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.