Настоящий прорыв. Обнаружена одна из причин возникновения пробоя в изоляционной жидкости

Ученые Новосибирского государственного технического университета НЭТИ работают над фундаментальным исследованием разрядных процессов в изоляционных жидкостях. На данном этапе исследователи уже могут точно описать механизм формирования условий возникновения пробоя. 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.

• Александр Ридель, кандидат технических наук, доцент кафедры безопасности труда факультета энергетики НГТУ НЭТИ.

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.

• 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.

Изображение: Новосибирский государственный технический университет