9.5  Жидкие диэлектрики

Жидкие диэлектрики в сравнении с газообразными обладают ря­дом преимуществ: у них более чем в три раза выше электри­ческая прочность, в три раза больше теплоемкость, в 30 раз выше те­плопроводность. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Даже небольшое содержание ионогенной примеси заметно ухудшает их электрические характеристики. Особенно существенно на электрическую прочность Епр жидких диэлектриков влияет нерас­творенная полярная примесь, например вода.

Основное назначение жидких диэлектриков заключается в повы­шении электрической прочности твердой пористой изоляции, отводе тепла от обмоток трансформатора, гашении электрической дуга в масляных выключателях. В конденсаторах жидкие диэлектрики, про­питывая твердую изоляцию, повышают ее Епр и диэлектрическую проницаемость (ε) и, тем самым, – емкость конденсатора.

Наиболее распространенными жидкими ди­электриками являются:

· нефтяные масла – трансформаторное, кон­денсаторное и кабельное;

· синтетические жидкости – полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические.

Растительные технические масла – касторовое, льняное, конопля­ное и тунговое – в настоящее время в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Трансформаторное масло (нефтяное минеральное масло, пред­ставляющее смесь различных углеводородов) используется для за­ливки силовых трансформаторов. Здесь трансформаторное масло выполняет две роли:

1) повышает электрическую прочность изоляции, заполняя поры (волокнистой изоляции) и промежутки между проводами, обмотка­ми, трансформаторным баком;

2) улучшает теплоотвод, так как при работе трансформатора вы­деляется тепло.

При заливке масляных выключателей высокого напряжения трансформаторное масло способствует более быстрому охлаждению и гашению электрической дуги, образующейся при разрыве контак­тов. Применяется оно также, для заливки маслонаполненных вводов, реостатов и других электрических аппаратов. Электрическая проч­ность трансформаторного масла 20…50 МВ/м.

Для пропитки бумажных конденсаторов, особенно силовых, слу­жит конденсаторное масло, увеличивающее диэлектрическую прони­цаемость бумажного диэлектрика и его электрическую прочность, что позволяет уменьшать габариты, массу и стоимость конденсатора. Конденсаторное масло может быть нефтяное или вазелиновое и обла­дает повышенной чистотой. Последнее имеет более высокую тем­пературу застывания (-5°С). Электрическая прочность конденсатор­ных масел не менее 20 МВ/м,

Кабельные масла (нефтяные) используются в производстве си­ловых электрических кабелей для пропитки бумажной изоляции с целью повышения ее электрической прочности и теплоотвода.

Недостатком нефтяных масел является их пожароопасность. В тех случаях, когда требуется полная пожаро- и взрывобезопасность, маслонаполненные трансформаторы и конденсаторы применяться не могут. В этих случаях применяются синтетические жидкие ди­электрики, например, хлорированные углеводороды, кремний- и фторорганические жидкости и др. Наиболее широко применяют по­лярные продукты хлорирования дифенила. Они обладают более высокой диэлектрической проницаемостью, чем нефтяные масла, что позво­ляет уменьшать габариты конденсаторов. Недостатком хлорирован­ных дифенилов является их высокая токсичность.

Кремнийорганические жидкости обладают малыми потерями, низкой гигроскопично­стью и повышенной нагревостойкостью. Различают полиметил (ПМС), полиэтил- (ПЭС), лифенилсилоксановые (ПФС) и другие кремнийорганические жидкости. Основным их недостатком является высокая стоимость.

Прекрасными электрофизическими характеристиками обладают фторорганические жидкости (включают в себя жидкие нефтеуглероды). Они имеют малый тангенс потерь, ничтожную гигроскопичность, высокую нагревостойкость и способны обеспечить значительно более интенсивный теплоотвод от охлаждаемых обмоток и магнитопроводов, чем нефтяные масла или кремнийорганические жидкости. Важным преимуществом фторорганических жидкостей по сравнению с кремнийорганическими является полная негорючесть и высокая дугостойкость. Их недостатки – высокая летучесть паров, что требует герметизации аппаратов, в которые фторорганические жидкости заливаются, а также высокая стоимость.