Master's Thesis

Measurement of operating parameters of conventional liquid dielectrics and their ecological equivalents in power equipment

Final Thesis 2.29 MB

Author of thesis: Ing. Ondřej Švábek

Acad. year: 2025/2026

Supervisor: Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Reviewer: Ing. Luděk Pelikán

Abstract:

The final thesis focuses on the theoretical background of liquid dielectrics, their dielectric parameters, and their dependence on temperature. The aim of this thesis is to analyze and compare selected insulating liquids in terms of their dielectric properties and practical applicability.
The thesis provides an overview of insulating oils and esters used in technical practice and examines standardized methods for measuring dielectric parameters, including bridge methods, comparative methods, and direct methods using a heating system. In the experimental part, the measurement setup is described in detail, a measurement procedure is proposed, and used to evaluate the tested samples.
The results show differences in key dielectric parameters, such as dissipation factor, relative permittivity, and dielectric strength depending on temperature. Finally, the investigated liquid dielectrics are compared not only in terms of their electrical properties but also with respect to environmental impact and economic cost, providing a comprehensive evaluation of their suitability for practical applications.

Keywords:

Liquid dielectric, mineral oil, vegetable oil, synthetic liquid, synthetic and organic ester, natural gas, nanoadditives, breakdown voltage, relative permittivity, dissipation factor, volume resistivity.

Date of defence

16.06.2026

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student seznámil komisi s výsledky své diplomové práce. S posudky seznámil komisi vedoucí práce Dr. Krbal. Vedoucí práce hodnotil stupněm A se 100 b. Oponent hodnotil stupněm A s 95 b. Následnou rozpravu zahájil Dr. Krbal položením otázek oponenta. Doplňující dotaz položil Dr. Bátora k metodice statistického vyhodnocení. Doc. Baxant se dotázal na možnosti syntézy olejů využitím solární energie bez fosilních zdrojů. Student bez výhrad odpověděl na dotazy.

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical Power Engineering (MPC-EEN)

Composition of Committee

prof. Ing. Petr Toman, Ph.D. (předseda)
doc. Ing. Petr Mastný, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Branislav Bátora, Ph.D. (člen)
Ing. Štěpán Foral, Ph.D. (člen)
Ing. Michal Krbal, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Petr Baxant, Ph.D. (člen)
Ing. Martin Kašpírek, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Michal Krbal, Ph.D.

Diplomová práce pana bakaláře Švábka byla zpracována v plném rozsahu a všechny stanovené cíle i body zadání byly beze zbytku splněny. Předložený text je přehledný, srozumitelný a po jazykové i formální stránce na velmi dobré úrovni, bez zjevných chyb či technických nedostatků. V rámci praktické části práce oceňuji zejména vysokou míru samostatnosti studenta a jeho schopnost operativně a efektivně řešit problémy vznikající v průběhu realizace měření. Současně je třeba vyzdvihnout rozsah provedených diagnostických a statistických analýz, které významně přispívají k odborné hodnotě práce. Velmi kladně hodnotím také aktivní přístup studenta během celého období zpracování diplomové práce. Pravidelně se účastnil průběžných prezentací výsledků své práce, aktivně se zapojoval do odborných diskusí a prokazoval trvalý zájem o řešenou problematiku. Předloženou diplomovou práci doporučuji k obhajobě u SZZ a navrhuji její hodnocení odpovídajícím 100 bodům, tedy stupněm A. Points proposed by supervisor: 100

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Luděk Pelikán

Předložená diplomová práce Ondřeje Švábka plně odpovídá všem bodům oficiálního zadání. Téma práce je vysoce aktuální, neboť reflektuje současný globální trend odklonu od ropných produktů a intenzivní hledání ekologických a požárně bezpečných náhrad konvenčních transformátorových olejů.
Teoretická část práce vykazuje dobrou odbornou úroveň. Student v ní logicky popisuje rozdělení kapalných dielektrických materiálů, uvádí metody používané pro diagnostiku izolačních materiálů, definuje fyzikální parametry dielektrik a metodiku jejich měření.
V praktické části oceňuji zejména mimořádný rozsah realizované experimentální činnosti při měření parametrů různých typů olejových vzorků. Výstupy jsou zpracovány přehledně s využitím vhodných statistických nástrojů. Tento komplexní komparační přehled má pro elektroenergetickou praxi nepochybnou vědeckou i praktickou hodnotu.
Po formální a jazykové stránce je práce na solidní úrovni, avšak mám k ní následující výhrady:
V textu se vyskytují nejednotné styly prezentovaných grafů a obrázků, což mírně narušuje vizuální integritu a jednotný formát dokumentu.V rešeršní části se autor dopustil několika drobných formálních i technických chyb.V oblasti vyhodnocení modifikovaných dielektrik bych očekával obsáhlejší a hlubší diskuzi nad vlivem koncentrace fullerenu v oleji. Podle naměřených dat totiž zvýšení koncentrace nevede vždy pouze k nárůstu elektrické pevnosti, ale vytváří prostor k nalezení jejího optima.
I přes výše uvedené nedostatky považuji diplomovou práci za velmi dobře zpracovanou, přínosnou a z odborného hlediska velice zajímavou. Práci hodnotím 95 body, tedy klasifikačním stupněm A. Topics for thesis defence:
  1. V rešeršní části zmiňujete využití fluorovaných sloučenin v transformátorech. Uveďte na pravou míru jejich reálné vlastnosti a vysvětlete, jak v textu vzniklo tvrzení ohledně jejich průmyslového užití s potravinářskými konzervanty.
  2. Jak si vysvětlujete skutečnost, že vámi naměřená průrazná napětí u testovaných olejů vykazují mnohem nižší hodnoty než ty, které pro stejné materiály uvádíte v teoretické části práce?
Points proposed by reviewer: 95

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová