Influence of electrodes coating with thin layers on electro-convection in transformer oils

• Autorzy: Beroual A. , Fleszyński J. , Rottenberg W.

Warianty tytułu

PL

Wpływ cienkowarstwowych pokryć elektrod na elektrokonwekcję w olejach transformatorowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper reports on the influence of electrodes coating with thin layers of different materials, on the initiation and development of the electro-convection. The investigations are achieved with a sphere-plane electrode system of aluminum. The considered transformer oil samples are fresh (unused) and aged (used) ones. The thin layers are deposits of polytetrafluoroethylene, Silicon oxide and Silicon nitride. It is shown that the nature of coating materials as well as the geometry and polarity of the electrodes greatly influence the threshold electro-convection voltage Uth, (i.e., the voltage required to set the liquid in motion). Uth is generally higher with coated electrodes than with uncoated ones. This increase is due to the fact that the electrodes coating limits the accumulation of charges in the undercoat resulting in the change of the structure of diffuse layer affecting the ionic injection processes. Uth is also higher when the electrode sphere is negative than when it's positive indicating thus the dominant role of anode in the injection mechanism in mineral oils. The effect is more marked when both electrodes are coated and the influence of polarity is more significant with fresh oils than with aged ones. At high voltages, the liquid motion is slower and the laminar character of streaming persists within a wider interval of voltages than in the case of uncoated electrodes.

PL

Artykuł przedstawia wyniki badań wpływu cienkowarstwowych pokryć elektrod na inicjacje i rozwój elektrokonwekcji w mineralnych olejach transformatorowych. W badaniach stosowano układ aluminiowych elektrod kula-płyta oraz próbki oleju transformatorowego świeżego i zestarzonego. Pokrycie elektrod stanowiły cienkie warstwy policzterofluoroetylenu (teflonu), tlenku krzemu i azotku krzemu. Stwierdzono, że rodzaj materiału pokryć oraz geometria i biegunowość elektrod silnie wpływają na napięcie początkowe elektrokonwekcji (tj. graniczną wartość napięcia wywołującą ruch cieczy). Ogólnie, napięcie początkowe elektrokonwekcji jest wyższe dla elektrod pokrytych niż dla elektrod niepokrytych. Efekt ten jest wynikiem ograniczenia przez pokrycia akumulacji ładunku, powodującej zmiany struktury przyelektrodowej dyfuzyjnej warstwy ładunku, wpływającej na procesy iniekcji jonowej. Napięcie początkowe elektrokonwekcji jest wyższe przy ujemnej biegunowości elektrody kulowej niż przy dodatniej, wskazując na dominującą rolę anody w mechanizmie iniekcji ładunków. Ten wpływ jest wyraźniejszy gdy obydwie elektrody są pokryte, przy czym zaznacza się silniej w oleju świeżym niż w oleju zestarzonym. Dla elektrod pokrytych elektrokonwekcyjny ruch oleju jest wolniejszy i zachowuje laminarny charakter w szerszym zakresie napięć niż dla elektrod niepokrytych.

Słowa kluczowe

EN

dielectric liquid; electrodes coating; electro-convection

PL

ciecze dielektryczne; pokrycie elektrod; elektrokonwekcja

• Wydawca: Polish Academy of Sciences, Committee on Electrical Engineering
• Czasopismo: Archives of Electrical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 58, nr 1-2
• Strony: 59--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Beroual A.

autor

Fleszyński J.

autor

Rottenberg W.

• Institute of Electrical Engineering Fundamentals, Wroclaw University of Technology,

Bibliografia

• 1. Fleszynski J., Lutynski B., Slowikowski J.: Factors affecting the onset and development of electro-convection in transformer oil. CIGRE - session, paper 5/33-02, Paris, 1990.
• 2. Vlastos A.E., Rusck S.: Influence of Coating on the AC Breakdown of Liquid Dielectric. Proc. International High Voltage Symposium, Zurich, 1975, pp.741-746.
• 3. Rottenberg W., Beroual A., Fleszynski J.: Influence of Thin Layers on Static Electrification Phenomena of Materials for Power Transformers. 1998 IEEE International Symp. on Electr. Ins., Arlington, Virginia, USA, 7-10 June, 1998.
• 4. Beroual A., Fleszynski J.: Influence of Electrodes Coating with Thin Layers on the Charge Injection Phenomena in Transformer Oils. Archives of Electrical Engineering, Vol. LVII, No. 1, 2008, pp. 41-55.
• 5. Felici N.J.: Conduction mechanisms in liquid dielectrics - modern concepts. World Electrotechnical Congress, Moscow, Russia, ref. 17.
• 6. Felici N.J.: High -field conduction in dielectric liquids revisited, IEEE Trans, on Electrical Insulation, Vol. El-20, 1985, pp. 233-238.
• 7. Cross J.D., Nakano M., Savannis S.: Electric stress induced motion in transformer oils under 60 Hz stress. J. of Electrostatics, Vol. 7, 1979, pp. 361-372.
• 8. Cross J.D., Jaksts A.: Particulate contamination and stress induced motion in transformer oil. IX International Conf. on Conduction and Breakdown in Dielectric Liquids (ICDL), Salford, UK, 1987, pp. 291-297.
• 9. Gäfvert U.: Particle and oil motion close to electrode surfaces. International Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP), New York, USA, 1982, pp. 495-503.