In questo articolo discuteremo cosa si intende per rigidità dielettrica dell’olio per trasformatori, come misura della rigidità dielettrica viene adottato e quali strumenti vengono utilizzati a tale scopo.

Insieme alla tangente di perdita dielettrica, la rigidità dielettrica è la caratteristica principale per descrivere le proprietà dielettriche dell’olio isolante. Pertanto, l’interesse ad esplorarlo è apparso quasi nel momento in cui gli oli minerali hanno iniziato ad essere utilizzati come mezzo isolante per i trasformatori, ad es. più di cento anni fa.

Significato fisico della rigidità dielettrica dell’olio per trasformatori

Il significato fisico della rigidità dielettrica può essere spiegato con un esempio. Con un graduale aumento della tensione applicata all’olio del trasformatore, la resistenza dell’olio scenderà bruscamente a zero dopo un po ‘. Significa che l’olio ha perso le sue proprietà dielettriche e ha iniziato a far passare una corrente elettrica. La tensione alla quale si verifica una rottura dell’olio è nota come tensione di rottura.

In pratica, la tensione di rottura dei dielettrici dipende dal loro spessore: più è spesso lo strato di materiale, più alto è il valore della sua tensione di rottura. Ma se prendi due dielettrici di origine diversa con lo stesso spessore, la loro tensione di rottura sarà diversa. Pertanto, è stato introdotto un parametro che caratterizza la capacità dei materiali di resistere a un guasto, ovvero la rigidità dielettrica. Nel caso più semplice, è uguale al rapporto tensione di rottura e spessore di un dielettrico. La rigidità dielettrica viene misurata in V/m, ma nella pratica vengono utilizzate anche altre unità:

• kV/mm;
• kV/cm;
• V/mcm, ecc.

Fisicamente, la rigidità dielettrica è l’intensità del campo elettrico in un dielettrico al raggiungimento del quale si verifica un guasto in questo punto.

Prima di passare alla questione di misura della rigidità dielettrica, discutiamo da cosa dipende questo parametro per il caso dell’olio per trasformatori.

Quali fattori influenzano la rigidità dielettrica dell’olio del trasformatore

L’olio per trasformatori fresco e puro di solito ha la rigidità dielettrica sufficiente per l’uso in apparecchiature ad alta tensione.

Ma durante l’uso, l’olio è influenzato da vari fattori: temperatura elevata, umidità, ossigeno ambientale e alta tensione. Di conseguenza, l’olio viene contaminato da impurità nocive: particelle meccaniche, acqua e bolle di gas. In particolare, riducono la rigidità dielettrica. L’acqua è il principale nemico della rigidità dielettrica dell’olio per trasformatori.

Nei dispositivi di commutazione, la rigidità dielettrica dell’olio diminuisce in proporzione al numero di operazioni di commutazione. Deriva dall’aumento del contenuto di carbone che si forma a causa del verificarsi di un arco elettrico.

Come misurare la rigidità dielettrica dell’olio del trasformatore

Di norma, la rigidità dielettrica dell’olio del trasformatore viene determinata in un ambiente di laboratorio utilizzando strumenti speciali. Il metodo classico di misura della rigidità dielettrica prevede l’uso di un trasformatore ad alta tensione con un regolatore di tensione e una cella di misura in cui viene versato un campione di olio del trasformatore. Ci sono anche due elettrodi nella cella, la forma e la distanza tra i quali sono determinate dalla norma applicabile.

La tensione sull’avvolgimento secondario del trasformatore aumenta gradualmente fino a quando non si verifica un guasto dielettrico. Viene registrato il valore della tensione di rottura.

I valori della tensione di rottura per diversi campioni dello stesso olio possono differire; quindi, in pratica, viene utilizzata l’aspettativa matematica della tensione di rottura che viene calcolata come media sulla base di diverse misurazioni effettuate di seguito. La rigidità dielettrica viene calcolata dividendo il valore di tensione di breakdown ottenuto per lo spessore del dielettrico che in questo caso coincide con la distanza tra gli elettrodi.

TOR-80 Unità di misura della rigidità dielettrica GlobeCore per olio per trasformatori

GlobeCore ha sviluppato Strumento TOR-80 applicando nuove tecnologie e standard di settore. È un’unità di misura della rigidità dielettrica per olio per trasformatori con i seguenti vantaggi:

• compattezza nelle dimensioni;
• il tempo di interruzione della tensione di prova con l’insorgenza di un guasto non supera i 4 mcs;
• la possibilità di testare l’olio in conformità con uno qualsiasi degli standard applicabili (IEC 60156, ASTM D877, ecc.);
• la tolleranza di misura non supera l’1%;
• stampare i risultati della misurazione utilizzando una stampante termica integrata;
• la possibilità di trasferire i risultati delle misurazioni su un computer utilizzando un’unità flash;
• sicurezza operativa: quando il coperchio viene aperto, l’applicazione della tensione di prova viene bloccata e la scossa elettrica al personale di laboratorio viene eliminata.

Modi per mantenere un livello elevato di rigidità dielettrica dell’olio per trasformatori

I modi per mantenere la rigidità dielettrica dell’olio per trasformatori derivano dalle cause della sua diminuzione. I modi più efficaci consistono nel purificare periodicamente l’olio mediante apposite apparecchiature:

• unità di filtrazione;
• termovuoti di degasaggio (rimozione di acqua e gas);
• unità di zeolite (rimozione dell’acqua);
• impianti completi che combinano vari processi di lavoro e in grado di filtrare, essiccare e degasare oli per trasformatori.

L’utilizzo delle unità di misura della rigidità dielettrica e delle unità di trattamento dell’olio consente di prolungare la vita utile degli oli, nonché di migliorare l’affidabilità di trasformatori, interruttori automatici ad alta tensione, commutatori sotto carico e altri dispositivi ad alta tensione attrezzatura.