Rigidez dieléctrica de aceite del transformador es uno de los principales parámetros, por cuyo valor se puede juzgar la calidad y el estado actual del aislamiento líquido de un transformador. Físicamente, la rigidez dieléctrica es la intensidad mínima del campo eléctrico a la que se produce una ruptura eléctrica de un dieléctrico líquido. Normalmente, la unidad utilizada para medir la rigidez dieléctrica son los voltios por centímetro (V / cm). La rigidez dieléctrica de los dieléctricos líquidos en general y de aceite del transformador en particular se ha investigado y estudiado durante más de cien años.
¿De que depende la rigidez dieléctrica de aceite del transformador?
Todos los aceites de transformadores nuevos que se han purificado a partir de agua y otras impurezas tienen una alta rigidez dieléctrica: más de 210 kV / cm. Se sabe que la rigidez dieléctrica del aceite fresco completamente purificado es varias veces mayor que la del aceite viejo contaminado.
A la disminución de la rigidez dieléctrica del aceite de transformador, conduce:
- presencia de humedad en aceite;
- presencia de inclusiones de gas;
- presencia de impurezas mecánicas.
Las pequeñas gotas de agua son las impurezas más peligrosas, ya que se distribuyen por todo el volumen del líquido dieléctrico. Cuando se aplica la tensión, se produce la polarización de las moléculas de agua, que se orientan en la dirección del vector de campo eléctrico y forman cadenas con mayor conductividad. Se produce la ruptura dieléctrica a lo largo de estas cadenas. Si el volumen de aceite del transformador contiene solo 0.01% de humedad, entonces la rigidez dieléctrica disminuye inmediatamente en 3 veces.
La presencia de burbujas de gas en un dieléctrico líquido es peligrosa debido a la formación rápida de los procesos de ionización. Esto se debe al hecho de que la rigidez dieléctrica de los gases es menor que la rigidez dieléctrica del dieléctrico líquido. Con la ionización de las inclusiones de gas, se observa un aumento de su tamaño y un sobrecalentamiento local del aceite. Se forman canales de gas dentro del aceite a través de los cuales se produce la ruptura dieléctrica.
La reducción de la rigidez dieléctrica de los aceites también se ve afectada por el hollín, las partículas metálicas y los trozos de aislamiento sólido del transformador. Las fibras aislantes de celulosa absorben la humedad contenida en el aceite, uniendo los huecos aislantes del aceite y formando canales a través de los cuales ocurre la rotura.
Para aumentar la rigidez dieléctrica de aceite del transformador se utilizan instalaciones especiales de filtración, secado y desgasificación.
Procesos para aumentar la rigidez dieléctrica de aceite del transformador
En la industria de la energía, se utilizan equipos especiales para aumentar la rigidez dieléctrica de aceite del transformador. Las unidades de filtración eliminan las impurezas mecánicas del aceite. Este equipo generalmente contiene varios filtros con diferentes clasificaciones de filtración. El aceite pasa primero por un filtro grueso y luego por un filtro fino. El número de etapas de filtración puede ser más de dos.
El calentamiento de aceite y el vacío se utilizan para eliminar el agua y los gases. Después del calentamiento, la humedad y los gases se evaporan de la superficie del aceite, que se eliminan debido al funcionamiento del sistema de vacío de dos etapas.
Si solo se necesita secar el aceite, se utilizan instalaciones con cartuchos de zeolita. El sorbente de zeolita absorbe el agua del aceite y luego la retiene de manera confiable en sus gránulos
El uso de tales equipos individualmente o en combinación aumenta la rigidez dieléctrica de aceite del transformador.
Diferencia entre la rigidez dieléctrica y la tensión de ruptura de aceite del transformador
Además de la rigidez dieléctrica, hay un parámetro más de aceite del transformador: la tensión de ruptura. ¿Por qué lo recordamos? A menudo, se coloca un signo igual entre estos dos parámetros. De hecho, están cerca, pero no son lo mismo. Si la rigidez dieléctrica es la intensidad mínima del campo eléctrico a la que se produce la ruptura del aceite, entonces la tensión de ruptura es la tensión máxima que el aceite puede soportar antes de que ocurra la ruptura.
La rigidez dieléctrica y la tensión de ruptura del aceite aislante están relacionados mediante una fórmula única. Para calcular la rigidez dieléctrica, la tensión de ruptura debe dividirse por el espesor dieléctrico.
Medición de la rigidez dieléctrica
En la práctica, la medición de la rigidez dieléctrica generalmente reemplaza la medición de la tensión de ruptura. Implica el uso de un transformador de alta tensión, una celda de medición de material aislante, dos electrodos y el aceite del transformador de prueba. Se vierte aceite en la celda, después de lo cual se realiza un aumento gradual de la tensión en el devanado secundario del transformador hasta que se produce la ruptura del canal de aceite entre los electrodos. Se toman varias medidas de forma intermitente, que luego se procesan mediante métodos estadísticos para obtener la tensión de ruptura final.
Los diferentes países pueden tener diferentes estándares de medición de la tensión de ruptura. Pero el algoritmo sigue siendo el mismo que se describió anteriormente. Puede haber diferencias solo en la forma de los electrodos, la distancia entre los electrodos, roturas entre mediciones adyacentes, etc.
Medidor de la rigidez dieléctrica
Como señalamos anteriormente, la medición de la rigidez dieléctrica de los aceites aislantes no está incluida en la lista de pruebas básicas. Generalmente se mide la tensión de ruptura. GlobeCore ha desarrollado un dispositivo de laboratorio TOR-80 para una solución práctica de este problema. Este es un equipo nuevo que no es inferior a los análogos en ninguna de sus características, y los supera en la velocidad de desconexión de la tensión de prueba después del inicio de la ruptura. La tensión se apaga después de 4 microsegundos, por lo que el dieléctrico de prueba no tiene tiempo de quemarse y cambiar su composición química, lo que proporciona las mismas condiciones para la prueba.
Ventajas del dispositivo TOR-80:
- funcionamiento en modo automático. El empleado del laboratorio solo necesita conectar el dispositivo a la fuente de alimentación, insertar la celda de medición, llenarla de aceite e iniciar el proceso de medición. Después de cinco minutos, el valor numérico de la tensión de ruptura del aceite en kilovoltios aparecerá en la pantalla del dispositivo;
- versatilidad. Con el TOR-80 es posible medir la tensión de ruptura de acuerdo con cualquiera de los estándares existentes, por lo que el dispositivo se puede utilizar en todos los países del mundo;
- movilidad. El dispositivo tiene un peso reducido, un tamaño compacto y asas integradas, por lo que se puede transferir fácilmente de una habitación a otra o, si es necesario, moverlo dentro del laboratorio;
- comodidad de uso. Los resultados de la medición se pueden imprimir en la impresora térmica incorporada, y los datos de medición acumulados en la memoria no volátil del dispositivo se transfieren para su posterior análisis y procesamiento estadístico a una computadora;
- seguridad. Cuando la tapa superior está en la posición «abierta», el suministro de la tensión de prueba está bloqueado, por lo tanto, se excluye la descarga eléctrica al personal del laboratorio.
El uso de dispositivos GlobeCore TOR-80 permite la detección oportuna de una caída crítica en la tensión de ruptura de aceite del transformador y tomar la decisión correcta sobre su reemplazo o limpieza. El diagnóstico oportuno de aceite del transformador ahorra dinero y evita posibles averías del transformador asociadas con daños al sistema de aislamiento.