В рамках исследования удалось выяснить, что при определенных условиях пробой начинается не с электрода, а с пузырька воздуха в масле.
Работа над проектом «Механизмы инициирования разрядных процессов в изоляционных жидкостях, содержащих включения» ведется при поддержке Российского научного фонда. Руководитель проекта — Александр Ридель, кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности труда факультета энергетики НГТУ НЭТИ.
Научные и технологические работы, нацеленные на увеличение срока эксплуатации и улучшение качества диагностики состояния высоковольтного электрооборудования, активно развиваются как в России, так и во всем мире. Исследования проводятся не только университетами и академическими научными учреждениями, но и большими корпорациями, такими как Siemens, General Electric, ABB, Schneider Electric, что говорит об актуальности проведения работ в данной области.
«Пробой — это процесс, при котором материал, препятствующий прохождению тока, наоборот, становится его проводником, вследствие чего оборудование повреждается и выходит из строя. Мы изучаем электрофизические процессы в жидкой электрической изоляции, используемой в электрооборудовании, которая в России преимущественно представлена минеральным трансформаторным маслом. Наша задача — изучить процесс пробоя с целью предотвращения повреждения изоляции. Несмотря на то, что аварии, связанные с пробоем, случаются на производствах довольно редко, они всегда влекут за собой огромные материальные потери, включающие и затраты на новое оборудование, и покрытие расходов, связанных с отключением электроэнергии. Такие аварии могут происходить как на больших электростанциях, так и на малых производствах, то есть на любых предприятиях, где активно используют электрооборудование», — рассказал о значимости исследования Александр Ридель.
Предотвращение пробоя жидкой изоляции повышает надежность эксплуатации высоковольтного маслонаполненного электрооборудования. Команда ученых НГТУ НЭТИ изучает пробой, который начинается с пузырька газа в чистом трансформаторном масле. Хотя масло обычно дегазированное и подготовленное, в реальных условиях может возникнуть негерметичность или несоблюдение регламентов при ремонте, что приведет к попаданию воздуха в объем изоляционной жидкости. Было обнаружено, что даже один пузырек в чистом масле может вызвать пробой при аномально низких значениях напряженности электрического поля.
«Мы теперь можем точно описать механизм формирования условий для возникновения стримера (электрического разряда). Это настоящий прорыв, и мы еще будем продолжать дальнейшее изучение этого явления. Благодаря гранту РНФ мы смогли закупить необходимое для исследований дорогостоящее оборудование, например, высокоскоростную камеру, с использованием которой нашей командой были зарегистрированы процессы с очень высоким временным и пространственным разрешением. Когда мы сфокусировались на полюсе пузырька, то увидели, что после частичного разряда внутри его поверхность покрывается игольчатыми неоднородностями. Эти неоднородности растут в масле, и из некоторых из них начинают развиваться стримеры. Хотя большинство стримеров затухает, но некоторые из них продолжают расти и вызывают пробой», — прокомментировал Александр Ридель.
В рамках исследования предстоит еще большая работа: использование новой, более мощной камеры российского производства, а также фотофиксация распространения стримера. Помимо этого, членами коллектива будет доработана математическая модель, описывающая исследуемые процессы. Дальнейшая работа позволит углубить знания об условиях возникновения стримеров.
На снимке: процесс развития стримеров. Источник фото: Новосибирский государственный технический университет
