Measurement of Complex Dielectric Permittivity in Oils from High-Voltage Transformes Using a Coaxial Probe

Abstract

This work presents the results obtained in the measurement of complex dielectric permittivity of some samples of oil from high voltage transformers within a frequency range comprised between 100 MHz and 3 GHz. Three types of oil samples were considered: new, used and those used samples that have undergone a filtering process for their recovery and new use. The measurements were performed by using a low-cost probe adapted from an open-ended SMA coaxial connector. The values obtained in a vector network analyzer of the reflection coefficient, measured on the contact surface between the probe and the oil are used to calculate the real and imaginary part of the complex dielectric permittivity by using theoretical models of the cable's open end. The results obtained permit assigning trust to this measurement and characterization method of the oils according to the value of the complex dielectric permittivity, given that it agrees with some values reported in the literature obtained through different methods. ResumenEste trabajo presenta los resultados obtenidos en la medición de la permitividad dieléctrica compleja de algunas muestras de aceite de transformadores de alta tensión en un rango de frecuencias comprendido entre 100 MHz y 3GHz. Se tienen en cuenta tres tipos de muestras de aceite: nuevas, usadas y aquellas muestras usadas a las que se les ha realizado un proceso de filtración para su recuperación y nuevo uso. Las mediciones son realizadas utilizando una sonda de bajo costo adaptada a partir de un conector coaxial SMA con terminación abierta. Los valores obtenidos en un analizador de redes vectorial VNA del coeficiente de reflexión, medido en la superficie de contacto entre la sonda y el aceite, son usados para calcular la parte real e imaginaria de la permitividad dieléctrica compleja mediante el uso de modelos teóricos de la terminal abierta del cable. Los resultados obtenidos permiten dar confianza en este método de medición y caracterización de los aceites de acuerdo al valor de la permitividad dieléctrica compleja, ya que concuerdan con algunos valores reportados en la literatura obtenidos por métodos diferentes.