Тщательно очищенное трансформаторное масло; 2 – очищенное трансформаторное масло;
Промышленное трансформаторное масло
Рисунок 11 – Зависимость удельного сопротивления от температуры
Повышение температуры приводит к росту тангенса угла диэлектрических потерь, обусловленного увеличением электропроводности жидкого диэлектрика.
Наиболее важные для практического применения свойства трансформаторного масла нормированы ГОСТ 982–80 и приведены в таблице 5.
Механизм пробоя жидких диэлектриков
Пробой жидких диэлектриков представляет собой более сложные явления, чем пробой газа. На механизм пробоя жидких диэлектриков, кроме электронных процессов, существенное влияние оказывают также и тепловые процессы. Электрическая прочность жидких диэлектриков зависит от температуры, давления, частоты и формы напряжения, формы и материала электродов, а также от наличия примесей.
Например, при увеличении содержания воды в нефтяных маслах электрическая прочность понижается, но с увеличением температуры при таком же содержании воды электрическая прочность жидкого диэлектрика повышается. Эту зависимость отображает рисунок 12.
Механизм пробоя и значения электрической прочности диэлектрических жидкостей зависят от их чистоты.
Электрический пробой в «чистом» виде возможен только в тщательно очищенных жидких диэлектриках и происходит за счет сочетания двух процессов:
– ударной ионизации электронами;
|
|
|
– холодной эмиссии с катода.
Таблица 5 – Основные физико-химические и электрофизические показатели электроизоляционных нефтяных масел
| Показатель | Единица измерения | Масло | ||
| трансформаторное | конденсаторное | кабельное | ||
| Плотность при 20 0C | кг/м3 | 880…890 | 900…920 | 840…890 |
| Зольность (не более) | % | 0,005 | 0,0015 | 0,004 |
| Кислотное число | 1 г КОН на 1 кг масла | 0,01…0,05 | 0,01…0,015 | 0,02…0,04 |
| Температура застывания (не выше) | 0С | -45 | -45 | -30 |
| Температура вспышки паров (не ниже) | 0С | +135 | +135 | +135…180 |
| Температурный коэффициент расширения | 0С-1 | 0,00063…0,00068 | 0,00067 | – |
| Вязкость при 20 0С | м2/c | 28·10-6 …30·10-6 | 35·10-6…40·10-6 | 40·10-6…80·10-5 |
| Вязкость при 50 0С | м2/c | 9·10-6…9,6·10-6 | 6·10-6…9·10-6 | 90·10-7…50·10-6 |
| Удельное объемное сопротивление при 20 0С | Ом·м | 1012 … 1013 | 1012…1014 | 1012…1013 |
| Относительная диэлектрическая проницаемость при 20 0С | 2,1…2,4 | 2,1…2,3 | 2,1 | |
| Тангенс угла диэлектрических потерь | 0,001…0,003 | При 100 0С 0,003…0,005 | При 100 0С 0,002 | |
| Электрическая прочность при 20 0С | МВ/м | 15…20 | 20…25 | 21 |
Рисунок 12 – Зависимость электрической прочности нефтяного масла при разных температурах от содержания в нем воды
Электрическая прочность тщательно очищенных жидких диэлектриков на порядок выше, чем газообразных и составляет свыше 100 МВ/м.
|
|
|
В технически чистых диэлектриках имеет место электротепловой пробой. Механизм пробоя технических диэлектриков зависит от содержания примесей и, в первую очередь, нерастворенных полярных в виде эмульсии, суспензии или коллоидных частей (например, воды, находящейся в состоянии эмульсии), твердых частиц.
Электрическая прочность увлажнённого трансформаторного масла имеет сложную температурную зависимость (рисунок 13).
Сухое трансформаторное масло, 2 – увлажненное трансформаторное масло
Рисунок 13 – Зависимость Епр на переменном напряжении от температуры
Это объясняется различными агрегатными состояниями воды в масле. Вода в жидком диэлектрике может находиться в растворенном, эмульсионном и свободном состояниях. Минимальное значение электрической прочности масло имеет при температуре минус 5 °С, минус 8 °С. Это вызвано тем, что вода образует отдельную фракцию в виде микрольдинок, а вязкость масла при этом увеличивается. Образуется большая разница в значениях диэлектрической проницаемости воды и масла, что приводит к образованию резко неоднородного электрического поля и вследствие этого – к существенному снижению U пр масла. При дальнейшем понижении температуры диэлектрическая проницаемость льда уменьшается. В результате этого электрическое поле становится более однородным и U пр масла возрастает. С увеличением температуры вода переходит в растворённое состояние. Электрическое поле становится более однородным, вследствие этого U пр масла возрастает. Сухое трансформаторное масло имеет большее значение электрической прочности, чем увлажнённое и практически не изменяется до температуры плюс 70 °С.
|
|
|
Масло, побывавшее в эксплуатации, подвергается окислению, в нем появляются твердые и жидкие примеси, происходит процесс старения. Существует несколько способов очистки и восстановления электрических свойств масла.
Способ 1. Для удаления растворенной влаги, газов и твердых примесей из масел, используемых в электрических аппаратах напряжением до 35 кВ, нагретое до плюс 40…плюс 60 0С масло пропускают через центрифугу.
Недостаток – опасность окисления масла.
Способ 2. Для электрических аппаратов напряжением свыше 35 кВ масла, содержащие влагу и примеси, очищают путем термовакуумной обработки в специальных аппаратах.
|
|
|
Способ 3. Для удаления механических загрязнений и воды масла пропускают через фильтр-прессы.
Способ 4. Сильно окисленное масло (кислотное число ниже 0,4 мг КОН на 1 г) нуждается в регенерации (восстановлении). Для этого используется метод контактирования масла с различными природными и синтетическими адсорбентами при температуре плюс 50…плюс 60 0C .
Основные характеристики регенерированного масла должны соответствовать нормам на свежие масла.
Электрическая прочность жидких диэлектриков зависит от однородности электрического поля: с увеличением неоднородности электрического поля пробивное напряжение снижается.
В неоднородном поле в жидкости может произойти неполный пробой (корона). Под действием короны происходят процессы интенсивного разложения и образования продуктов распада (горючих газов и сажи), которые резко снижают электрическую прочность. При переходе коронного разряда в дуговой процессы разложения резко ускоряются.
В соответствии с правилами технической эксплуатации (ПТЭ) оценка электрических свойств чистого сухого и эксплуатационного масел производится по пробивному напряжению. Испытание масла на пробой производится между латунными дисковыми плоскими электродами диаметром 25 мм, расположенными внутри стандартного фарфорового сосуда на расстоянии 2,5 мм. Края электродов закруглены.
5.4 Содержание и объем выполнения работы
Объем проводимых испытаний определяет преподаватель, проводящий лабораторные занятия. Максимальный объем испытаний – наборы электродов для испытания диэлектриков, показанные на рисунке 2,г, на напряжении постоянного и переменного тока.
5.5 Порядок выполнения работы
5.5.1 Изучить СЭП СИЛЭУ. Описание СИЛЭУ представлено в разделе 2.
Изучить устройство и принцип работы аппарата типа АИИ-70. Описание устройства и принцип работы аппарата типа АИИ-70 представлены в разделе 3.
5.5.2 До включения СИЛЭУ в сеть выполнить следующее.
5.5.2.1 Проверить наличие напряжения на СИЛЭУ в следующей последовательности.
– выключатель автоматический QF1 находится в положении «выключено»;
– выключатель автоматический QF2 находится в положении «выключено»;
– сетевая вилка XР1 «вынута» из сетевой розетки XS1.
5.5.2.2 Открыть дверь ограждения и войти во внутреннее пространство СИЛЭУ.
5.5.2.3 Установить электроды, задание дает преподаватель.
5.5.2.4 Проверить расстояние между электродами.
5.5.2.5 Трижды ополоснуть сосуд и электроды испытуемым жидким диэлектриком.
5.5.2.6 Залить в сосуд необходимое для испытания количество жидкого диэлектрика. Поверхность жидкого диэлектрика должна отстоять от верхнего края электродов не менее чем на 15 мм.
5.5.2.7 Дать отстояться жидкому диэлектрику в течение 5…10 мин, для того чтобы из него вышли пузырьки воздуха.
5.5.2.8 Подключить электроды к высоковольтным шинам.
5.5.2.9 Выйти из внутреннего пространства СИЛЭУ, закрыть дверь ограждения.
5.5.2.10 Установить рукоятку автотрансформатора TV1 в нулевое положение.
Внимание! Первый опыт проводится при непосредственном участии преподавателя.
5.5.3 Включить СИЛЭУ в сеть в следующей последовательности.
5.5.3.1 Сетевую вилку XР1 «вставить» в сетевую розетку XS1.
5.5.3.2 Выключатель автоматический QF1 перевести в положение «включено».
5.5.3.3 Выключатель автоматический QF2 перевести в положение «включено».
5.5.4 С помощью регулировочного автотрансформатора ТV1 изменять напряжение от нуля до пробивного напряжения со скоростью 1 кВ/с. В качестве пробивного напряжения фиксируют наибольшие показания вольтметра перед моментом пробоя.
При пробое срабатывает выключатель автоматический QF2 и происходит отключение установки, если же пробой произошёл при низком напряжении, то выключатель автоматический может не сработать. В таком случае необходимо немедленно отключить напряжение (выключатель автоматический QF2), чтобы предотвратить дальнейшее интенсивное разложение жидкого диэлектрика электрической дугой.
После пробоя записать показания вольтметра PV1 в таблицу 6, рукоятку автотрансформатора ТV1 установить в нулевое положение и отключить СИЛЭУ. Отключение СИЛЭУ выполняется в последовательности обратной изложенной в п. 5.5.3.
5.5.5 После каждого пробоя жидкому диэлектрику дают отстояться в течение 5 мин.
5.5.6 Повторить 6 раз опыт – определения Uпр. За пробивное напряжение жидкого диэлектрика принимают среднее арифметическое значение пяти последних пробоев (напряжения первого пробоя в расчет не принимается).
5.5.7 Электрическая прочность жидкого диэлектрика равна отношению Uпрср к ширине промежутка стандартного разрядника 2,5 мм:
Епр = Uпрср / h , (8)
где Eпр – электрическая прочность, МВ/м;
Uпрср – среднее арифметическое значение пробивного напряжения, кВ;
h – толщина диэлектрика, мм.
5.5.8Результаты опытов занести в таблицу 6.
Содержание отчёта
Отчёт должен содержать:
1) схему электрическую принципиальную СИЛЭУ;
2) таблицы результатов испытаний;
3) график разброса значений пробивного напряжения от порядкового номера опыта, построенного по данным таблицы 6;
4) сопоставление полученных результатов со справочными данными; 5) оценку пригодности испытанного жидкого диэлектрика по электрической прочности для двух случаев, рассматривая жидкий диэлектрик как чистый и сухой или как находящийся в эксплуатации;
6) выводы.
Таблица 6 – Определение электрической прочности жидкого диэлектрика
| Номер опыта | Расстояние между электродами h, мм | Пробивное напряжение U пр, кВ | Среднее значение U прср, кВ | Электрическая прочность Епр,МВ/м |
| 1 2 3 4 5 6 |
Контрольные вопросы
1 Опишите технологию получения трансформаторного масла.
2 Какое влияние оказывает процентное содержание различных рядов углеводородов на электрические и физико-химические характеристики трансформаторного масла?
3 Какова зависимость tg δ от частоты и температуры для полярных и неполярных жидкостей?
4 Какие параметры нормируются ГОСТом и объясните почему?
5 Какие функции выполняют жидкие диэлектрики в электроустановках?
6 Физические основы явления пробоя жидких диэлектриков?
7 Чем вызвана электропроводность жидких диэлектриков?
8 Как влияет форма электродов на величину Eпр. жидкого диэлектрика?
9 От каких факторов зависит электрическая прочность жидких диэлектриков?
10 Как осуществляется регенерация трансформаторного масла?
11 В чём заключается старение трансформаторного масла? Какие факторы ускоряют или замедляют процесс старения?
12 Какие характеристики трансформаторного масла изменяются в процессе старения?
13 Почему при испытаниях трансформаторного масла на электрическую прочность берут среднее из значений, а не удовлетворяются одним–двумя значениями?
14 Почему кинематическая вязкость является контролируемым показателем трансформаторного масла? В каких единицах она измеряется?
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 717; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!