Пробой жидкого диэлектрика

Пробивное напряжение жидкости или электрическая прочность зависит от чистоты жидкости, наличия посторонних примесей и газовых включений. В жидкости, содержащей газовые включения, пробой начинается с ионизации газа. В результате ионизации температура стенок газовых включений возрастает, что приводит к вскипанию микрообъёмов жидкости, прилегающих к газовым включениям. Объём газовых включений увеличивается, включения сливаются, образуя между электродами мостик, по которому и происходит пробой газа. Электрическая прочность жидкостей, содержащих газовые включения, зависит от давления и температуры (рис.1.27).

Пробой увлажнённой жидкости зависит от содержания воды в жидкости. Вода в жидкости, находящейся в эмульсионном состоянии, образует сферические капельки. Под влиянием электрического поля сферы приобретают форму эллипсоидов, притягивающихся друг к другу разноимёнными концами, и между электродами образуется канал с высокой проводимостью. По этому каналу и происходит пробой жидкости. Этим объясняется уменьшение электрической прочности при увеличении увлажнённости (рис.1.28). Дальнейшее увлаж­нение на прочность масла почти не влияет. Объясняется это тем, что сильно полярные молекулы воды (Е = 82), находящиеся в неполяр­ной масляной среде (Е = 22), способны ориентироваться в направле­нии поля и образовывать цепочки, вытянутые вдоль силовых линий. Пробой влажного масла происходит по этим цепочкам.

Попадание первых капель воды в масло уже приводит к обра­зованию проводящих каналов, т. е. к резкому снижению прочности. Дальнейшее увлажнение заметного влияния на прочность масла не оказывает, так как возрастание количества проводящих каналов не является качественно новой стадией процесса; кроме того, воз­можно оседание влаги на дно сосуда.

В неоднородном электрическом поле влияние влаги выражено слабее, так как капли, концентрируясь в местах повышенной напря­женности, сливаются в более крупные и оседают на дно сосуда. Из-за присутствия влаги в масле его электрическая прочность оказывается зависящей от температуры.

Электрическая прочность трансформаторного масла зависит от температуры (рис.1.29). Увеличение электрической прочности масла при уменьшении температуры связано с увеличением вязкости масла. При нормальной температуре наличие влаги резко снижает электрическую прочность трансформаторного масла. При повышении температуры происходит переход эмульсии в молекулярный раствор, что ведёт к увеличению прочности масла. Снижение электрической прочности после 80 °С объясняется кипением масляных фракций и разложением отдельных нестойких фракций, а также образованием большого количества пузырьков пара. При дальнейшем повышении температуры происходит вскипание жидкости.

Для определения прочности жидких диэлектриков используют специальные ячейки (рис.1.24), выполненные из стекла, фарфора, либо специальных пластмасс, которые не реагируют с испытуемой жидкостью. Электроды выполняют из латуни. Для определения электрической прочности жидкого диэлектрика при постоянном напряжении в цепь высокого напряжения включают высоковольтный диод и конденсатор для сглаживания пульсации тока.

Прави­ла технической эксплуатации электростанций (ПТЭ) предусматри­вают определенные нормы электрической прочности для чистого и сухого трансформаторного масла, приготовленного для заливки в аппарат, и для масла, находившегося в эксплуатации. Электрическая прочность является одной из основных характеристик масла, которая определяется по пробивному напряжению. Испытания проводятся в стандартном разряднике, представляющем собой два плоских или сферических электрода диаметром 25 мм, расположенных взаимно параллельно в фарфоровой ванночке на расстоя­нии 2,5 мм друг от друга. Для испытаний можно использовать аппараты АИИ-70, АИМ-80 либо другого типа.

Таблица 1

Для свежего масла пробивное напряжение должно быть не менее 30 кВ. Масло с таким пробивным напряжением может быть залито в ряд трансформаторов без специальной подготовки. Для трансформаторов 35 кВ и выше требования более жесткие.

Снижение пробивного напряжения свидетельствует, как правило, о загрязнении масла водой, воздухом, волокнами и другими примесями. Практически любое повреждение в трансформаторе со временем приводит к снижению пробивного напряжения масла.

Согласно действующим в настоящее время «Нормам испытания электрооборудования» установлены следующие наименьшие значе­ния электрической прочности масла в зависимости от рабочего на­пряжения аппарата, заполненного маслом (табл. 1).