Mengapa transformator tegangan tinggi membutuhkan oli?

Seseorang mengatakan kepada saya bahwa transformator tegangan tinggi memerlukan oli karena mencegah lengkung. Namun, dalam hal gangguan dielektrik, bukankah udara yang terkuat?

Saya ingat dari kelas-kelas di perguruan tinggi bahwa ketika konstanta dielektrik meningkat, tegangan rusaknya menurun. Apakah ini benar?

3 alasan: Kerusakan tegangan yang jauh lebih tinggi, konduktivitas termal dan kontaminan yang jauh lebih rendah termasuk uap air dari kondensasi yang mengarah ke Pelepasan Sebagian, yang lebih murah untuk memantau dan memperbaiki minyak daripada jenis epoksi kering.

• Saya menambahkan alasan ke-3 yang lebih kompleks karena lebih mudah untuk menghilangkan partikel asing dalam minyak dan viskositas mengurangi energi kinetik dari partikel yang mempercepat dalam bidang-E yang mengenai konduktor dengan energi yang cukup untuk melepaskan hidrogen, gas yang mudah terbakar dari molekul air.

• Trafo kering memang ada <5MVA menempati tapak yang lebih kecil, lebih tenang, lebih aman, lebih disukai untuk beberapa daerah perkotaan, tetapi kurang efisien, lebih mahal dan lebih bergantung pada isolasi yang lebih mahal dengan pita Mika, dan polimer epoksi untuk membuat tahan air. Transformator kering harus memerangi kecenderungan untuk menyerap molekul uap air, yang dengan cepat menurunkan tegangan rusak.

Minyak transformator grade setidaknya 8x dan hingga 25x lebih baik daripada udara untuk kerusakan dielektrik dan setidaknya 6x konduktivitas termal yang lebih baik di [W / mK].

Oli lebih banyak digunakan> 5MVA karena efisiensi listrik dan pendinginan yang lebih baik. Minyak diperlukan untuk pendinginan, penyebaran titik panas dan untuk isolasi listrik.

Partial Discharge (PD) adalah tentang aliran ion dalam plasma, seperti aurora atau korona. Perlu beberapa kontaminan untuk bertabrakan dan menyebabkan pembuangan.

Dari percobaan saya pada minyak Nydas Transformer di pabrik transformator melebihi 25kV / mm. Dengan hasil khas bervariasi 25 hingga 40kV.

Dengan pemrosesan yang lebih mahal untuk menghilangkan kontaminan tingkat ppm, dapat mencapai 70kV / mm. Mereka yang mampu membeli mesin $ 50k +, menggunakannya tetapi beberapa keterampilan dalam pemrosesan kontaminasi yang tak terlihat dan kontrol kualitas proses di lingkungan kamar yang bersih diperlukan.

Tes ini dilakukan dengan sekitar 1kV / s jalan dengan elektroda datar kuningan ultraclean besar (~ 2cm) dalam gelas kimia bersih dengan tepi halus yang meruncing.

Seperti Air, itu adalah kontaminan seluler dan perubahan tekanan yang dapat menyebabkan peluahan sebagian yang menyebabkan variabilitas dalam tegangan rusak BDV dari isolator.

Untuk minyak transformator, Partial Discharge juga memecah rantai hidrokarbon besar menjadi H2 yang memiliki ambang ledakan lebih rendah dari konsentrasi 4%.

Rincian udara bersih adalah 3kV / mm sedangkan udara lembab kotor <500V / mm dari rata ke rata, sedangkan titik ke titik sekitar 1/3 dari ambang batas tegangan ini.

Vakum ultra-rendah menghasilkan BDV tinggi tetapi vakum parsial sangat rendah karena pengurangan molekul memungkinkan lebih sedikit hambatan dan energi kinetik yang lebih tinggi ketika ion di udara mengenai konduktor. (Lihat hukum Paschen.)

Oli transformator tidak hanya mencegah lengkungan tetapi juga mencegah transformator agar tidak terlalu panas pada suhu operasinya.

Jadi bukankah udara yang terbaik terhadap gangguan tegangan?

Yah jawabannya adalah tidak. Menurut eksperimen saya, ini menunjukkan kepada saya bahwa ya udara memang memiliki gangguan voltase di celah 1 inci pada tegangan 20.000 volt. Tetapi minyak transformator memiliki gangguan tegangan 70.000 volt per inci.

Jika Anda mengatakannya seperti ini, karena jarak dari dua konduktor semakin besar dan lebih besar tegangan kerusakan dielektrik yang diperlukan untuk melengkung melintasi jarak itu semakin besar.

Maka ya Anda benar.

Bagaimana Anda menjaga kabel tetap di tempatnya? Udara tidak akan membantu. Ini dilakukan dengan kardus yang direndam dalam minyak.

Selain itu, gas memiliki sifat buruk: mereka memiliki tekanan sangat rendah sehingga atom terionisasi secara acak mudah dipindahkan oleh medan listrik. Jika tekanan gas cukup rendah untuk tegangan, ion dan elektron bebas mencapai elektroda counter sebelum mereka dapat bergabung kembali sehingga Anda memiliki saluran penghantar, dan panas dari aliran saat ini akan mengionisasi lebih banyak atom. Minyak mencegah hal itu hanya dengan viskositasnya.

Jika Anda ingin memiliki isolasi yang sangat baik dengan gas, Anda harus menggunakan gas yang sulit terionisasi dengan viskositas tinggi, misalnya Sulphur hexafluoride.

Anda butuh pendinginan. Dan udara bersih sulit.

Kunci dari pertanyaan adalah di mana mereka meletakkan transformer - jika mereka berada di dalam ruangan, itu akan sangat menarik, tetapi pada kenyataannya mereka ditempatkan di tempat-tempat kotor penuh debu, salju, kelembaban dan setiap kontaminan lingkungan lainnya yang diketahui manusia. Dan itu harus memberikan kehidupan pelayanan yang pada dasarnya tidak terawat dalam beberapa dekade.

Udara tidak hanya ada untuk mengisolasi. Mereka bisa melakukannya dengan mika . Mereka juga perlu mendinginkan transformator sehingga mereka bisa mendapatkan peringkat saat ini yang lebih bermanfaat dari jumlah tembaga dan besi yang sama.

Jadi mereka dapat menggunakan udara, tetapi masalah lingkungan membuat udara atmosfer yang saling bertukar menjadi tidak praktis. Jadi mereka perlu menutup rapat-rapatnya, membungkus udara di dalam pada waktu pembuatan, meskipun tentu saja itu bisa berupa gas lain seperti nitrogen atau argon.

Pertanyaan selanjutnya adalah efisiensi termal material sebagai fluida transfer panas. Panas adalah tingkat eksitasi atom. Netral dan proton tidak menyimpan panas, jadi massa tidak menyimpan panas. Minyak secara masif lebih padat atom daripada udara, karena berbentuk cair. Oli juga mengembang saat dipanaskan (lihat saja dipstick mobil Anda), sehingga oli panas lebih ringan volumenya daripada oli dingin, gravitasi memaksanya naik, dan itu menyebabkan sirkulasi konveksi. Ini dapat dimanfaatkan untuk membuatnya bersirkulasi melalui sirip pendingin, jadi tidak perlu pompa pendingin.

Cari "transformator tipe kering," yang saat ini umum digunakan. Ada satu di dalam kotak utilitas luar ruang besar di dekat gedung kami. Setidaknya dalam kasus kami transformator tidak terpasang pada tiang listrik, jadi ia tidak perlu terlalu padat dan berbobot rendah. Xfrmr yang berat dengan setrika ekstra dan gulungan tembaga yang lebih tebal berfungsi lebih dingin, jadi tidak perlu oli pendingin dan loop radiator. Dan, jika ukuran kecil bukan masalah utama, maka belitan EHT dapat ditempatkan berjauhan dari sisi volt rendah, sehingga celah udara memberikan pencegahan kerusakan busur yang cukup.

Perhatikan bahwa ledakan trafo minyak dan kebakaran tidak diketahui selama badai petir dan dari garis-garis yang disingkat badai angin. Transformer tipe kering tidak memiliki mekanisme kegagalan ini.

Semua jawaban di atas baik, tetapi gagal menyebutkan manfaat lingkungan dari dioksin yang ada dalam minyak dari banyak transformer yang lebih tua.