Трансформаторно масло тангенсът делта

Тангенсът делта на трансформаторното масло е параметър, често използван за оценка на състоянието на течните диелектрици. Трансформаторните масла, включително високо рафинирани минерални масла, силиконови масла и масла на естествена основа, се използват за изолиране на тоководещи части на електрическо оборудване. Основните им функции включват диелектрични свойства и разсейване на топлината. Тези масла се прилагат често в трансформатори, кондензатори и импрегниране на кабели.

Разбиране на диелектричните загуби

Всички вещества, независимо от състава им, взаимодействат с електрически полета при определени условия. Материалите, които съдържат по-малко от 100 милиона свободни положителни и отрицателни заряди на кубичен инч, се класифицират като диелектрици. Тези материали създават изолационни компоненти в електрически и електронни системи. Тяхното взаимодействие с електрически полета се оценява количествено, за да се оцени тяхната ефективност в изолационни приложения.

Когато електрическо поле се приложи към диелектричен материал, то предизвиква обемно нагряване в материала. Това явление води до така наречените диелектрични загуби, специфична мярка за взаимодействието на материала с полето. Диелектричните загуби възникват независимо от това дали зарядите, които генерират електрическото поле, са положителни или отрицателни или дали тяхната полярност се променя с течение на времето. Дори при ниска плътност на заряда, наличието на заряди в диелектрика води до токове на утечка, които проникват в обема на материала, генерирайки топлина.

Връзката между електрическото поле и свойствата на диелектричния материал е от решаващо значение при оценката на неговите характеристики като изолатор. Ако зарядите, генериращи полето, останат стабилни, електрическото поле индуцира ток през диелектричната проба. Големината на този ток зависи от съпротивлението на диелектричния материал. Важно е обаче да се отбележи, че подобно на метален прът, който евентуално се счупва, когато се огъва многократно в една и съща точка, диелектричните материали също са уязвими към разрушаване от променливи електрически полета. Тези полета натоварват молекулярната структура на диелектричния материал, причинявайки потенциално разрушаване с течение на времето.

И така, какво е делта на трансформаторното масло и какво показва?

Тангенс делта на трансформаторното масло, използван за измерване на диелектричните загуби в него. Диелектричните загуби възникват, когато електрически ток протича през диелектричния материал в маслото, причинен от приложеното електрическо поле. За да се определят точно тези загуби, е необходимо да се оцени поведението на диелектричния материал както при условия на постоянен (DC), така и на променлив ток (AC).

В този контекст диелектричното поведение е капацитивно, което означава, че токът е извън фаза с напрежението. Това фазово изместване, представено от ъгъл (φ), показва времевата разлика между сигнала на напрежението и получения токов поток. Общото фазово изместване включва допълнителен ъгъл, δ, водещ до ненулев тангенс на ъгъла на загуба, известен като tan(δ).

В идеален диелектрик фазовото изместване би било 90°, а ъгълът на загуба (δ) би бил нула, което означава, че няма загуба на енергия. В реални материали обаче диелектричните загуби са неизбежни и като такива ъгълът на загуба (δ) винаги е по-голям от нула. Тангенсът на този ъгъл (tan(δ)) се използва като количествена мярка за диелектрични загуби, помагайки за оценка на ефективността на диелектриците в приложения, където електрическата изолация и минималното разсейване на енергия са жизненоважни.

Тангенсът на диелектричните загуби е критична характеристика на изолационните материали. Колкото по-висок е tan(δ), толкова по-големи са диелектричните загуби, което може да доведе до термично разрушаване на изолацията. Фактори като влага, йонизация на газови включвания и замърсяване могат да увеличат тангенса на диелектричните загуби. Освен това, стойността на tan(δ) се влияе от температурата на изолацията, тестовото напрежение и честотата.

Диелектричните загуби в трансформаторното масло са пряко свързани със състава на маслото, по-специално с наличието на примеси като смоли, сапуни и вода. Трансформаторните масла обикновено работят при температури в диапазона от 20°C до 125°C и при тези условия tan delta остава относително нисък.

Смолите, както неутрални, така и киселинни по природа, са основен източник на диелектрични загуби в трансформаторното масло. Тези смоли могат да останат в маслото поради непълна филтрация или да се образуват с течение на времето в резултат на окислителни и полимеризационни реакции. Такива смоли са слабо разтворими в масло и са склонни да образуват колоидни частици, които са основна причина за електрофоретична проводимост. Например, наличието само на 0,5% смола в маслото може да увеличи tan delta с коефициент 20.

Сапунът, образуван от реакцията на метали и органични киселини (включително по време на стареене на маслото), също може да допринесе за диелектрични загуби. Тези сапуни не се дисоциират на йони във въглеводородни разтворители, но могат да причинят катастрофално увеличение на диелектричните загуби, когато са налични в значителни концентрации. В зависимост от качеството на маслото и условията на работа, сапунът може да съществува в истински разтвор или колоидна форма и в двата случая той влияе на tan delta. Важно е да се отбележи, че когато маслата, съдържащи сапун, се нагряват до 100°C, може да има както рязко увеличение, така и намаление на tan delta. Ако след това маслото се охлади, tan delta може да продължи да намалява и началната крива няма да може да се възпроизведе при по-нататъшно нагряване, което показва трайна промяна в колоидното състояние на сапуна.

Водата може да съществува в трансформаторното масло както в разтворена, така и в емулгирана форма. Диелектричните загуби, причинени от водата, се определят не от общото съдържание на вода, а от нейното състояние. Водата в истински разтвор не влияе върху диелектричните загуби на маслото, но когато присъства като фини емулсии, тя може рязко да ги увеличи. Прагът, при който водата преминава от разтворено в емулгирано състояние, зависи от състава на маслото. В масла с еднакво съдържание на вода, едното може да разтвори водата, докато другото може да образува емулсия. Последното значително ще повиши стойността на tan delta.

Следователно, почти всички кислородсъдържащи съединения (като алкохоли, киселини, феноли, смоли), метални соли, органични киселини (сапуни) и вода могат значително да увеличат tan delta, когато достигнат определена концентрация, особено на границата на разтворимост, където се образува вторична фаза като микроемулсии или колоиди. Нагряването на маслото може да разруши тези образувания, което води до намаляване на tan delta.

Тестер за тангенс делта на трансформаторно масло FLD T

FLD T тестерът е предназначен за измерване на тангенса на диелектричните загуби, електрическата проницаемост и съпротивлението на трансформаторни масла и други диелектрични течности в честотен диапазон от 45–65 Hz. Той работи в съответствие с индустриалните стандарти като IEC 60247-2004-02, VDE-0380-2:2005_01, ASTM D924-08 и ASTM D1169-02. Тангенс делта тестерът на трансформаторно масло помага за оценка на качеството и производителността на трансформаторните масла, като гарантира, че те отговарят на необходимите спецификации за безопасна и ефективна работа.

Това устройство е особено полезно за комунални компании и екипи по поддръжка, които трябва да следят състоянието на течните диелектрици и да гарантират, че те са в допустими граници за оптимална работа.

Максимално допустимите стойности на tgδ на маслото за ново оборудване се определят от стандарти или технически спецификации за това оборудване, а за експлоатационно оборудване - от документацията на производителя и приложимите регулаторни документи на потребителя.