Электрическая прочность трансформаторного масла

Электрическая прочность трансформаторного масла – один из основных параметров, по значению которого можно судить о качестве и текущем состоянии жидкой изоляции трансформатора. Физически электрическая прочность представляет собой минимальную напряженность электрического поля, при которой наступает электрический пробой жидкого диэлектрика. Обычно для измерения электрической прочности используется единица вольт на сантиметр (В/см). Электрическая прочность жидких диэлектриков в общем и трансформаторного масла в частности исследуются и изучаются в течение более чем ста лет.

От чего зависит электрическая прочность трансформаторного масла

Все свежие трансформаторные масла, прошедшие очистку от воды и других примесей, имеют высокую электрическую прочность – более 210 кВ/см. Известно, что электрическая прочность свежего, полностью очищенного масла в несколько раз выше, чем старого загрязненного масла,

К снижению электрической прочности трансформаторного масла приводит:

  • наличие в масле влаги;
  • наличие газовых включений;
  • наличие механических примесей.

Мелкие капли воды – наиболее опасная примесь, поскольку они распределяются по всему объему жидкого диэлектрика. При подаче напряжения происходит поляризация молекул воды, которые ориентируются по направлению вектора электрического поля и и образуют цепочки с повышенной проводимостью. По этим цепочкам и происходит электрический пробой. Если в объеме трансформаторного масла содержится всего 0,01% влаги, то электрическая прочность снижается сразу в 3 раза.

Наличие в жидком диэлектрике газовых пузырьков опасно быстрым развитием ионизационных процессов. Это связано с тем, что электрическая прочность газов ниже электрической прочности жидкого диэлектрика. При ионизации газовых включений наблюдается увеличение их размеров и местный перегрев масла. Внутри масла образуются газовые каналы, по которым происходит электрический пробой.

На снижение электрической прочности масел также влияют  сажа, металлические частицы и обрывки твердой изоляции трансформатора. Волокна целлюлозной изоляции впитывают содержащуюся в масле влагу, перекрывают изоляционные масляные промежутки и образуют каналы, по которым происходит пробой.

Чтобы повысить электрическую прочность трансформаторного масла используют специальные установки для фильтрации, сушки и дегазации.

Процессы для повышения диэлектрической прочности трансформаторного масла

В энергетике для повышения электрической прочности трансформаторного масла применяется специальное оборудование. Установки фильтрации позволяют удалить из масла механические примеси. Такое оборудование обычно содержит несколько фильтров с разной тонкостью фильтрации. Сначала масло проходит через фильтр грубой очистки, а затем – через фильтр тонкой очистки. Количество ступеней фильтрации может быть больше двух.

Для удаления воды и газов используется нагрев масла и воздействие вакуума. После нагрева с поверхности масла испаряются влага и газы, которые удаляются за счет работы двухступенчатой вакуумной системы.

Если необходимо просто просушить масло, используются установки с цеолитовыми патронами. Сорбент цеолит хорошо поглощает воду из масла, а затем надежно удерживает ее в своих гранулах.

Применение такого оборудования по отдельности или в комплексе повышает электрическую прочность трансформаторного масла.

Разница между электрической прочностью и пробивным  напряжением трансформаторного масла

Кроме электрической прочности существует еще один близкий по сути параметр трансформаторного масла – пробивное напряжение. Почему мы о нем вспомнили? Часто между этими двумя параметрами ставится знак равенства. На самом деле, они близки, но это не одно и то же. Если электрическая прочность – это минимальная напряженность электрического поля, при которой наступает пробой масла, то пробивное напряжение – это максимальное напряжение, которое может выдержать масло до наступления пробоя.

Электрическая прочность и пробивное напряжение изоляционного масла связаны между собой единой формулой. Для вычисления электрической прочности нужно пробивное напряжение разделить на толщину диэлектрика.

Измерение электрической прочности

На практике измерение электрической прочности обычно заменяет измерение пробивного напряжения. Оно предусматривает использование высоковольтного трансформатора, измерительной ячейки, изготовленной из изоляционного материала, двух электродов и испытуемого трансформаторного масла. Масло наливается в ячейку, после чего выполняется плавное поднятие напряжения на вторичной обмотке трансформатора до момента, пока не произойдет пробой масляного канала между электродами. С перерывами выполняется несколько измерений, которые затем обрабатываются методами статистики с получение окончательного значения пробивного напряжения.

В разных странах могут действовать разные стандарты измерения пробивного напряжения. Но алгоритм остается таким, как изложено выше. Могут быть отличия только в форме электродов, расстоянии между электродами, перерывах между соседними измерениями и др.

Прибор для измерения электрической прочности

Как мы отмечали выше, измерение электрической прочности изоляционных масел в перечень базовых испытаний не входит. Обычно измеряют пробивное напряжение. Компанией GlobeCore для практического решения данной задачи разработан лабораторный прибор TOR-80. Это новое оборудование, которое ни по одной из характеристик не уступает аналогам, а по скорости отключения тестирующего напряжения после наступления пробоя превосходит их. Напряжение отключается уже через 4 микросекунды, поэтому испытуемый диэлектрик не успевает подгореть и изменить свой химический состав, что обеспечивает одинаковые условия для проведения испытаний.

Преимущества прибора TOR-80:

  • работа в автоматическом режиме. Сотруднику лаборатории необходимо только подключить прибор к питающей сети, вставить измерительную ячейку, наполнить ее маслом и запустить процесс измерения. Через пять минут на дисплее прибора появится численное значение пробивного напряжения масла в киловольтах;
  • универсальность. С помощью TOR-80 можно измерять пробивное напряжения по любому из существующих стандартов, поэтому прибор может использоваться в каждой стране мира;
  • мобильность. Прибор имеет малый вес, компактные размеры и встроенные в конструкцию ручки, поэтому его легко можно переносить из одного помещения в другое или при необходимости перемещать внутри лаборатории;
  • удобство использования. Результаты измерений можно распечатать на встроенном термопринтере, а накопленные в энергонезависимой памяти устройства данные измерений переносятся для последующего анализа и статистической обработки на компьютер;
  • безопасность. При положении верхней крышки “открыто” блокируется подача тестирующего напряжения, поэтому поражения сотрудников лаборатории электрическим током исключено.

Применение приборов TOR-80 компании GlobeCore позволяет вовремя выявить критическое снижения пробивного напряжения трансформаторного масла и принять правильное решение о его замене или очистке. Своевременная диагностика трансформаторного масла экономит деньги и предупреждает возможные поломки трансформатора, связанные с повреждениями изоляционной системы.