Исследование совместимости трансформаторного масла Т-1500 с конструкционными материалами

ИЗ ОПЫТА РАБОТЫ

В.И. Гунько, А.Я. Дмитришин, С.О. Топоров, Т.А. Фещук

ИССЛЕДОВАНИЕ СОВМЕСТИМОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНОГО МАСЛА Т-1500 С КОНСТРУКЦИОННЫМИ МАТЕРИАЛАМИ

Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины пр. Октябрьский, 43-А, г. Николаев, 54018, Украина

Исследования, проведенные в ИИПТ НАН Украины, показали, что повышения удельных энергетических характеристик и ресурса высоковольтных импульсных конденсаторов можно достичь, применяя в качестве рабочего диэлектрика секций конденсаторов пленочной изоляции, пропитанной неполярной жидкостью малой вязкости, с низким тангенсом угла потерь и стойкостью к частичным разрядам [1]. Одной из таких пропитывающих жидкостей является трансформаторное масло Т-1500.

Необходимо отметить, что существенное влияние на электрофизические характеристики жидких пропитывающих диэлектриков оказывают электротехнические материалы, используемые в конструкциях высоковольтных импульсных конденсаторов. Материалы не должны выделять в жидкость веществ, ухудшающих ее электроизоляционные свойства или вызывающих ускоренное старение жидкости, вместе с тем сами материалы не должны разрушаться и ухудшать свои свойства в среде жидкости. Многие из них набухают в пропитывающей жидкости и теряют свои рабочие свойства. Особенно большое значение совместимость материалов имеет при создании высоковольтных импульсных конденсаторов с пленочным диэлектриком. В частности, набухание полимерных пленок в пропитывающей жидкости может привести к неполной пропитке рабочего диэлектрика секции конденсатора и снижению стойкости диэлектрика к воздействию электрического поля и быстрому выходу конденсатора из строя.

В связи с этим возникает необходимость в оценке влияния на электрофизические характеристики трансформаторного масла Т-1500 различных материалов, применяемых в конструкциях высоковольтных импульсных конденсаторов, а также их совместимости с указанным жидким диэлектриком. Исследования полезны также и для конструирования других электротехнических устройств, где используется трансформаторное масло Т-1500.

Для этого были отобраны образцы конструкционных материалов, приведенные в таблице.

Результаты испытаний на совместимость трансформаторного масла Т-1500 с указанными конструкционными материалами приведены в таблице.

Перед испытаниями трансформаторное масло Т-1500 было очищено и стабилизировано способом контактирования фуллеровой землей.

Из данных таблицы видно, что ни один из образцов конструкционных материалов не ухудшил такие электрофизические характеристики трансформаторного масла Т-1500, как диэлектрическая проницаемость е, тангенс угла потерь tg 5 и удельный объем электрического сопротивления pv. Снизилась только электрическая прочность трансформаторного масла на 5,8-36,5% в зависимости от образца конструкционного материала.

Наибольшее снижение электрической прочности трансформаторного масла Т-1500 (36,5%) показали образцы с полипропиленовой ПП-КСШ, в то время как образцы с полиэтилентерефталатной пленкой ПЭТ-КЭ и поликарбонатной пленкой ПК-К показали снижение на 9,4 и 11,9% соответственно. Это объясняет результаты проведенных ранее экспериментальных исследований [1, 2] по определению кратковременной и длительной электрической прочности образцов пленочного диэлектрика, пропитанных трансформаторным маслом Т-1500, на макетах секций высоковольтного импульсного конденсатора.

В результате проведенных исследований было получено, что образцы пленочного диэлектрика на основе полипропиленовой пленки ПП-КСШ, пропитанной трансформаторным маслом Т-1500,

© Гунько В.И. , Дмитришин, А.Я. Топоров С.О. , Фещук Т.А., Электронная обработка материалов, 2006, № 5, С. 77-79.

77

показали наименьшую кратковременную и длительную электрическую прочность по сравнению с образцами на основе полиэтилентерефталатной ПЭТ-КЭ и поликарбонатной пленок ПК-К, пропитанных трансформаторным маслом Т-1500.

Результаты испытаний на совместимость трансформаторного масла Т-1500 с конструкционными материалами_______________________________________________________________________

Материалы Характеристики

Е ^пр. ср? кВ/мм £ tg S Pv -1012, Омсм

Фольга алюминиевая А5 31,68 2,598 0,00048 8,526 1012

Полиэтилентерефталатная пленка ПЭТ-КЭ 32,76 2,575 0,00038 9,51  1012

Поликарбонатная пленка ПК-К 32,32 2,590 0,00048 5,575 1012

Полипропиленовая пленка ПП-КСШ 22,96 2,616 0,00049 6,395 1012

Медный лист М1 32,00 2,615 0,00058 6,558 1012

Медь, луженная припоем ПОС-40 34,00 2,608 0,00049 7,378 1012

Латунь Л63 32,08 2,540 0,00048 6,822-1012

Трубка стеклоэпоксифенольная 34,08 2,592 0,00048 7,051012

Стеклотекстолит СТЭФ-1 29,76 2,508 0,00058 6,558 1012

Полиамид ПА6 марки «Б» 29,60 2,609 0,00049 11,477 1012

Сополимер пропилена 22007-29 29,52 2,620 0,00039 12,461  1012

Резина МБС-М1 33,28 2,486 0,00048 7,378 1012

Резина 51-1434 23,60 2,579 0,00058 6,067 1012

Резина 51-1486 33,04 2,420 0,00050 8,034 1012

Резина ИРП-2052 34,08 2,511 0,00048 6,558 1012

Лак ЛБС-1, нанесенный на кабельную бумагу К-120 30,24 2,579 0,00038 8,526 1012

Примечание. До испытания на совместимость с конструкционными материалами трансформаторное масло Т-1500 имело следующие характеристики: Епр ср= 36,16 кВ/мм; £ = 2,229; tgS = 0,00061; pv = 4,75 1012 Ом см

При анализе влияния других образцов конструкционных материалов на электрофизические характеристики трансформаторного масла Т-1500 выяснилось, что медь изменяет его характеристики. Так, медь и сплав на ее основе — латунь Л63 повлияли сильнее на изменения электрической прочности, тангенса угла потерь и удельного объемного электрического сопротивления, чем медь, луженная припоем ПОС-40. Таким образом, в пропитанных трансформаторным маслом Т-1500 высоковольтных конструкциях, рассчитанных на длительный срок эксплуатации, все медные токоведущие части должны быть облужены, так как под воздействием электрического поля влияние меди усиливается [3].

Конструкции высоковольтных импульсных конденсаторов часто герметизируются с помощью резиновых уплотнений, поэтому очень важна совместимость пропитывающего диэлектрика с применяемой резиной, которая должна не только не ухудшить характеристики такого диэлектрика, но и не растворяться и сильно не набухать в нем.

При проведении испытаний на совместимость трансформаторного масла Т-1500 с различными типами резины, приведенными в таблице, было отмечено незначительное набухание ее в трансформаторном масле Т-1500 - от 1—2%.

78

Оказалось, что хуже всего совместима с трансформаторным маслом резина 51-1434. После взаимодействия с последней электрическая прочность трансформаторного масла снизилась на 34,7 %, в то время как другие типы резины показали снижение электрической прочности на 5,7-7,9%. Также трансформаторное масло Т-1500 после взаимодействия с резиной 51-1434 имело наибольший тангенс угла потерь и наименьшее значение удельного объемного электрического сопротивления.

На основе проведенных исследований по совместимости конструкционных материалов и трансформаторного масла Т-1500 можно сделать следующие выводы.

1. Рассмотренные образцы материалов не ухудшают такие электрофизические характеристики диэлектрика, как е, tg 5 и pv, снижают только его электрическую прочность.

2. В конструкциях электротехнических устройств, где используется трансформаторное масло Т-1500, не целесообразно применять полипропиленовую пленку.

3. В конструкциях электротехнических устройств, где используется трансформаторное масло Т-1500, все медные токоведущие части должны быть облужены.

4. Для эксплуатации в контакте с трансформаторным маслом Т-1500 могут быть рекомендованы следующие типы резины: МБС-М1, 51-1486 и ИРП-2052.

ЛИТЕРАТУРА

1. Гребенников И.Ю., Гунько В.И., Дмитришин А.Я., Онищенко Л.И., Швец И.С. О повышении удельных характеристик и ресурса высоковольтных импульсных конденсаторов // Электронная обработка материалов. 2004. № 5. С. 70-74.

2. Поиск и выбор диэлектрических систем, обеспечивающих надежную работу конденсаторов в зависимости от ресурса и режима эксплуатации: Отчет о НИР (заключит.) / Ин-т импульсных процессов и технологий НАН Украины (ИИПТ); Руководитель Л.И. Онищенко.-№ГР0103и002221; Инв. №963-НС. Николаев, 2005. 66 с.

3. Справочник по электротехническим материалам / Под ред. Ю.В. Корицкого и др. Т.1. 3-е изд. перераб. М.: Энергоатомиздат, 1986. 386 с.

Summary

Поступила 05.07.06

In the article is reviewed influencing structural materials on the basic electrophysical characteristics (electric strength, relative dielectric permability, loss tangent, per-unit-volume electric resistance) of insulating oil Т-1500.

79