Выше говорилось о снижении электрической прочности изоляции в результате тепловых переходных процессов распределения влаги в изоляции.
В данном параграфе сообщаются сведения о снижении электрической прочности в стационарном тепловом режиме.
Трудно однозначно сказать, в какой мере качество масла влияет на электрическую прочность изоляции трансформатора в целом — это зависит от конфигурации электродов и характера воздействий, лимитирующих прочность данной конструкции. Электрическая прочность масла, не содержащего твердых частиц, относительно слабо зависит от количества растворенной в нем воды (до точки насыщения). При содержании выше 5 г/т электрическая прочность уменьшается все больше, по мере загрязнения твердыми частицами. Предполагается, что масло свежее или очень мало работавшее. Поэтому не уделено внимания влиянию кислотности масла на его способность растворять воду (кислотность не имеет существенного влияния на диэлектрические свойства масла).
Современные установки для обработки масла делают возможным уменьшить содержание влаги в масле значительно ниже насыщающего значения даже при низших температурах, которые могут быть на практике.
Снижение электрической прочности чистого трансформаторного масла в зависимости от его влагосодержания относительно невелико (около 20% при влагосодержании 35 г/т). Однако загрязнение масла механическими примесями (твердыми частицами) делает зависимость более резкой.
Как видно из рис. 6, прочность в стандартных электродах снизилась следующим образом (исходная прочность в обоих случаях 80 кВ):
Таблица 3
Содержание механических примесей, г/т | Электрическая прочность, кВ при влагосодержании, г/т | ||
20 | 40 | 60 | |
0,5 50 | 80 60 | 75 40 | 60 20 |
Таким образом, вода сильно снижает электрическую прочность масла, особенно в присутствии механических частиц.
Увлажнение присутствующих в масле волокон целлюлозы превращает их в проводящие частицы, о чем было сказано ранее.
Этим также объясняются случаи повреждений трансформаторов при их включении после некоторого периода нахождения в отключенном состоянии, особенно в зимнее время.
Влияние влагосодержания на электрическую прочность целлюлозной изоляции можно проиллюстрировать зависимостями рис. 7 и 8.
Рис. 6. Пробивное напряжение при частоте 50 Гц трансформаторного масла при температуре 25 °С в зависимости от влагосодержания W: 1 — технически чистое масло (содержит около 50 г/т твердых включений); 2 — технически чистое масло после двукратного прохождения через стеклянные фильтры (содержит менее 0,5 г/т твердых включений).
б)
Рис. 7. а — электрическая прочность пропитанного маслом трансформаторного картона при 50 Гц и 20 °С в зависимости от влагосодержания:
1 — перекрытие; 2 — пробой; б — электрическая прочность пропитанного маслом трансформаторного картона при грозовом импульсе 1/50 мкс, температуре 20 °С, в зависимости от влагосодержания:
1 — перекрытие; 2 — пробой.
Как видно из этих кривых, до влагосодержания около 1 %, или даже несколько больше, электрическая прочность практически не снижается. Однако напряжение начала частичных разрядов начинает снижаться значительно раньше (рис. 9).
Однако, влияние воды на электрическую прочность, как уже ранее говорилось, этим не ограничивается. В условиях эксплуатации влага и газы могут перемещаться и их содержание может достигать критических значений в наиболее напряженных местах. Поочередное нагревание и охлаждение трансформатора при определенных условиях (состояние, близкое к насыщению) опасно для его изоляции.
Рис. 8. а — влияние влагосодержания на величину коэффициента диэлектрических потерь, tgδ пропитанной маслом бумаги, х — влагосодержание бумаги в % по массе; б — пробивное напряжение пропитанного маслом электротехнического картона при частоте 60 Гц и выдержке в течение 7 часов в зависимости от величины коэффициента диэлектрических потерь tgδ.
Рис. 9. Начальное напряжение частичных разрядов, пропитанной маслом бумаги с радиальной толщиной 30 мм в зависимости от влагосодержания, Wb.