Die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl ist einer der Hauptparameter, dessen Wert zur Beurteilung der Qualität und des aktuellen Zustands der Flüssigkeitstransformatorisolierung herangezogen werden kann. Physikalisch gesehen ist die Durchschlagsfestigkeit die minimale elektrische Feldstärke, bei der ein elektrischer Durchschlag eines flüssigen Dielektrikums auftritt. Typischerweise wird zur Messung der Durchschlagsfestigkeit die Einheit Volt pro Zentimeter (V/cm) verwendet. Die Spannungsfestigkeit flüssiger Dielektrika im Allgemeinen und von Transformatorenöl im Besonderen wird seit mehr als hundert Jahren untersucht und erforscht.
Wovon hängt die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl ab?
Die Spannungsfestigkeit aller frischen Transformatorenöle, aus denen Wasser und andere Verunreinigungen entfernt wurden, ist hoch – mehr als 210 kV/cm. Es ist bekannt, dass die Spannungsfestigkeit von frischem, vollständig gereinigtem Öl um ein Vielfaches höher ist als die von altem, verunreinigtem Öl.
Eine Abnahme die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl wurde ausgelöst durch:
- Vorhandensein von Feuchtigkeit im Öl;
- Vorhandensein von eingeschlossenem Gas;
- Vorhandensein mechanischer Verunreinigungen.
Wassertröpfchen sind die gefährlichste Verunreinigung, da sie über das gesamte Volumen eines flüssigen Dielektrikums verteilt sind. Beim Anlegen einer Spannung kommt es zu einer Polarisation der Wassermoleküle, die sich entlang der Vektorrichtung des elektrischen Feldes orientieren und Ketten mit erhöhter Leitfähigkeit bilden. Entlang dieser Ketten kommt es zu einem elektrischen Durchschlag. Wenn das Volumen des Transformatoröls nur 0,01 % Feuchtigkeit enthält, verringert sich die Spannungsfestigkeit sofort um das Dreifache.
Das Vorhandensein von Gasblasen in einem flüssigen Dielektrikum ist aufgrund der schnellen Entwicklung von Ionisierungsprozessen gefährlich. Das liegt daran, dass die Durchschlagsfestigkeit von Gasen geringer ist als die eines flüssigen Dielektrikums. Wenn eingeschlossenes Gas ionisiert wird, werden dessen Größe und eine örtliche Überhitzung des Öls beobachtet. Im Öl bilden sich Gaskanäle, entlang derer es zu einem elektrischen Durchschlag kommt.
Eine Verringerung der Spannungsfestigkeit von Ölen wird auch durch Ruß, Metallpartikel und Fragmente der festen Transformatorisolierung beeinflusst. Zellulose-Isolierfasern absorbieren die im Öl enthaltene Feuchtigkeit, überbrücken Öl-Isolierspalte und bilden die Kanäle, durch die ein Durchschlag erfolgt.
Um zu erhöhen die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl, Es kommen spezielle Filter-, Trocknungs- und Entgasungsanlagen zum Einsatz.
Verfahren zur Erhöhung der Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl
In der Energiewirtschaft werden zur Steigerung spezielle Geräte eingesetzt die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl. Filtrationseinheiten ermöglichen die Entfernung mechanischer Verunreinigungen aus dem Öl. Solche Geräte enthalten in der Regel mehrere Filter mit unterschiedlicher Filterfeinheit. Das Öl durchläuft zunächst einen Grobfilter und anschließend einen Feinfilter. Die Anzahl der Filtrationsstufen kann mehr als zwei betragen.
Zur Entfernung von Wasser und Gasen werden Ölerhitzung und Vakuumeinwirkung eingesetzt. Nach dem Erhitzen verdampfen Feuchtigkeit und Gase von der Öloberfläche und werden durch den Betrieb eines zweistufigen Vakuumsystems entfernt.
Wenn Sie das Öl lediglich trocknen müssen, kommen Geräte mit Zeolithkartuschen zum Einsatz. Das Zeolith-Sorptionsmittel absorbiert sanft Wasser aus dem Öl und hält es dann zuverlässig in seinen Körnchen zurück.
Der Einsatz dieser Art von Ausrüstung einzeln oder als Ganzes erhöht die Spannungsfestigkeit von Transformatorenöl.
Unterschied zwischen Spannungsfestigkeit und Durchschlagsspannung von Transformatorenöl
Neben der Spannungsfestigkeit gibt es noch einen weiteren Parameter, der dem Transformatoröl im Wesentlichen nahe kommt: die Durchschlagsspannung. Warum haben wir uns daran erinnert? Diese beiden Parameter werden oft gleichgesetzt. Eigentlich sind sie nah beieinander, aber nicht gleich. Wenn die Spannungsfestigkeit die minimale elektrische Feldstärke ist, bei der ein Öldurchschlag auftritt, dann ist die Durchschlagsspannung die maximale Spannung, der das Öl standhalten kann, bevor ein Durchschlag auftritt.
Die Spannungsfestigkeit und die Durchschlagsspannung von Isolieröl hängen durch eine einzige Formel zusammen. Um die Durchschlagsfestigkeit zu berechnen, muss die Durchschlagsspannung durch die Dielektrikumsdicke geteilt werden.
Spannungsfestigkeitstest
In der Praxis, Spannungsfestigkeitsprüfung ersetzt in der Regel die Durchbruchspannungsmessung. Dabei kommen ein Hochspannungstransformator, eine Messzelle aus Isoliermaterial, zwei Elektroden und zu prüfendes Transformatorenöl zum Einsatz. Das Öl wird in die Zelle gegossen, woraufhin die Spannung an der Sekundärwicklung des Transformators schrittweise erhöht wird, bis der Ölkanal zwischen den Elektroden zusammenbricht. In regelmäßigen Abständen werden mehrere Messungen durchgeführt und anschließend mit statistischen Methoden verarbeitet, um den endgültigen Wert der Durchbruchspannung zu erhalten.
In verschiedenen Ländern können unterschiedliche Standards zur Messung der Durchschlagspannung gelten. Der Algorithmus bleibt jedoch derselbe wie oben beschrieben. Es kann lediglich Unterschiede in der Form der Elektroden, dem Abstand zwischen den Elektroden, den Abständen zwischen benachbarten Messungen usw. geben.
Durchschlagsfestigkeits-Öltester
Wie wir oben festgestellt haben, Spannungsfestigkeitsprüfung von Isolieröl ist nicht in der Liste der Basistests enthalten. In der Regel erfolgt eine Durchschlagspannungsmessung. GlobeCore hat sich entwickelt TOR-80 Laborgerät zur praktischen Lösung dieses Problems. Hierbei handelt es sich um ein neues Gerät, das in keiner seiner Spezifikationen den gleichwertigen Geräten nachsteht und diese in der Geschwindigkeit der Abschaltung der Prüfspannung nach Einsetzen eines Ausfalls übertrifft. Die Spannung wird nach 4 Mikrosekunden abgeschaltet; Somit hat das Testdielektrikum keine Zeit, darunter zu verbrennen und seine chemische Zusammensetzung zu ändern, wodurch gleiche Testbedingungen gewährleistet sind.
Vorteile von TOR-80-Instrument:
- Automatische Operation. Ein Labormitarbeiter muss lediglich das Gerät an das Stromnetz anschließen, die Messzelle einsetzen, mit Öl füllen und mit der Messung beginnen. Der numerische Wert der Öldurchschlagsspannung in Kilovolt erscheint nach fünf Minuten auf dem Display des Instruments.
- Vielseitigkeit. Mit TOR-80 ist es möglich, die Durchbruchspannung nach allen bestehenden Standards zu messen; Somit kann das Instrument in jedem Land der Welt eingesetzt werden.
- Mobilität. Das Instrument ist leicht, kompakt und verfügt über integrierte Griffe. Somit kann es bei Bedarf problemlos von einem Raum in einen anderen transportiert oder innerhalb des Labors bewegt werden.
- Bequeme Nutzung. Die Messergebnisse können mit einem integrierten Thermodrucker ausgedruckt werden und die im nichtflüchtigen Speicher des Geräts gesammelten Messdaten werden zur weiteren Analyse und statistischen Verarbeitung an einen Computer übertragen.
- Sicherheit. Wenn sich die obere Abdeckung in der „offenen“ Position befindet, ist das Anlegen der Prüfspannung blockiert; Dadurch wird ein elektrischer Schlag für das Laborpersonal vermieden.
Anwendung von TOR-80-Instrumente Hergestellt von GlobeCore ermöglicht es, kritische Absenkungen der Durchbruchspannung von Transformatorenöl aufzudecken und die richtige Entscheidung für einen Ölwechsel oder eine Ölreinigung zu treffen. Durch die rechtzeitige Prüfung und Analyse von Transformatorenöl sparen Sie Geld und verhindern mögliche Transformatorausfälle, die mit einer Beschädigung des Isolationssystems einhergehen.