Elektrik alanı gücünün dielektrik sıvılarındaki bozulmayı nasıl etkilediğini anlamak, yüksek gerilimli ekipman ve yalıtım sistemleri ile çalışan mühendisler ve teknisyenler için önemlidir.Dielektrik sıvıları - geleneksel mineral yağlarından gelişmiş sentetik sıvılara kadar ayarlamayı - elektriksel olarak gözlemleyin ve ısı transfer medyası, elektrik alan gücü ve devre kesiciler arasındaki temel ilişkiyi araştırıyor. Ancak, elektrik alanı kritik bir seviyeye ulaştığında, bu sıvılar aniden özelliklerini kaybeder ve bu sıvıları taklit eder ve etkili hale getirirler.
Dielektrik Kısı nedir?
Dielektrik arızası, bir sıvı gibi bir malzemeye sahip olan fenomendir, bir sıvıya kadar hızlı, geri dönüşümlü bir geçişe maruz kalır, bir elektrik akımına eşlik eden bir basınç dalgası ve yerelleştirilmiş ısıtma ile birlikte, sonucun sıvıya da patlayıcı bir başarısızlıkla birlikte, elektrotiğe zarar verdiğinde gerçekleşir.
Katı dielektriklerin aksine, çöküntü genellikle kalıcı bir iletken yol (örneğin, karbonatlanmış bir iz), sıvı dielektrikler kısmen kendi kendine özgü olabilir - sıvıyı ortaya çıkardıktan sonra sıvı ağır ölçüde bozulamaz.
Elektrik Alan Güçlü Rolü
Elektrik alanı gücü (E), metre başına voltlarda (V/m) veya daha yaygın olarak kV /mm'de ölçülmüş güç, alan artışları içinde şarj edilen parçacıkların elde ettiği kuvvet, diğer moleküllerle daha güçlü bir elektrostatik güç uygular, daha serbest elektronlar ve kutuplaşma ile daha da nötr moleküller üretir.
Bu kalibrelerin kendi kendini korumak için kullanılan kritik elektrik alanı, pratik cihazlarda, etkili güç genellikle sıvı yağların, geometrinin ve işletim koşullarının nedeniyle çok daha düşük.
Eleştirel Elektrikli Alan Threshold ve Dielektrik Güçleri
Her dielektrik sıvısı kimyasal kompozisyonuna, moleküler yapısına ve saflığa bağlı bir karakteristik dielektrik gücü sergiliyor. Table 1 (konceptual) yaygın sıvılar için yaklaşık aralıklar gösteriyor:
- [0]Mineral petrol (transformer yağı): ) 15-20 kV/mm (ASTM D877), ancak yaşlı veya kontrasefe koşullarda 5-10 kV /mm'ye düşebilir.
- [FONT=0]Synükler: [Dönetici: [Dönetici: 0,2] 18-25 kV/mm, daha iyi biyodegradability ile.
- [FONT=0)Sesicone yağları:[Döntgen:[Dönetici: 0) 12-18 kV /mm, geniş bir sıcaklık aralığı üzerinde stabil.
- [FONT:0)Perfluorinated sıvıs: 20-30 kV /mm, yüksek kullanılabilirlik uygulamalarında kullanılır.
Kritik eşleme sabit bir malzeme sabit değildir; elektrode geometri, basınç, sıcaklık ve gazlar gibi faktörlerden güçlü bir şekilde etkilenmektedir. Mühendisler, yalıtım sistemlerinin bir güvenlik marjını sağlamak için bu varyasyonları hesaba katmalıdır - nominal dielektrik gücünün% 50-70'inde aktif olarak çalışır.
Dielektrik Sıvılarında Kıyıtmayı Etkileyen Faktörler
Sıvılarda parçalanma, birden çok etkileşim faktörü tarafından yönetilen karmaşık bir süreçtir. Aşağıdaki alt bölümler en önemli etkiler detayı detaylandırır.
Saf ve Contamination
Kireçlerin izlerini bile, sıvının dielektrik gücünü dramatik bir şekilde azaltabilir. Katı parçacıklar (örneğin, fiberler, metal flakes, karbon toz) sıvı ve alan bozulması için nükleksiyon siteleri olarak hareket eder.Su, çözünmüş formda bile, özellikle de zararlıdır, çünkü su molekülleri yüksek bir dielektrik sabiti ve alan stresi altında dikte edebilir. Örneğin, mineral yağında sadece 10-20 ppm, 30-50% olarak kesintilerini azaltabilir.
Ionic impurities (salts, asitler) ayrıca sıvının iletkenliğini artırmak, arıza için eşini düşürmek için eşiği azaltmak. Güç dönüştürücüler, online olarak gaz analizleri (DGA) ve nem sensörlerin kirlenme seviyelerini takip etmesi ve başarısızlıkları tahmin etmelerine yardımcı olur.
Sıcaklık Etkileri
Sıcaklık, sıvının viskobuğunu ve moleküler hareketliliğini etkiler. Sıcaklık yükselirken, sıvının viskobuğunu azaltır ve sıvıların daha özgürce hareket etmesini sağlar - ki bu da önceden kırılabilir ve etkili bir kesinti gücü azaltır[Dönder, yüksek sıcaklıklar, gaz balonlarının oluşmasını sağlar veya sıvının buharlaşmasına neden olur.
Mekanik Şekil, Materyal ve Spacing
Elektronörtün geometrik konfigürasyonu doğrudan yerel elektrik alanı dağıtımını kontrol eder. Sharp kenarlar, noktalar veya propostlar alanı yoğunlaştırır, 10 veya daha düşük alanda bozulmaya başlayabilecek yüksek gerilim iletkenleri her zaman sıvının nominal dielektrik gücü ile tasarlanmıştır. Örneğin, bir iğne-to-gezegen elektrot geometrisi, 10 veya daha küçük bir alana kadar yüksek gerilimler arasındaki fark eder.Bu yüzden yüksek gerilim iletkenleri her zaman düz, yuvarlak profiller ile tasarlanmıştır ve elektrotlar ile test edilir (örneğin, yüksek frekanslı boşluklar için)
Elektromanyetik malzeme elektron emisyonu ve kimyasal reaksiyonlar yoluyla parçalanabilir. paslanmaz çelik, bakır ve alüminyum yaygındır; ancak, bakır, mineral yağlarının katalyze oxidasyonunu, bu da zamanla dielektrik özelliklerini bozabilir.
Baskı ve Çözülen Gazlar
Dış baskıyı bir dielektrik sıvısına uygulamak, kesinti gücünü önemli ölçüde artırabilir. Basınç, gaz balonlarının oluşumu ve büyümesini bastırır - birçok sıvıda kesintiye uğratılır. dönüştürücü yağlar için, azot, oksijen ve karbon dioksit gibi bir artış, aynı zamanda 30-50 oranındaki bozulmayı artırabilir.
Akış ve Sörf
Birçok pratik sistemde, dielektrik sıvıları soğutma için dolaşıma girer. Akış çift bir etkiye sahiptir: ısıyı kaldırmaya ve dağıtma taşıyıcılarına yardımcı olur, bu da kısmi deşarj aktiviteyi bastırabilir; ancak yüksek akış ve konumlarda, türbülanslar ve elektrostatik şarjları sıvı ve sağlam yüzeyler arasında sürtünmeye yol açabilir (girişme) Bu şarj, düzgün bir şekilde kesintiye uğramamışsa, doğal olarak dağıtılabilir. Araştırmacılar, akış-tanıklamanın dönüştürücü hatalarının nereye yol açtığını belgelediler.
Dielektrik Dağının Mekanikleri Sıvılarda
Bazı teorik modeller, dielektrik sıvılarında parçalanması önerilmiştir. En yaygın kabul edilen elektronik avalanche teorisi, balon teorisi ve askıya alınan katı parçacık teorisidir.
Electronic Avalanche
Gazlarda parçalanması için analog olarak, elektronik avalanche mekanizması, ücretsiz bir elektron (bölge emisyonundan dolayı), kozmik ışınların veya yetersizlik iyonizasyonu) elektrik alanı tarafından, boşlukta nötr moleküllerin iyonize edilmesi için yeterli enerjiye hızlanıyor. Her iyonizasyon olayı, yüksek çözünürlükte bir elektron üretiyor.
Bubble Theory
Gerçek dielektrik sıvıları neredeyse her zaman mikroskobik gaz balonları içerir - çözülmemiş gazlar, yerel ısıtma nedeniyle buharlaşma veya 3-5 (hava) bir gaz balonunun dielektrik gücü sadece 3 kV /mm - bu nedenle, sıvıyı bozmak için daha düşük - balonlar ve daha fazla kesintiye uğratılmış bir kanalda, özellikle de 3-5'in bir faktörünü bastırmak için bu tür bir betonun altında olan bu tür bir basınç mekanizmasının kullanılması.
Suspended Solid Parçacık Mechanism
Yüksek dielektrik sabit partikülleri (örneğin, su damlacıkları, karbon, metal filingler) bir kuvvetle yüksek stres bölgelerine doğru yol açan bir alan deneyimi (örneğin, yüksek tarlalara ulaşır) bir kez daha kutuplu ve diğer partikülleri çekebilir ve elektrot boşlukları bir köprüyü oluşturabilir. Köprünün iletkenliği bazen düşük seviyeli bir yol sağlar.Bu mekanizma yavaştır (pırıklıkta saniyeler ile)
Dielektrikli Sıvılarda Ayrılmayı Önleme
Yüksek gerilim ekipmanları için sağlam bir tasarım, arıza eşinin altında elektrik alanını korumak ve zamanla bozulmayı yönetmek için birden fazla koruma katmanı içerir. Aşağıdakiler temel önleme stratejileridir:
Elektrometri ve Spacing optimizasyonu
Düz, yuvarlak elektrotlar kullanarak alanı azaltımı, büyük radii of curvature. keskin kenarlar kaçınılmazdır (örneğin, rüzgar veya tomurcuklar), alan-gradlama tabakalarını kullanın -semik ekranları, dirençsiz kaplamalar veya nonlinear alan-kontrol malzemeleri (örneğin, çinko oksit varistörler) arasındaki boşlukları güvenli bir seviyeye düşürmek için, genellikle 50-60% sıvının nominal dielektrik gücü.
Sıvı Kaliteyi Korumak
Petrol filtrasyonunun düzenli bir rejimini, gazların ve nemlerin ortadan kaldırılması. Büyük transformatörler için, online nez sensörleri ve DGA sistemleri gerçek zamanlı veriler sağlar. Periyodik örnekleme ve laboratuvar testleri (ASTM D877, D1816, IEC 60156) döküm gerilimi, su içeriği, asitlik ve parçacık sayımını ölçmek veya kabul edilebilir sınırların gerektirdiğinde sıvıyı yeniden değiştirin.
Termal Yönetim ve Basınç Kontrolü
Aşırı viskome değişiklikleri ve termal dekompozisyondan kaçınmak için önerilen aralıklarda işletim sıcaklıklarını tutun ve sıcak noktaları önlemek için ısı dağılımını kullanın. Kapalı ekipmanda, köpük formunu ve oksidasyonunu bastırmak için kafa alanını baskılayın. Yüksek hacimli bir membran kullanmayı veya atmosferden sıvıyı kullanmayı düşünün, nemi engellemeyi önler.
Gelişmiş Dielektrikli Sıvıların Kullanımı
Düşük performansa ihtiyaç duyulması halinde, sentetik sıvılar, silikon yağları veya perfluorokarbon sıvıları gibi yüksek çözünürlükler kullanılabilir. Doğal esterler (örneğin, hava türbinlerinde ve biyoçeşitlilik sağlar), perfluorinated sıvılar, mükemmel bir termal stabilite ve nem toleransı sağlarken - yüksek bir sıcaklık aralığı olmadan 10 kat daha fazla su absorbe edebilir.
Düzenli Test ve Durum İzleme
Dielektrik testleri, ekipmanın hayatı boyunca komisyonlama ve periyodik olarak yapılmalıdır. Ortak testler şunları içerir:
- [FONT=0)Breakdown gerilimi (BDV) testi: Sıvının standart koşullarda başarısız olduğu gerilim (ASTM D877, D1816, IEC 60156).
- [FONT:0)Dielektrik Dağıtım faktörü (tan ⁇ ):) İndicates ve kontraksiyon seviyesini genişletir.
- [FONT:0)Resistlik:[Dönetici:[Dönetici:0)) Direnç sinyallerindeki düşüş, iyon içeriği arttı.
- [FONT:0)Moisture content (Karl Fischer titrasyon): [Dönetici için EFFT:1] Mineral yağları için kritik; 10-15 ppm altında tutulmalıdır.
- [FONT:0)Particle sayı ve boyut dağılımı: Mekanik aşınma veya kirlenme.
Online izleme sistemleri (örneğin, kısmi deşarj sensörleri, kapasitif bölmek gerilim sensörleri) bir felaket başarısızlığından önce bakım sağlamada erken uyarı sağlayabilir.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Elektrik alanı gücü, sıvılarda dielektrik arızasının arkasındaki birincil sürüş gücüdür, ancak etkisi çok sayıda faktör tarafından belirlenir - sıcaklık, elektrot geometrisi, basınç, akış ve çözülmemiş gazların veya parçacıkların varlığı. Bu etkileşimlerin derin bir anlayışı yüksek gerilimli yalıtım sistemleri tasarlamak için gereklidir.Bu efekt, yüksek çözünürlükte kullanılan beton kontrolleri seçerek, geometriyi optimize eder ve aktif izleme, elektrik ekipmanının önceliklerini ve süresini garanti eder.