Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературных данных по газообразованию, газораспределению и пробоотбору трансформаторного масла 17
1.1 Анализ методов оценки стойкости трансформаторного масла к
1.2 Количественный анализ продуктов, образующихся при дефектах маслонаполненного оборудования 23
1.2.1 Конструктивные особенности газового реле и анализ качества традиционного газового пробоотборника 25
1.2.2 Конструктивные особенности медицинских шприцев и анализ их газоплотности 29
1.3 Анализ возможности применения пробоотборного устройства с
1.4 Способы циркуляции трансформаторного масла в силовом оборудовании и скорость распределения продуктов разложения . 59
2. Определение коэффициента газообразования и анализ характеристик частичных разрядов . 68
2.1 Оценки энерговыделения при различных видах частичных
2.1.1 Частичные разряды в резконеоднородном поле 68
2.1.2 Частичные разряды в пузырьках и парогазовых полостях 69
2.1.3 Частичные разряды в прослойках жидкости, имеющих границу с твердым диэлектриком . 71
2.2 Проведение экспериментальных исследований 73
2.2.1 Отладка экспериментальной установки . 73
2.2.2 Подготовка игл с малыми радиусами скруглення 78
2.3 Определение коэффициента газообразования в трансформаторном масле марки ГК осциллографическим
2.4 Анализ процессов в ячейке с системой электродов
2.5 Математическое моделирование ЧР вблизи острия 93
2.5.1 Составление математической модели 93
2.5.2 Анализ результатов математического моделирования . 97
3 Теоретические и экспериментальные исследования механизмов и времени газораспределения в трансформаторном масле . 99
3.1 Теоретические исследования распространения газов в трансформаторном масле . 99
3.2 Экспериментальные исследования скорости газопереноса 102
3.2.1 Экспериментальная установка 102
3.2.2 Программа проведения экспериментов 104
3.2.3 Методика проведения экспериментов 104
3.2.4 Изготовление материалов для регистрации течений в трансформаторном масле . 104
3.3 Исследование термоконвективных течений масла 106
3.4 Экспериментальная оценка времени распределения газообразных продуктов разложения трансформаторного масла 109
4 Разработка и исследование одноразового пробоотборного устройства . 111
4.1 Теоретические исследования газоплотности пробоотборных устройств с гибкой оболочкой 112
4.1.1 Диффузия через дефект в металлическом слое 112
4.1.2 Диффузия через место соединения пластин 116
4.2 Уточнения по диффузии в пробоотборнике Эльхром 118
4.3 Экспериментальные исследования газоплотности пробоотборных устройств с гибкой оболочкой 119
4.3.1 Анализ времени сохранности газов внутри пробоотборного устройства с упрощенным узлом
4.3.2 Разработка горловины и герметизация пробоотборного
4.3.3 Методика сваривания горловины со стенкой устройства. 125
4.3.4 Анализ времени сохранности газов внутри пробоотборного устройства с узлом герметизации луер-
4.4 Технико-экономическая оценка рыночного потенциала 132
4.4.1 Оценка себестоимости 132
4.4.2 Сравнение с аналогами 132
4.4.3 Оценка емкости рынка 133
4.5 Обобщение полученных результатов 134
Список использованных источников
- Конструктивные особенности газового реле и анализ качества традиционного газового пробоотборника
- Частичные разряды в пузырьках и парогазовых полостях
- Программа проведения экспериментов
- Экспериментальные исследования газоплотности пробоотборных устройств с гибкой оболочкой
Конструктивные особенности газового реле и анализ качества традиционного газового пробоотборника
В настоящее время существуют две группы методов, направленных на определение газостойкости изоляционных жидкостей. Основное отличие в методах этих групп заключается в условиях, при которых создаются электрические разряды, приводящие к разрушению испытуемых жидкостей. Испытания проводятся в так называемых реакторах с ионизированным газовым промежутком [27, 28, 18] (рисунок 1.1). К таким методам относится, например, модифицированный Пирелли, принятый в качестве стандарта МЭК для кабельных масел [17].
Реактор представляет собой стеклянную колбу (1), в которую наливается испытуемая жидкость (2) так, что в колбе остается свободное пространство, заполняемое водородом, азотом или воздухом. Электродная система выполнена в виде коаксиальных цилиндров. Высоковольтный электрод (3) расположен так, что часть его находится над уровнем жидкости в газовом пространстве. Роль низковольтного электрода выполняет часть внешней цилиндрической поверхности корпуса (4), на которую нанесено проводящее покрытие.
Электрические разряды создаются в газовом пространстве ячейки, над поверхностью жидкости, и разрушение жидкости происходит в результате бомбардировки ее поверхности частицами, образующимися при разряде. Как известно, ЧР в газах при переменном напряжении отличаются стабильностью характеристик, как по фазам возникновения, так и по амплитуде и частоте следования отдельных ЧР энергия, уходящая на разрушение жидкости в единицу времени приблизительно одинакова. Это обстоятельство позволяет для количественной оценки стойкости изоляционных жидкостей к газообразованию использовать среднюю скорость газовыделения (газопоглощения) [27], либо количество газа, выделившегося или поглощенного за определенное время испытаний. Так, например, в соответствии с рекомендациями МЭК оценку изоляционных жидкостей производят двумя методами. Первый метод состоит в измерении скорости выделения или поглощения газов в течение 2-х часов в атмосфере водорода при температуре 80 С и напряжении 10 кВ. Этот метод рекомендуется применять для изоляционных жидкостей, используемых в замкнутых системах, таких как кабели и конденсаторы. Второй метод испытаний на газостойкость, рекомендующийся для жидкостей, применяемых в негерметичном оборудовании, состоит в измерении объема газа, выделившегося (поглощенного) в атмосфере азота при 80 С и напряжении 12 кВ. В работе [29] показано, что, несмотря на методические различия, оба метода позволяют примерно одинаково классифицировать испытуемые жидкости. Кроме реактора с ионизированным газовым промежутком, многие исследователи применяют другие типы испытательных ячеек, принципиально отличающиеся тем, что в них электрические разряды создаются непосредственно в жидкости. Исследования проводятся либо с использованием конденсаторных секций [30, 31], либо в моделях имитирующих дефекты, имеющие место в реальных конденсаторах [19, 32, 33] (рисунок 1.2)
В этом случае критерием оценки стойкости жидкости к газообразованию является с одной стороны одна из характеристик ЧР: напряжение зажигания [31, 34], средний ток [35], мощность [36], а с другой стороны - либо количество выделившегося газа, либо появление первого газового пузырька как начало видимого газообразования [32, 37]. Следует отметить, что большинство исследователей [38, 19, 30, 39] в качестве критерия стойкости изоляционных жидкостей их разложении под действием частичных разрядов использует величину, равную количеству газообразных продуктов разложения, выделяющихся в объеме изоляционной жидкости при рассеивании в ней энергии 1 Дж, Эта величина получила название коэффициента газообразования. В работах [40, 41] доказано, что величиной, определяющей связь между интенсивностью ЧР и вызываемыми ими разрушениями масло-пропитанной изоляции является энергия ЧР. Измерение энергии частичных разрядов является одним из наиболее ответственных и сложных этапов при исследовании газообразования в изоляционных жидкостях. Частичные разряды в масле имеют нестабильный характер по фазе, времени возникновения и амплитуде. Для таких случаев авторы работы [40, 41] при определении энергии, рассеиваемой в масле, пользовались следующей расчетной формулой
Для измерения энергии Жч.р.г - используют различные измерительные устройства. В одних случаях применяются аналоговые умножители [42, 43], подсчитывающие произведение Ui qi и далее суммирующие с помощью интегратора эти значения для выбранного интервала времени t. В других случаях [44] входные сигналы, пропорциональные Ui и qi преобразуются в сигналы, пропорциональные мощности ЧР. Необходимо отметить, что, как следует из приведенного обзора, в настоящее время отсутствует стандартизованная методика оценки стойкости трансформаторных масел к газообразованию. Поэтому многие лаборатории разрабатывают свои собственные методики. Однако, к сожалению, в этом случае результаты исследований, полученные в различных лабораториях, могут расходиться, что не позволяет получить однозначные выводы по тем или иным типам изоляционных жидкостей. К тому же, очевидно, значение коэффициентов газообразования для одной и той же жидкости, при разных методах воздействия на масло будут отличаться друг от друга. Несмотря на то, что коэффициенты газообразования относят именно к типу изоляционной жидкости, механизм протекания частичных разрядов в объеме жидкости до сих пор остается под вопросом, а коэффициенты газообразования получают при: разряде в парогазовой среде (рисунок 1.1); либо в объеме жидкости при скользящем разряде (рисунок 1.2). Подчеркнем, что при скользящем разряде вдоль поверхности раздела жидкого и твердого диэлектриков на поверхности диэлектрика остается т.н. осевший заряд [11]. Влияние осевшего заряда трудно учесть, т.к. на внешнюю напряженность поля накладывается поле от неизвестного заряда. Это делает определение энергии неоднозначным.
Возникновение в баке МНЭО каких-либо дефектов (ЧР, дуга, перегрев...), неизбежно сопровождается образованием углеводородных газов, ввиду разложения бумажно-масляной изоляции. По концентрации различных газов и скорости ее увеличения можно оценить тип дефекта и степень его развития.
В последнее десятилетие для диагностики состояния ВМНЭО получил широкое распространение и показал удовлетворительные результаты хроматографический анализ растворенных в ИЖ газов [2]. Хроматография [гр. chrmatos - цвет + graph - пишу] - метод разделения, анализа и физико химических исследований веществ, основанный на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке подвижной фазы с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов. При этом разделяемые вещества распределяются между двумя несмешивающимися фазами (в зависимости от их относительной растворимости в каждой фазе): подвижной и неподвижной [45].
Частичные разряды в пузырьках и парогазовых полостях
Принята ориентировочно толщина зазора А между поршнем и корпусом равной, например, 20 мкм. Оценка допустимого времени хранения пробы в соответствии с (1.6) при условии заполнения шприца наполовину объема, дает, примерно, 2 недели. Эта оценка справедлива для цельностеклянных шприцев со стеклянным поршнем. Для более точной оценки допустимого времени хранения пробы в шприцах необходимо учитывать толщину зазора А и длину пути утечки газов. Для притертых цельностеклянных шприцев длина пути утечки в значительной степени зависит от шероховатости внутренней поверхности корпуса шприца и внешней поверхности поршня. Учитывая то обстоятельство, что газоплотность цельностеклянных шприцев и специализированного пробоотборника Elchrom в анализируемой области диффузии газов из шприца в значительной степени определяется именно особенностями поверхностей корпуса и поршня, авторы остановились более подробно на существующем подходе к оценке шероховатости поверхности.
Согласно ГОСТ 2789 для количественной оценки и нормирования шероховатости поверхностей установлено шесть параметров: три высотных (Ra, Rz, Rmax), два шаговых (Sm , S) и параметр относительной опорной длины профиля (tp).
Параметры Ra, Rz представляют собой среднюю высоту неровностей профиля (Ra - всех неровностей; Rz - наибольших неровностей), параметр Rmax -полную высоту профиля. Кроме того, важной геометрической характеристикой качества поверхности является направленность штрихов - следов механической и других видов обработки. Отмечено, что существует вполне определенная оптимальная геометрия притертых поверхностей. Например, попытка получения очень гладких поверхностей для минимизации толщины зазора А может привести к явлению «схватывания», когда плавное, равномерное перемещение поршня в шприце становится невозможным. Указанное явление не позволяет проводить плавный отбор пробы ИЖ и его ввод в хроматографическую систему. Последнее обстоятельство приводит к искажению результатов хроматографического анализа. Заметим, что в специализированных пробоотборниках Elchrom [72] нормирована оптимальная исходная шероховатость притираемых поверхностей.
Стоит отметить, что коэффициенты диффузии на момент расчетов взятые из [71] не верны. К настоящему времени проведена работа [73], в которой определены коэффициенты диффузии для трех основных газов: водорода, метана, этана. Результаты опубликованы в следующих статьях [74, 75]. Значение коэффициентов получились примерно на два порядка меньше определенных ранее [71]. Следовательно, время хранения пробы в специализированных пробоотборниках Elchrom следует скорректировать в соответствии с имеющимися данными [74, 75].
Диффузия через силиконовое уплотнение. Отмечено, что силиконовая резина, в силу своего достаточно рыхлого строения, обладает как высокой растворимостью водорода в ней, так и высоким коэффициентом диффузии по сравнению другими, более плотными полимерными материалами [76]. Поэтому, авторы статьи заявили, что допустимая длительность хранения пробы ИЖ в шприце не будет высокой. Если толщина уплотнения, или величина зазора между поршнем шприца и корпусом Ak , длина уплотнительного кольца (толщина силиконового уплотнительного кольца) 4, коэффициент диффузии Dk то, можно получить выражение, аналогичное выражению (1.6), позволяющее определять время хранения пробы ИЖ в шприце:
Для силиконовой резины коэффициент диффузии Dk = 83- 10-6 см2/с, (точное значение для диметилполисилоксана, взятое из [76, 77], для других кремнийорганических резин можно приблизительно принять те же значения). Приняты следующие геометрические размеры уплотнительного кольца: 4 1 мм, Л 0.1 мм. Тогда длительность хранения пробы ИЖ в шприце, при котором концентрация водорода снизится на 5% составит, примерно, десять часов.
Известно, что от момента забора пробы, до проведения анализа может понадобиться несколько суток. Таким образом снижение концентрации водорода (одного из важнейших газов) за 10 часов на 5% можно считать критичным. На основании данных статьи можно сказать, что применение силиконовых элементов в пробоотборных устройствах изоляционных жидкостей и газов для проведения ГХ анализа не допустимо.
Диффузия через свинцовое уплотнение. Для шприцов с металлическим торцом на свинцовом уплотнении диффузией через свинцовое уплотнение авторы пренебрегли, объясняя это тем, что свинец является плотным, хорошо деформируемым материалом. Технологический процесс соединения торца и стеклянного корпуса обеспечивает эффективное заполнение швов и микротрещин, в силу чего диффузией водорода и других газов в свинцовом уплотнении практически можно пренебречь. Таким уплотнением снабжены широко распространенные в электроэнергетике многоразовые шприцы производства ОАО «Медстекло» г. Клин. Однако, в настоящее время, шприцы со свинцовым уплотнением сняты с производства.
Диффузия через стекло. Не все виды стекол можно использовать для изготовления пробоотборников. Например, если в качестве материала корпуса пробоотборника использовать кварцевое стекло, то необходимо иметь в виду повышенную утечку газов через толщу стекла. Коэффициент газопроницаемости кварцевого стекла при давлении 760 торр - 3150-Ю13 см3/с-см2 торр, а, например, натриевого - 9,8-Ю13 см3/с-см2 торр. Как видно из приведенных примеров, значение газопроницаемости материала шприца в зависимости от состава может отличаться в 30 и более раз.
Авторы статьи исключают диффузию газов через материал специализированного пробоотборника Elchrom. Это связано с тем, что указанные пробоотборники изготавливаются из боросиликатного стекла с содержанием не менее 80% Si02, (12 - 13) % В203, (3 - 4) % Na20 и (1 - 2) % А1203. Стекло с таким химическим составом известно под разными названиями: «пирекс», корнинг, дюран 50, иенское стекло, гизиль, монекс и т.д. В отличие от кварцевого, стекло «пирекс» практически непроницаемо для Н2, 02, N2, Не и углеводородных газов [69].
Диффузия газов через конусообразный наконечник шприца (приемное устройство. После отбора пробы ИЖ в шприц приемное устройство, как правило, герметизируется заглушкой. В пробоотборнике Elchrom эти функции выполняет прецизионный трехходовой кран, обеспечивающий надежную герметизацию приемного устройства. Таким образом, диффузия через уплотнения приемного устройства, не учитывалась.
Программа проведения экспериментов
Как известно, существует несколько видов частичных разрядов. Во-первых, это разряд в резконеоднородном поле, когда ЧР занимает малую область в той части изоляции, где существует резконеоднородное сильное поле. Во-вторых, разряд в газовой полости, либо, в общем виде, в части промежутка с малой электрической прочностью. Рассмотрим эти случаи по отдельности.
Частичные разряды в резконеоднородном поле. Если принять, что при пороговой напряженности Ет разряд инициируется непосредственно в жидкости, и разряд затухает после прохождения некоторого расстояния, то в процессе разряда напряженность поля в канале разряда будем считать примерно соответствующей электростатической напряженности. В приближении первого порядка будем считать её равной Ет . Если заряд не очень значителен, то он будет слабо искажать электростатическое поле, создаваемое электродами.
Частичные разряды в пузырьках и парогазовых полостях. Как известно, электрическая прочность газа много меньше электрической прочности жидкостей. Более того, напряженность электрического поля в пузырьках всегда больше чем напряженность электрического поля в жидкости. Поэтому в парогазовых полостях всегда возникает разряд при напряжениях, меньших, чем напряжение зажигания в отсутствие пузырьков.
Считается, что электрический пробой в малых зазорах происходит по многолавинному механизму, более того, напряжение пробоя соответствует кривой Пашена. Если основываться на этом утверждении, то можно сделать следующие оценки. Напряжение пробоя поры
Оценим энерговыделение при многолавинном ЧР в полости. Лавина электронов зарождается при попадании так называемого «инициирующего», либо «эффективного» электрона в промежуток полости. После того, как лавина прошла весь промежуток, должна зародиться следующая лавина за счет вторичных ионизационных процессов. При этом, ток первой лавины, да и последующих тоже, приводит к появлению и последующему накоплению зарядов на поверхности поры. Это вызывается тем обстоятельством, что ток в диэлектрике не протекает, соответственно заряды неизбежно накапливаются на границе диэлектрика. Оценку энерговыделения можно сделать из электротехнической аналогии: считаем внутренность поры резистором, через который производится зарядка емкости. Что следует из этих соотношений?
Каждая порция заряда dQ, переносится с одной границы поры до другой при разнице потенциалов на поре Un, что приводит к выделению энергии
При этом разница потенциалов уменьшается на величину dQIC, где С -емкость, которая заряжается. А изменение заряда на поверхности поры можно выразить через изменение напряжения
Здесь Um - напряжение на поре, соответствующее зажиганию пробоя поры (по Пашену), оно же равно напряжению пробоя поры \]ъ, /пп -напряжение погасания пробоя поры. Если напряжение зажигания можно достаточно хорошо определить в соответствие с кривой Пашена, то напряжение погасания можно считать только как долю от напряжения зажигания f/пп « 0(U3n.
В этом выражении присутствует не измеряемый параметр Um. Попробуем, используя выражения (2.1) - (2.6), насколько это возможно, перейти к измеряемым параметрам.
Напряжение пробоя Um косвенно зависит от напряжения, т.к. при определенной напряженности и, давлении равном атмосферному, пробой будет происходить только в порах размера, большего некоторого критического. Здесь тоже может быть несколько вариантов. Для простоты будем считать, что в промежутке имеется пора (или поры), одного определенного размера. Тогда имеется только одно значение pd, которому соответствует некоторое значение Um. Если напряжение на промежутке больше того, при котором создается пробивное напряжение в поре, то она пробивается и возникает ЧР. В этом случае энерговыделение, в соответствие с (2.10), не зависит от напряжения. Если имеются поры нескольких размеров (и форм), то при воздействии напряжения сначала возникнут ЧР в порах большего размера, потом в порах меньшего размера, при этом энерговыделение будет разным, даже если будут одинаковые заряды Q. Отметим, что большему текущему значению напряжения будут соответствовать меньшие значения энерговыделения!
2.1.3 Частичные разряды в прослойках жидкости, имеющих границу с твердым диэлектриком. Отличительной способностью ЧР третьего типа является наличие твердого диэлектрика, что приводит при возникновении частичных разрядов к формированию долгоживущих поверхностных зарядов. Это обстоятельство важно, поскольку поверхностные заряды оказывают сильное влияние на напряженность поля, а, соответственно и на пробой при переменном напряжении. Необходимое пояснение состоит в следующем. Если в течение какого-либо полупериода возникает ЧР и формируется потенциальный рельеф на поверхности за счет осевших зарядов, то в следующем полупериоде, при смене полярности, образовавшийся потенциальный рельеф будет оказывать влияние на систему своей напряженностью, увеличивая напряженность поля в поре и падение напряжения на поре. Вследствие чего новые ЧР под действием этой напряженности могут появляться при меньшем (по абсолютной величине) напряжении. В этом случае можно представить развитие ЧР при подъеме напряжения следующим образом. Первые частичные разряды возникают при некотором напряжении вблизи максимума напряжения. На следующем полупериоде за счет поля осевших зарядов разряд происходит при меньшем напряжении, не доходя до максимума по амплитуде. На следующем полупериоде разряд ещё сдвинется. В принципе, установившиеся частичные разряды должны постоянно зажигаться при напряжении, соответствующем примерно половине амплитуды воздействующего переменного напряжения.
В случае незавершенного поверхностного разряда можно привести те же рассуждения.
Попробуем сделать оценку энерговыделения. Будем считать, что пробой масляного промежутка имеет строго пороговый характер, и каждый раз происходит при одинаковой напряженности поля, и при каждом пробое происходит выравнивание потенциалов поверхности и электрода. После этого процесс пробоя прекращается и проводящий канал распадается. Заряд, по-видимому, может быть достаточно большим и полностью компенсировать внешнее поле. Энерговыделение происходит не только за счет заряжения определенной емкости, но и, при росте площади, занимаемой осевшим зарядом, к росту самой емкости. И тот, и другой фактор учитываются через заряд, протекший в процессе ЧР. По-видимому, для этого случая также годится выражение, аналогичное (2.10), только в качестве Um следует взять напряжение пробоя масляного промежутка /пр, напряжение погасания иш следует считать малым
В основе методики определения газостойкости лежит измерение характеристик частичных разрядов в диэлектрических жидкостях, с последующим вычислением коэффициента газообразования, который обратно пропорционален стойкости ИЖ к разложению. Для проведения экспериментов и регистрации данных, выбрана экспериментальная ячейка с системой электродов «острие-плоскость». В таком случае большая часть энергии будет затрачена на ионизацию молекул масла.
Экспериментальные исследования азоплотности пробоотборных устройств с гибкой оболочкой
Выравнивание концентрации газов в трансформаторном масле играет важную роль как при отборе проб ТМ из электрооборудования или испытательной ячейки, так и при извлечении газов при анализе. Известно, что отбор проб масла из электрооборудования производят строго в одном месте, как правило в нижней части бака. В то же время, образование газов происходит за счет процессов в активной части, а именно: в обмотке, магнитопроводе, вводе и т.п. Расстояние между точками отбора и местами образования газов зачастую значительны и в ряде случаев, составляют 1 и более метров. В связи с этим возникают два вопроса. Каким образом газ будет попадать из мест возникновения в точку отбора пробы ТМ? Как быстро возникновение нештатной ситуации, сопровождающейся газовыделением, отразится на росте концентрации растворенных газов вблизи точки пробоотбора?
Теоретические исследования распространения газов в трансформаторном масле На основании определенных ранее нами коэффициентов диффузии [74, 75] можно утверждать, что только диффузия не может объяснить распространение газов. Характерные расстояния для самого «быстрого» газа - водорода составляют за один месяц
При размерах оборудования 10 м, газ должен сосредоточиваться только в области действия энергетических факторов, то есть там, где он и образуется, соответственно, и не может достигать точек забора и контроля.
Отсюда можно сделать вывод о том, что для эффективного переноса требуется возникновение потоков жидкости. Известно, что при напряжениях более 100 В, в жидкости возникают электрогидродинамические (ЭГД) течения [97], достигающие 10 м/с при напряженности ЭП порядка 1 МВ/см. В различных видах оборудования различны механизмы возникновения потоков.
Трансформаторы и реакторы с принудительным охлаждением. В этом случае масло перемешивается с помощью насосов и распределение газов становится однородным за время, примерно соответствующее утроенному времени прокачки полного объема масла. Трансформаторы и реакторы с естественным охлаждением. В этом случае термоконвекция является основным механизмом распределения растворенных газов. Оценка времени перемешивания состоит из следующих этапов: Расстояние, на которое успеет уйти газ за время подъема жидкости со скоростью v вдоль обмотки длиной 1верт
Оценку скорости подъема можно сделать из следующих соображений. Ясно, что первопричиной возникновения конвективных потоков жидкости является разница плотностей Ар нагретого масла вблизи обмотки и холодного масла на периферии. На наш взгляд, наиболее типичным представляется возникновение восходящего потока в промежутке между обмоткой и диэлектрическим барьером. Нисходящий поток будет вблизи стенок МНЭО. Для простоты считаем щель, где возникает восходящий поток, плоской, имеющей
Определим изменение плотности через изменение температуры и температурный коэффициент объемного расширения Ар аАТр. Перепад температур ЛГ Т\ - Т2 составляет в рабочем режиме примерно АТ-10К, коэффициент объемного расширения a -6-l0 4l/К. В выражение (3.4) подставляем значение вязкости при температуре обмотки, т.е. примерно 30 С, Г -210" Па-с. Если взять ширину зазора b 5 см, то скорость подъема составит примерно 50 см/с. Поток нагретой жидкости поднимается вверх, здесь его скорость убывает, он поворачивается, движется вдоль верхней границы и потом стекает вниз в полости между картоном и фарфоровой покрышкой. На самом деле надо учесть торможение за счет обратного потока у стенок и в горизонтальных частях, поэтому более реалистичной представляется оценка скорости (10 - 20) см/с.
Потоки жидкости переносят вместе с собой растворенный газ, разнося его по всему объему МНЭО. Однако это ещё не означает, что растворенный газ равномерно распределится и его концентрация вблизи точки забора проб окажется идентичной концентрации в области генерации газа или даже равна средней концентрации. Для того, чтобы это произошло, обязательным этапом в газораспределении должна быть диффузия растворенных газов. Только она обеспечит проникновение газов в области забора проб.
Поскольку процессы газообразования и газораспределения происходят одновременно, ясно, что концентрация газов в зоне пробоотбора и в зоне генерации должны отличаться. Насколько отличаться - зависит от скорости газообразования, т.е. от скорости развития дефекта в электрооборудовании.
Для более ясного понимания газораспределения в ВМНЭО с естественной конвекцией целесообразно рассмотреть экспериментально возникновение и развитие течений. С этой целью необходимо разработать модель МНЭО, методику проведения экспериментов и регистрации течений.
Реакторы, с точки зрения оценки скоростей течений, отличаются от трансформаторов только увеличенной вибрацией, приводящей к дополнительной генерации газа [97]. Газораспределение должно быть такое же, как в трансформаторах, хотя, на наш взгляд, возможно возникновение специфических течений, связанных с вибрацией.
Как было сказано выше, на данный момент существует один, наиболее эффективный механизм распространения диагностических газов в теле высоковольтного МНЭО. Поэтому, необходимо провести исследования по изучению течений в объеме электрооборудования, которые покажут, насколько правдоподобными являются результаты расчетов и хроматографического анализа.
Экспериментальная установка. Экспериментальная установка представляет собой прозрачный герметичный корпус (бак) (1), в котором закреплена уменьшенная модель реактора (2). В верхней части бака вмонтированы 2 штуцера (4), один из которых соединен с ресивером (6) и служит для создания постепенного разрежения в баке реактора на момент заполнения ячейки маслом; второй соединен с расширительным бачком (5) установки и является заправочным.
