано, очевидно, с удалением влаги или ее переходом из эмульсионного состояния в растворенное, а также с уменьшением вязкости масла.

Не менее важную роль при пробое играют также и растворенные газы. Низкая напряженность электрического поля способствует появлению на электродах пузырьков. При понижении давления электрическая прочность не дегазированного трансформаторного масла падает.

Пробивное напряжение независимо от давления в случае:

  • тщательной дегазации диэлектрической жидкости;
  • ударных напряжений;
  • больших давлений (порядка 10 МПа).

Пробивное напряжение зависит не от общего содержания воды, а от ее концентрации в эмульсионном состоянии. Появление эмульсионной воды и снижение электрической прочности имеет место в случае резкого снижения температуры или относительной влажности воздуха. Также такие явления возможны при перемешивании масла в результате попадания в него воды, адсорбированной на поверхности емкости.

Если стекло в сосуде заменить полиэтиленом, то можно снизить количество эмульсионной воды, попадающей в масло при перемешивании, повысив при этом его электрическую прочность.

Отметим, что несмотря на накопленную экспериментальную базу, на сегодня пока не существует единой общепризнанной теории пробоя жидких диэлектриков. Среди ведущих выделяется три теории:

  1. тепловая;
  2. газовая;
  3. химическая.

Тепловая теория объясняет образование газового канала кипением диэлектрика в местах повышенной неоднородности электрического поля.

Газовая теория считает источником пробоя пузырьки газа, растворенные в масле или адсорбированные на электродах.

Согласно химической теории, пробой – это результат химических реакций, которые имеют место в диэлектриках под влиянием электрического разряда в пузырьке газа.

Все три теории объединяет один важный момент: пробой диэлектрика случается в паровом канале, образующегося за счет испарения масла.

Для того, чтобы не допустить пробоя жидких диэлектриков, необходимо использовать оборудование, предназначенное для сушки, очистки, дегазации и регенерации нефтепродуктов:

  • мобильные масляные станции типа СММ;
  • мобильные масляные станции типа ЦФУ;
  • маслоочистительные установки типа МЦУ;
  • вакуумные установки типа УВМ.