Διηλεκτρικές ιδιότητες ηλεκτρομονωτικών ελαίων. Επίδραση νανοσωματιδιακής ρύπανσης

Abstract

Στην εργασία αυτή μελετώνται οι διηλεκτρικές ιδιότητες των ηλεκτρομονωτικών ελαίων και οι διάφορες χρήσεις τους σε ηλεκτρολογικό εξοπλισμό. Στην ανάλυση της χρήσης των ηλεκτρομονωτικών ελαίων, δίνεται έμφαση στη συσκευή του μετασχηματιστή ισχύος, λόγω της λειτουργικής και οικονομικής σημασίας του για το ηλεκτρικό δίκτυο. Γίνεται αναφορά στους βασικούς λόγους αστοχίας του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού που χρησιμοποιεί λάδι για ηλεκτρομόνωση και σύντομη παρουσίαση της εξέλιξης των ηλεκτρομονωτικών ελαίων. Στη συνέχεια, ανιχνεύονται πειραματικά τα φαινόμενα πόλωσης που εισάγονται από την ρύπανση νανοσωματιδίων σε παραφινέλαιο, ένα οργανικό μονωτικό υγρό, που αποτελεί το κύριο συστατικό των ηλεκτρομονωτικών ελαίων και εμφανίζει ανάλογη ηλεκτρική συμπεριφορά. Χρησιμοποιήθηκαν τεχνητά δείγματα τα οποία περιελάμβαναν κονίες από τα οξείδια CuO, Cu2O και Fe2O3 σε συγκεντρώσεις έως 5% w/v στο υγρό παραφινέλαιο. Η ανάμειξη έγινε με τη βοήθεια υπερήχων. Εξετάστηκε η σχετική διηλεκτρική σταθερά και η εφαπτομένη απωλειών (tanδ) των μιγμάτων και του καθαρού υγρού δείγματος αναφοράς στην περιοχή συχνοτήτων 20 Hz έως 1 MHz, με τη μέθοδο της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας στο πεδίο της συχνότητας.

This work describes the dielectric properties of electrical insulating oils and their basic electric power applications. In applications' analysis, we emphasize to the power transformer due to its operational role and its significant cost in the electric grid. We also describe the main causes of failure for oil filled electrical equipment (OFEE) and a presentation of the electrical insulating oils' process. This work investigates polarization phenomena induced by nanoparticle inclusions in paraffin oil, an insulating organic liquid. Fine metal oxide powders and nanopowders of CuO, Cu2O and Fe2O3 were tested at concentrations up to 5% w/v in the liquid matrix. Emulsification was attained by ultrasound treatment to avoid agglomerations. The relative dielectric constant and loss tangent (tanδ) of both pure oil and emulsions were recorded with dielectric spectroscopy method, in the 20 Hz-1 MHz frequency range. Dielectric spectroscopy results are given for the samples, relating the dielectric measurements to the sample composition and morphology.