Determination of dielectric constans of liquid mixtures from their constituents over the frequency range of 50 Hz-12 GHZ

Abstract

ÖZET İZOLASYON YAĞ K/tRISIMLARININ 50 Hz-12 GHz FREKANS ALTINDA YALITKANLIK SABİTLERİNİN İNCELENMESİ HENGIRMEN, Mehmet Oğuz Doktora Tezi, Elektrik-Etectronik Müh. Böl., Gaziantep Üniversitesi Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Arif NACAROĞLU Mart 1997, 98 sayfa Yeni bir sentetik evsaflı izolasyon yağı olan phenyl-xylene ethane (PXE) ile pratikte kullanılan trafo yağının karışımları, -40 kV ve -60 kV tepe değerli darbe gerilimi ve mikrodalga frekansı altında incelenerek deşarj gelişimi, yalıtkanlık sabitesi gibi elektriksel özellikleri araştırılmıştır. Çalışmada, trafo yağı ile %0.0, %0.01, %0.1, %1.0, %10, %40 ve %60 oranlarında PXE karıştırılarak deneyler yapılmıştır. Delinme öncesi olayların tesbiti için hızlı fotoğraflama, gölge-resim tekniği kullanılmıştır. Tek kare olarak alınabilen fotoğraflar 5 ns, 10 ns,...200 ns gecikme sağlayabilen bir gecikme kablosu sayesinde 5 ns ve katlan halinde çekilmiştir. Farklı gecikme voltaj değerlerinde alınan fotoğraflar, deşarjın başlangıç, orta ve sonunda olmak üzere üç kademede kesit incelemesine tabi tutulmuşlardır. Yüksek gerilim kaynağı olarak, çok kısa cephe değerine sahip Blumlein kablo jeneratörü kullanılmıştır. Eksi kutuplu nokta ve artı kutuplu düzlem elektrotlu bir hücrede, sıvılara -60 kV ve -40kV tepe değerli, 188 ns süreli darbeler 2 mm elektrot mesafesi için uygulanmıştır. Sıvı karışımlarının 8.5 GHz ve 10.5 GHz arasındakimikrodalga frekansları için gerilim durgun dalga oranlan deneysel olarak ölçülmüş ve yalıtkanlık sabitleri bir bilgisayar programı aracılığıyla hesap edilmiştir. Anahtar kelimeler: Phenyl-xylene ethane (PXE), sıvılarda delinme öncesi olaylar, trafo yağı, yalıtkanlık sabiti. vt

ABSTRACT DETERMINATION OF DIELECTRIC CONSTANTS OF LIQUID MIXTURES FROM THEIR CONSTITUENTS OVER THE FREQUENCY RANGE SO Hz-12 GHz HENGIRMEN, Mehmet Oğuz Ph. D. in Electrical and Electronics Eng. Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Arif NACAROGLU March 1997, 98 pages The electrical properties such as discharge development under a high voltage impulse having -60 kV, -40 kV crest value and dielectric constant under microwave frequency are investigated for commercial transformer oil and its mixtures with phenyl-xylene ethane (PXE), a new generation synthetic originated dielectric liquid. The liquid ratios used in the experiments are 0.0% PXE, 0.01% PXE, 0.1% PXE, 1.0% PXE, 10% PXE, 40% PXE and 60% PXE with transformer oil. The technique for observing the pre-breakdown phenomena is the fast photographing shadowgraph technique. The one-shot photographs are taken for multiples of 5 ns delay time which is made by a delay cable having outputs of 5, 10, 15,...200 nanoseconds. The photographs taken for various voltage and delay time conditions are profile analyzed for three levels, at the beginning, midpoint and at the end of the discharges. The high voltage source is a Blumlein Cable Generator, which gives a signal with very short rise time. In a point cathode, plane anode system -60 kV and -40 kV of impulse voltages are applied for 1 88 ns time duration for a 2 mm gap distance. The voltage IIIstanding wave ratios of dielectric liquid mixtures are experimentally measured under the microwave frequencies between 8.5 GHz and 10.5 GHz by a microwave experimental set and the dielectric constants are calculated by a computer program. Key words: Phenyl-xylene ethane (PXE), pre-breakdown in liquids, transformer oil, permittivity IV