Ως δίκτυο υψηλής τάσης εναλλασσόμενου ρεύματος ορίζουμε το δίκτυο που λειτουργεί υπό τάση από 1kV και πάνω. Όπως γνωρίζουμε, στους εξοπλισμούς υψηλής τάσης η μόνωση είναι απαραίτητο συστατικόγια την προστασία αυτών και τη σωστή λειτουργία τους, η δε χρήση μονωτικών λαδιών έχει καθιερωθεί εδώ και δεκαετίες,για να καλύψει την παραπάνω ανάγκη. Στη διπλωματική αυτή εργασία θα εκτελέσουμε μια σειρά πειραμάτων,για να δοκιμάσουμε τη διηλεκτρική αντοχή ενός συγκεκριμένου εξευγενισμένου ναφθενικό ορυκτέλαιο του Shell Diala Oil σε καταπόνηση εντός διακένου με γραμμικά αυξανόμενη AC τάση, μεταβάλλοντας το εύρος του διακένου, τον τύπο των ηλεκτροδίων και παίρνοντας μετρήσεις με ανάδευση ή όχι του δείγματος μετά από κάποιες ημέρες ηρεμίας αυτού. Για τη διεξαγωγή των δοκιμών μας χρησιμοποιήθηκε η συσκευή BAUR Oil Tester DTA 822-129-1 και πάρθηκαν τα απαραίτητα μέτρα, για να εξασφαλιστεί η αξιοπιστία των πειραματικών αποτελεσμάτων που λάβαμε. Στα κεφάλαια 1, 2 και 3 παρατίθενται θεωρητικά στοιχεία που αφορούν τηχρήση, την προέλευση και τις βασικές ιδιότητες των μονωτικών λαδιών. Στο κεφάλαιο 4 παρουσιάζονται θεωρίες για τους μηχανισμούς διάσπασης των μονωτικών λαδιών. Στο κεφάλαιο 5 βρίσκεται το πειραματικό μέρος της διπλωματικής,όπου παρουσιάζονται η διαδικασία διεξαγωγής του πειράματος, τα χρησιμοποιηθέντα όργανα, οι κανόνες ασφαλείας που ακολουθήσαμε και τέλος τα πειραματικά αποτελέσματα και η διασύνδεση αυτών με τηθεωρητική μας βάση. / --

Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με τα ηλεκτροτεχνικά υγρά, τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά. Σε θεωρητικό επίπεδο περιγράφουμε το ρόλο των μονωτικών λαδιών, τις χρήσεις τους, τις ιδιότητές τους και τους παράγοντες που τα επηρεάζουν. Σε πειραματικό επίπεδο, πραγματοποιούμε πλήθος μετρήσεων με στόχο την εξακρίβωση και την εξαγωγή συμπερασμάτων από την εφαρμογή γραμμικώς αυξανόμενης a.c. τάσης πάνω σε δύο διαφορετικά είδη μονωτικών λαδιών. / As networks of High Voltage Alternate Power can be characterized those who function in voltage higher than 1000V. Therefore, the electrological equipment which is going to be settled and function in alternate power voltage higher than 1KV is characterized as a High Voltage Equipment. The insulation of the equipment and that of the high voltage establishments is indispensable in order to maintain the potential difference between the under high voltage conductible parts. Alongside its main destination, insulation may have other roles too such as the mechanic support of the wire way, the exchange of temperature e.c.t. In the present project we dealt with the electro – technical liquids in theoretical and also in experimental level. According to the theoretical level, we described the role of the insulating oils, their uses, their attributes and the factors that affect them. According to the experimental level we accomplished a number of measurements, having as intension the verification and the deduction of conclusions coming from the application of the linearly ongoing a.c. voltage on two different kinds of insulating oils. From the aforementioned measurements we noticed the impact that the length of the gap, the temperature, even the combination of the two different insulating oils have on the tendency in breaking not only quantitavely (change of size) but also qualitatively (change of statistical attributes). For carrying out the experimental procedure we utilized the device of the High Voltages Laboratory’s electrological equipment. All measurements and also the selection of the appropriate testing prescription were done by this device, taking each time the necessary safeguards for us and for the lab’s facilities. Finally, the results were gathered in billboards and were farther analyzed according to indispensable diagrams for the deduction of conclusions. In this point is very important to mention that on those billboards is indicated the average value which refers to the tendency in breaking and that of typical variations, just for practical reasons.

Η μόνωση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων υψηλής τάσης είναι απαραίτητη προκειμένου να διατηρηθεί η διαφορά δυναμικού μεταξύ των υπό υψηλή τάση αγώγιμων μερών. Παράλληλα με τον κύριο προορισμό της, η μόνωση μπορεί να έχει και άλλους ρόλους, όπως η μηχανική στήριξη των αγωγών, η ανταλλαγή θερμότητας κ.ά. Στην παρούσα εργασία ασχοληθήκαμε με τα ηλεκτροτεχνικά υγρά τόσο θεωρητικά όσο και πειραματικά. Σε θεωρητικό επίπεδο, περιγράφουμε το ρόλο των μονωτικών λαδιών, τις χρήσεις, τις ιδιότητες τους και τους παράγοντες που τα επηρεάζουν. Σε πειραματικό επίπεδο πραγματοποιούμε πλήθος μετρήσεων με στόχο την εξακρίβωση και την εξαγωγή συμπερασμάτων, χρησιμοποιώντας τη συσκευή Baur Oil Tester DTA 822-129-1 του ηλεκτρολογικού εξοπλισμού του εργαστηρίου υψηλών τάσεων. Όλες οι μετρήσεις καθώς και η επιλογή της κατάλληλης προδιαγραφής των δοκιμών έγιναν από τη συσκευή αυτή, λαμβάνοντας κάθε φορά τα αναγκαία μέτρα προστασίας για μας και την εγκατάσταση του εργαστηρίου. Το μονωτικό έλαιο που χρησιμοποιούμε είναι ο φυσικός εστέρας Envirotemp® FR3™, από την εταιρεία COOPER PowerSystems. Μερικοί από τους παράγοντες που εξετάστηκαν είναι το μέγεθος του διακένου, ο τύπος της διάταξης των ηλεκτροδίων, η ύπαρξη νερού στη δοκιμαστική κυψέλη, η σχέση και συμπεριφορά του λαδιού με τον χρόνο και οι διαφοροποιήσεις στις ατμοσφαιρικές συνθήκες που επικράτησαν κατά τη διάρκεια του πειράματος. Πιο αναλυτικά η εργασία χωρίζεται σε κεφάλαια τα οποία είναι τα εξής: Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται μια αναφορά στους μετασχηματιστές και στους τύπους μόνωσης που χρησιμοποιούνται στους διάφορους μετασχηματιστές σήμερα. Στο 3ο κεφάλαιο εξετάζεται στο σύστημα μόνωσης λαδιού - χαρτιού και στη συνέχεια παρουσιάζονται τα μονωτικά λάδια που έχουν χρησιμοποιηθεί στο παρελθόν μέχρι σήμερα. Στο 4ο κεφάλαιο γίνεται αναλυτική αναφορά στις ιδιότητες των μονωτικών λαδιών και συγκρίνονται οι ιδιότητες των ορυκτελαίων με αυτές των φυσικών εστέρων. Στο 5ο κεφάλαιο γίνεται αναφορά στους τρόπους διάσπασης των μονωτικών λαδιών. Στο 6ο κεφάλαιο εξετάζεται η γήρανση του συστήματος μόνωσης και οι παράγοντες που την επηρεάζουν. Στο 7ο κεφάλαιο παρουσιάζεται η εφαρμογή Retrofilling. Τέλος, στο 8ο κεφάλαιο παρουσιάζονται κάποιες διαγνωστικές τεχνικές για τον προσδιορισμό της κατάστασης της μόνωσης. Ακολουθεί το πειραματικό μέρος στα κεφάλαια 9, 10, 11 όπου αναλύονται τα χρησιμοποιηθέντα όργανα, παρουσιάζεται η διαδικασία των μετρήσεων βήμα προς βήμα και τελικά πραγματοποιείται η συγκέντρωση των αποτελεσμάτων σε πίνακες και περαιτέρω ανάλυσή τους με βάση τα απαραίτητα διαγράμματα για την εξαγωγή συμπερασμάτων. / The insulation of equipment and installation of high voltage is needed to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts. Alongside the main destination, the insulation may have other roles, such as mechanical support of pipelines, heat exchange, etc. In this paper we dealt with electrotechnical fluids both theoretically and experimentally. In theory, we describe the role of insulating oils, uses, properties and factors affecting them. In experimental, we realize number of measurements to identify and draw conclusions using the device Baur Oil Tester DTA 822-129-1 electrical equipment high voltage laboratory. All measurements and choice of appropriate standard tests made by this device, each time taking the necessary measures to protect us and the installation of the laboratory. The insulating oil used is the natural ester Envirotemp ® FR3 ™, from the company COOPER Power Systems. Some of the factors considered are the size of the gap, the type of device electrodes, the presence of water in the test cell, the relationship and behavior of oil over time and variations in atmospheric conditions that prevailed during the experiment. More detailed work is divided into chapters which are: The second chapter is a reference to transformers and types of insulation used in the various transformers today. The third chapter discusses the system insulating oil - paper and then presented the insulating oils used in the past until today. The fourth section provides a detailed report on the properties of insulating oils and compares the properties of these oils with natural esters. The fifth chapter refers to the ways breakdown of insulating oil. The sixth chapter examines the aging of the insulation system and factors affecting it. The seventh chapter presents the implementation Retrofilling. Finally, the eighth chapter presents some diagnostic techniques for determining the state of the insulation. The experimental part in Chapters 9, 10, 11 analyzes the instruments used, shows the process of measuring step by step and finally is made the merger of the results in tables and further analysis based on the necessary diagrams to draw conclusions. The insulation of equipment and installation of high voltage is needed to maintain the potential difference between the high voltage conductive parts. Alongside the main destination, the insulation may have other roles, such as mechanical support of pipelines, heat exchange, etc. In this paper we dealt with electrotechnical fluids both theoretically and experimentally. In theory, we describe the role of insulating oils, uses, properties and factors affecting them. In experimental, we realize number of measurements to identify and draw conclusions using the device Baur Oil Tester DTA 822-129-1 electrical equipment high voltage laboratory. All measurements and choice of appropriate standard tests made by this device, each time taking the necessary measures to protect us and the installation of the laboratory. The insulating oil used is the natural ester Envirotemp ® FR3 ™, from the company COOPER Power Systems. Some of the factors considered are the size of the gap, the type of device electrodes, the presence of water in the test cell, the relationship and behavior of oil over time and variations in atmospheric conditions that prevailed during the experiment. More detailed work is divided into chapters which are: The second chapter is a reference to transformers and types of insulation used in the various transformers today. The third chapter discusses the system insulating oil - paper and then presented the insulating oils used in the past until today. The fourth section provides a detailed report on the properties of insulating oils and compares the properties of these oils with natural esters. The fifth chapter refers to the ways breakdown of insulating oil. The sixth chapter examines the aging of the insulation system and factors affecting it. The seventh chapter presents the implementation Retrofilling. Finally, the eighth chapter presents some diagnostic techniques for determining the state of the insulation. The experimental part in Chapters 9, 10, 11 analyzes the instruments used, shows the process of measuring step by step and finally is made the merger of the results in tables and further analysis based on the necessary diagrams to draw conclusions.

Στόχος της παρούσας διπλωματικής είναι η διερεύνηση της συμπεριφοράς ενός συγκεκριμένου είδους φυτικού έλαιου που καταπονείται εντός διακένου, υπό αυξανόμενη AC τάση. Αναζητούμε, λοιπόν, την επίδραση του μονωτικού ελαίου στην τάση διάσπασης καθώς μεταβάλουμε τους διάφορους παράγοντες από οποίους εξαρτάται (π.χ. το μέγεθος διακένου, το ρυθμό φραμμικής αύξησης της τάσης {kVrms/sec}, τη θερμοκρασία, το χρόνο χαλάρωσης του υγρού μεταξύ δύο διαδοχικές μετρήσεις, την επίδραση των φυσαλίων στην μονωτική συμπεριφορά του ελαίου, κ.α.). Η διπλωματική εργασία τούτη αποτελεί μια συνεισφορά στη διεθνή ερευνητική προσπάθεια που γίνεται πάνω στο αντικείμενο της συλλογής πληροφοριών και εξαγωγής συμπερασμάτων για τη συμπεριφορά και τις ιδιότητες (ηλεκτρικές, μηχανικές, χημικές) διαφόρων τύπων σύνθετων μονώσεων. Ιδιαίτερα χρήσιμη αποσκοπεί να είναι στις διεθνείς προσπάθειες βελτίωσης των επιδόσεων και της αξιοπιστίας – με ταυτόχρονη διατήρηση ή και ελάττωση του μεγέθους των σχεδιαζόμενων μονωτικών διατάξεων – για Μετασχηματιστές Υψηλής Τάσης, που αποτελούν το κυρίαρχο μέσο στα παγκόσμια δίκτυα μεταφοράς και διανομής ηλεκτρικής ενέργειας. / This diploma thesis aims to the examination of the “behavior” of specific plant oil that is worn out within interspace under linearly increased AC voltage. So we search out the effect of the insulating oil on the voltage decomposition, as we alter the numerous factors on which it depends (the size of interspace, the rate of the voltage’s linear increase {kVrms/sec}, the temperature, the liquid’s relaxation time between two successional counts, the effect of bubbles on the oil’s insulating behavior etc).

L’indisponibilité d’un transformateur de puissance a de fortes répercussions financières aussi bien pour les exploitants de réseaux d’énergie électriques que pour les clients qui y sont connectés. Afin de prévenir les pannes et d’optimiser la performance de ces équipements d’importance stratégique, de nombreuses techniques et outils de diagnostic ont été développés. L’huile contient environ 70 % des informations de diagnostic sur l’état des transformateurs. Le défi consiste à y accéder et à les utiliser efficacement. L’atteinte d’un tel objectif passe nécessairement par des techniques de diagnostic fiables. En plus des techniques traditionnellement utilisées, trois nouvelles techniques de diagnostic issues des normes ASTM sont utilisées : (1) le test de stabilité qui permet de simuler le comportement sous champ électrique d’une huile en fournissant des informations sur la qualité de celle-ci ; (2) la spectrophotométrie UV/Visible qui permet de mesurer la quantité relative de produits de décomposition dissous dans l’huile ; et (3) la turbidité qui mesure la pureté d’une huile neuve ou usagée. Une méthode quantitative permettant de déterminer les paramètres affectant la formation du soufre corrosif sur les conducteurs en cuivre dans les transformateurs de puissance est proposée. Il est montré entre autres que la tendance au gazage des esters naturels est plus faible que celle de tous les autres types d’huile (minérales, esters synthétiques, silicone). La turbidité et la spectrophotométrie UV/Visible permettent de quantifier efficacement les contaminants qui résultent de l’action d’une décharge électrique sur l’huile isolante. Un nombre important de cycles de régénération (au moins 15) est nécessaire pour qu’une huile vieillie en service retrouve les aptitudes d’une huile neuve. Une nouvelle technique de régénération est présentée pour réduire le nombre de cycles de régénération ; celle-ci consiste à utiliser la terre à foulon traitée avec de l’azote. Il est montré également que le temps constitue le paramètre le plus nuisible dans la formation de soufre corrosif. L’action combinée du temps et de l’agressivité de l’oxygène dissous l’accélère fortement. / A power transformer outage has a dramatic financial consequence not only for electric power systems utilities but also for interconnected customers. In order to prevent any failure and to optimize their maintenance, various diagnostic techniques and tools have been developed. Insulating oil contains about 70% of diagnostic information on the transformer condition. The challenge is to access and use them efficiently. To meet this objective reliable diagnostic techniques are required. In addition to traditional testing methods, three recently developed ASTM testing techniques were used: (1) oil stability testing that simulates the behaviour of oil under electrical stress by providing information on its quality; (2) the UV/Visspectrophotometry that measures the amount of the relative dissolved decay products in insulating oil; and (3) the turbidity that measures the purity of virgin and aged oil. A quantitative laboratory technique capable of determining the parameters affecting the formation of corrosive sulphur deposition on copper conductors in power transformer is proposed. It is shown among other that the gassing tendency of natural esters is lower than that of the other types of insulating fluids (mineral oil, synthetics esters and silicone oil). The turbidity and UV/Vis spectrophotometry allow quantifying effectively, the relative amount of contaminants resulting from electrical discharge in oils. A large number of reclamation cycles (around 15 passes) are required for in-service aged oil to regenerate to the level of new oil. Anew technique enabling reducing the number of reclamation cycles is proposed; this latter consists in the use of Fuller’s Earth previously treated with dry nitrogen. It is also shown that time is the most influential parameter in the formation of corrosive sulfur. The process is accelerated when time and aggressiveness of oxygen are partnered.