Vedeldielektrikud

Vedeldielektrikute ülesanne on lisaks isoleerimisele ka seadmete voolujuhtivate osade jahutamine. Vedeldielektrikuid kasutatakse ka poorsete tahkete ainete immutamiseks. Tavaliselt toimub immutamine vaakumis, mis garanteerib, et pooridesse ja tühemikesse ei jää õhku. Immutamine tõstab isoleermaterjali elektrilist tugevust märgatavalt. Vajadusekorral on vedeldielektriku ülesandeks ka elektrikaare kustutamise hõlbustamine.

Kõige sagedamini kasutatavad vedelikud on naftast valmistatud isoleerõlid. Traditsiooniliselt on neist kasutusel trafoõli, kondensaatoriõli ja kaabliõli. Kõige laiemalt on levinud trafoõli. Ta on jõutrafode õlibarjäärisolatsiooni põhiline koostisosa, samal ajal on trafoõli ka jahutavaks keskkonnaks. Trafoõli kasutatakse ka poorsete isoleermaterjalide immutamiseks ja õlilülitites elektrikaare kustutamiseks. Trafoõlide põhilised elektrilised omadused on piirides:

- suhteline dielektriline läbitavus            2,1. ..2,3

- mahueritakistus                                     1010...1013 £lm

- kaonurga tangens                                 0,001.. .0,02

- elektriline tugevus                                    20.. .40 kV / mm

Õli iseloomustavate parameetrite väärtused kõiguvad suures vahemikus, mis on tingitud sellest, et vedeldielektrikute omadused sõltuvad suurel määral selles leiduvatest lisanditest. Trafoõli puudus on tema tule- ja plahvatusohtlikkus, mistõttu peab alati rakendama vastavaid kaitsemeetmeid.

Elektritehnilistes seadmetes kasutatakse

1) nafta utmisel saadavaid isoleerõlisi,

2) sünteetilisi vedeldielektrikuid - sovoole,

3) räniorgaanilisi vedelikke.

Enamkasutatavad naftaõlid jagunevad kolme rühma:

• trafoõli (kõrgepingetrafodes, võimsuslülitites),

• kaabliõlija

• kondensaatorõli.

Sünteetilised vedeldielektrikud - sovoolid - on kasutusel paberõlikondensaatorites.

Räniorgaanilised vedelikud – oksüdeerumise kindlus kuni 200-250°C.

Isoleerõli    peab  kustutama    kõrgepinge    võimsuslülitis    lülimisel    tekkiva kaarleegi.

Kustutusprotsess toimub kaarleegi kõrge temperatuuri toimel õlist eralduva vesiniku, atsetüleeni, metaani ja sellest tekkiva rõhu mõjul, mis takistab õhu hapniku  juurde pääsu.

 

Kaablites kasutatavad õlid jaotuvad olenevalt viskoossusest, voolukao tan δ ja hangumistemperatuuri suurusest olenevalt kolme rühma:

l ) väikese viskoossusega õlid - õlitäitega kaablites surve all 3 atm,

2)  keskmise viskoossusega õlid - 110 kV kõrgepingekaablite immutamiseks ja täitmiseks rõhu all  140atm.

3)  suure viskoossusega õli - paberisolatsiooniga 35 kV kaablite immutamiseks.
Kaabli immutamine toimub temperatuuril 157-130°C.

 

Samal ajal ekspluatatsioonis kaabli temperatuuri 80° C juures suureneks õli viskoossus (nagu pigil). Kaabli käid- või vertikaalasend ei ole lubatud. Õlid peavad olema

•       suure elektrilise tugevusega,

•       väikse voolukaoga tanδ,

•       temperatuurist vähemõjutatavad,

•       suure keemilise vastupidavusega (ei oksüdeeru),

•       gaasimullidest vabad.

Isoleerõlide füüsikalised ja dielektrilised omadused on järgmistes piirides:

 

Viskoossus, cSt                      20° C juures    37,3         50° C juures 9,6

Hangumistemp.     °C              -45  kuni15

Dielektriline tugevus, kV/cm               180

tan  δ, 50 Hz ja 100° C juures               0.003

ρv  mahuline eritakistus 20° C juures l O10 -- lO1    Ω*cm.

Joonis 8.1 Trafoõli E[ä sõltuvus trafoõli veesisaldusest temperatuuril 25° C
 
Joonis 8.2 Trafoõli Elä sõltuvus trafoõli veesisaldusest erinevatel temperatuuridel
 
Joonis 8.3 Erievate õlide voolukao tan δ  suuruse sõltuvus olenevalt temperatuurist:  Õlid 1 ja 2 värsked , 3 ja 4 ekspluatatsioonis olnud  õlid
 

 

l - bakuu õli; 2 - emba õli (värsked õlid); 3 - bakuu õli; 4 - emba õli (ekspluatatsioonis olnud

õlid).

Tahked ja vedelad lisandid halvendavad trafoõli elektrilisi omadusi. Vesi/mullidena/alandab Eiä, oksüdeerumine vanandab. Temperatuur kiirendab neid protsesse (joon. 8.1, 8.2 ja 8.3).Selleks õlisid peab hoidma kuivas ruumis puhtas anumas ja neid ei tohi transportida kummivoolikus. Õlide säilitamisel käsutatakse inhibaatoreid, s. o. aineid, mis pidurdavad õli oksüdeerumist. Trafode laadimisel kasutatakse kaltsiumkloriid filtreid, mis takistavad niiskuse sattumist õlisse. Säilitamisel kasutatakse hermeetilisi anumaid, kus õli pinnale jääv vaba ruum täidetakse inertse gaasiga, näiteks lämmastikuga.

Kasutuses olevaid õlisid puhastatakse süstemaatiliselt lisandeist (settest) ja kuivatatakse veest. Tahketest osadest puhastamine nn. klarifikatsiooniprotsess tehakse tsentrifuugis (joon. 8.4). Vee eraldamist tsentrifuugis nimetatakse ifikatsiooniks.

                                                                               

Joonis 8.4 Õli puhastamise tsentrifuug:

 

l - tsentrifuugi võll, 2 - tsentraalne kanal, 3 - kettad (taldrikud), 4 - tsentrifuugi kere, 5 -

mudakoguja, 6 - augud ketastes (taldrikutes).

Õli kuivatamine vaakumis pihustatult või läbi pappfiltrite (joon. 8.5 ja 8.6).

Kui õli happearv saavutab väärtuse 0.25 h- 0,50 mg KOH/g, vajab õli regenereerimist, s. t.

keemiliste omaduste taastamist.

 

Oksüdeerimisproduktid ja niiskus eraldatakse õlist

• peenestatud mulla j a savi,

• silikogeeli või

• aktiveeritud alumiiniumoksiidi lisamisega, kusjuures õli kuumutatakse 80 -h 100° C. Seejärel adsorbendid settivad ja need kurnatakse välja.

                                      

Joonis 8.5 Pihustatud õli vaakumis kuivatamise

 

skeem: l - eelfilter, 2 - pump, 3 - soojusvahend,

4 - elektrikuumuti, 5 - vaakumkatel, 6 - pump, .

7 - filterpress, 8 - vaakumpump.

Joonis 8.6 Filterpressi ehituse skeem: l- metallistraamid, 2 -raamide nukid, 3 - filterpapp, 4 - õli sisenemis- ja väljumisavad filterpressi raamides

 

Naftast saadud isoleerõlide laguproduktide segude (Ha, etüleen, metaan) puuduseks on nende suur plahvatusoht läbilöögil. Seepärast käsutatakse kaevandustes ja laevades trafodes sovoole, sünteetilisi vedelikke, või asendatakse need kuivisolatsiooniga trafodega. Sovool ei põle. Selle kasutamist piiravad kõrge hangumistemperatuur -8° C ja

• kõrge viskoossus 50° C juures 40 ± 80 cSt (trafoõlil 10 cSt),

• kahjustuste tekitamine nahal.

Eelistatult käsutatakse sovooli kõrgepinge paberkondensaatorites. Räniorgaanilistest dielektrikutest levinum on vedelik "Kalorija 2", millel on head omadused:

• madal hangumistemperatuur alla -60° C ja

• kõrge süttimistemperatuur + 145° C.

Stabiilsed tanδ ja pv —» 20 -^ 100° C piirides Elä on naftaproduktidega võrreldes väiksem. Laialdaselt käsutatakse seda immutusainena paberkondensaatorites.

Vedelisolaatorite põhiomadused


Mineraalõlid



Näitajad

transfor­maatori

konden-saatori

Sovool

"Kalorija 2"

Tihedus 20° juures g/cm3

0,84..0,89

0,84..0,92

1,50.. 1,56

0,98. .0,99

Happearv mg KOH/g

0,03. .0,05

0,005. .0,02

0,01. .0,02

0,06..0,07

Hangumistemperatuur °C





(mitte üle)

-45

-45

-8

-60

Aurude süttimistemperatuur





°C (mitte alla)

+135

+135

+200..230

+45

Viskoossus 20° C juures E°

4,0..4,5

5,1..6,1

20063

-

Viskoossus 50° C juures E°

1,7..1,8

1,56.. 1,85

963

-

pv 20° C juures Q cm

1014..1015

1014..1015

1014..1015

1014..1015

s 20° C juures

2,1..2,4

2,1.2,3

5,0..5,2

2,6..2,8

tg 6 20° C juures ja sage-

0,0006..0,001

0,0003..0,0006

0,002..0,004

0,0003. .0,0005

dusel 50 Hz





Eia 20° C juures ja sagedusel





50 Hz, kV/mm

15. .20

20..25

14.. 18

18. .20

Sovoolil on temperatuuril 40° C 200 cSt ja temperatuuril 90° C 9cSt.


Licensed under the Creative Commons Attribution Non-commercial Share Alike 3.0 License