Μελέτη διηλεκτριής συμπεριφοράς νανοελαίων
Loading...
Date
2023-10-04
Authors
Σιάχος, Νικόλαος
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα στοιχεία που απαρτίζουν τα Δίκτυα Υψηλής Τάσης λειτουργούν σε τάσεις εναλλασσόμενου ρεύματος οι οποίες είναι πολύ υψηλές. Η ασφαλής λειτουργία των στοιχείων αυτών προϋποθέτει μόνωση για την αποφυγή βλαβών σε περίπτωση υπερτάσεων. Οι κυριότερες υπερτάσεις είναι είτε αυτές που προκαλούνται από την πτώση ενός κεραυνού στο δίκτυο μεταφοράς, είτε από σφάλματα ή χειρισμούς που πραγματοποιούνται από τους τεχνικούς του δικτύου πολύ συχνά, στα πλαίσια συντήρησής του.
Υπάρχουν διάφορα είδη μονώσεων, ωστόσο εμάς θα μας απασχολήσουν τα μονωτικά έλαια. Σε πολλές περιπτώσεις γίνεται χρήση ορυκτών ελαίων ως μονωτικό υλικό, με πιο ενδεικτικό παράδειγμα τη μόνωση των τυλιγμάτων ενός μετασχηματιστή. Σε αυτή την περίπτωση το λάδι εμποτίζεται σε χαρτί. Με την ορθή γνώση των ικανοτήτων της μόνωσής μας μπορούμε να αποφύγουμε περιπτώσεις βλαβών αλλά και να αυξήσουμε το χρόνο ζωής των στοιχείων του δικτύου.
Τα ορυκτέλαια που χρησιμοποιούνται ως μονωτικό μέσο ξεχωρίζουν για την υψηλή τους διηλεκτρική αντοχή και τις ψυκτικές τους ιδιότητες. Ωστόσο, ορισμένα μειονεκτήματα τους όπως το ότι έχουν χαμηλό σημείο ερτερτερ και είναι δυνητικά επικίνδυνα για το περιβάλλον (PCBs) έχουν στρέψει πολλούς ερευνητές σε εναλλακτικά μονωτικά υγρά, όπως φυτικούς και συνθετικούς εστέρες. Τα συγκεκριμένα έλαια είναι βιοδιασπώμενα, μη τοξικά και έχουν υψηλό σημείο ανάφλεξης.
Εκτός από την αντικατάσταση των ορυκτελαίων με φυτικούς ή συνθετικούς εστέρες, αντικείμενο ερευνών αποτελεί και η βελτίωση των θερμικών και διηλεκτρικών ιδιοτήτων τους.
Έτσι, τις τελευταίες δεκαετίες διάφοροι τύποι νανοσωματιδίων έχουν προστεθεί σε μονωτικά έλαια, η επιλογή των οποίων γίνεται με βάση τη θερμική αγωγιμότητα και την διαπερατότητά τους. Αυτά τα τροποποιημένα μονωτικά έλαια ονομάζονται νανοέλαια. Έπειτα από καλό διασκορπισμό των νανοσωματιδίων στο έλαιο- βάση έχει παρατηρηθεί βελτίωση στις ηλεκτρικές ιδιότητες: βελτιωμένη τάση διάσπασης σε AC δοκιμές και κρουστικές κεραυνών αλλά και στις θερμικές ιδιότητες του νανοϋγρού.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία εξετάζεται η επίδραση της παρόδου του χρόνου (γήρανση) στη διηλεκτρική αντοχή του ελαίου φυτικού εστέρα FR3TM και νανοελαίων με βάση το προαναφερθέν έλαιο. Τα 4 νανοέλαια που χρησιμοποιήθηκαν παρασκευάστηκαν στο εργαστήριο Υψηλών Τάσεων του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών τον Μάρτιο του 2021: σε φυτικό έλαιο FR3 προστέθηκαν νανοσωματίδια Al2O3, ZnO, SiC και TiO2 με περιεκτικότητα 0,004% w/w το καθένα. Επίσης εξετάστηκε καθαρό έλαιο FR3 που χρησιμοποιήθηκε πρώτη φορά την ίδια περίοδο, αλλά και αχρησιμοποίητο καθαρό έλαιο FR3 για να γίνει η σύγκριση. Για την διεξαγωγή των μετρήσεων χρησιμοποιήθηκε η συσκευή BAUR DTA 100C και ανάλυση των πειραματικών αποτελεσμάτων έγινε με την προσαρμογή τους σε Weibull και Normal κατανομές μέσω του προγράμματος Origin.
Description
Keywords
Μονωτικά υλικά, Υγρά διηλεκτρικά, Νανοέλαια, Γήρανση, Τάση διάσπασης