Для чого високовольтним трансформаторам потрібно масло?

Хтось сказав мені, що високовольтним трансформаторам потрібна олія, тому що це перешкоджає стрільбі. Однак, з точки зору розриву діелектрика, чи не повітря найсильніший?

Я пам’ятаю з занять у коледжі, що по мірі збільшення діелектричної постійної напруги пробою падає. Це правильно?

3 причини: Набагато вищий пробій напруги, теплопровідність і набагато нижчі забруднення, включаючи вологу від конденсації, що призводить до часткового скиду, який дешевше контролювати та ремонтувати в олії, ніж сухих епоксидних типів.

• Я додав третю причину, яка є більш складною, оскільки легше видаляти сторонні частинки в маслі, а в'язкість знижує кінетичну енергію прискорюючих частинок у Е-полі, потрапляючи в провідник з достатньою енергією, щоб виділити водень, горючий газ з молекули води.

• Сухі трансформери існують <5 МВА, займають менший слід, тихіший, безпечніший, бажаний для деяких міських районів, але менш ефективний, коштують дорожче і розраховують на більш дорогу ізоляцію зі слюдяною стрічкою та епоксидні полімери, щоб зробити вологостійким. Сухі трансформатори повинні боротися зі схильністю поглинати молекули вологи, що швидко погіршує пробійну напругу.

Масло трансформерного класу, щонайменше, в 8 разів і до 25 разів краще, ніж повітря для діелектричного пробою та принаймні в 6 разів краща теплопровідність у [Вт / мК].

Масло використовується переважно> 5 МВА завдяки кращій електричній та охолоджувальній ефективності. Нафта необхідна для охолодження, теплового розповсюдження гарячих точок та для електроізоляції.

Частковий розряд (PD) - це все про надходження іонів у плазму, як-от полярна вірона або корона. Для стикання та спричинення розрядів йому потрібні деякі забруднювачі.

З моїх експериментів на маслі Nydas Transformer на заводі трансформаторів перевищив 25 кВ / мм. З типовими результатами, що змінюються від 25 до 40 кВ.

При більш дорогій обробці для видалення забруднень на рівні проміле, вона може досягати 70 кВ / мм. Ті, хто може дозволити собі машину в розмірі 50 тис. Доларів +, використовують їх, але необхідні певні навички обробки невидимих ​​забруднень та контролю якості обробки в чистому приміщенні.

Випробування проводиться з рампою близько 1 кВ / с з ультрачистими великими (~ 2 см) латунними плоскими електродами в чистому скляному стакані з конічними гладкими краями.

Як і повітря, це рухливі забруднення та зміни тиску можуть призвести до часткового розряду, що спричиняє мінливість напруги пробою BDV ізолятора.

Для трансформаторних масел частковий розряд також розбиває велику вуглеводневу ланцюг на Н2, що має нижчий поріг вибухонебезпеки в концентрації 4%.

Поломка чистого повітря становить 3 кВ / мм, тоді як брудне вологе повітря <500 В / мм в плоскому до плоскому, тоді як точка-точка становить приблизно 1/3 цих порогових напруг.

Ультранизький вакуум дає високий BDV, але частковий вакуум дуже низький, оскільки зменшення молекул дозволяє зменшити менше тягу та більшу кінетичну енергію, коли іон у повітрі потрапляє до провідника. (Див. Закон Пашен.)

Трансформаторне масло не тільки запобігає виникненню дуги, але також запобігає перегріванню трансформатора при його робочій температурі.

Так чи не найкраще повітря проти зриву напруги?

Ну, відповідь на це - ні. Згідно з моїми експериментами, це показує мені, що так, повітря має розрив напруги в зазорі 1 дюйм при напрузі 20000 вольт. Але трансформаторне масло має перепад напруги в 70 000 вольт на дюйм.

Якщо сказати так, то як відстань від двох провідників стає більшим і більшим, напруга діелектричного пробою, необхідна для дуги на цій відстані, стає більшою.

Тоді так, ти прав.

Як ви тримаєте дроти на місці? Повітря не допоможе. Робиться з картоном, просоченим олією.

Крім того, гази мають неприємну властивість: вони мають дуже низький тиск, тому випадкові іонізовані атоми легко переміщуються електричним полем. Якщо тиск газу досить низький для напруги, іони та вільні електрони досягають зустрічного електрода, перш ніж вони зможуть рекомбінуватися, тому у вас є провідний канал, а тепло від поточного потоку іонізує ще більше атомів. Масло запобігає цьому просто своєю в'язкістю.

Якщо ви хочете мати відмінну ізоляцію з газом, вам довелося використовувати важко іонізований газ з високою в'язкістю, наприклад, гексафторид сірки.

Вам потрібно охолодження. А чисте повітря важко.

Ключовим питанням є те, куди вони ставлять трансформатори - якби вони знаходились у приміщенні, це було б неакуратно, але насправді вони розташовані у непристойних місцях, повних пилу, снігу, вологи та будь-якого іншого забруднювача навколишнього середовища, відомого людині. І це повинно дати в основному незмінний термін служби за десятиліття.

Повітря там не тільки для утеплення. Вони могли це зробити зі слюдою . Їм також потрібно охолодити трансформатор, щоб вони могли отримати більш корисну оцінку струму з тієї ж кількості міді та заліза.

Тому вони можуть використовувати повітря, але екологічні проблеми роблять взаємозамінне атмосферне повітря нездійсненним. Тож їм потрібно було б герметично закрити його, розливаючи повітря всередину під час виготовлення, хоча, звичайно, це може бути якийсь інший газ, як азот або аргон.

Наступне питання - теплова ефективність матеріалу як теплоносія. Тепло - це рівень збудження атома. Нейтралі та протони не зберігають тепло, тому маса не зберігає тепло, як це роблять атоми. Нафта масово більш атомна, ніж повітря, будучи рідкою. Олія також розширюється при нагріванні (просто подивіться на щуп автомобіля), тому гаряча олія легше за об’ємом, ніж холодна олія, сила тяжіння змушує її піднятися, і це викликає циркуляцію конвекції. Це можна використати для циркуляції через охолоджуючі ребра, тому немає потреби в насосі охолоджуючої рідини.

Знайдіть «сухий трансформатор», який сьогодні є загальним для використання. Один із них знаходиться у величезній коробці для зовнішньої експлуатації біля нашого будинку. Принаймні, у нашому випадку трансформатор не працює на силовому полюсі, тому в ньому менше потреби бути надзвичайно компактним і мало вагою. Важкий xfrmr із додатковими залізними та більш товстими мідними обмотками працює прохолодніше, тому не потрібно охолоджуюча олія та петлі радіатора. І якщо невеликий розмір не є основною проблемою, то обмотки EHT можуть бути віддалені далеко від низьковольтної сторони, так що повітряний зазор забезпечує достатню запобігання пробою дуги.

Зауважте, що вибухи та пожежі нафтотрансформаторів невідомі під час гроз та короткочасних ліній. У трансформаторів сухого типу відсутні ці механізми відмови.

Усі вищезазначені відповіді хороші, але не згадати екологічні переваги діоксину, який присутній в олії багатьох старих трансформаторів.