Δοκιμαστής τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών στην Ελλάδα

Ο δοκιμαστής τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα όργανα ελέγχου στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, όπου η αξιοπιστία του εξοπλισμού εξαρτάται άμεσα από την κατάσταση των μονωτικών υλικών. Οι βλάβες στον ηλεκτρολογικό εξοπλισμό συνεπάγονται συχνά σημαντικές οικονομικές, κοινωνικές και περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Παρότι οι υπερτάσεις που προκαλούνται από κεραυνούς αποτελούν μία από τις κυριότερες αιτίες καταστροφής της μόνωσης, υπάρχουν και άλλοι, λιγότερο εμφανείς αλλά εξίσου επικίνδυνοι μηχανισμοί που σχετίζονται με την υποβάθμιση του υγρού μονωτικού. Υπό την επίδραση εναλλασσόμενου ηλεκτρικού πεδίου, οι ατέλειες αυτές μπορούν να προκαλέσουν σταδιακή μείωση της διηλεκτρικής αντοχής του μονωτικού ελαίου και τελικά να οδηγήσουν σε ηλεκτρική διάσπαση.

Η διηλεκτρική αντοχή ως βασικός δείκτης της ποιότητας του μονωτικού ελαίου

Η διηλεκτρική αντοχή του μονωτικού ελαίου μετασχηματιστών αποτελεί μία από τις σημαντικότερες παραμέτρους για την αξιολόγηση της καταλληλότητάς του προς χρήση. Ορίζεται ως ο λόγος της τάσης διάσπασης προς την απόσταση μεταξύ των ηλεκτροδίων. Όσο υψηλότερη είναι η τιμή αυτή, τόσο καλύτερες είναι οι μονωτικές ιδιότητες του ελαίου.

Ένα σωστά φιλτραρισμένο και αφυδατωμένο μονωτικό έλαιο μπορεί να παρουσιάζει τάση διάσπασης μεγαλύτερη από 60 kV, ενώ ένα παλαιό ή μολυσμένο έλαιο μπορεί να εμφανίζει τιμές δύο ή ακόμη και τρεις φορές χαμηλότερες. Η αιτία είναι προφανής: η παρουσία υγρασίας, φυσαλίδων αερίου ή στερεών σωματιδίων μειώνει σημαντικά τη διηλεκτρική αντοχή του ελαίου, διευκολύνοντας τον σχηματισμό αγώγιμων καναλιών στο εσωτερικό του διηλεκτρικού. Ακόμη και μικρές μεταβολές στην περιεκτικότητα υγρασίας ή στις ακαθαρσίες μπορούν να προκαλέσουν σημαντική μείωση της ηλεκτρικής αντοχής, δημιουργώντας συνθήκες για την εμφάνιση μερικών εκκενώσεων.

Καθώς η τάση μεταξύ των ηλεκτροδίων αυξάνεται σταδιακά, αρχικά εμφανίζονται μεμονωμένοι σπινθήρες που σβήνουν μόνοι τους. Με την περαιτέρω αύξηση της τάσης, οι σπινθήρες γίνονται συχνότεροι μέχρι να προκληθεί πλήρης ηλεκτρική διάσπαση, οπότε η διηλεκτρική αντίσταση του ελαίου μηδενίζεται. Η κρίσιμη αυτή τιμή καταγράφεται από τον δοκιμαστή τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών, ο οποίος καθορίζει εάν το μονωτικό έλαιο μπορεί να συνεχίσει να χρησιμοποιείται με ασφάλεια ως μονωτικό μέσο.

Μηχανισμοί ηλεκτρικής διάσπασης στα υγρά διηλεκτρικά

Σε πραγματικές συνθήκες λειτουργίας, η ηλεκτρική διάσπαση ενός υγρού μονωτικού αποτελεί μια πολύπλοκη φυσική διεργασία, στην οποία συμμετέχουν διάφοροι μηχανισμοί. Υπό την επίδραση του ηλεκτρικού πεδίου, στερεά σωματίδια ή σταγονίδια νερού μπορούν να σχηματίσουν αλυσίδες μεταξύ των ηλεκτροδίων, δημιουργώντας αγώγιμη διαδρομή για τη διέλευση του ηλεκτρικού ρεύματος. Τα σωματίδια αυτά ενδέχεται να προέρχονται από εκκενώσεις τόξου ή από την οξείδωση μεταλλικών επιφανειών. Παράλληλα, το μονωτικό έλαιο μπορεί να απορροφήσει υγρασία από το περιβάλλον μέσω μη απολύτως στεγανών στοιχείων του μετασχηματιστή.

Ακόμη και όταν δεν υπάρχουν φυσαλίδες αερίου, το έλαιο μπορεί να μεταβεί τοπικά στη αέρια φάση λόγω της τοπικής θέρμανσης που προκαλείται από ηλεκτρόνια τα οποία εκπέμπονται από την κάθοδο. Επειδή η διηλεκτρική αντοχή των αερίων είναι σημαντικά μικρότερη από εκείνη των υγρών, η ηλεκτρική εκκένωση ξεκινά στην αέρια φάση και στη συνέχεια μπορεί να εξαπλωθεί σε ολόκληρο τον όγκο του διηλεκτρικού.

Σε οξειδωμένα ή μολυσμένα μονωτικά έλαια οι διεργασίες αυτές επιταχύνονται. Τα ξένα σωματίδια ευθυγραμμίζονται κατά μήκος των δυναμικών γραμμών του ηλεκτρικού πεδίου, σχηματίζοντας μία αγώγιμη «γέφυρα» που τελικά κλείνει το ηλεκτρικό κύκλωμα και προκαλεί ηλεκτρική διάσπαση.

Γήρανση του μονωτικού ελαίου και επίδραση στην τάση διάσπασης

Κατά τη μακροχρόνια λειτουργία του μετασχηματιστή, το μονωτικό έλαιο υφίσταται αναπόφευκτα γήρανση. Συσσωρεύονται προϊόντα οξείδωσης, αυξάνεται η ποσότητα μηχανικών ακαθαρσιών και μεγαλώνει η περιεκτικότητα σε υγρασία. Όλοι αυτοί οι παράγοντες οδηγούν σε μείωση της τάσης διάσπασης, αυξάνουν τον κίνδυνο ηλεκτρικών εκκενώσεων και επιταχύνουν την υποβάθμιση των μονωτικών ιδιοτήτων του ελαίου.

Σε εξοπλισμό με ερμητικά κλειστή δεξαμενή, όπως οι μονομπλόκ μετασχηματιστές ακτίνων Χ, οι μεταβολές αυτές μπορεί να είναι ελάχιστες καθ’ όλη τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού. Αντίθετα, στους μετασχηματιστές που βρίσκονται σε επαφή με τον ατμοσφαιρικό αέρα, η διαδικασία γήρανσης εξελίσσεται πολύ ταχύτερα.

Για τον λόγο αυτό, ο τακτικός έλεγχος της διηλεκτρικής αντοχής αποτελεί βασική διαδικασία προληπτικής συντήρησης. Ακριβώς γι’ αυτό χρησιμοποιείται ο δοκιμαστής τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών, ο οποίος επιτρέπει τον ακριβή προσδιορισμό του χρονικού σημείου κατά το οποίο το μονωτικό έλαιο πρέπει να καθαριστεί ή να αντικατασταθεί.

TOR – σύγχρονος δοκιμαστής τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών

Μία από τις πλέον αποτελεσματικές λύσεις που χρησιμοποιούνται σήμερα στην Ελλάδα είναι οι δοκιμαστές τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών της σειράς TOR της GlobeCore. Οι συσκευές αυτές διαθέτουν σύγχρονο σχεδιασμό, εύχρηστο περιβάλλον χειρισμού και πλήρως αυτοματοποιημένη λειτουργία. Ο εξοπλισμός TOR αυξάνει αυτόματα την τάση μέχρι το σημείο ηλεκτρικής διάσπασης του διηλεκτρικού, αναδεύει το δείγμα, ελέγχει τα χρονικά διαστήματα μεταξύ των κύκλων δοκιμής και υπολογίζει τη μέση τιμή της τάσης διάσπασης, την τυπική απόκλιση και τον συντελεστή μεταβολής.

Χάρη στα χαρακτηριστικά αυτά, τα μοντέλα TOR-80, TOR-80A και TOR-100 εξασφαλίζουν υψηλή ακρίβεια μέτρησης και εξαιρετική επαναληψιμότητα των αποτελεσμάτων, στοιχεία ιδιαίτερα σημαντικά για τα εργαστήρια που πραγματοποιούν πιστοποίηση μονωτικών ελαίων μετασχηματιστών.

Το σημαντικότερο πλεονέκτημα των συσκευών TOR είναι η εξαιρετικά γρήγορη αποσύνδεση της υψηλής τάσης κατά τη στιγμή της ηλεκτρικής διάσπασης – έως 10 μs. Με αυτόν τον τρόπο αποτρέπεται ο σχηματισμός επικαθίσεων άνθρακα μεταξύ των ηλεκτροδίων, οι οποίες θα μπορούσαν να επηρεάσουν την ακρίβεια των επόμενων μετρήσεων, ενώ παράλληλα αυξάνεται σημαντικά η διάρκεια ζωής της κυψέλης μέτρησης.

Οι δοκιμαστές τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών της σειράς TOR διακρίνονται επίσης για τις συμπαγείς διαστάσεις, την εργονομία και την ευκολία χρήσης τους. Όλες οι απαραίτητες πληροφορίες εμφανίζονται σε φωτεινή οθόνη, ενώ ο ενσωματωμένος εκτυπωτής επιτρέπει την άμεση εκτύπωση των πρωτοκόλλων δοκιμής. Η δυνατότητα αυτή καθιστά ιδιαίτερα το TOR-80A, με την ενσωματωμένη μπαταρία του, ιδανική λύση για επιτόπιες δοκιμές, όπου απαιτείται ταχεία αξιολόγηση της κατάστασης του μονωτικού ελαίου χωρίς τη μεταφορά των δειγμάτων στο εργαστήριο.

Στον ενεργειακό τομέα, οι δοκιμαστές τάσης διάσπασης λαδιού μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται ευρέως σε εργαστήρια ηλεκτροπαραγωγικών σταθμών, σε εταιρείες συντήρησης μετασχηματιστών, καθώς και σε εκπαιδευτικά ιδρύματα που ειδικεύονται στα ηλεκτρομονωτικά υλικά.

Χάρη στη χρήση σύγχρονων συσκευών όπως οι TOR-80, TOR-80A και TOR-100, οι επιχειρήσεις ηλεκτρικής ενέργειας στην Ελλάδα μπορούν να διατηρούν υψηλό επίπεδο λειτουργικής ασφάλειας, να μειώνουν τον κίνδυνο βλαβών και να παρατείνουν σημαντικά τη διάρκεια ζωής του πολύτιμου ηλεκτρολογικού εξοπλισμού.