Пробой жидких диэлектриков

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Пробой жидких диэлектриков»

Цель работы:

1. Провести испытание трансформаторного масла на пробой.

2..Исследовать зависимость электрической прочности трансформаторного масла от содержания воды.

3..Исследовать зависимость электрической прочности трансформаторного масла от температуры.

4..Определить электрическую прочность жидких диэлектриков.

Теоретическое положение:

Пробой жидких диэлектриков происходит при более высоких, чем в газе, значениях пробивного напряжения, при прочих равных условиях. Повышенная электрическая прочность жидкого диэлектрика обусловлена значительно меньшей длиной свободного пробега электронов в жидкости, чем в газах. Электрическая прочность трансформаторного масла зависит от многих факторов, однако наибольшее влияние на прочность оказывают примеси: вода, газы и твердые частицы. Пробой масла, содержащего газовые включения, объясняется местным перегревом жидкости за счет энергии ионизации пузырьков газа, который приводит к испарению легких фракций масла и образованию газового канала между электродами. Вода в диэлектрике также сильно снижает электрическую прочность. Под влиянием электрического поля сферические капельки воды – сильнополярной жидкости (ε=81) – поляризуются и, притягиваясь между собой разноименными концами, образуют цепочки с повышенной проводимостью, по которым и происходит электрический пробой. Твердые примеси в виде взвеси в трансформаторном масле искажают электрическое поле внутри масла, что и является причиной уменьшения электрической прочности. Твердые частицы, осевшие на обмотку и магнитопровод трансформатора, значительно ухудшают теплоотвод с их поверхностей.

Наиболее распространенный в энергетике жидкий диэлектрик - это трансформаторное масло. Трансформаторное масло, - очищенная фракция нефти, получаемая при перегонке. В зависимости от происхождения, нефти обладают различными свойствами и эти отличительные свойства исходного сырья отражаются на свойствах масла. Оно имеет сложный углеводородный состав и содержит следующие основные компоненты:

           Каждый из компонентов масла играет определенную роль при эксплуатации. Парафины и циклопарафины обеспечивают низкую электропроводность и высокую электрическую прочность. Ароматические углеводороды уменьшают старение масла и увеличивают стойкость к частичным разрядам в объеме масла. Асфальто-смолистые, сернистые, азотистые соединения и нафтеновые кислоты являются примесями и не играют положительной роли. Асфальто-смолистые соединения ответственны за возникновение осадка в масле и за его цвет. Сернистые, азотистые соединения и нафтеновые кислоты ответственны за процессы коррозии металлов в трансформаторном масле. Углеводороды парафинового ряда, кроме высокой химической устойчивости обладают высокой температурой вспышки и рядом других положительных качеств, но теряют текучесть (застывают) уже при комнатной температуре и поэтому не допускается большого содержания парафинов. Ароматические углеводороды разделяются на углеводороды симметричного строения (бензол, нафталин, антрацен) и ароматические с длинными боковыми цепями (толуол). Первые являются одним из наиболее трудно окисляемых веществ и ценной составной частью масла, так как защищают его от окисления. Вторые весьма легко соединяются с кислородом, причем их способность к самоокислению растет с увеличением числа и длины боковых цепей.