3.11..Пробой жидких диэлектриков

Электрическая прочность особо чистых изоляционных жидкостей достигает 100 МВ/м, технически чистых — 10…20 МВ/м.

З

Рис. 3.25. Зависимость электрической прочности трансформаторного масла от содержания в нём воды

агрязнения в значительной мере определяют электрическую прочность жидкого диэлектрика. Жидкие диэлектрики гигроскопичны, они впитывают влагу из воздуха, загрязняются твёрдыми пылевидными частицами, органическими волокнами, насыщаются мельчайшими пузырьками воздуха, которые силами электрического поля втягиваются в зазор между электродами и образуют «мостики» с малой электрической прочностью, провоцирующие пробой диэлектрика. Особенно опасны загрязнения в виде органических волокон, которые поглощают влагу и катастрофически снижают электрическую прочность диэлектрика вплоть до устойчивого замыкания электродов.

В коммутационных аппаратах жидкие диэлектрики, используемые как средство гашения дуги, загрязняются продуктами термического разложения под действием её высокой температуры.

В

Рис. 3.26. Зависимость электрической прочности трансформаторного масла от температуры и присутствия в нём воды в эмульсионном состоянии

месте пробоя жидкий диэлектрик нагревается, возникают восходящие конвективные потоки изоляционной жидкости, которые смывают токопроводящий «мостик». Разряд в месте пробоя прекращается, жидкость вновь обретает свои изоляционные свойства, но спустя некоторое время «мостики» восстанавливаются, пробой повторяется вновь и вновь. Таков механизм непредсказуемого перемежающегося пробоя.

Присутствие в изоляционном масле эмульсионной воды в количестве всего 0,05 % пятикратно снижает его электрическую прочность (рис. 3.25).

Электрическая прочность трансформаторного масла, содержащего эмульсионную воду, зависит от температуры (рис. 3.26)

При температурах свыше 0 ^ОС вода, присутствующая в масле, пребывает не в эмульсионном, а в молекулярно-растворённом состоянии и меньше влияет на электрическую прочность диэлектрика, которая увеличивается с ростом температуры до некоторого максимума. При температурах более 100 ^ОС вода переходит в парообразное состояние, в масле образуются газовые включения, его электрическая прочность уменьшается.

Зависимость электрической прочности «сухого» обезвоженного масла от температуры такого максимума не имеет (см. рис. 3.26).

Газообразные включения снижают электрическую прочность жидких ди электриков. Газ в мельчайших пузырьках, взвешенных в изоляционной жидкости, ионизируется и образует токопроводящие включения, которые делают поле между электродами неоднородным, провоцируя пробой. Даже при напряжённости, недостаточной для пробоя, проводимость загазованного диэлектрика велика, и токи утечки нагревают жидкость.

Наличие газообразных включений обусловливает зависимость электрической прочности жидкого диэлектрика и от температуры и от давления (рис.3.27).

Повышение температуры при неизменном давлении вызывает увеличение объёма пузырьков газа, жидкость как бы ещё более загазовывается, её электрическая прочность понижается. При 100 ^ОС и более высоких температурах эмульсионная вода в изоляционной жидкости закипает, образует новые газовые включения и резко снижает электрическую прочность диэлектрика.

Р

Рис. 3.27. Зависимость электрической прочности изоляционной жидкости — ксилола с газовыми включениями от температуры и давления

Рис. 3.28. Зависимость электрической прочности трансформаторного масла от расстояния между электродами и их формы: 1 — электроды с закруглёнными краями, 2 — электроды с незакруглёнными краями

ост давления при неизменной температуре вызывает сжимание пузырьков газа, жидкость как бы дегазируется, её электрическая прочность повышается.

При пробое и последующем горении дуги в изоляционной жидкости последняя насыщается твёрдыми и газообразными продуктами её термического разложения, что вызывает загазовывание, загрязнение диэлектрика и снижение его электрической прочности.

Увеличение расстояния между электродами ведёт к снижению прочности изоляционной жидкости (рис. 3.28).по тем же причинам, что и газообразного диэлектрика.

Неоднородность электрического поля существенно снижает электрическую прочность жидкого диэлектрика. Использование электродов с незакруглёнными краями при прочих равных условиях заметно уменьшает напряжение пробоя изоляционной жидкости (рис. 3.28, кривая 2).