Стартовая >> Оборудование >> Трансформаторы >> Теория >> Относительная диэлектрическая проницаемость трансформаторных масел

Относительная диэлектрическая проницаемость трансформаторных масел

Относительная диэлектрическая проницаемость является макроскопической характеристикой диэлектрика в статическом электрическом поле. Если поместить вещество между пластинами конденсатора, емкость увеличится: С = εr С0, где εr — относительная диэлектрическая проницаемость (постоянная) вещества, С0 — емкость конденсатора в вакууме. Для газов εr немного более 1, для нефтяного трансформаторного масла она равна 2,0—2,5, для воды — до 79,5 и для синильной кислоты — 95. Увеличение εr объясняется поляризацией диэлектрика. Поведение молекул в электростатическом поле характеризуется εr, а в переменном, в частности в поле световой волны, — показателем преломления n. Из теории Максвелла вытекает соотношение, справедливое в области длин волн, достаточно удаленных от полос поглощения для молекул: εr = n2. Для неполярных веществ, какими могут считаться трансформаторные масла, в поле световой волны это соотношение приближенно справедливо. Это иллюстрируется данными таблицы 1. Таблица 1 - Влияние исходного сырья на электрические характеристики трансформаторных масел

Нефть

tg δ, 10-2 при

εr при

nD20

nD70

(nD20)2

(nD70)2

Плот- ность ρ420

Содержание углерода в аромати- ческих кольцах Сa, %

20 °С

70 °С

20 °С

70 °С

Сураханская отборная

0,11

1,0

2,18

2,13

1,4807

1,4610

2,192

2,134

0,8672

10,22

Балаханская масляная

0,07

0,8

2,21

2,15

1,4852

1,4660

2,206

2,149

0,8798

9,65

Смесь балаханской масляной и романинской

0,08

0,7

2,22

2,16

1,4889

1,4689

2,217

2,157

0,8855

11,65

Бузовнинская

0,08

0,8

2,23

2,17

1,4910

1,4713

2,223

2,164

0,8872

14,75

Бибиэйбатская легкая

0,09

0,85

2,25

2,18

1,4948

1,4758

2,234

2,178

0,8928

15,92

Сиазанская

0,10

0,9

2,28

2,22

1,5040

1,4843

2,262

2,203

0,9311

23,91

Для полярных продуктов соотношение εr = n2 неприменимо и P>>R. Это объясняется следующим образом. Электрическое поле световой волны изменяется на противоположное с частотой около 4—8·1014 с-1. Частота тепловых вращательных качаний молекул порядка 1011—1012 с-1. Диполь просто не успевает ориентироваться в поле световой волны. В то же время поляризация Р для полярных молекул больше, чем для неполярных, поскольку она слагается из обычной индуктивной поляризации Pi (характерной для обоих типов молекул) и поляризации ориентационной Р0, имеющейся только у полярных молекул. У товарных трансформаторных масел соотношение εr = n2 выполняется хорошо. Для масел, содержащих много ароматических углеводородов, и в особенности для ароматических углеводородов, выделенных из масел, εr заметно больше n2. Для неполярных веществ с увеличением температуры εr уменьшается (для масла приблизительно на 0,1 при повышении температуры с 20 до 100°С) за счет уменьшения числа молекул в 1 см3. В трансформаторе жидкий диэлектрик — масло пропитывает твердую изоляцию — бумагу, картон и др. Известно, что в такой слоистой изоляции напряженность поля обратно пропорциональна εr. У твердой изоляции εr ≈ 7, а у жидкой εr ≈ 2,3, поэтому твердая изоляция работает при большей напряженности поля, в более жестких условиях.
 
« Основные соотношения и расчетные условия в зависимости от назначения трансформатора   Относительная скорость теплового старения изоляции трансформатора »
электрические сети