УДК 621.315.615.2:621.3.015.51
ВЛИЯНИЕ МЕЛКИХ ЧАСТИЦ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКУЮ ПРОЧНОСТЬ ИЗОЛЯЦИОННОГО МАСЛА*
Како, Такахаши, Окубо, Киши, Окамото (Япония)
Для оценки срока службы изоляции масляных трансформаторов в условиях применения высоких напряженностей важно знать, как взвешенные частицы влияют на вольт-секундные характеристики масляной изоляции. В докладе приведены результаты изучения влияния частиц на электрическую прочность масла при переменном и импульсном напряжении и его характеристики в отношении частичных разрядов (ЧР), проведенного японскими трансформаторостроителями.
*Kako Y., Takahashi Ε., Okubo Η., Kishi A., Okamoto T. Influence of minute particles on breakdown characteristics on insulating oil (Japan).
Доклад 15-03 на сессии СИГРЭ 1986 г. Сокр. пер. с англ. В. М. Погостина.
Теория влияния мелких частиц на разрядные характеристики масла.
Влияние взвешенных в масле мелких частиц на вероятность Р разряда в масле зависит не только от напряженности Е электрического поля, но и от количества частиц, попадающих в напряженный объем масла ν за время t приложения напряжения. Предположив, что каждая из частиц в объеме может вызвать разряд, и что общее число частиц, попадающих за время t в объем упри концентрации частиц N, дается выражением N, а вероятность Р определяется распределением Вейбулла, можно записать
где к - параметр масштаба; т, а, β, у - параметры формы; Е1 - параметр сдвига для напряженности Е. Выражение (1) сохраняет такой же вид и для разрядного напряжения U.
Тогда количество разрядов в единицу времени λ, может быть определено как
(2)
Из (2) следует, что Xt с течением времени растет, остается постоянным или убывает при γ>1, γ=1 и γ<1 соответственно. Таким образом, у является параметром, характеризующим зависимость разряда от времени. Подобно этому а, β и т - параметры, характеризующие влияние Ν, v и Е на характеристики разряда. Согласно теории разряда, основанной на поджигании его частицами, у - это параметр, отражающий накопление частиц в объеме ν с течением времени, а α, β и т - параметры, отражающие взаимосвязь между концентрацией частиц и разрядом, влияние объема v нa общее число частиц и влияние Е на возникновение разряда.
Из (1) можно выразить Е:
Имея экспериментальные зависимости, отражающие связи (5 - 10), можно определить значения показателей а, b, п и параметры формы т и γ, а затем α и β.
Источники образования частиц и их концентрация в трансформаторах.
В зависимости от их происхождения мелкие частицы в масле трансформатора можно подразделить на три вида: находившиеся в масле при заливке трансформатора; попавшие в масло с частей трансформатора, куда они были занесены при изготовлении и сборке; образовавшиеся в процессе эксплуатации.
Частицы, первоначально имевшиеся в масле - это очень мелкие, образовавшиеся из примесей в сырой нефти или из примесей при ее обработке. При изготовлении и сборке в масло могут попасть волокна целлюлозы, частицы смол и металлов и пыль. Количественный анализ частиц, собранных при очистке трансформаторного масла, показывает, что на 94% они состоят из горючих частиц (например, волокна целлюлозы), а остальное - металлические частицы и пыль. При работе трансформатора концентрация таких частиц, как волокна целлюлозы и кусочки металла и смолы, будет нарастать по мере старения материалов; они будут разноситься по всему объему при принудительной циркуляции масла. При местных перегревах и частичных разрядах будет нарастать также концентрация углеродных частиц.
Содержание частиц в трансформаторном масле до и после его очистки в процессе изготовления трансформатора показано на рис. 1. Концентрация частиц может быть существенно снижена фильтрацией масла, и частицы, попадающие при изготовлении и сборке, могут эффективно удаляться очисткой и промывкой при принудительной циркуляции масла. Пример эффективности фильтрации масла и промывки маслом показан на рис. 2. Полное удаление мелких частиц из масла практически невозможно даже при усовершенствовании очистных устройств.
