Electrical discharges in mineral oil developing from insulated transformer wire to plane

• Autorzy: Galczak Józef

Warianty tytułu

PL

Wyładowania elektryczne w oleju mineralnym rozwijające się od izolowanego płaskownika nawojowego do elektrody płaskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper deals with electrical discharges developing under lightning impulses from a strip of a transformer wire to a plane, both paper covered. The pictures of the discharge patterns were taken out by means of single shot shadowgraph method using a Q-switched laser as flash lamp. The investigations revealed that the 2nd mode positive discharge structures are less developed radially than those in set-ups of very high field nonuniformity and that their streamers underwent conversion into the 3rd mode ones not at the electrode surface but in the bulk of oil, close above the insulated flat electrode. This conversion feature has been ascribed to a relatively large capacity of the set-up under test and low field intensification on the surface of the HV electrode. A number of cases were recorded, in which the discharges were incepted not on the surface of the paper but in the bulk of oil. Effect of artificially implemented "weak points" on discharge onset voltage and discharge sites was also studied. Their effect turned out to be complex. For higher test voltage values they revealed to be statistically really weak points of the set-up but for the lower ones they were obscured by inherent weak points in the insulation. It was also found that the positive impulses are far less efficient in detection of faults in the insulating systems.

PL

Artykuł dotyczy wyładowań elektrycznych rozwijających się pod wpływem udaru piorunowego w oleju transformatorowym od fragmentu izolowanego płaskownika nawojowego do elektrody płaskiej. Zdjęcia tworów wyładowczych wykonywano za pomocą jednokadrowej metody cieniowej używając lasera o komutacji dobroci jako lampy błyskowej. Badania nad przebiegiem wyładowań wykazały, że dodatnie twory wyładowcze 2. rzędu są mniej rozbudowane promieniowo, niż w układach o skrajnej nierównomierności pola, zaś ich strimery ulegają konwersji w strimery 3. rzędu nie u powierzchni elektrody WN, a w głębi cieczy, tuż nad izolowaną płytą. Ta cecha konwersji została przypisana dużej pojemności układu i stosunkowo niskiemu spiętrzeniu pola na powierzchni elektrody inicjującej. Zarejestrowano kilka przykładów inicjacji wyładowań pozaelektrodowych, zachodzących w głębi przestrzeni olejowej. Przebadano także wpływ celowo umieszczonych potencjalnych osłabień izolacji elektrody WN na napięcie i miejsce inicjacji wyładowań. Wpływ tych "słabych punktów" był niejednoznaczny. Dla wyższych napięć probierczych były one, statystycznie rzecz biorąc, istotnie słabymi punktami układu, ale dla niższych zostały usunięte w cień przez istniejące już w izolacji "wrodzone" osłabienia. Stwierdzono również, że dodatnie udary są znacznie mniej przydatne do detekcji wad układu izolacyjnego, niż udary ujemne.

Słowa kluczowe

EN

streamers in paper-oil insulation; weak points of paper-oil insulation

PL

wyładowania elektryczne; olej transformatorowy; izolacja papierowo-olejowa

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2004
• Tom: Vol. 53, nr 4
• Strony: 353--367
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Galczak Józef

• Institute of Electrical Power Engineering, Technical University of Łódź

Bibliografia

• 1. Badent R., Kist K., Schwab A. J.: Investigation of pre-breakdown phenomena in insulating oil. 8th International Symposium on High Voltage Engineering, Yokohama, Japan, August 23-37. 1993, Paper 24.03, pp. 219-222.
• 2. Barman P.,. Kroll S., Sunesson A.: Spectroscopic measurement of streamers in dielectric liquids. 9th International Symposium on High Voltage Engineering, Austria, Graz, August 28 September 1, 1995, pp. 1936-1-936-4.
• 3. Barman R., Kroll S., Sunesson A.: Spectroscopic measurement of streamer filaments in electric breakdown in a dielectric liquid. Journal of Physics D, Vol. 29, 1996, pp. 1188-1196.
• 4. Devins J. C., Rzad S. J., Schwabe R. J.: The role of electronic processes in the electric breakdown of liquids. International Conference on Electrons in Fluids, Banff, Alberta. Canada, 5-11 September, 1976.
• 5. Devins J. C., Rzad S. J.. Schwabe R. J.: Prebreakdown phenomena in sphere-sphere electrode configurations in dielectric liquids. Applied Physics Letters. Vol. 2, 1977, No. 5, pp. 313-314.
• 6. Devins J. C., Rzad S. J., Schwabe R. J.: Breakdown and prebreakdown phenomena in liquids. Journal of Applied Physics, Vol. 52, 1981. pp. 4531-4545.
• 7. Galczak J.: Electrical discharges in transformer oil in a set-up of paper insulated electrodes. Archives of Electrical Engineering, Vol. XLVIII, 1999, No 1-2, pp. 155-172.
• 8. Hebner R. E. et al.: Obserrations of Prebreakdown and Breakdown Phenomena in Liquid hydrocarbons. II. Non-uniform Field Conditions. IEEE Transactions on Electrical Insulation, Vol.l2, 1985, No.2, pp. 281-292.
• 9. Jaksts A., Cross J. D.: High Speed Streak Photography of the Breakdown of Transformer Oil and the Dependence of its Naturę on Local Stored Energy. IEEE Transactions on Electrical Insulation, Vol. 18, 1983, No. 6, pp. 599-604.
• 10. Kлиmкин B. Ф. et al.: Ceepxcкoчpocmԋaя uԋmepϕepompuя ԋaчaԋoũ cmaϭuu paɜɵumuя ɜԋeкmpuчecкozo paɜpяϭa. Hoвocиõиpcк. 1975, IX, c. 262- 264.
• 11. Lesaint O., Massala G.: Positire Streamer Propagation in Large Oil Gaps: Experimental Characterization of Propagation Modes. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 5, 1998, No.3, pp. 360-370.
• 12. Linhjell D., Lundgard L., Berg G.: Streamer Propagation under Impulse Voltage in long Point-Plane Gaps. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol.l, 1994. No.3, pp. 447-458.
• 13. Mosiński F., Galczak J.: Niektóre problemy izolacji transformatorów olejowych (Some problems of oil transformers — in Polish). II Technological and Scientific Seminar on Materials and Insulation Structures in Electrotechnology, Ustroń-Jaszowiec, 26-28 April, 1985, pp. 181-185.
• 14. Ogahaki S ., Fujioka M.: Optical study of positive streamer propagation in insulating oils. 7th International Symposium on High Voltage Engineering, Dresden, August 26-30, 1991, Paper 21.01, pp. 13-16.
• 15. Thomas W. R. L., Forster E. O.: Electrical conductance and breakdown in liąuid dielectrics. Proceedings of the 5"m/' International Conference on Conduction and Breakdown in Dielectric Liquids, Noordwijkerhout, Netherlands, 28- 31 July, 1975, pp. 49-54.
• 16. Torszin Yu. V .: On Existence of Leader Discharges in Minerał Oil. Dirergent Field. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation, Vol. 2, 1995, No.l, pp. 167-179.
• 17. Topшин Ю. B.: K npoϭлmee cyɰecmeoeaля лuϭepԋozo npoųecca npы umnyльcԋom ɜлeкmpuчecкom mpaԋcϕopmamopԋыx maceл. Злeктpичecтвo, No. 5, 1993, c. 4-16.
• 18. Wodziński J., Galczak J.: Badanie inicjacji i rozwoju wyładowań niezupełnych w oleju transformatorowym (Investigations of inception and development of ' partia! discharges in transformer oil — in Polish). Report from research grant No. 8 8253 92 03. Politechnika Łódzka, Lódź 1995.
• 19. Yamashita H., A m a n o H.: Prebreakdown Phenomena in Hydrocarbon Liąuids. IEEE Trans-actions on Electrical Insulation, Vol. 23, 1985, No. 4, pp. 739- 750.
• 20. Yamashita H., Am ano H., Mori T.: Oplical obsmations of pre-breakdown and break-down phenomena in transformer oil. Journal of Physics D, Vol. 10, 1977, pp. 1733-1760.