En este artículo consideramos cuál es la rigidez dieléctrica de aceite del transformador, cómo se mide la rigidez dieléctrica y qué dispositivos se utilizan en esto.
La rigidez dieléctrica, junto con la tangente del ángulo de pérdida dieléctrica, es la principal característica de las propiedades dieléctricas del aceite aislante. Por tanto, el interés por su estudio apareció casi en el momento en que se empezaron a utilizar los aceites minerales como medio aislante para transformadores, es decir, hace más de cien años.
Significado físico de la rigidez dieléctrica de los aceites de transformadores
El significado físico de la rigidez dieléctrica se puede explicar con un ejemplo. Con un aumento gradual en la tensión aplicada al aceite del transformador, después de un tiempo la resistencia del aceite caerá bruscamente a cero. Esto significa que el aceite ha perdido sus propiedades dieléctricas y ha comenzado a pasar una corriente eléctrica. La tensión a la que se produce la descomposición del aceite se denomina la tensión de ruptura.
En la práctica, la tensión de ruptura de los dieléctricos depende de su grosor: cuanto más gruesa es la capa de material, mayor es su tensión de ruptura. Pero si toma dos dieléctricos de diferente origen del mismo grosor, entonces su tensión de ruptura será diferente. Por lo tanto, se introdujo un parámetro que caracteriza la capacidad de los materiales para resistir la descomposición: la rigidez dieléctrica. En el caso más simple, es igual a la relación entre la tensión de ruptura y el grosor del dieléctrico. La rigidez dieléctrica se mide en V / m, pero en la práctica también se utilizan otras unidades:
- kV / mm;
- kV / cm;
- V / μm, etc.
En el sentido físico, la rigidez dieléctrica es el valor de la intensidad del campo eléctrico en un dieléctrico, al llegar al cual se produce una ruptura en un lugar determinado.
Antes de pasar al tema de la medición de la rigidez dieléctrica, consideremos de qué depende este parámetro para el caso de aceite del transformador.
¿Qué factores afectan la rigidez dieléctrica del aceite de transformador?
El aceite de transformador fresco y limpio generalmente tiene una rigidez dieléctrica que es suficiente para aplicaciones de alta tensión.
Pero durante la operación, varios factores afectan el aceite: alta temperatura, humedad, oxígeno atmosférico, alta tensión. Como resultado, el aceite se contamina con impurezas dañinas: partículas mecánicas, agua y burbujas de gas. Son ellos los que reducen la rigidez dieléctrica. El agua es el principal enemigo de la rigidez dieléctrica de aceite del transformador.
En los dispositivos de conmutación, la rigidez dieléctrica del aceite disminuye en proporción al número de operaciones. Esto se debe al aumento en el contenido de carbón, que se forma debido a la aparición de un arco eléctrico.
Cómo medir la rigidez dieléctrica de aceite del transformador
Por lo general, la rigidez dieléctrica de aceite del transformador se determina en condiciones de laboratorio utilizando instrumentos especiales. El método clásico para medir la rigidez dieléctrica implica el uso de un transformador de alta tensión con un regulador de la tensión y una celda de medición en la que se vierte una muestra de aceite del transformador. Por lo general, la rigidez dieléctrica de aceite del transformador se determina en condiciones de laboratorio utilizando instrumentos especiales.
La tensión en el devanado secundario del transformador aumenta gradualmente hasta que ocurre una ruptura dieléctrica. Se registra la tensión de ruptura.
Los valores de la tensión de ruptura para diferentes muestras del mismo aceite pueden diferir, por lo tanto, en la práctica, utilizan la expectativa matemática de la tensión de ruptura, que se calcula como un promedio basado en varias mediciones tomadas en sucesión. La rigidez dieléctrica se calcula dividiendo la tensión de ruptura resultante por el grosor dieléctrico, que en este caso coincide con la distancia entre los electrodos.
Medidor de la rigidez dieléctrica de aceite del transformador TOR-80 GlobeCore
GlobeCore ha desarrollado el dispositivo TOR-80 utilizando nuevas tecnologías y estándares de la industria. Es un instrumento para medir la rigidez dieléctrica de aceite del transformador con las siguientes ventajas:
- tamaño compacto;
- tiempo de desconexión de la tensión de prueba al inicio de la ruptura no más de 4 microsegundos;
- posibilidad de analizar el aceite de acuerdo con cualquiera de las normas aplicables (IEC 60156, ASTM D877, etc.);
- error de la medición no supera el 1%;
- impresión de los resultados de la medición en la impresora térmica incorporada;
- capacidad de transferir los resultados de la medición usando una unidad flash USB a una computadora;
- seguridad operacional. Cuando se abre la tapa, el suministro de alta tensión se bloquea y se excluyen las lesiones personales por descarga eléctrica.
Métodos para mantener un alto nivel de rigidez dieléctrica de aceite del transformador
Los métodos para mantener la rigidez dieléctrica de aceite del transformador se derivan de las razones que conducen a su disminución. Los métodos más efectivos son limpiar periódicamente el aceite con un equipo especial:
- instalaciones de filtración;
- instalaciones de termo-vacío de desgasificación (eliminación de agua y gases);
- instalaciones de zeolita (eliminación de agua);
- instalaciones complejas que combinan diferentes procesos de trabajo y pueden simultáneamente filtrar, secar y desgasificar los aceites de transformadores.
Al utilizar dispositivos para medir la rigidez dieléctrica, así como instalaciones para procesar aceite, no solo puede prolongar la vida útil de los aceites, sino también mejorar la confiabilidad de los transformadores, interruptores automáticos de alta tensión, cambiadores de tomas bajo carga y otros equipos de alta tensión.