 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Нефтяные электроизоляционные масла
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 6 Определение электрической прочности жидких диэлектриков Разработал преподаватель В.В.Кальянов
Цели работы
1.1 Ознакомиться с основными физическими и электрическими характеристиками жидких диэлектриков. 1.2 Изучить методику измерения Епр жидких диэлектриков. 1.3 Определить пригодность испытываемого жидкого диэлектрика для применения в высоковольтных аппаратах.
Материальное обеспечение
2.1 Методические указания по выполнению лабораторной работы. 2.2 Оборудование: – установка АИИ-70; – трансформаторное масло (0,5л.).
Последовательность выполнения работы
3.1 Ознакомиться со схемой лабораторной установки, изучить устройство и принцип работы аппарата АИИ -70. 3.2 Проверить расстояние между электродами. 3.3 Трижды ополоснуть сосуд и электроды испытуемым маслом. После этого залить в сосуд необходимое для испытания количество масла. Поверхность масла должна отстоять от верхнего края электродов не менее чем на 15 мм. 3.4 Дать жидкости отстояться, в течении 5 -10 минут, для того чтобы из него вышли пузырьки воздуха. 3.5 Подключить выводы электродов с зажимами, к выводам испытательного трансформатора, и под наблюдением преподавателя произвести первый пробой. 3.6 Перед проведением испытания на пробой необходимо повернуть рукоятку регулировочного трансформатора до предела против часовой стрелки, после чего включить установку. Далее проводить испытания согласно инструкции, которая прилагается к работе. Напряжение следует повышать со скоростью 2 кВ/с пока не произойдёт полный пробой масла с образованием сплошной искры, в качестве пробивного должно быть зафиксировано максимальное напряжение перед моментом пробоя. При пробое срабатывает переключатель S2 и происходит отключение установки, если же пробой произошёл при низком напряжении, то автомат может не сработать. В таком случае необходимо немедленно отключить напряжение, чтобы предотвратить дальнейшее интенсивное разложение трансформаторного масла электрической дугой. 3.7 После пробоя трансформаторного масла рукоятку регулированного трансформатора повернуть до предела против часовой стрелки и отключить установку от сети. 3.8 Всего следует произвести стандартные испытание трансформаторного масла на пробой согласно ПТЭ (5 пробоев при расстоянии между плоскими электродами 2,5 мм). После каждого пробоя маслу дают отстояться в течение 5 минут. 3.9 За пробивное напряжение масла принимают среднее арифметическое значение 5 последних пробоев (напряжения 1-го пробоя в расчет не принимается). 3.10 Электрическая прочность трансформаторного масла равно отношению Uпрср к ширине промежутка стандартного разрядника 2,5 мм.
где Епр – электрическая прочность, МВ/м; Uпр.ср – средняя арифметическое значение пробивного напряжения, кВ; h - толщина диэлектрика, мм.
3.11 Результаты опытов занести в таблицу 1.
Таблица 1 – Определение электрической прочности диэлектрика
3.12 Составить отчет.
Общие теоретические сведения
Нефтяные электроизоляционные масла
Жидкие диэлектрики широко применяются в электрических устройствах (силовые трансформаторы, реакторы, масленые выключатели, конденсаторы, кабели и т.п.) Заливаемые в электрооборудование под вакуумом жидкие диэлектрики хорошо пропитывают пористую изоляцию, тем самым повышая ее электрическую прочность. Наряду с этим жидкие диэлектрики выполняют функцию охлаждающей среды. Например, в трансформаторах изоляционное масло нагревается у обмоток, а затем, перемещаясь, отдаёт полученное тепло холодным стенкам бака трансформатора. Причем, отвод тепла потерь в масле происходит в 20-30 раз интенсивнее, чем в воздухе. В высоковольтных масляных выключателях жидкий диэлектрик (трансформаторное масло) выполняет также функцию дугогасящей среды, В качестве жидких диэлектриков наибольшее распространение получили нефтяные электроизоляционные масла: - трансформаторные, для трансформаторов и высоковольтных выключателей; - конденсаторные, для пропитки бумажной изоляции конденсаторов; - кабельные, для высоковольтных кабелей. Нефтяные масла получают фракционной перегонкой нефти. Это сложный процесс, состоящий из ряда операций, в результате которого получают соляровое масло. Затем последовательно обрабатывают соляровое масло серной кислотой и щелочью, удаляют химически нестойкие соединения. После очистки, сушки и фильтрации получают соответствующие электроизоляционные мосла. Конденсаторные и кабельные масла отличаются более глубокой очисткой и поэтому обладают более высокими электрическими характеристиками. Выделенные фракции представляют собой сложную смесь углеводородов нафтенового, парафинового и ароматического рядов с небольшой примесью (до 1 %) других компонентов, содержащих атомы серы, кислорода и азота. Химический состав нефтяных масел определяется составом нефти. В трансформаторных маслах содержание нафтеновых углеводородов достигает 75-80%. От процентного состава этих углеводородов зависит стойкость масел к окислению, газостойкость, а также вязкостно-температурные характеристики. Необходимой составной частью электроизоляционных масел является также ароматические углеводороды. Их количественный и структурный состав определяет физико-химические и электрические характеристики масел. Полное удаление ароматических углеводородов из масла в процессе очистки приводит к снижению стойкости масла к окислению при повышенной температуре, излишнее количество увеличивает тангенс угла диэлектрических потерь, понижает температуру вспышки паров масел и вызывает выпадение осадков. Оптимальное количество ароматических углеводородов в масле не превышает 10-12%. Масла с преобладанием ароматических соединений более стойки к действию электрического поля, поэтому они применяются для пропитки силовых кабелей и заливки бумажных конденсаторов. Применяемое в трансформаторах (конденсаторах) масла имеет золотисто-желтый цвет и характеризует глубину очистки: чем глубже очистка, тем светлее масло. В процессе работы силовых трансформаторов или других электрических аппаратов, содержащих масло, происходит ухудшение рабочих параметров масло: увеличивается проводимость и диэлектрические потери, изменяются химические и электрические показатели, т.е. происходит старение или окисление масла. Роль катализаторов в процессе старения масла играет повышенная температура (наивысшей рабочей температурой масла считается 95°С), воздействие электрического поля, соприкосновение с металлическими частями электрооборудования или атмосферным воздухом, а так же медь, железо, свинец. Присутствие воды в масле так же ускоряет процесс его старения. В результате старения образуются твердые смолообразные примеси, которые могут растворяться или не растворяться в горячем масле. Выпадая на обмотках трансформатора, они замедляют теплоотвод от нагретых частей. Для замедления процессов старения масел, в них вводят ингибиторы (антиокислительные присадки). Удаление из масел продуктов сгорания и восстановление исходных свойств достигается обработкой их специальными адсорбентами. Для продления срока службы электроизоляционных масел используются различные методы: - герметизация оборудования, в результате которой устраняется непосредственный контакт масла с кислородом воздуха; - циркуляция масла через термосифонный фильтр; - заполнение свободного пространства между поверхностью масла и крышкой бака азотом. Наиболее важной характеристикой в процессе эксплуатации трансформаторного масла является кинематическая вязкость при температурах 20 - 50 °С. Зависимость кинематической вязкости от температуры для трансформаторного масла показана на рисунке 1. Увеличение вязкости сверх допустимых пределов приводит к ухудшению отвода теплоты от обмоток и магнитопровода трансформатора, и как следствие, к сокращению срока службы электрической изоляции, а повышение вязкости в выключателя , создаёт опасность затяжного горения дуги и взрыва выключателя, т.к слишком вязкое масло плохо пропитывает пористую изоляцию.
Рисунок 1 – Зависимость кинематической вязкости от температуры 1 - для трансформаторного масла, 2 -для кремнийорганической жидкости
Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена ионами. образующимися при диссоциации молекул самой жидкости (для полярных диэлектриков) или ее примесей (в основном для неполярных диэлектриков). Проводимость жидких диэлектриков зависит от значения диэлектрической проницаемости. Полярные диэлектрики имеют повышенную электропроводность по сравнению с неполярными диэлектриками. Кроме ионной электропроводности, которой обладают многие электроизоляционные материалы, в жидких диэлектриках наблюдается и молионная (или электрофорезная) электропроводность. В этом случае носителями заряда являются группы молекул - молионы (коллоидные частицы). Молионная электропроводность наблюдается у жидких лаков и компаундов, увлажненных масел и т.п. Удельная проводимость любой жидкости сильно зависит от температуры. С увеличением температуры вязкость уменьшается (рисунок 1), а это приводит к росту подвижности носителей заряда и увеличению степени ионизации. Удельная проводимость определяется формулой
где γ – удельная проводимость, См/м; μ – подвижность носителей заряда, м2/(В-с); q – заряд, Кл; n – число носителей заряда в объеме вещества, м-3.
Следовательно, с ростом температуры удельная проводимость жидких диэлектриков увеличивается (рисунок 2). Зависимость удельной проводимости от температуры для жидких диэлектриков описывается следующим выражением
где А и α – постоянные, характеризующие данную жидкость. Повышение температуры приводит к росту тангенса угла диэлектрических потерь, обусловленного увеличением электропроводности жидкого диэлектрика. Наиболее важные для практического применения свойства трансформаторного масла нормированы ГОСТ 982-80 и приведены в таблице 1 (Приложение А).
Рисунок 2 – Зависимость удельного сопротивления от температуры 1 - тщательно очищенное трансформаторное масло, 2- очищенное трансформаторное масло, 3 - промышленное трансформаторное масло
|
, (1)
, (2)
, (3)