pimiПриборы и методы измеренийDevices and Methods of Measurements2220-95062414-0473BNTU10.21122/2220-9506-2020-11-2-140-147pimi-651Research ArticleМетоды измерений, контроля, диагностикиMethods of measurements, monitoring, diagnosticsИзмерение скорости просачивания трансформаторного масла через электротехнический картонTests of Impregnation Speed of Electrotechnical Pressboard with Insulating OilКозакЧ.KozakC.

Адрес для переписки: C. Kozak – Lublin University of Technology, Nadbystrzycka str., 38A, Lublin 20-618, Poland    e-mail: c.kozak@pollub.pl

c.kozak@pollub.plЛюблинский технологический университетПольшаLublin University of TechnologyPoland202026062020112140147Copyright © Козак Ч., 20202020Козак Ч.Kozak C.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://pimi.bntu.by/jour/article/view/651

В работе представлена новая установка для исследования скорости просачивания трансформаторного масла через электротехнический картон. Установка состоит из прозрачной трубы, к нижнему концу которой приклеена пластинка электротехнического картона. Затем в трубу вливается трансформаторное масло. Под пластинкой находится зеркало, направляющее её изображение в объектив фотоаппарата, который регистрирует серию изображений пластинки с заданным временным интервалом. Электротехнический картон, смоченный трансформаторным маслом, изменяет свой цвет со светло-жёлтого на тёмно-жёлтый. Время просачивания трансформаторного масла через электротехнический картон определяется по появлению на изображении поверхности картона тёмно-жёлтого пятнышка, свидетельствующего о просачивании трансформаторного масла через пластинку.

Разработан способ расчёта среднего диаметра капилляров, через которые трансформаторное масло просачивается через электротехнический картон в случае, когда их число является неизвестным, в связи с чем объём вытекающей через один капилляр жидкости невозможно измерить. Установлено, что в разных местах пластинки картона с толщиной 1 мм времена просачивания различаются. На основании проведённых измерений определено распределение времён просачивания, которые изменяются от 224 мин до 556 мин. Рассчитаны радиусы капилляров, через которые трансформаторное масло просачивается через электротехнический картон. Их величины изменяются от 47 нм до 75 нм. Структура картона представляет собой волокна целлюлозы, упакованные достаточно плотно. В связи с этим между волокнами существуют капилляры, каждый из которых состоит из участков с изменяющимися по длине радиусами. Таким образом, в картоне имеются короткие участки капилляров с радиусами как меньшими 47 нм, так и большими 75 нм.

Разработанные установка и способ расчёта размеров капилляров могут быть использованы для исследования протекания различных жидкостей через пористые материалы.

The paper presents a new test stand for ivestigating the rate of penetration of transformer oil through electrotechnical pressboard. The stand consists of a pipe, to the lower end of which is glued a pressboard plate. The pipe is filled with insulating oil. A mirror is placed under the plate, which directs its image to the lens of the camera, which takes a series of photographs at a given time interval. After being saturated with the insulating oil, the pressboard changes colour from light to dark yellow. The absorbing time is defined as the time in which a dark yellow spot appears on the lower light surface of the pressboard after the pipe is filled with oil.

A new way of determining capillary diameters has been developed when the number of capillaries is unknown and the volume of liquid flowing through them is not measurable. The distribution of the times of penetration of transformer oil through 2 mm thick electrotechnical pressboard was determined, the values of which range from about 220 min to about 550 min. It was found that the radii of capillaries through which the insulating oil penetrates are within the range from about 45 nm to about 70 nm. Due to the structure of the pressboard, which consists of cellulose fibres, arranged more or less tightly, there are capillaries in the structure of the board, each of which has sections of varying lengths of radii. This means that short sections of a single capillary can have radii both smaller than 45 nm and larger than 70 nm.

The developed stand and the new analysis method can be used for testing various porous materials for penetration by various liquids.

 

электротехнический картонтрансформаторное маслоимпрегнациякапилярыelectrotechnical pressboardinsulating oilimpregnationcapillaryReferencesKrause C. Power transformer insulation – history, technology and design. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2012, vol. 19, no. 6, pp. 1941–1947. DOI: 10.1109/TDEI.2012.6396951Krause C. Power transformer insulation – history, technology and design. IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul., 2012, vol. 19, no. 6, pp. 1941–1947. DOI: 10.1109/TDEI.2012.6396951Jalbert J., Rodriguez-Celis E., Duchesne S., Morin B., Ryadi M., Gilbert R. Kinetics of the production of chain-end groups and methanol from the depolymerization of cellulose during the ageing of paper/oil systems. Part 3: extension of the study under temperature conditions over 120 °C. Cellulose, 2015, vol. 22, no. 1, pp. 829–848. DOI: 10.1007/s10570-014-0516-8Jalbert J., Rodriguez-Celis E., Duchesne S., Morin B., Ryadi M., Gilbert R. Kinetics of the production of chain-end groups and methanol from the depolymerization of cellulose during the ageing of paper/oil systems. Part 3: extension of the study under temperature conditions over 120 °C. Cellulose, 2015, vol. 22, no. 1, pp. 829–848. DOI: 10.1007/s10570-014-0516-8Fofana I. 50 years in the development of insulating liquids. IEEE Electr. Insul. Mag., 2013, vol. 29, no. 5, pp. 13–25. DOI: 10.1109/MEI.2013.6585853Fofana I. 50 years in the development of insulating liquids. IEEE Electr. Insul. Mag., 2013, vol. 29, no. 5, pp. 13–25. DOI: 10.1109/MEI.2013.6585853Huang M., Zhou Y., Zhou Z., Qi B. A Combined Electro-Thermal Breakdown Model for Oil-Impregnated Paper. Energies, 2017, vol. 10, no. 12, p. 2160. DOI: 10.3390/en10122160Huang M., Zhou Y., Zhou Z., Qi B. A Combined Electro-Thermal Breakdown Model for Oil-Impregnated Paper. Energies, 2017, vol. 10, no. 12, p. 2160. DOI: 10.3390/en10122160CIGRE A2.35. Experiences in service with new insulating liquids CIGRE Working Group A2.35, 2010, no. 436, pp. 1–95. DOI: ISBN:978-2-85873-124-4CIGRE A2.35. Experiences in service with new insulating liquids CIGRE Working Group A2.35, 2010, no. 436, pp. 1–95. DOI: ISBN:978-2-85873-124-4Rogalski P., Opielak M. The effect of reduced pressure on the bubble effect in the composite celluloseinsulation oil-water nanodrops. In Proceedings Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies IX, 2019, vol. 10977, 130 p. DOI: 10.1117/12.2324860Rogalski P., Opielak M. The effect of reduced pressure on the bubble effect in the composite celluloseinsulation oil-water nanodrops. In Proceedings Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies IX, 2019, vol. 10977, 130 p. DOI: 10.1117/12.2324860Rogalski P. Optical registration of transformer oil absorption processes in electrical pressboard nanocapillaries. In Proc. Spie 10010, Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies VIII, 2016, vol. 10010, pp. 100101R-1-100101R–8. DOI: 10.1117/12.2243269Rogalski P. Optical registration of transformer oil absorption processes in electrical pressboard nanocapillaries. In Proc. Spie 10010, Advanced Topics in Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies VIII, 2016, vol. 10010, pp. 100101R-1-100101R–8. DOI: 10.1117/12.2243269Rogalski P., Okal P. Optical registration of the vacuum impregnation process of electrotechnical pressboard by transformer oil. In Proc. Spie 10445, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments, 2017, vol. 10445, pp. 104455E-1-104455E–7. DOI: 10.1117/12.2281033Rogalski P., Okal P. Optical registration of the vacuum impregnation process of electrotechnical pressboard by transformer oil. In Proc. Spie 10445, Photonics Applications in Astronomy, Communications, Industry, and High Energy Physics Experiments, 2017, vol. 10445, pp. 104455E-1-104455E–7. DOI: 10.1117/12.2281033Rogalski P., Kozak C., Lebedynskyi I. Statistical analysis of transformer oil penetration speed through electrotechnical pressboard. In Proc. IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP), 2017, pp. 02MAN11-1-02MAN11-4. DOI: 10.1109/NAP.2017.8190356Rogalski P., Kozak C., Lebedynskyi I. Statistical analysis of transformer oil penetration speed through electrotechnical pressboard. In Proc. IEEE 7th International Conference Nanomaterials: Application & Properties (NAP), 2017, pp. 02MAN11-1-02MAN11-4. DOI: 10.1109/NAP.2017.8190356Rogalski P., Zukowski P., Korenciak D. Determination of nanocapillaries radii statistical distribution in electrotechnical pressboard. In Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2018, vol. 10808. DOI: 10.1117/12.2501462Rogalski P., Zukowski P., Korenciak D. Determination of nanocapillaries radii statistical distribution in electrotechnical pressboard. In Proceedings of SPIE – The International Society for Optical Engineering, 2018, vol. 10808. DOI: 10.1117/12.2501462Moser H.P., Dahinden V., Brechna H. Transformerboard II: properties and application of Transformerboard of different fibres. Zürich: Weidmann AG, 1987.Moser H.P., Dahinden V., Brechna H. Transformerboard II: properties and application of Transformerboard of different fibres. Zürich: Weidmann AG, 1987.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.