Испытания жидких диэлектриков на электрическую прочность

Цель работы:

Изучение физических основ явления пробоя жидких диэлектриков, методики испытания жидких диэлектриков на электрическую прочность, определение пригодности испытуемого диэлектрика для применения в высоковольтных аппаратах путём сравнивания опытных данных с характеристиками жидких диэлектриков, приведённых в ГОСТе, а также выяснения влияния барьеров на электрическую прочность промежутка.

Программа работы:

Задание 1. Ознакомиться с испытательным стендом АМИ-80 и правилами безопасной работы.

Задание 2. Ознакомиться с испытательным стендом АИИ-70 и правилами безопасной работы.

Задание 3. Изучить методику испытания жидких диэлектриков.

Задание 4. Исследовать пригодность испытуемого жидкого диэлектрика, сравнив полученные экспериментальные данные с характеристиками по ГОСТу.

Задание 5. Определить влияние барьера на электрическую прочность жидких диэлектриков.

Теоретические сведения

Для повышения электрической прочности изоляции трансформаторов, масляных выключателей, конденсаторов, маслонаполненных кабелей, изоляторов применяют жидкие диэлектрики (трансформаторные и конденсаторные масла, совтол, октол, кремнийорганические жидкости). Благодаря высоким изолирующим свойством трансформаторное масло является самым распространенным жидким диэлектриком, которое применяют в различной высоковольтной аппаратуре. Его используют также в качестве охлаждающей среды в трансформаторах и дугогасящей среды в масляных выключателях.

Электрическая прочность. Электрическая прочность представляет собой физическую характеристику, с помощью которой оценивается способность материала противостоять электрическому пробою, т.е. разрушению под воздействием электрического поля. Масло обладает достаточно высокой электрической прочностью (12…20 МВ/м), малыми диэлектрическими потерями, удовлетворительной теплопроводностью 0,0015 Вт/(см С), оно способно восстанавливать свою электрическую прочность после пробоя. Явление, при котором диэлектрик теряет свои электроизоляционные свойства под действием приложенного электрического поля, называется пробоем. Пробой диэлектрика фиксируется в тот момент, когда в нём при постепенном увеличении напряжения наблюдается резкое увеличение тока.

Где-d толщина диэлектрика вместе пробоя.

U – пробивное напряжение.

В эксплутационных условиях электрическое поле чаще всего неоднородно, поэтому электрическую плотность определяют на образцах в условиях неоднородного поля, и полученное значение называют средней пробивной напряжённостью.

Где n-число измерений

Электрическая прочновть масла  определяется как свойствами самого масла, так и количеством содержащихся в нём примесей, в первую очередь влаги. Влияние примесей на электрическую прочность трансформаторного масла объясняется газовой и тепловой теориями.

          Газовая теория. Предполагает наличие в жидкости мельчайших воздушных пузырьков. Под действием поля в этих пузырьках происходит интенсивная ионизация. Пузырёк вытягиваясь в узкий канал вдоль силовых линий электрического поля, и создаёт проводящий газовый канал. Дальнейшее развитие разряда протекает также как и в чистом газовом промежутке.

          Тепловая теория. Интенсивный нагрев жидкости вызывает кипение жидкости  и образование газовых пузырьков. Дальнейшее развитие разряда происходит также как в газовой теории. Тепловая теория применима к техническим жидкостям, имеющим значительную электропроводность.

          Электрический пробой. Пробой жидкости при радиочастотах связан с её разогревом вследствие диэлектрических потерь, что может приводить к термическому разрушению жидкости. Поэтому рабочее значение напряжённости поля для жидких диэлектриков при радиочастотах должно быть ниже, чем при промышленной частоте. Трансформаторное масло стареет (окисляется) пол влиянием кислорода, высокой температуры и солнечного света. Процессу старения масла способствует его соприкосновение с лаковой изоляцией и металлами (особенно медью).