Пробой жидкого диэлектрика

Жидкие диэлектрики отличаются значительно более высокой электрической прочностью, чем газы в нормальных усло­виях. Предельно чистые жидкости получить крайне трудно. Постоянными примесям в жидких диэлектриках являются вода, газы и твердые частички. Наличие примесей и определяет в основном явление пробоя жидких диэлектриков и вызывает большие затруднения для создания точной теории пробоя этих веществ.

Вид пробоя зависит от степени очистки жидкости.

Выделяют следующие жидкие диэлектрики:

1) Технически чистый – в малых количествах допускается присутствие взвешенных частиц: воздушных пузырьков, волокон и капелек воды. Самая низкая электрическая прочность для него составляет 20 кВ/мм. И наблюдается в этом случае электротепловой вид пробоя.

2) Очищенный – нет взвешенных частиц. В них наблюдается ионизационный вид пробоя. По процессу протекания это как пробой в газах.

3) Тщательно-очищенный – нет следов влаги, нет волокон.

При высоких значе­ниях напряженности электрического поля может происходить вырывание электронов из металлических электродов и, как и для газов, разрушение молекул самой жидкости за счет ударов заряженными частицами. При этом повышенная электрическая прочность жидкого диэлектрика по сравнению с газообразным обусловлена значительно меньшей длиной свободного пробега электронов. Пробой жидкостей, содержащих газовые включения, объясняют местным перегревом жидкости (за счет энергии, выде­ляющейся в относительно легко ионизирующихся пузырьках газа), который приводит к образованию газового канала между электро­дами. Влияние воды, не смешивающейся с трансформаторным маслом при нормальной температуре и держащейся в нем в виде отдельных мелких капелек, показано на рис.6. Под влиянием электрического поля капельки воды — сильно полярной жидкости — поляризу­ются и создают между электродами цепочки с повышенной прово­димостью, по которым и происходит электрический пробой.

Рис.6 Зависимость электрической прочности

от содержания воды в масле

Влияние температуры (жидкий диэлектрик)

Рис. 7 Зависимость электрической прочности

трансформаторного масла от температуры

1- высушенное масло; 2- эксплуатационное (содержащее следы воды)

На рис.7 показано влияние температуры на электрическую проч­ность трансформаторного масла — чистого и содержащего некоторое ко­личество воды. Электрическая проч­ность чистого масла не зависит от температуры в пределах до 80°С, когда начинается кипение легких мас­ляных фракций и образование боль­шого количества пузырьков пара внут­ри жидкости. Наличие воды снижает электрическую прочность масла при нормальной температуре. Подъем Е_пр при повышении температуры обуслов­лен переходом воды из состояния эмульсии в состояние молеку­лярного раствора. Дальнейшее снижение электрической прочности объясняется процессами ки­пения жидкости. Увеличение электрической прочности при низких температурах связа­но с увеличением вязкости масла и меньшими значения­ми диэлектрической прони­цаемости льда по сравнению с водой. Твер­дые загрязнения (сажа, об­рывки волокон и т. и.) иска­жают электрическое поле внутри жидкости и также приводят к снижению элект­рической прочности диэлект­рических жидкостей.

Очистка жидких диэлект­риков, в частности масел, от примесей заметно повышает элект­рическую прочность. Так, например, неочищенное трансформатор­ное масло имеет Е_пр 4 МВ/м; после тщательной очистки электри­ческая прочность масла повышается до 20—25 МВ/м.

Область отрицательных температур – капельки воды находятся в виде льда. Лед имеет Епр больше чем у воды. Поэтому по мере таяния льда Т повышается, и Епр уменьшается.

От 0 до 50- Епр растет, так как идет подсушка масла, испарение влаги, а также переход воды из эмульсионного состояния в растворенное.

Более 50масло сухое, Епр не зависит от температуры, но не долго.

Но при Т = 70-80образуются пары и разряд идет по парам. Поэтому Епр снова снижается. Это аварийный случай, до этих температур стараются не нагревать.

Дата добавления: 2014-01-07