V tomto článku probereme, co se rozumí dielektrickou pevností transformátorového oleje, jak měření dielektrické pevnosti a jaké nástroje se k tomuto účelu používají.

Spolu s tečnou dielektrických ztrát je dielektrická pevnost hlavní charakteristikou pro popis dielektrických vlastností izolačního oleje. Zájem o jeho zkoumání se proto objevil téměř v době, kdy se minerální oleje začaly používat jako izolační médium pro transformátory, tedy před více než sto lety.

Fyzikální význam dielektrické pevnosti transformátorového oleje

Fyzikální význam dielektrické pevnosti lze vysvětlit na příkladu. S postupným zvyšováním napětí aplikovaného na transformátorový olej po chvíli odpor oleje prudce klesne na nulu. Znamená to, že olej ztratil své dielektrické vlastnosti a začal procházet elektrickým proudem. Napětí, při kterém dochází k průrazu oleje, se nazývá průrazné napětí.

V praxi závisí průrazné napětí dielektrik na jejich tloušťce: čím silnější je vrstva materiálu, tím vyšší hodnotu má jeho průrazné napětí. Ale pokud vezmete dvě dielektrika různého původu se stejnou tloušťkou, bude jejich průrazné napětí odlišné. Proto byl zaveden parametr, který charakterizuje schopnost materiálů odolávat průrazu – to je dielektrická pevnost. V nejjednodušším případě se rovná průraznému napětí a poměru tloušťky dielektrika. Dielektrická pevnost se měří ve V/m, ale v praxi se používají i jiné jednotky:

• kV/mm;
• kV/cm;
• V/mcm atd.

Fyzikálně je dielektrická síla intenzita elektrického pole v dielektriku, při jehož dosažení dojde v tomto místě k průrazu.

Než přejdeme k věci měření dielektrické pevnosti, pojďme diskutovat, na čem tento parametr závisí v případě transformátorového oleje.

Jaké faktory ovlivňují dielektrickou pevnost transformátorového oleje

Čerstvý a čistý transformátorový olej má obvykle dielektrickou pevnost dostatečnou pro použití ve vysokonapěťových zařízeních.

Ale při používání je olej ovlivněn různými faktory: vysokou teplotou, vlhkostí, okolním kyslíkem a vysokým napětím. V důsledku toho se olej kontaminuje škodlivými nečistotami: mechanickými částicemi, vodou a bublinkami plynu. Konkrétně snižují dielektrickou pevnost. Voda je hlavním nepřítelem dielektrické pevnosti transformátorového oleje.

U spínacích zařízení se dielektrická pevnost oleje snižuje úměrně s počtem sepnutí. Je to způsobeno zvýšeným obsahem uhlí, které vzniká v důsledku vzniku elektrického oblouku.

Jak měřit dielektrickou pevnost transformátorového oleje

Dielektrická pevnost transformátorového oleje se zpravidla zjišťuje v laboratorním prostředí pomocí speciálních přístrojů. Klasická metoda měření dielektrické pevnosti spočívá v použití vysokonapěťového transformátoru s regulátorem napětí a měřicí celou, do které se nalévá vzorek transformátorového oleje. V článku jsou také dvě elektrody, jejichž tvar a vzdálenost mezi nimi určuje platná norma.

Napětí na sekundárním vinutí transformátoru postupně stoupá, až dojde k průrazu dielektrika. Zaznamená se hodnota průrazného napětí.

Hodnoty průrazného napětí pro různé vzorky stejného oleje se mohou lišit; v praxi se tedy používá matematické očekávání průrazného napětí, které se vypočítá jako průměr na základě několika měření provedených za sebou. Dielektrická pevnost se vypočítá vydělením získané hodnoty průrazného napětí tloušťkou dielektrika, která se v tomto případě shoduje se vzdáleností mezi elektrodami.

Jednotka dielektrické pevnosti transformátorového oleje TOR-80 GlobeCore

GlobeCore vyvinul Přístroj TOR-80 používání nových technologií a průmyslových standardů. to je jednotka měření dielektrické pevnosti pro transformátorový olej s následujícími výhodami:

• kompaktnost ve velikosti;
• doba vypnutí zkušebního napětí s počátkem poruchy nepřesáhne 4 mcs;
• možnost testování oleje v souladu s některou z platných norem (IEC 60156, ASTM D877 atd.);
• tolerance měření nepřesahuje 1 %;
• tisk výsledků měření pomocí integrované termotiskárny;
• možnost přenosu výsledků měření do počítače pomocí flash disku;
• provozní bezpečnost: při otevření krytu je zablokováno přivedené zkušební napětí a je eliminován zásah elektrickým proudem do laboratorního personálu.

Způsoby, jak udržet vysokou úroveň dielektrické pevnosti transformátorového oleje

Způsoby udržení dielektrické pevnosti transformátorového oleje vyplývají z příčin jejího poklesu. Nejúčinnější způsoby spočívají v pravidelném čištění oleje pomocí speciálního zařízení:

• Filtrační jednotky;
• odplyňovací tepelné vakuové jednotky (odstranění vody a plynů);
• zeolitové jednotky (odstranění vody);
• komplexní závody kombinující různé pracovní procesy a schopné filtrovat, sušit a odplyňovat transformátorové oleje.

Použití jednotek měření dielektrické pevnosti a jednotek na zpracování oleje umožňuje prodloužit životnost olejů a také zvýšit spolehlivost transformátorů, vysokonapěťových jističů, přepínačů odboček pod zatížením a dalších vysokonapěťových zařízení.