Dlaczego transformatory wysokiego napięcia potrzebują oleju?

Ktoś powiedział mi, że transformatory wysokiego napięcia potrzebują oleju, ponieważ zapobiega wyładowaniu łukowemu. Jednak pod względem rozkładu dielektrycznego powietrze nie jest najsilniejsze?

Pamiętam z zajęć na studiach, że wraz ze wzrostem stałej dielektrycznej maleje napięcie przebicia. Czy to jest poprawne?

3 powody: Znacznie wyższy przebicie napięcia, przewodność cieplna i znacznie niższe zanieczyszczenia, w tym wilgoć z kondensacji, która prowadzi do częściowego rozładowania, który jest tańszy w monitorowaniu i naprawie w oleju niż w przypadku suchych epoksydów.

• Dodałem trzeci powód, który jest bardziej złożony, ponieważ łatwiej jest usunąć obce cząstki w oleju, a lepkość zmniejsza energię kinetyczną przyspieszających cząstek w polu E uderzających w przewodnik z wystarczającą energią do uwolnienia wodoru, gazu palnego z cząsteczki wody.

• Suche transformatory istnieją <5MVA zajmują mniej miejsca, są cichsze, bezpieczniejsze, preferowane w niektórych obszarach miejskich, ale mniej wydajne, kosztują więcej i polegają na droższej izolacji taśmą Mica i polimerach epoksydowych, aby uczynić je odpornymi na wilgoć. Suche transformatory muszą zwalczyć tendencję do pochłaniania cząsteczek wilgoci, co szybko pogarsza napięcie przebicia.

Olej klasy transformatorowej jest co najmniej 8-krotnie i do 25-krotnie lepszy niż powietrze w przypadku przebicia dielektrycznego i co najmniej 6-krotnie lepsza przewodność cieplna w [W / mK].

Olej jest używany głównie> 5 MVA ze względu na lepszą wydajność elektryczną i chłodzenie. Olej jest niezbędny do chłodzenia, termicznego rozprzestrzeniania się gorących punktów i do izolacji elektrycznej.

Częściowe rozładowanie (PD) dotyczy przepływu jonów w plazmie, takich jak zorza polarna lub korona. Potrzebuje pewnych zanieczyszczeń, aby zderzyć się i spowodować zrzut.

Z moich eksperymentów na oleju Nydas Transformer w fabryce transformatorów do przekroczenia 25kV / mm. Z typowymi wynikami w zakresie od 25 do 40 kV.

Przy droższym przetwarzaniu w celu usunięcia zanieczyszczeń na poziomie ppm może osiągnąć 70kV / mm. Tych, którzy mogą sobie pozwolić na maszynę o wartości ponad 50 000 USD, używaj ich, ale konieczna jest pewna umiejętność w zakresie niewidzialnego przetwarzania zanieczyszczeń i kontroli jakości procesu w środowisku czystego pomieszczenia.

Badanie odbywa się przy użyciu rampy o wartości około 1kV / s z ultracienkimi dużymi (~ 2 cm) mosiężnymi płaskimi elektrodami w czystej szklanej zlewce o zwężających się gładkich krawędziach.

Podobnie jak powietrze, są to ruchome zanieczyszczenia i zmiany ciśnienia, które mogą prowadzić do częściowego rozładowania, co powoduje zmienność napięcia przebicia BDV izolatora.

W przypadku oleju transformatorowego częściowe rozładowanie rozkłada również duży łańcuch węglowodorów na H2, który ma niższy próg wybuchowości wynoszący 4% stężenia.

Podział czystego powietrza wynosi 3 kV / mm, natomiast brudne wilgotne powietrze jest płaskie od płaskiego do płaskiego <500 V / mm, natomiast punkt do punktu wynosi około 1/3 tych progów napięcia.

Ultra niska próżnia daje wysoką BDV, ale cząstkowa próżnia jest bardzo niska, ponieważ redukcja cząsteczek pozwala na mniejszy opór i wyższą energię kinetyczną, gdy jon w powietrzu uderza w przewodnik. (Patrz prawo Paschen.)

Olej transformatorowy nie tylko zapobiega iskrzeniu, ale także zapobiega przegrzaniu transformatora w jego temperaturze roboczej.

Czy więc powietrze nie jest najlepsze w walce z awarią napięcia?

Odpowiedź brzmi: nie. Według moich eksperymentów Pokazuje mi, że tak, powietrze ma rozkład napięcia w szczelinie 1 cala przy napięciu 20 000 woltów. Ale olej transformatorowy ma rozkład napięcia 70 000 woltów na cal.

Jeśli ujmujesz to w ten sposób, wraz ze wzrostem odległości między dwoma przewodnikami rośnie napięcie przebicia dielektrycznego potrzebne do przejścia na łuk przez tę odległość.

Więc tak, masz rację.

Jak utrzymujesz przewody na miejscu? Powietrze nie pomoże. Robi się to z tektury nasączonej olejem.

Ponadto gazy mają nieprzyjemną właściwość: mają bardzo niskie ciśnienie, więc losowo zjonizowane atomy są łatwo przenoszone przez pole elektryczne. Jeśli ciśnienie gazu jest wystarczająco niskie dla napięcia, jony i wolne elektrony docierają do przeciwelektrody, zanim będą mogły się zrekombinować, dzięki czemu powstanie kanał przewodzący, a ciepło z przepływu prądu zjonizuje jeszcze więcej atomów. Olej zapobiega temu po prostu ze względu na swoją lepkość.

Jeśli chcesz mieć doskonałą izolację z gazem, musiałeś użyć twardego do jonizacji gazu o wysokiej lepkości, na przykład sześciofluorku siarki.

Potrzebujesz chłodzenia. A czyste powietrze jest trudne.

Kluczem do pytania jest to, gdzie umieścili transformatory - gdyby były w pomieszczeniu, byłoby to neatystycznie nastawione, ale w rzeczywistości są umieszczone w obrzydliwych miejscach pełnych pyłu, śniegu, wilgoci i każdego innego zanieczyszczenia środowiska znanego człowiekowi. I musi zapewnić zasadniczo nieokreślony okres użytkowania przez dziesięciolecia.

Powietrze nie służy tylko izolacji. Mogliby to zrobić za pomocą miki . Muszą także schłodzić transformator, aby uzyskać bardziej użyteczny prąd z tej samej ilości miedzi i żelaza.

Mogą więc używać powietrza, ale problemy środowiskowe sprawiają, że wymiana powietrza atmosferycznego jest niewykonalna. Musieliby więc hermetycznie uszczelnić, napełniając powietrze w czasie produkcji, choć oczywiście może to być jakiś inny gaz, taki jak azot lub argon.

Kolejnym pytaniem jest sprawność cieplna materiału jako płynu przenoszącego ciepło. Ciepło to poziom wzbudzenia atomu. Neutralne i protony nie magazynują ciepła, więc masa nie magazynuje ciepła, tak jak atomy. Ropa naftowa ma masę większą gęstość atomową niż powietrze, ponieważ jest płynna. Olej rozszerza się również po podgrzaniu (wystarczy spojrzeć na bagnet samochodu), więc gorący olej jest lżejszy niż objętość zimnego oleju, grawitacja zmusza go do wzrostu, a to powoduje obieg konwekcyjny. Można to wykorzystać, aby krążyć przez żebra chłodzące, więc nie ma potrzeby stosowania pompy płynu chłodzącego.

Wyszukaj „transformator suchy”, który dziś jest powszechnie używany. Jeden z nich znajduje się w ogromnym polu na zewnątrz w pobliżu naszego budynku. Przynajmniej w naszym przypadku transformator nie znajduje się na słupie zasilania, więc musi być wyjątkowo kompaktowy i lekki. Ciężki xfrmr z dodatkowym żelazem i grubszymi miedzianymi uzwojeniami działa chłodniej, więc nie potrzebuje oleju chłodzącego i pętli chłodnicy. A jeśli mały rozmiar nie jest poważnym problemem, wówczas uzwojenia EHT mogą być oddalone od siebie od strony niskiego napięcia, dzięki czemu szczelina powietrzna zapewnia wystarczające zapobieganie przebiciu łuku.

Zwróć uwagę, że wybuchy i pożary transformatorów olejowych nie są nieznane podczas burzy i linii o zwarciu. W transformatorach suchych brakuje tych mechanizmów awarii.

Wszystkie powyższe odpowiedzi są dobre, ale nie wspominają o środowiskowych korzyściach dioksyn, które są obecne w oleju wielu starszych transformatorów.