Пробой газообразных диэлектриков

Пробой газов определяется двумя механизмами - лавинным и лавинно-стримерным, связанными с процессами ударной ионизации электронами и фотоионизацией. Для пробоя газа в постоянном однородном поле (рис. 4.2) характерна зависимость Епр от давления. Давление 0,1 МПа соответствует нормальному атмосферному давлению. E_пр при больших давлениях растет в связи с уменьшением длины свободного пробега электронов и уменьшением вероятности актов ионизации; возрастание E_пр при малых давлениях связано с уменьшением вероятности столкновения электронов с молекулами газа из-за малой плотности газа. E_пр воздуха в однородном поле растет, как показано на рис. 4.3 с уменьшением расстояния между электродами из-за уменьшения вероятности столкновения электронов с молекулами газа.

рис. 4.2	рис. 4.3

Пробивное напряжение газов существенно снижается в неоднородных полях, например для воздуха при h=l см от 30 кВ до 9 кВ. В неоднородном поле влияет также полярность электродов. Так для электродов с малым радиусом кривизны U_пр при положительной полярности оказывается меньше, чем при отрицательной. Это связано с образованием положительного объемного заряда у острия в результате развития коронного разряда, что приводит к возрастанию напряженности поля в остальной части промежутка.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Вольт-амперная характеристика описывает поведение двухполюсника на постоянном токе. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности ), поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса.

Характерные примеры элементов, обладающих существенно нелинейной ВАХ: диод, тиристор, стабилитрон.

Для трехполюсных элементов (таких, как транзистор, тиристор или ламповый триод) часто строят семейства кривых, являющимися ВАХ для двухполюсника при так или иначе заданных параметрах на третьем выводе элемента.

Необходимо отметить, что в реальной схеме, особенно работающей с относительно высокими частотами (близкими к границам рабочего частотного диапазона) для данного устройства реальная зависимость напряжения от времени может пробегать по траекториям, весьма далёким от «идеальной» ВАХ. Чаще всего это связано с ёмкостью или другими инерционными свойствами элемента.

27

Пробой жидких диэлектриков

Жидкие диэлектрики отличаются более высокими значениями электрической прочности, чем газы в нормальных условиях.

Предельно чистые жидкости получить очень трудно. Постоянными примесями в жидкости являются вода, газы и мельчайшие механические частицы. Наличие примесей значительно усугубляет явление пробоя жидких диэлектриков и затрудняет выяснение механизмов пробоя. В максимально очищенных от примесей жидкостях при высоких значениях напряженности электрического поля может происходить вырывание электронов из металлических электродов и разрушение молекул самой жидкости за счет соударений с заряженными частицами, как и в случае пробоя газов. При этом повышенная электрическая прочность жидкого диэлектрика по сравнению с газообразным обусловлена значительно уменьшенной длиной свободного пробега электронов.

Пробой технически чистых жидкостей объясняют частичным перегревом жидкости и вскипанием ее в местах наибольшего количества примесей, которое приводит к образованию газового мостика между электродами.

Опыт свидетельствует о большом влиянии примесей на электрическую прочность жидкого диэлектрика. Влияние примесей в меньшей степени сказывается при пробое жидких диэлектриков импульсами.

Пробой жидкости при радиочастотах обусловлен ее разогревом за счет диэлектрических потерь, что может приводить к термическому разрушению жидкости. Поэтому предельно допустимые рабочие напряженности поля для жидких диэлектриков на радиочастотах оказываются ниже, чем на промышленной частоте.

Пробой твердых диэлектриков

У твердых диэлектриков могут наблюдаться три основных механизма пробоя:

1. электрический;

2. тепловой;

3. электрохимический.

Каждый из указанных механизмов пробоя может иметь место в одном и том же материале в зависимости от характера электрического поля, в котором он находится – постоянного или переменного, импульсного, низкой или высокой частоты; времени воздействия напряжения; наличия в диэлектрике дефектов, в частности закрытых пор; толщины материала; условий охлаждения и т. д.

28 нет

29

ЖИ́ДКИЕ ДИЭЛЕ́КТРИКИ, молекулярные жидкости, удельное электрическое сопротивление которых превышает 10¹⁰ Ом см. Как и твердые диэлектрики, жидкие диэлектрики поляризуются в электрических полях: для них характерна электронная и ориентационная поляризация. Диэлектрическая проницаемость (статическая) жидких диэлектриков может достигать значений 10² (для частоты 10⁴Гц). В сильных электрических полях происходит электрический пробой жидких диэлектриков, механизм которого (тепловой или электронный) зависит от природы жидкости, ее чистоты, температуры, и др.

Жидкими диэлектриками являются насыщенные ароматические, хлорированные и фторированные углеводороды, ненасыщенные парафиновые и вазелиновые масла, кремнийорганические соединения (полиорганосилоксаны), сжиженные газы, дистиллированная вода, расплавы некоторых халькогенидов и др. Для жидких диэлектриков характерна ковалентная связь электронов в молекулах, а между молекулами действуют ван-дер-ваальсовые силы.

Жидкие диэлектрики применяются в электроизоляционной технике в качестве пропитывающих и заливочных составов при производстве электро- и радиотехнической аппаратуры: в электрических аппаратах высокого напряжения, а также в блоках электронной аппаратуры. По применению они делятся на жидкости для конденсаторов, кабелей, циркулярных систем охлаждения выпрямительных установок и турбогенераторов, масляных выключателей. Электрическая прочность, диэлектрическая проницаемость и теплопроводность жидких диэлектриков имеет более высокие значения по сравнению с воздухом и другими газами при атмосферном давлении. Поэтому электроизоляционные жидкие диэлектрики должны обеспечивать повышение электрической прочности твердой пористой изоляции, отвод тепла от обмоток трансформатора, гашение электрической дуги в масляных выключателях. В импульсном электрическом поле их электрическая прочность возрастает.

Основными характеристиками диэлектрических жидкостей являются диэлектрическая проницаемость, электропроводность и электрическая прочность.

Диэлектрическая проницаемость является истинной характеристикой жидкостей и характеризуется дипольным моментом и поляризуемостью молекул. Собственная проводимость жидких диэлектриков имеет электронную и ионную составляющие. Она обусловлена автоэлектронной эмиссией с катода, электролитической диссоциацией молекул, ионизацией молекул. Электрические свойства жидких диэлектриков в значительной мере зависят от степени их очистки. Загрязнения, как правило, снижают электрическую прочность жидких диэлектриков и увеличивают проводимость за счет возрастания количества ионов и заряженных коллоидных частиц.

Проводимость жидкостей определяется ионизацией молекул и наличием в жидкости примесей. Основными примесями, уменьшающими электрическую прочность, являются микрочастицы, микропузырьки и вода. Очистка диэлектрических жидкостей (дистилляцией, частичной кристаллизацией, адсорбцией, ионным обменом) приводит к уменьшению электропроводности и диэлектрических потерь и возрастанию электрической прочности. Электрическая прочность в значительной степени является технологической характеристикой жидкого диэлектрика и электродов, способов приготовления и эксплуатации изоляционного промежутка. На нее влияют не только те примеси, которые определяют электропроводность, но и форма и материал электродов, длительность импульса, наличие пузырьков.

Наиболее распространенными жидкими диэлектриками, применяемыми в качестве электроизоляционных материалов, являются:

нефтяные масла — трансформаторное, конденсаторное и кабельное;

синтетические жидкие диэлектрики — полихлордифенил (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические;

растительные технические масла (касторовое, льняное, конопляное и тунговое) в электроизоляционной технике применяются ограниченно.

Имеется ряд синтетических жидких диэлектриков, по тем или иным свойствам превосходящих нефтяные электроизоляционные масла. Рассмотрим важнейшие из них.

Хлорированные углеводороды получаются из различных углеводородов путем замены в их молекулах некоторых (или даже всех) атомов водорода атомами хлора. Наиболее широкое применение имеют полярные продукты хлорирования дифенила. Чаще всего применяются смеси различных изомеров хлорированных дифенилов со средней степенью хлорирования n от 3 до 6.

Благоприятными свойствами обладают и смеси хлорированных дифенилов с другими хлорированными соединениями, применяемые для пропитки конденсаторов. Хлорированные дифенилы негорючи. Однако их недостатком является высокая токсичность.

Кремнийорганические жидкости обладают весьма малым углом диэлектрических потерь, низкой гигроскопичностью и повышенной нагревостойкостью. Как и другие кремнийорганические соединения, кремнийорганические жидкости весьма дороги, что ограничивает их применимость.

Фторорганические жидкости имеют весьма малый tgδ, ничтожно малую гигроскопичность и высокую нагревостойкость. Пары некоторых фторорганических жидкостей имеют необычно высокую для газообразных диэлектриков электрическую прочность.

Важным преимуществом фторорганических жидкостей по сравнению с кремнийорганическими является полная негорючесть и высокая дугостойкость (кремнийорганические жидкости, как и нефтяные масла, сравнительно легко загораются и горят сильно коптящим пламенем). Как и кремнийорганические соединения, фторорганические жидкости пока еще весьма дороги.

Представляют интерес и некоторые другие полярные синтетические электроизоляционные жидкости. Нитробензол Н₅С₆—NO₂, этиленгликоль НО—СН₂—СН₂—ОН и цианоэтилсахароза C₃₈H₄₆N₈O₁₁ имеют весьма высокую диэлектрическую проницаемость.

Для использования в электрической изоляции сильнополярные жидкости должны быть чрезвычайно тщательно очищены, так как даже малейшие примеси существенно снижают их плотность и повышают тангенс диэлектрических потерь.

Помимо синтетических электроизоляционных жидкостей, отличающихся по химическому составу и свойствам от нефтяных масел, существуют и синтетические жидкости углеводородного состава. Эти неполярные жидкости в ряде случаев обладают более ценными свойствами (лучшие электроизоляционные свойства, стойкость к тепловому старению, газостойкость) по сравнению с маслами, получаемыми из нефти.

Сравнительно дешевый отечественный материал под названием октол представляет собой смесь полимеров изобутилена и его изомеров, имеющих общий состав С₄Н₈ и получаемых из газообразных продуктов крекинга нефти. Октол с успехом применяется для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей на напряжения до 10 кВ.

Синтетические жидкие углеводороды (додецилбензол, тридецилбензол) используются в кабелях на сверхвысокие рабочие напряжения (275 кВ и выше).

30

Трансформаторное масло, - очищенная фракция нефти, получаемая при перегонке, кипящая при температуре от 300 °С до 400 °С. В зависимости от происхождения нефти обладают различными свойствами и эти отличительные свойства исходного сырья отражаются на свойствах масла. Оно имеет сложный углеводородный состав со средним весом молекул 220-340 а.е., и содержит следующие основные компоненты.

1. Парафины	10-15%
2. Нафтены или циклопарафины	60-70%
3. Ароматические углеводороды	15-20%
4. Асфальто-смолистые вещества	1-2 %
5. Сернистые соединения	< 1%
6. Азотистые соединения	< 0.8%
7. Нафтеновые кислоты	<0.02%
8. Антиокислительная присадка (ионол)	0.2-0.5%

 Общие требования и свойства

    Электроизоляционные свойства масел определяются в основном тангенсом угла диэлектрических потерь. Диэлектрическая прочность трансформаторных масел в основном определяется наличием волокон и воды, поэтому механические примеси и вода в маслах должны полностью отсутствовать. Низкая температура застывания масел (-45 °С и ниже) необходима для сохранения их подвижности в условиях низких температур. Для обеспечения эффективного отвода тепла трансформаторные масла должны обладать наименьшей вязкостью при температуре вспышки не ниже 95, 125, 135 и 150 °С для разных марок.

    Наиболее важное свойство трансформаторных масел - стабильность против окисления, т. е. способность масла сохранять параметры при длительной работе. В России все сорта применяемых трансформаторных масел ингибированы антиокислительной присадкой - 2,6-дитретичным бутилпаракрезолом (известным также под названиями ионол, агидол-1 и др.). Эффективность присадки основана на ее способности взаимодействовать с активными пероксидными радикалами, которые образуются при цепной реакции окисления углеводородов и являются основными ее носителями. Трансформаторные масла, ингибированные ионолом, окисляются, как правило, с ярко выраженным индукционным периодом.    В первый период масла, восприимчивые к присадкам, окисляются крайне медленно, так как все зарождающиеся в объеме масла цепи окисления обрываются ингибитором окисления. После истощения присадки масло окисляется со скоростью, близкой к скорости окисления базового масла. Действие присадки тем эффективнее, чем длительнее индукционный период окисления масла, и эта эффективность зависит от углеводородного состава масла и наличия примесей неуглеводородных соединений, промотирующих окисление масла (азотистых оснований, нафтеновых кислот, кислородсодержащих продуктов окисления масла).Происходящее при очистке нефтяных дистиллятов снижение содержания ароматических углеводородов, как и удаление неуглеводородных включений, повышает стабильность ингибированного ионолом трансформаторного масла.    Международная электротехническая комиссия разработала стандарт (Публикация 296) «Спецификация на свежие нефтяные изоляционные масла для трансформаторов и выключателей»

Основные физико-химические свойства масла.

Из основных характеристик масла отметим, что оно горючее, биоразлагаемое, практически не токсичное, не нарушающее озоновый слой. Плотность масла обычно находится в диапазоне (0.84-0.89)×10³ кг/м³. Вязкость является одним из важнейших свойств масла. С позиций высокой электрической прочности желательно иметь масло более высокой вязкости. Для того, чтобы хорошо выполнять свои дополнительные функции в трансформаторах (как охлаждающая среда) и выключателях (как среда, где движутся элементы привода), масло должно обладать невысокой вязкостью, в противном случае трансформаторы не будут надлежащим образом охлаждаться, а выключатели- разрывать электрическую дугу в установленное для них время.

Поэтому выбирают компромиссное значение вязкости для различных масел. Кинематическая вязкость для большинства масел при температуре 20 °С составляет 28-30×10^-6 м²/с.

Характеристики трансформаторных масел

Показатели	ТКп	Маслоселек-тивной очистки	Т-1500У	ГК	ВГ	АГК	МВТ
Кинематическая вязкость, мм2/с, при температуре
50°С	9	9	-	9	9	5	-
40°С	-	-	11	-	-	-	3,5
20°С	-	28	-	-	-	-	-
-30°С	1500	1300	1300	1200	1200	-	-
-40°С	-	-	-	-	-	800	150
Кислотное число, мг КОН/г, не более	0,02	0,02	0,01	0,01	0,01	0,01	0,02
Температура, °С
вспышки в закрытом тигле, не ниже	135	150	135	135	135	125	95
застывания, не выше	-45	-45	-45	-45	-45	-60	-65
Содержание
водорастворимых кислот и щелочей	Отсутствие		-	-	-	-	-
маханических примесей	Отсутствие		-	Отсутствие		-	Отсутствие
фенола	-	Отсутствие	-	-	-	-	-
серы, % (маc. доля)	-	0,6	0,3	-	-	-	-
сульфирующихся веществ, % (об.),не более	-	-	-	-	-	-	10
Стабильность, показатели после окисления, не более
осадок, % (маc. доля)	0,01	Отсутствие		0,015	0,015	Отсутствие
легучие низкомолекулярные кислоты мг КОН/г	0,005	0,005	0,05	0,04	0,04	0,04	0,04
Кислотное число, мг КОН/г	0,1	0,1	0,2	0,1	0,1	0,1	0,1
Стабильность по методу МЭК, индукционный период,ч, не менее	-	-	-	150	120	150	150
Прозрачность	-	Прозрачно при 5°С	Прозрачно при 20°С	-	-	-	-
Тангенс угла диэлектрических потерь при 90°С, %, не более	2,2	1,7	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
Цвет, ед. ЦНТ, не более	1	1	1,5	1	1	1	-
Коррозия на медной пластинке	Выдерживает	-	Выдерживает
Показатель преломления, не более	1,505	-	-	-	-	-	-
Плотность при 20 °С, кг/м3, не более	895	-	885	895	895	895	-

 Перед заполнением электроаппаратов масло подвергают глубокой термовакуумной обработке. Согласно действующему РД 34.45-51.300-97 "Объем и нормы испытаний электрооборудования" концентрация воздуха в масле, заливаемом в трансформаторы с пленочной или азотной защитой, герметичные вводы и герметичные измерительные трансформаторы не должна превышать 0,5% (при определении методом газовой хроматографии), а содержание воды 0,001% (маc. доля). В силовые трансформаторы без пленочной защиты и негерметичные вводы допускается заливать трансформаторное масло с содержанием воды 0,0025% (маc. доля). Содержание механических примесей, определяемое как класс чистоты, не должно быть хуже 11-го для оборудования напряжением до 220кВ и хуже 9-го для оборудования напряжением выше 220 кВ. При этом показатели пробивного напряжения в зависимости от рабочего напряжения оборудования должны быть равны (кВ).

Рабочее напряжение оборудования	Пробивное напряжение масла
До 15 (вкл.)	30
Св. 15 до 35 (вкл.)	35
От 60 до 150 (вкл.)	55
От 220 до 500 (вкл.)	60
750	65

Непосредственно после заливки трансформаторного масла в оборудование допустимые значения пробивного напряжения масла на 5кВ ниже, чем у масла до заливки. Допускается ухудшение класса чистоты трансформаторного масла на единицу и увеличение содержания воздуха на 0,5%.

Примечание. Условия окисления при определении стабильности по методу ГОСТ 981-7

Масло	Температура, °С	Длительность, ч	Расход кислорода, мл/мин
ТКп и масло селективной очистки	120	14	200
Т-1500У	135	30	50
ГК и АГК	155	14	50
ВГ	155	12	50

Температурой застывания называется температура, при которой масло загустевает настолько, что при наклонении пробирки с охлажденным маслом под углом 45° его уровень останется неизменным в течение 1 мин. В масляных выключателях температура застывания имеет решающее значение. Свежее масло не должно застывать при температуре -45°С; в южных районах страны разрешается применять масло с температурой застывания -35°С. Для эксплуатационных масел допускается ряд отступлений от нормированной температуры застывания в зависимости от  того, находится ли масло в трансформаторе или выключателе, работает в закрытом помещении или же на открытом воздухе. Для специальных арктических сортов масла температура застывания уменьшается до -(60-65) °С, однако при этом понижается и температура вспышки до 90-100°С.

Температурой вспышки называется температура нагреваемого в тигле масла, при котором его пары образуют с воздухом смесь, воспламеняющуюся при поднесении к ней пламени. Вспышка происходит настолько быстро, что масло не успевает прогреться и загореться. Температура вспышки трансформаторного масла не должна быть ниже 135°С. Если нагреть масло выше температуры вспышки, то наступает такой момент, когда при поднесении пламени к маслу оно загорается.

 Температура, при которой масло загорается и горит не менее 5 сек., называется температурой воспламенения масла. 

 Температура, при которой происходит возгорание в закрытом тигле, в присутствии воздуха, без поднесения пламени, называется температурой самовоспламенения. Для трансформаторного масла она составляет 350-400 °С.

Из других теплофизических характеристик отметим сравнительно небольшую теплопроводность l от 0.09 до 0.14 Вт/(м×К), уменьшающуюся в зависимости от температуры. Теплоемкость, наоборот, увеличивается с ростом температуры от 1.5 кДж/(кГ×К) до 2.5 кДж/(кГ×К). Коэффициент теплового расширения масла определяет требования к размерам расширительного бака трансформатора и составляет примерно 6.5×10^-4 1/К.

Удельное сопротивление масла нормируется при температуре 90°С и напряженности поля 0.5 МВ/м, и оно не должно превышать 5×10¹⁰ Ом×м для любых сортов масел. Отметим, что удельное сопротивление, как и вязкость, сильно падают с ростом температуры (более чем на порядок при уменьшении температуры на 50 °С). Диэлектрическая проницаемость масла невелика и  колеблется в пределах 2.1-2.4. Тангенс угла диэлектрических потерь определяется наличием примесей в масле. В чистом масле он не должен превышать 2×10^-2 при температуре 90°С и рабочей частоте 50 Гц. В окисленном загрязненном и увлажненном масле tgd возрастает и может достигать более чем 0.2. Электрическая прочность масла определяется в стандартном разряднике с полусферическими электродами диаметром 25.4 мм и межэлектродным расстоянием 2.5 мм. Пробивное напряжение должно составлять не менее 70 кВ, при этом в разряднике электрическая прочность масла будет не менее 280 кВ/см.

            Поглощение и выделение газов маслом. Масло способно поглощать и растворять  весьма  значительные количества воздуха и других газов. По имеющимся данным в 1 см³ масла при комнатной температуре растворяется: азота 0.086 см³; кислорода 0.16 см³; углекислоты 1.2 см³. При этом кислород, не только растворяется, но и химически соединяется с маслом, образуя продукты окисления. Выделение газов из масла очень часто является признаком зарождающегося дефекта в обмотке трансформатора. В настоящее время разработан и используется способ определения дефектов в трансформаторе по наличию растворенных в масле газов, т.н. хроматографический анализ.

Существует большой разрыв между сроком службы трансформатора и сроком службы масла. Трансформатор может работать без ремонта 10-15 лет, а масло уже через год требует очистки, а через 4-5 лет - регенерации. Мерами, позволяющими продлить срок эксплуатации масла, являются:

1) защита масла от соприкосновения с наружным воздухом путем установки расширителей с фильтрами, поглощающими кислород и воду, а также вытеснение из масла воздуха;

2) снижение перегрева масла в условиях эксплуатации;

3) регулярные очистки от воды и шлама;

4) применение для снижения кислотности непрерывной фильтрации масла;

5) повышение стабильности масла путем введения  антиокислителей.

Антиокислительная присадка специально вводится в масло для предотвращения его окисления под действием локальных высоких температур и реакций с проводниковыми и диэлектрическими материалами. Обычно в качестве присадки используют ионол, реже применяются и другие добавки.

Очистка, сушка и регенерация масла. Очисткой масла называется такая операция, с помощью которой загрязненное или окисленное масло приводится  в  пригодное для эксплуатации состояние. После хорошей очистки масло должно полностью восстановить свои начальные свойства, т.е. должно быть совершенно прозрачно, не должно содержать кислот, осадков, воды, угля и других загрязнений. Причины изъятия масла из эксплуатации могут быть двух родов. Если масло во время эксплуатации оказалось лишь загрязненным различными постоянными веществами и не претерпело глубоких изменений, то для его восстановления достаточно прибегнуть к одному из описываемых ниже методов механической очистки.

Для восстановления отработанных трансформаторных масел применяются разнообразные технологические операции, основанные на физических, физико-химических и химических процессах и заключаются в обработке масла с целью удаления из него продуктов старения и загрязнения. В качестве технологических процессов обычно соблюдается следующая последовательность методов:

механический - для удаления из масла свободной воды и твердых загрязнений;

теплофизический (выпаривание, вакуумная перегонка);

физико-химический (коагуляция, адсорбция).

      Очистка масла непосредственно в трансформаторах и выключателях может производиться периодически или после аварии при резком снижении пробивного напряжения, появления угля и прочих ненормальных явлениях или в результате данных хроматографического анализа. Как правило, трансформаторы и выключатели в этих случаях выводятся из работы и отключаются от сети.

В зависимости от процесса регенерации (очистки) трансформаторного масла получают 2-3 фракции базовых масел, из которых компаундированием и введением присадок могут быть приготовлены товарные масла (моторные, трансмиссионные, гидравлические, СОЖ, пластичные смазки). Средний выход регенерированного масла из отработанного, содержащего около 2-4% твердых загрязняющих примесей и воду, до 10% топлива, составляет 70-85% в зависимости от применяемого способа регенерации (очистки) масла.

Если их недостаточно, используются химические способы регенерации (очистки) масел, связанные с применением более сложного оборудования и большими затратами.

Для регенерации (очистки) отработанных трансформаторных масел применяются разнообразные аппараты и установки, действие которых основано, как правило, на использовании сочетания методов (физических, физико-химических и химических), что дает возможность регенерировать (очищать) отработанные масла разных марок и с различной степенью снижения показателей качества.

Необходимо отметить, что при регенерации (очистке) масел, возможно, получать базовые масла, по качеству идентичные «свежим», причем выход масла в зависимости от качества сырья составляет 80-90%, таким образом, базовые масла можно регенерировать (очищать) еще по крайней мере два раза, но это возможно реализовать при условии применения современных технологических процессов.

31

Актуальные вопросы применения трансформаторных масел

Д. В. Шуварин, главный специалист по эксплуатации масел

ЦИТО филиала ОАО «Инженерный центр ЕЭС» - «Фирма ОРГРЭС».

Важным фактором для организации правильной эксплуатации энергетических масел является учет современных тенденций в их производстве, применении и контроле качества. Эти тенденции следует условно разделить на три основных направления.

Первое – направление развития технологии производства. Это углубление очистки при производстве базовых масел на НПЗ и достижения необходимых эксплуатационных свойств только за счет последующей стабилизации базовых масел присадками. Все отечественные и ряд зарубежных производителей прекратили выпуск трансформаторных масел, не содержащих присадок. Кроме того, наблюдается устойчивая тенденция к расширению ассортимента присадок, входящих в композицию для стабилизации товарных трансформаторных масел. Поэтому становятся актуальны вопросы совместимости масел с различными композициями присадок, мероприятия по своевременной и грамотной стабилизации присадками эксплуатационных масел для продления их срока службы в электрооборудовании, а также совершенствование системы контроля качества масел.

Второе – направление изменения требований к качеству масел, применяемых в электрооборудовании. Это ужесточение требований к качеству применяемых масел и расширение объема эксплуатационных испытаний. Целесообразно отметить, что в настоящее время практика поставки отечественными фирмами (изготовителями и поставщиками) высококачественных масел полностью готовых к заливу в электрооборудования на территории РФ отсутствует. Это в свою очередь вызывает необходимость правильного выбора марки масла и совершенствования систем очистки и снабжения маслами непосредственно у потребителей, т. е. на энергетических предприятиях, а также совершенствование системы контроля качества масла.

Третье – направление обеспечения оптимальных условий работы масла в электрооборудовании. Это в первую очередь необходимость очистки или промывки электрооборудования во время проведения ремонта от эксплуатационных отложений (масляного шлама) перед заливом масла. Так как без удаления загрязнения из электрооборудования в большинстве случаев невозможно обеспечить регламентированные документами значения показателей качества масла и бумажной изоляции. Особенно это актуально для высоковольтных вводов. Это также эффективное охлаждение масла во время работы и защита его от окисления и загрязнения. Поэтому это становятся актуальны вопросы повышения эффективности комплекса мероприятий по обслуживанию масел и систем их защиты при организации эксплуатации, ремонта и модернизации электрооборудования.

Трансформаторные масла различаются между собой эксплуатационными свойствами, в связи с различиями в применяемом сырье и технологиях их производства. Область применения трансформаторных масел в электротехническом оборудовании была приведена в таблице 1 Циркуляра Ц-01-98(Э) от 28.04.98г. Следует отметить, что в настоящее время Циркуляр Ц-01-98(Э) не имеет статус нормативного документа, но его общие положения и подходы являются рабочими и могут быть использованы в практике применения трансформаторных масел. Уже после выхода циркуляра допущены к производству и применению две новые марки отечественных трансформаторных масел. Это масло ВГ по ТУ 38.401.58-177-96 и масло Т-1500У по ТУ 38.401.58107-94 с соответствующими изменениями.

Изменился ассортимент трансформаторных масел производства фирмы «Нюнас».

Масло ВГ интересно тем, что обладая достаточно высокой термоокислительной стабильностью, оно является газопоглощающим. По данным ВНИИ НП масло ВГ могло бы быть рекомендовано для применения в высоковольтных вводах залитых как маслом ГК, так и другими маслами. На основании исследований ВНИИ НП масло марки ВГ обладает также хорошей совместимостью с другими маслами при необходимости смешения масел при заливе (доливе) другого электрооборудования. Однако опыт применения масла ВГ недостаточно обширен, чтобы детально оценить все особенности его применения в электрооборудовании различных типов и классов напряжения.

У масла Т-1500У более высокая термоокислительная стабильность обеспечивается за счет применения композиции присадок (ингибитор окисления и деактиватор). Следует ожидать, что рост tgd масла Т-1500У при работе в электрооборудовании будет значительно более медленным, в сравнение с ранее выпускавшимся маслом марки Т-1500У или тем более ТСп (ТСО). А это приведет к увеличению срока службы масла. Однако целесообразно пока применять масло Т-1500У, не смешивая с другими маслами. В случае необходимости смешения рекомендуется обязательно выполнить испытания на совместимость масел по специальной программе. Следует заметить, что залив масла Т-1500У в электрооборудование с высоким значением tgd изоляции и/или масла может привести к улучшению данного показателя, особенно если оно будет промыто маслом Т-1500У.

Однако уже обозначились сложности с применением масла Т-1500У, которые связаны с существующей системой контроля качества. Это щелочная реакция водной вытяжки и сложности с определением кислотного числа масла методом объемного титрования с индикатором.

В настоящее время допущены к применению и производятся масла следующих марок:

ГК по ТУ 38.101.1025-85 (Ангарск); ВГ по ТУ 38.401.58177-96 (Волгоград); Т-1500У по ТУ 38.401.58107-94 (Уфа и Нижний Новгород); ТСп (ТСО) по ГОСТ 10121-76 (Уфа и Нижний Новгород); ТКп по ТУ 38.401.5849-92 (Ярославль).

Из перечисленных выше масел только масла ГК и ВГ удовлетворяют новым требованиям публикации МЭК 60296.

Можно предложить несколько практических советов при выборе марки трансформаторного масла с учетом особенностей их применения.

1.  Масло марки ГК.

Масло ГК зарекомендовало себя как высококачественное трансформаторное масло с продолжительным сроком службы. Основная особенность масла ГК это - высокое качество масла определяется хорошей восприимчивостью масла к действию антиокислительной присадки (АГИДОЛ-1 (ионол)), т. е. у масла ГК с потерей присадки следует ожидать резкое ухудшение основных эксплуатационных характеристик. Данная особенность делает актуальным мероприятия по стабилизации эксплуатационных масел марки ГК присадкой АГИДОЛ-1, особенно при продолжительном сроке службы (более 20 лет). Наиболее полно свои высокие эксплуатационные свойства масло ГК проявляет, если эксплуатируется в чистом виде без смешения с другими маслами. Даже незначительное смешение масла ГК с маслами более низкого качества (ТСп, ТКп) способно значительно ухудшить его качество. При выборе марки масла для смешения с маслом марки ГК, наиболее оптимальным вариантом являются выбор масла с высокой стабильностью против окисления (например: ВГ). Вопросы обеспечения надежной эксплуатации масляной изоляции с маслом ГК есть в высоковольтных вводах масляных выключателей, это наиболее вероятно связано со спецификой механизма образования осадков при пониженных температурах.

2.  Масло марки ВГ.

Масло ВГ также является высококачественным трансформаторным маслом с прогнозируемым продолжительным сроком службы. Однако практический опыт эксплуатации данного масла непродолжителен и не обширен, как у масла марки ГК, чтобы делать корректные заключения об особенностях его эксплуатации. Можно предположить, что масло ВГ более универсально, чем масло ГК, хотя и уступает ему по стабильности против окисления. При необходимости замены масла ГК в электрооборудовании (или смешении), маслу марки ВГ следует отдать предпочтение перед другими трансформаторными маслами (ну конечно кроме самого масла ГК).

3.  Масло марки Т-1500У

Масло Т-1500У является качественным трансформаторным маслом с прогнозируемым продолжительным сроком службы. Оно уступает по качеству маслам марок ГК и ВГ, но превосходит по качеству масла марок ТСп и ТКп. Практический опыт применения мал, но уже есть сложности с организацией эксплуатации масла марки Т-1500У. Это проблема смешения с другими маслами, сложности организации контроля качества за счет наличия деактивирующей присадки. Следует отметить, что долив масла Т-1500У в масло марки ТСп (ТСО) однозначно позволит улучшить качество последнего. Вопросы совместимости масла Т-1500У с трансформаторными маслами других марок не столь очевидны и требуют проведения специальных испытаний. Масло Т-1500У явно уступает по универсальности применения маслам марки ВГ и ГК. Деактивирующая присадка (БЕТОЛ-1) сорбируется на крупнопористом силикагеле, создает ли это риск отрицательного воздействия на качество масла в настоящее время детально не исследовано. Если выбирать марку масла, например для электрооборудования до 110 кВ включительно, то несмотря на сложности, все же рекомендуется отдать предпочтение маслу марки Т-1500У перед ТКп или ТСп, как маслу с более лучшими эксплуатационными свойствами. Одной из интересных особенностей масла марки Т-1500У следует считать возможность улучшения характеристик бумажно-масляной изоляции с высоким значением tgd при промывке маслом Т-1500У.

4.  Масло марки ТКп

Масло ТКп является трансформаторным маслом невысокого качества с ограниченной областью применения. Масло марки ТКп по ТУ 38.401.5849-92 современного производства уступает по своим эксплуатационным свойствам маслу марки ТКп, производимому ранее по ГОСТ 982.

Необходимо отметить, что производитель масла ТКп может поставлять масло с ухудшенными низко-температурными свойствами (допускается изменениями к ТУ 38.401.5849-92). Это может создать сложности с организацией надежной эксплуатации масла ТКп в масляных выключателей без подогрева бака при низких температурах.

Можно рекомендовать, если возникла необходимость долива (смешения) старого эксплуатационного масла ТКп (ГОСТ 982-56 или ГОСТ 982-68), выбрать для этого масло марки ВГ или ГК.

5.  Масло марки ТСп (ТСО)

Масло ТСп (или сейчас его маркируют как ТСО) является трансформаторным маслом невысокого качества с ограниченной областью применения. Основная особенность этого масла состоит в том, что старение масла сопровождается резким ростом tgd. Масло содержит больное количество сернистых соединений.

Поэтому рекомендуется применять это масло в электрооборудовании только до 35 кВ включительно, или отказаться вообще от его применения. При необходимости долива электрооборудования с маслом ТСп отдать предпочтение маслам марок ГК, ВГ или Т-1500У.

6.  Масла зарубежных производителей.

В настоящее время испытания новых марок трансформаторных масел зарубежных производителей, допущенных к применению в РФ, на совместимость с маслами отечественного производства официально не проводились. Поэтому при эксплуатации электрооборудования с импортными маслами следует быть готовым к необходимости покупки масла той же марки (или другой марки, но той же фирмы-производителя) или планировать затраты на проведение специальных испытаний на совместимость с отечественными маслами.

Несколько комментариев к основным подходам к применению трансформаторных масел в электрооборудовании.

После капитального ремонта в электрооборудование допускается заливать подготовленные (очищенные) свежие, эксплуатационные и регенерированные масла, а также их смеси, если их качество удовлетворяет ОНИЭ. Доливка масла в электрооборудование должна осуществляться с учетом области применения масла и порядка их смешения, если долив масла производится в электрооборудование после его монтажа или ремонта, показатели качества подготовленных (очищенных) масел, предназначенных для долива, должны удовлетворять требованиям Таблиц 25.2 и 25.3 (с изменениями) ОНИЭ. Если долив масла производится в эксплуатируемое электрооборудование, показатели качества масел, предназначенных для долива, должны удовлетворять требованиям Таблицы 25.4 ОНИЭ (область нормального состояния масла).

При доливе масла в высоковольтные вводы или его замене, а также при смешении, целесообразно учитывать рекомендациями Таблицы 2 Циркуляра Ц-01-98(Э) от 28.04.98г. Возможно при согласовании с заводом-изготовителем вводов применять масло марки ВГ для перезаливки вводов вне зависимости от марки ранее залитого масла.

Во время работы в электрооборудовании эксплуатационные характеристики масел постепенно ухудшаются. Причинами этого процесса является старение масла и загрязнение его водой, механическими примесями, солями различных кислот. Скорость и степень ухудшения эксплуатационных характеристик масел определяют срок их службы в оборудовании. Основным процессом старения является термическое окисление компонентов масла. Кроме того, незначительные количества воды и (или) механических примесей, обладающих электропроводящими свойствами, при попадании в масла могут вызвать значительное ухудшение их диэлектрических характеристик. Не вызывает сомнения что совместное, отрицательное влияние воды и механических примесей (особенно частиц меди, железа и других металлов, целлюлозных волокон, коллоидных частиц) на эксплуатационные свойства трансформаторных масел намного сильнее, чем влиянии одного из этих факторов.

Продукты старения, коллоидные частицы, вода и механические примеси постепенно накапливаются в масле, на поздних стадиях старения образуется шлам (потенциальный осадок). Эти процессы создают риск выпадения из масла осадка, который не только ухудшает охлаждение активной части и электрические характеристики твердой изоляции, но и способствует ее постепенному разрушению. Отложение шлама на активной части вызывает необходимость вывода электрооборудования в капитальный ремонт и проведения специальных операций по удалению его из твердой изоляции и с других элементов конструкции для восстановления электроизоляционных характеристик.

Следует отметить, что намного проще и дешевле существенно замедлить интенсивное старение и (или) загрязнение масла, чем проводить ремонт электрооборудования и очистку активной части, а также замену или регенерацию масла.

Для обеспечения высокой надежности работы и увеличения межремонтного периода электрооборудования необходимо не только использовать высококачественные трансформаторные масла, но и обеспечивать эффективную их очистку при заливе в подготовленное электрооборудование, а также постоянное поддержание необходимой качества и промышленной чистоты масел (и как следствие активной части) в процессе эксплуатации.

Данный подход может быть реализован только при правильном выборе и достаточном оснащении энергетических предприятий средствами очистки и (или) регенерации масел, обладающих необходимой эффективностью действия, современной организацией масляного хозяйства и системы снабжения маслами, а также современными методиками и приборами для контроля качества масла.

Актуальность такого подхода определяется тем, что ранее ремонты электрооборудования проводились в основном в нормативные сроки, а в настоящее время осуществляется переход к ремонтам в зависимости от технического состояния. Этот принцип является одним из базовых при разработке новых документов.

Технология подготовки (очистки) трансформаторных масел, обычно применяемая на энергетических предприятиях, предусматривает комбинацию различных методов. Предварительная, грубая очистка масла (свежего или отработанного) от дисперсной воды и механических примесей (шлама) осуществляется в резервуарах открытого склада масляных хозяйств с помощью отстаивания. Выделившиеся загрязнения периодически удаляются из резервуаров при помощи дренажей донных слоев (остатков) масла. При этом удаляются, как правило, крупные и тяжелые частицы размером свыше 40 мкм. Наиболее эффективны для этих целей вертикальные резервуары с конусными днищами. Установки для очистки трансформаторного масла на основе центробежно-вакуумной и адсорбционной (осушка цеолитом) технологии используются для подготовки его к заливу в электрооборудование открытого типа до 500 кВ включительно, так как обеспечивается удаление дисперсной и растворенной воды, механических примесей, но данные установки не позволяют осуществить необходимую дегазацию масла. Для подготовки к заливу или обработки масла непосредственно в герметичном электрооборудовании до 1150 кВ включительно применяются установки вакуумной очистки при нагревании, которые позволяют удалять из масла практически полностью механические примеси, растворенные воду и газы. Если на вакуумные установки подается предварительно очищенное масло, то значительно сокращается время, необходимое для обеспечения требуемых нормативных значений показателей качества масла перед заливом в электрооборудование. Во всех установках используются фильтры тонкой очистки масла с номинальной тонкостью фильтрации от 3 до 10 мкм.

Промышленная чистота электрооборудования при заливе масла после монтажа или ремонта является одним из основных факторов, обеспечивающих надежность его работы и продолжительные сроки службы масел.

Специально подготовленные трансформатор­ные масла должны заливаться в чистое электрооборудование, из которого полностью удалены шлам, продукты старения масла и другие загрязнения, способные оказывать отрицательное воздействие, как на качество масла, так и на надежность работы электрообо­рудования в целом.

Электрооборудование перед заливом масла рекомендуется промывать с помощью горячего (температура 55-80 °С) очищенного трансформаторного масла для удаления остатков загрязнения с активной части и внутренней поверхности баков.

Данную операцию особенно целесообразно применять перед заменой масла во всех высоковольтных вводах (вне зависимости от срока службы) и трансформаторах с продолжительным сроком службы (более 12 лет).

Заливать трансформаторное масло в электрооборудование рекомендуется под вакуумом (с частичным вакуумированием бака трансформатора или высоковольтного ввода) для устранения риска образования газовых включений в изоляции при пуске электрооборудования.

Важным для организации надежной эксплуатации трансформаторных масел является возможность обеспечить их эффективное охлаждение. Несомненно, представляет интерес применение пластинчатых маслоохладителей для трансформаторов с системой охлаждения «Ц».

Правильная эксплуатация воздухоосушительных и термосифонных (адсорбционных) фильтров, пленочной защиты трансформаторов, герметизация электрооборудования позволяет значительно продлить срок службы масла в электрооборудовании.

Для надежного контроля технического состояния электрооборудования необходимо иметь хорошо оснащенную и аккредитованную (аттестованную) лабораторию. При этом должны применяться сертифицированные приборы и аттестованные методики. Особенно актуально иметь хорошо оснащенную и аккредитованную лабораторию тем предприятиям, которые занимаются диагностикой технического состояния или ремонтом электрооборудования.

Все отечественные трансформаторные масла, выпускаемые в настоящее время, содержат антиокислительную присадку 2.6-дитретбутил-паракрезол (АГИДОЛ-1, ионол). Количество ионола в свежем трансформаторном масле зависит от марки масла и должно быть не менее 0.2% массы. В присутствии АГИДОЛ-1 процесс термоокислительного старения масла находится в индукционном периоде, который характеризуется малыми скоростями образования различных продуктов окисления и как следствие малым изменением показателей качества масла. АГИДОЛ-1 в масле находятся в растворенном состоянии и практически не извлекаются из масла различными адсорбентами при непрерывной регенерации. Эффективность работы АГИДОЛ-1, как ингибитора окисления, значительно выше в глубоко очищенных маслах с малым содержанием ароматических углеводородов и смол, таких как масла гидрокрекинга марки ГК, ВГ, МВТ и АГК. Деактивирующие присадки БЕТОЛ-1 или аналогичные усиливают действие ионола, т. к. устраняют каталитическое воздействие меди на старение масла. При эксплуатации трансформаторного масла идет процесс непрерывного расхода присадок, скорость которого зависит от многих факторов и, в первую очередь, от температуры и концентрации кислорода в масле. С их увеличением увеличивается и расход присадок. При снижении концентрации АГИДОЛ-1 в эксплуатационном масле ниже определенного предела (ниже 0.1% массы, а для масла ГК менее 0.05%) начинается процесс интенсивного старения масла, обусловленный значительным снижением стабильности против окисления. Эксплуатация трансформаторного масла с содержанием АГИДОЛ-1 ниже 0.1% массы нежелательна потому, что при этом возможно образование шлама и ухудшение эксплуатационных характеристик масла. Это ведет к значительному увеличению расхода силикагеля в фильтрах трансформаторов для поддержания эксплуатационных характеристик масла или к необходимости последующей замены масла свежим.

Условно процесс старения масел, характеризующийся изменением кислотного числа и содержания антиокислительной присадки можно изобразить в виде графика, приведенного в приложении 1. Так на первоначальной стадии эксплуатации масла происходит естественное снижение концентрации антиокислительной присадки (так называемый индукционный период окисления масла [зеленая зона 1]), который характеризуется плавным увеличением кислотного числа. По завершению индукционного периода окисления масла остаточное содержание присадки в нем, как правило, составляет менее 75% от первоначального (зависит от изначального качества базового масла). Затем начинается процесс интенсивного окисления масла [желтая зона 2], который характеризуется резким увеличением кислотного числа. При накоплении достаточного количества продуктов старения в масле появляются потенциальные осадки (растворенный шлам). Пользуясь данным графиком, можно определить условно три области для ввода присадок. Первая область – индукционный период окисления [зеленая зона 1]; область эффективного воздействия присадки (рекомендуемая область введения присадки). Вторая область – интенсивное окисление [желтая зона 2]; когда восприимчивость к введению присадки зависит от исходного качества базового масла и количества загрязнений, то есть ввод присадки может, как продлить срок службы масла, так и оказаться малоэффективным (область возможного введения присадки). Третья область – глубокое окисление [красная зона 3]; когда масло практически не восприимчиво к воздействию присадки, а ее ввод инициирует выпадение осадков из масла (область недопустимости введения присадки).

Поэтому необходимо в процессе эксплуатации контролировать содержание АГИДОЛ-1 и вводить его в масло при снижении концент­рации АГИДОЛ-1 до 0.1% массы в количестве 0.2-0.3% массы. Ввод присадки следует рассматривать как профилактическую меру, а не мероприятие способное полностью решить все проблемы с маслом. Введение АГИДОЛ-1 в эксплуатационное масло, в котором образовался шлам, а также с КЧ более 0.1 мг КОН/г неэффективно, поэтому перед введением присадки необходима регенерация такого масла крупнопористым адсорбентом. Присадку АГИДОЛ-1 вводят в масло непосредственно в баке электрооборудования или на маслохозяйстве (для слитого из оборудования масла).

Следует отметить, что ввод присадок, необходимо осуществлять только после проведения необходимых лабораторных испытаний, подтверждающих восприимчивость масла к воздействию присадок. Нарушение технологии ввода и неправильное применение присадок может не только снижать экономическую эффективность данной операции, но и привести к снижению надежности работы электрооборудования и ухудшению характеристик бумажно-масляной изоляции.

Наибольшую эффективность имеют мероприятия по эксплуатации трансформаторных масел, которые осуществляются комплексно по специальной программе. Такая программа должна быть разработана с учетом особенностей конкретного энергетического предприятия (ассортимент масел, парк и техническое состояние электрооборудования, оснащенность и функциональность маслохозяйства и маслоочистительного оборудования, надежность системы снабжения маслами, эффективность контроля качества масел и диагностики состояния электрооборудования, проведение специальных мероприятий по восстановлению качества масел и многое другое). Рекомендуется, чтобы такая программа была реализована в местной инструкции по эксплуатации масляного хозяйства и (или) трансформаторных масел.

Очень важным элементом такой программы является правильная организация масляного хозяйства, чтобы исключить риск потери качества масла на стадии его приема из транспортных емкостей, хранения, подготовки и подачи к потребителю.

При необходимости консультаций по вопросам применения трансформаторных масел, реконструкции масляных хозяйств, организации, комплектации и аттестации лабораторий контроля качества масел, внедрении новых методик и приборов для диагностики состояния масла и оборудования, поставки и оснащения современным маслоочистительным оборудованием рекомендую обращаться по электронной почте, адреса указаны ниже.

32

ПОЛИМЕ́РЫ (от поли... и греч. meros — доля, часть), вещества, молекулы которых (макромолекулы) состоят из большого числа повторяющихся звеньев; молекулярная масса полимеров может изменяться от нескольких тысяч до многих миллионов. По происхождению полимеры делят на природные, или биополимеры (напр., белки, нуклеиновые кислоты, натуральный каучук), и синтетические (напр., полиэтилен, полиамиды, эпоксидные смолы), получаемые методами полимеризации и поликонденсации. По форме молекул различают линейные, разветвленные и сетчатые полимеры, по природе — органические, элементоорганические, неорганические полимеры. Для линейных и разветвленных полимеров характерен комплекс специфических свойств, напр. способность образовывать анизотропные волокна и пленки, а также существовать в высокоэластичном состоянии. Полимеры — основа пластмасс, химических волокон, резины, лакокрасочных материалов, клеев, ионитов. Из биополимеров построены клетки всех живых организмов. Термин «полимеры введен Й. Я. Берцелиусом в 1833.

***

ПОЛИМЕ́РЫ (от греч. polymeros — состоящий из многих частей, многообразный), вещества, молекулы которых (см. Макромолекулы) состоят из большого числа структурно повторяющихся звеньев — мономеров. Молекулярная масса полимеров достигает 10⁶, а геометрические размеры молекул могут быть настолько велики, что растворы этих веществ по свойствам приближаются к коллоидным системам. Атомы, входящие в состав макромолекул, соединены друг с другом силами главных и (или) координационных валентностей.

По происхождению полимеры делятся на природные (биополимеры), например белки, нуклеиновые кислоты, смолы природные и синтетические, например полиэтилен, полипропилен, фенолоформальдегидные смолы.

Реакцию образования полимера из мономера называют полимеризацией. В процессе полимеризации вещество может переходить из газообразного или жидкого состояния в состояние весьма густой жидкости или твердое. Реакция полимеризации не сопровождается отщеплением каких-либо низкомолекулярных побочных продуктов. При полимеризации полимер и мономер характеризуются одинаковым элементным составом.

Полимеризация соединений с двойными связями, как правило, протекает по цепному механизму. Для начала цепной реакции необходимо, чтобы в исходной инертной массе зародились активные частицы. В цепных реакциях одна частица вовлекает в реакцию тысячи неактивных молекул, образующих длинную цепь. Первичными активными центрами являются свободные радикалы и ионы.

Радикалы — это части молекулы, образующиеся при разрыве электронной пары и содержащие неспаренный электрон (например, метил CH₃- , фенил C₆H₆-, этиловая группа C₂H₅- и т. д.). Образование первоначальных радикалов и ионов может происходить под действием теплоты, света, различных ионизирующих излучений, специально вводимых катализаторов.

Помимо реакции полимеризации полимеры можно получить поликонденсацией — реакцией, при которой происходит перегруппировка атомов полимеров и выделение из сферы реакции воды или других низкомолекулярных веществ.

33

Электроизоляционные эмали — это специальные эмали (ЛКМ), которые используют для создания изоляционного покрытия на различных электропроводящих поверхностях, в основном на металлических поверхностях (стальные трубы, обмотки  электрических машин, электрооборудования и т.д.). Электроизоляционные эмали выпускаются различных цветов и  могут использоваться для покрытия поверхностей, нагревающихся до очень высоких температур, а некоторые электроизоляционные эмали хорошо «держат» и перепады температур.   Образуемые с помощью таких эмалей покрытия не пропускают электричество, что позволяет частично обезопасить окружающих от вероятного поражения электрическим током.  Эмали защищают не только от высокого напряжения, но и от воздействий агрессивных сред: кислот, температуры,  влаги и солей. Общеизвестно, что любой прибор или установка, которые находятся под высоким напряжением, должны быть безопасны в эксплуатации и обладать качественной электроизоляцией.  С помощью систем электроизоляции и использования электроизоляционных  эмалей и лаков можно достичь полной безопасности конструкций, оборудования и приборов и избежать ненужных рисков в эксплуатации приборов и оборудования.

Электроизоляционные лаки – это коллоидные растворы из веществ, образующих пленку:  битумов, органических растворителей, смол, масел, эфиров целлюлозы.  Высыхают электроизоляционные лаки достаточно быстро, в ходе этого процесса растворители испаряются, а физико-химические процессы, происходящие в лаковой основе, приводят к отвердению и образованию весьма прочной пленки. Такие лаки по назначению условно классифицируют так: покровные, клеящие  и пропиточные лаки.  Пропиточные составы используют для пропитки деталей машин и установок, аппаратов в целях создания изоляции, повышения теплопроводности и влагостойкости.  Покровные лаки создают защитные покрытия на уже пропитанных деталях. Клеящие составы соединяют листы слюды для получения слюдяных изоляционных  материалов.

Эмали отличаются от лаков тем, что в их состав включаются различные наполнители (пигменты), например, двуокись титана, железный сурик или окись цинка. Эмали – это покровные материалы, которые наносятся на уже пропитанные изоляционные детали или поверхности, они более прочные и влагостойкие. Электроизоляционные лаки и эмали для электроизоляции, предлагаемые «СпецЭмаль», могут быть использованы в технических конструкциях различного вида для защиты от воздействия электротока и агрессивных сред.  Наш завод производит эту продукцию на протяжении многих лет,  можем предоставить потребителям широкий ассортимент ЛКМ (эмалей и лаков)  для создания качественной электроизоляции.  Большое количество наименований эмалей и электроизоляционных лаков в нашем ассортименте позволит выбрать Вам наиболее подходящий материал для защиты конкретных приборов, конструкций, установок. Мы предлагаем заказчикам такие электроизоляционные эмали и лаки, как:

- эмаль ЭП-969 - для электроизоляционной защиты и антикоррозионной защиты стальных труб, эксплуатируемых при температуре от минус (60±2)°C до (150±2)°C и влажности до 98%; - эмаль ГФ-92хс и эмаль ГФ-92гс — электроизоляционные эмали  холодной сушки и горячей сушки.  Применяются соответственно для окраски неподвижных обмоток электрических машин (ХС) и для окраски вращающихся и неподвижных частей обмотки электрических машин и аппаратов (ГС); - эмаль ЭП-919 - для защиты от коррозии и электроизоляции различных изделий. Покрытие эмали сохраняет свои защитные свойства в течение 12 месяцев; - эмаль ЭП-9111 - для окраски обмоток электрических машин, электрооборудования в силовых цепях электропоездов и локомотивов; - эмаль ХС-928 - для создания электрического контакта биметаллических сборок и защиты их от коррозии, а также как антистатик для металлических поверхностей; - лак БТ-987 (лак БТ-988) - для защиты от воздействия серной кислоты поверхностей аккумуляторов. Покрытие обладает электроизоляционными свойствами; - лак БТ-99 - лак применяется в электрических машинах, работающих внутри помещений, для защиты обмоток. Покрытие на основе лака бт-99 обладает электроизоляционными свойствами.

Важно помнить,  что перед нанесением электроизоляционных  эмалей поверхность должна быть подготовлена:  удаляется грязь и пыль, поверхность обезжиривается, ржавчина и остатки старой краски удаляются.  Электроизоляционные эмали разбавляют специальными растворителями - виды растворителя, подходящие для выбранной эмали, обычно  указываются на упаковке. Наносят эмаль обычно распылителем, а при нанесении на провода или кабель чаще используют метод окунания.  Стандартная рекомендация -  наносить эмаль в два слоя.  Первый слой перед нанесением последующего должен хорошо просохнуть. Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные с приобретением и применением эмалей и лаков для электроизоляции, обратитесь к специалистам завода «СпецЭмаль»!

34

Электроизоляционные компаунды представляют собой изоляционные составы, которые в момент использования бывают жидкими, а затем отвердевают, предназначенный для пропитки или заливки узлов и деталей электрооборудования, радиоаппаратуры, носит название компаунд. Компаунды не имеют в своем составе растворителей.

По своему назначению данные составы делятся на:

• пропиточные (обычно такие виды производятся без наполнителей),

• заливочные (с наполнителями).

Пропиточные компаунды из них применяют для пропитки обмоток электрических машин и аппаратов.

Заливочные компаунды — для заливки полостей в кабельных муфтах, а также в электромашинах и приборах с целью герметизации.

Яндекс.ДиректВсе объявления

Новый Яндекс.Браузер! Удобные закладки и надежная защита. Браузер для приятных прогулок по сети! browser.yandex.ru

Компаунд Где дешевле Компаунд? Я тоже не знал. А нашел здесь: stroy.rusopt.ru

Электроизоляционные компаунды бывают:

• термореактивными (не размягчающимися после отвердевания),

• термопластичными (размягчающимися при последующих нагревах).

К термореактивным можно отнести компаунды на основе эпоксидных, полиэфирных и некоторых других смол.

К термопластичным относятся компаунды на основе битумов, воскообразных диэлектриков и термопластичных полимеров (полистирол, полиизобутилен и др.).

Пропиточные и заливочные компаунды на основе битумов по нагревостойкости относятся к классу А (105° С), а некоторые к классу Y (до 90° С). Наибольшей нагревостойкостыо обладают компаунды эпоксидные и кремнийорганические.

Электроизоляционные компаунды МБК изготовляют на основе метакриловых эфиров и применяют как пропиточные и заливочные. Они после отвердевания при 70—100° С (а со специальными отвердителями при 20° С) являются термореактивными веществами, которые могут использоваться в интервале температур от —55 до +105° С.

Для пропитки обмоток и катушек в двигателях машин, деталей различных видов вращающегося оборудования в большинстве случаев применяют такой электроизоляционный материал как компаунд. Наносимый на части и детали оборудования и машин он обеспечивает эффективную защиту от воздействия тока, также компаунд противостоит влиянию всевозможных агрессивных сред.

Такие материалы, в зависимости от вида оборудования, в котором они используются, выполняют различные функции, например:

1. Воспринимают механические нагрузки;

2. Работают как диэлектрик;

3. Объединяют элементы конструкции;

4. Защищают от влаги, температуры, кислот и иных агрессивных сред, оказывающих негативное влияние на оборудование.

В связи с этим в настоящее время компаунд производится различных марок, каждой из которых характерна своя область применения. Каждый вид такого материала имеет свои свойства, характерные особенности, эксплуатационные характеристики, по которым и определяется область применения. Наивысшую популярность и наиболее широкое применение сегодня находит компаунд эпоксидный, так как полимеры данного типа характеризуются малой усадкой, хорошими диэлектрическими характеристиками, высокой адгезией. Эти полимерные составы способны отлично работать в условиях стесненной деформации, что зависит от целого комплекса свойств данного полимера. Именно поэтому компаунд эпоксидный широко используется в различном оборудовании, установках, технических конструкциях. Смолы, используемые в производстве данного материала, совместимы с другими олигомерами, также их отвердение ускоряется путем нанесения некоторых соединений. Однако эпоксидный компаунд имеет один небольшой недостаток – невысокие температуры эксплуатации. Этот недостаток делает невозможным применения такого материала в оборудовании и технике, работающей в достаточно жестких условиях.

К материалам, защищающим конструкции и приборы от воздействия тока и агрессивных сред (солей, кислот, воды, высоких и низких температур) предъявляются часто достаточно жесткие требования. Так, например, компаунд эпоксидный должен обеспечивать высокую герметичность и монолитность технической конструкции. Эти полимерные составы не должны иметь пористую структуру, и должны обладать высокой адгезией к конструкции, для герметизации которой они используются. Также при выборе компаундов необходимо учитывать то, что их механические и физико-химические свойства должны подходить для данного типа оборудования, материал должен быть правильно подобран. Некоторые материалы не подходят для того или иного вида оборудования, технической конструкции, установки, прибора и могут даже вывести их из строя.

По свойствам и составам компаунды условно объединяются в группы:

1. Жесткие пропиточные (ненаполненные);

2. Жесткие заливочные (ненаполненные);

3. Эластичные;

4. С низкомолекулярными пластификаторами;

5. Составы, пластифицированные каучуками.

Также такой материал как компаунд может быть модифицирован другими термореактивными смолами. Составы могут быть весьма разнообразными, но главными составляющими всегда являются эпоксидная смола (бывает различных видов) и отвердитель. Компаунд часто производится на основе низкомолекулярных олигомеров ЭД-20 и ЭД-16 (они позволяют получать составы, которым характерна небольшая вязкость). Отвердителями могут быть различные ангидриды, с помощью которых можно получить компаунд с наименьшей вязкостью и отличными диэлектрическими характеристиками. Для производства составов в качестве наполнителя применяют неорганические материалы, например, достаточно часто наполнителем становится молотый кварц. В производстве такого материала используют различные модификаторы и пластификаторы, разнообразные по своим химическим свойствам.

35

Для изоляции электрических машин и аппаратов широко применяют различные волокнистые материалы растительного происхождения (бумагу, картон, хлопчатобумажные и шелковые волокна, ткани и ленты), а также некоторые синтетические текстильные материалы, получаемые химической переработкой отдельных веществ: искусственный шелк, синтетические волокна (капрон, нейлон), материалы из полистирола, полихлорвинила, полиамидные и триацетатные пленки. Органические волокнистые изоляционные материалы отличаются невысокой нагревостойкостью. и в естественном виде без специальной обработки относятся к классу Y. Их недостаток — высокая гигроскопичность. Между их волокнами и нитями остаются воздушные промежутки (поры), легко поглощающие влагу.

Бумага и картон. Бумага и картон — листовые материалы коротко-волокнистого строения, состоящие из целлюлозы. Бумагу изготовляют из измельченного хлопчатобумажного тряпья и волокон древесины, которые подвергают специальной химической обработке. Все сорта бумаги обладают хорошими изоляционными свойствами, однако в электромашиностроении применяют только следующие специальные сорта: кабельную (толщиной 0,08—0,17 мм), телефонную (0,05 мм), конденсаторную (7—30 мк), оклеечную (0,33 мм), пропиточную (0,12 мм), намоточную (0,05—0,07 мм) и микалентную (20 мк).

Указанные сорта бумаги используют для изоляции обмоточных проводов и кабелей различного типа, изготовления конденсаторов, оклейки листов электротехнической стали, а также для изготовления микаленты (см. ниже) и различных слоистых пластических материалов (листового и фасонного гетинакса, бакелитовых трубок и пр.).

Картон изготовляют из того же сырья, что и бумагу, но он имеет значительно большую толщину. В электромашиностроении применяют следующие сорта картона: электрокартон, фибру и литероид.

Электрокартон имеет толщину от 0,2 до 3 мм и обладает высокими изоляционными свойствами. Диэлектрическая прочность его достигает 25 кВ на 1 мм толщины. Он очень эластичен, что позволяет изгибать его под нужными углами. Применяется для изготовления прокладок, корпусов катушек, шайб, пазовой изоляции электрических машин и пр.

Фибра — картон, обработанный слабыми кислотами. Обладает большой твердостью, прочностью и может подвергаться обработке на металлорежущих станках (сверлильном, токарном, фрезерном и пр.). Изготовляется в виде листов различной толщины или в виде стержней и трубок. Имеет хорошие изоляционные свойства, но повышенную гигроскопичность. Текстильные материалы. Электроизоляционные текстильные материалы изготовляют, главным образом, из растительных волокон, представляющих собой в основном целлюлозу (хлопок, реже — лен, пенька, джут). Иногда применяют шелк, из которого получают тонкую и одновременно механически прочную изоляцию.

Из различных видов искусственных волокон наибольшее распространение получили искусственный шелк (вискозный и ацетатный), вырабатываемый путем химической переработки целлюлозы, а также капрон и нейлон. Полученные из целлюлозы искусственные вещества (эфиры целлюлозы) обладают хорошей растворимостью, что дает возможность изготовлять из них тонкие нити путем продавливания этих веществ через отверстия малого диаметра.

Капрон и нейлон, изготовляемые на основе искусственных полиамидных смол, механически прочны, негигроскопичны и нагревостойки.

Текстильные материалы из искусственных волокон находят применение в различных отраслях электроизоляционной техники (для изготовления обмоточных проводов, лакотканей и пр.). В электромашиностроении применяют различные виды текстильных изделий: нити, пряжу, ткани, ленты и пр. Главное преимущество тканей — очень высокая механическая прочность, позволяющая применять их для крепления токопроводящих и изоляционных деталей, а также в качестве основы для изготовления других изоляционных материалов (лакотканей, текстолита и др.).

Для изоляции обмоток электрических машин и при ремонтных работах широко используют тканые (с кромками) хлопчатобумажные ленты: тафтяную (толщиной 0,18—0,20 мм), киперную с диагональным (киперным — «елочкой») переплетением нитей (0,30—0,35 мм) и батистовую (0,10—0,12 мм). Пряжу (нити, скрученные из отдельных волокон) применяют для изоляции проводов и шнуров путем обмотки и оплетки.

В электроизоляционной технике используют в большей степени механические свойства непропитанных тканей и лент, чем их электрические свойства. Объясняется это тем, что без специальной обработки ткани не могут служить изоляторами, так как между их нитями остаются поры, поглощающие влагу.

Для улучшения изоляционных свойств волокнистых материалов их поры заполняют различными твердеющими влагонепроницаемыми веществами: естественными и искусственными смолами, битумами и пленками, образующимися при высыхании некоторых масел. Смолы и масла растворяют в различных легколетучих жидкостях, получая лаки и эмали. При сушке лака, нанесенного тонким слоем на твердую поверхность и проникшего в поры изоляции, растворитель улетучивается, а лаковая основа переходит в твердое состояние. При этом образуется пленка, плотно пристающая к твердой поверхности и обладающая высокими электроизоляционными свойствами и малой гигроскопичностью. Процесс заполнения воздушных пор волокнистых материалов твердеющими электроизоляционными веществами называется пропиткой. Для пропитки применяют природные лаки (шеллачные, копаловые, битумные, масляные и их смеси) и синтетические, получаемые химической переработкой различных органических веществ (бакелитовые, глифталевые, полихлорвиниловые, нитроцеллю-лозные и пр.).

В зависимости от режима сушки различают лаки и эмали холодной (воздушной) и горячей (печной) сушки. Температура горячей сушки не должна превышать 110°С во избежание пересушивания, при котором лаковая пленка становится хрупкой и растрескивается.

Для пропитки изоляции обмоток электрических машин и аппаратов наибольшее распространение получили пропиточные лаки горячей сушки. Пропитку волокнистых изоляционных материалов этим лаком осуществляют следующим образом. Изделия предварительно просушивают в печи в течение 5—10 ч при температуре 100—110°С и в горячем состоянии (при температуре 60—70 °С) погружают в аднну с лаком. Через 15—30 мин пропитанные изделия вынимают из ванны, дают избытку лака стечь и подвергают сушке в печи при температуре 100—110°С (в соответствии с режимом сушки, рекомендуемым для данного лака). После такой пропитки с последующей сушкой на поверхность изделия наносят покровную эмаль и осуществляют окончательную сушку.

Эмаль после высыхания образует твердое блестящее покрытие, предохраняющее от влияния влаги и механических воздействий.

Современная техника применяет лаки и эмали, различающиеся и по составу, и по назначению. Каждый из них имеет свою технологию применения. Эти подробности детально указываются в стандартах и технических условиях на соответствующие лаки. Наибольшее распространение получили следующие сорта лаков: светлые масляные лаки; имеют в качестве основы высыхающие масла, а в качестве растворителя — бензин, обычный или лаковый керосин или же их смеси. Изготовляют как воздушный, так и печной сушки; применяют для покрытия листов электротехнической стали и проволоки с эмалевой изоляцией, для изготовления светлых лакотканей и пр. Имеют высокие изолирующие и защитные свойства, но не маслостойки;

черные битумные лаки холодной сушки; изготовляют из асфальтов и нефтяных битумов, растворенных в бензоле, толуоле или скипидаре или же в смеси их с бензином и лаковым керосином. Применяют в качестве антикоррозионных покрытий стальных деталей;

черные масляно-битумные лаки; применяются в качестве пропиточных и покровных лаков при производстве и ремонте электрических машин;

шеллачный лак — раствор шеллака в спирте; применяется как клеящий лак при изготовлении миканитов и при различных электромонтажных и ремонтных работах. Требует горячей сушки, может быть использован и как лак холодной сушки;

глифталевые лаки, содержащие в качестве основы глифталевые синтетические смолы, а в качестве растворителя — ацетон, смесь толуола и бензина и др. Масло-стойки обладают хорошими изоляционными и защитными свойствами и являются лаками печной сушки. Применяют в качестве пропиточных и покровных лаков и для изготовления серых эмалей, используемых для покрытия деталей электрических машин и аппаратов;

бакелитовые лаки — растворы синтетической смолы бакелита в спирте. Пропиточные и клеющие лаки горячей сушки, дающие механически прочную, но малоэластичную и склонную к тепловому старению пленку;

нитроцеллюлозные лаки (нитролаки); представляющие собой раствор целлюлозы в различных растворителях. Дают хорошую быстросохнущую защитную, но не теплостойкую пленку.

Для пропитки неподвижных катушек и заливки различных токопроводящих деталей (для заполнения воздушных промежутков вокруг катушек электрических аппаратов, пустот в кабельных муфтах, заливки крышек аккумуляторов и пр.) применяют компаунды. Они обеспечивают более влагостойкую и влагонепроницаемую пропитку, чем лаки, и при охлаждении затвердевают полностью. В них не остается пор от испарившегося растворителя, что наблюдается при пропитке лаками. В качестве основы для изготовления компаундов служат битумы. Для придания компаундам большей эластичности, нагревостойкости и маслостойкости к ним добавляют высыхающие масла, смолы и воск. Процесс пропитки компаундами может вестись при повышенной температуре (выше температуры их плавления). Подлежащие пропитке изделия погружают на определенное время в расплавленный компаунд и вынимают, не дожидаясь полного его застывания.

Более совершенной является вакуумная пропитка компаундами. Она заключается в том, что подлежащее пропитке изделие сначала подвергают сушке в герметически закрытом котле (автоклаве) в вакууме, а затем пропитывают в этом же котле под давлением в несколько атмосфер. В некоторых случаях пропитку производят за несколько циклов с периодической подачей давления в автоклав.

Лаки, смолы и эмали используют не только для пропитки волокнистых материалов, но и для изготовления эмалированной проволоки, пластмассовой изоляции проводов, покрытия листов электротехнической стали, склеивания различных твердых электроизоляционных материалов и изделий и пр.

В последнее время для изоляции электрических машин и аппаратов широко применяют различные волокнистые материалы неорганического происхождения: стеклянное волокно и асбест. Основным преимуществом этих материалов перед органическими является их более высокая нагревостойкость. Стеклянное волокно изготовляют путем пропускания расплавленной стеклянной массы сквозь отверстия малого диаметра. В толстом слое стекло является хрупким и ломким материалом. Однако весьма тонкие волокна (диаметром 3—7 мк) имеют настолько большую гибкость, что могут обрабатываться приемами текстильной технологии. Из стеклянных нитей, скрученных из отдельных волокон, ткут стеклянные ткани и ленты. Эти же нити используют для изоляции обмоточных проводов.

Для склеивания и пропитки материалов из стекловолокна применяют органические лаки и смолы повышенной нагреваемости или кремнийорганические лаки и смолы. Таким путем получают различные стеклолакоткани, стеклоленту, стеклотекстолит и пр.

Кремнийорганические смолы, как показывает их название, содержат, кроме углерода, характерного для органических веществ, также и кремний, являющийся одним из важнейших составных частей многих неорганических диэлектриков. Такие смолы обладают значительной нагревостойкостью, хорошими электроизолирующими свойствами и малой гигроскопичностью.

Для изоляции катушек тяговых двигателей применяют монолитную кремний-органическую изоляцию. Катушку заливают кремнийорганическим компаундом. После затвердевания она представляет собой единую монолитную конструкцию.

Асбестовое волокно также может обрабатываться методами текстильной и бумажной технологии: из него изготовляют ткани, ленту, бумагу и картон. В некоторых случаях в асбестовую пряжу для повышения прочности добавляют хлопчатобумажные волокна. Асбестовые изделия гигроскопичны и обладают невысокими изоляционными свойствами. Поэтому в изоляционной технике асбест применяется как вспомо­гательный теплостойкий материал и требует дополнительной обработки лаками или битумами.

36

Электроизоляционные полимеры

Полимерами называют высокомолекулярные соединения, макромолекулы которых состоят из большого числа повторяющихся звеньев, образованных исходными мономерами.

Степень полимеризации – число молекул мономера, объединившихся в одну молекулу полимера. Например, полистирол имеет степень полимеризации около 6000, а полиэтилен – 28500. Молекулы – полимеры образуются благодаря разрыву двойных химических связей молекул – мономеров. По своему строению полимеры могут быть линейными и пространственными.

Линейные полимеры гибки, эластичны и легко растворимы. Линейная структура макромолекул способствует получению полимерных волокон, каучуков, пленок.

Пространственные полимеры обладают большей жесткостью, чем линейные и их размягчение происходит при очень высоких температурах. Пространственные полимеры трудно растворимы.

Термопластичными называют полимеры, способные при многократных нагревах и охлаждениях размягчаться и затвердевать.

Термореактивные полимеры при нагреве претерпевают необратимые изменения свойств и затвердевают, приобретая значительную механическую прочность и твердость.

Полимеры имеют очень большое значение в производстве многих изделий электротехнической, электронной, радиотехнической и других отраслях промышленности. Они применяются в качестве отдельных компонентов при изготовлении электрической изоляции или непосредственно.

Кремнийорганические полимеры – высокомолекулярные элементоорганические соединения, содержащие атомы кремния. Достоинством таких материалов является их надежная работа при температурах от -65°С до +200°С. Например, кремнийорганическая резина, применяющаяся для изготовления высоковольтных изоляторов. К электроизоляционным полимерам относят и природные смолы, такие как шеллак, канифоль, каучук.

Волокнистые электроизоляционные материалы

Волокнистыми называют материалы, состоящие из частиц удлиненной формы – волокон. К ним относят дерево, бумагу, картон, фибру, текстильные материалы, синтетические волокна, стеклоткани.

Волокнистые материалы имеют высокую электрическую прочность и относительно невысокую стоимость. Однако они гигроскопичны и имеют низкий класс нагревостойкости: в непропитанном состоянии – класс Y, в пропитанном состоянии – класс A.

Одним из первых электроизоляционных материалов, применявшихся в электротехнике, является дерево. В непропитанном состоянии древесина обладает очень низкими и нестабильными изоляционными свойствами. Поэтому она применяется в качестве электроизоляционного или конструкционно-изоляционного материала только в пропитанном состоянии. В качестве пропитывающих веществ используют парафин, олифу, нефтяное масло, смолы. Однако пропитка не устраняет полностью гигроскопичность древесины. В связи с чем, для улучшения влагостойкости детали из древесины покрывают изоляционным лаком или олифой с последующим запеканием при высокой температуре.

На сегодняшний день наибольшее применение имеют следующие породы дерева: бук, береза, дуб, ольха, клен. Древесина, как правило, используется для изготовления изолирующих штанг, различных опор и крепежных деталей.

При изготовлении высоковольтных конденсаторов используют конденсаторную бумагу – высококачественную тонкую (порядка 10 мкм) бумагу с хорошими изоляционными свойствами.

В кабельной технике применяют кабельную бумагу в качестве изоляции силовых высоковольтных кабелей высокого и низкого напряжений (толщина 0,1 мм; ).

Кабельная полупроводящая бумага применяется для экранирования изоляции силовых высоковольтных кабелей. Слой лент этой бумаги накладывается поверх токопроводящей жилы и поверх изоляции кабелей с напряжением 20 кВ и выше.

Бумага электротехническая общего назначения

Бумаги из синтетических волоконн

Картонн отличается от бумаги большей толщиной. Картон используют в пропитанном состоянии в качестве межобмоточной и межфазовой изоляции в трансформаторостроении.

Фибра – это многослойный пергаментированный картон. Фибру используют в качестве изоляционного и дугогасящего материала. При воздействии электрической дуги фибра разлагается, выделяя большое количество газов, способствующих гашению дуги. В связи с этим, фибровые трубки применяются для изготовления «стреляющих» разрядников.

Органический текстиль применяется в качестве защитных покровов кабелей и в изоляции электрических машин. Органический текстиль включает: материалы из натуральных волокон, материалы из искусственных волокон и материалы из синтетических волокон.

Материалы из натуральных волокон бывают следующих разновидностей: хлопчатобумажная пряжа, кабельная пряжа, хлопчатобумажные изоляционные ленты, изоляционный шелк. Данные материалы применяются в качестве верхних защитных покровов изоляции.

Материалы из искусственных волокон бывают следующих разновидностей: вискозный шелк, ацетатный шелк. Ткани из этих волокон прочны и эластичны.

Материалы из синтетических волокон бывают следующих разновидностей: полиамидное волокно (капрон), лавсановый шелк. Данные материалы применяются для изоляции обмоточных проводов.

Пропитанные волокнистые материалы получают путем пропитки в электроизоляционных лаках или составах различных материалов из натуральных органических волокон. Сочетание высокой механической прочности пропитываемой ткани с высокими изоляционными свойствами пропитывающих составов позволяет получать материалы, обладающие комплексом свойств, обусловившим их широкое применение для целей электрической изоляции.

К пропитанным волокнистым материалам относят: лакоткани, лакобумаги, лакированные трубки и изоляционные ленты (изоленты).

Лакоткани широко применяют для изоляции в электрических машинах, аппаратах, кабельных изделиях в виде обмоток, оберток, прокладок и т.д. Разновидностью лакотканей является стеклоткань, у которой в качестве основы используется стекловолокно. Недостаток лакотканей – повышенное тепловое старение.

При пропитке бумаги лаками получают лакобумаги, которые дешевле лакотканей и в ряде случаев являются их альтернативой. Недостаток лакобумаг – низкая механическая прочность.

Лакированные трубки используются в качестве уплотнителей и дополнительной изоляции.

Изоляционные ленты бывают односторонние и двухсторонние, в зависимости от наличия резиновой смеси на одной или двух сторонах.

Пленочные и слюдяные электроизоляционные материалы

Органические полимерные пленки представляют собой тонкие и гибкие материалы, которые могут быть получены в виде длинных, намотанных в рулоны лент различной ширины. Благодаря высоким изоляционным свойствам, пленки представляют особый интерес для электроизоляционной техники: в электромашиностроении, конденсаторостроении, производстве кабельных изделий.

Полимерные пленки являются важным элементом изоляции низковольтных электрических машин (до 1000 В), где они используются в качестве витковой и корпусной изоляции обмоток. Применение полимерных пленок в кабельной технике позволяет создавать обмоточные и монтажные провода, а также силовые кабели с высокими электрическими и механическими характеристиками при относительно малой толщине изоляции. Пленочные материалы используются также в качестве диэлектрика силовых конденсаторов.

Слюда – это природный минеральный электроизоляционный материал. Слюда обладает высокой электрической прочностью, нагревостойкостью, влагостойкостью, механической прочностью и гибкостью. Поэтому она применяется в качестве изоляции электрических машин высоких напряжений и больших мощностей.

Миканиты – это листовые или рулонные материалы, склеенные из отдельных лепестков слюды с помощью клеящего лака или сухой смолы. Миканиты используются в качестве коллекторной изоляции и различных изолирующих прокладок в электрических машинах.

Микалента представляет собой композиционный материал из одного слоя пластинок слюды, склеенных при помощи лака между собой. В качестве подложки используется стеклоткань, покрывающая слюду с обеих сторон.

Из слюды, полученной синтетическим способом, изготавливают слюдяную бумагу. Существует два основных типа изоляционных материалов, изготавливаемых из слюдяных бумаг: слюдиниты и слюдопласты.

Слюдиниты применяются в изоляции электрических машин нагревостойкого исполнения (класс нагревостойкости H) в качестве пазовой изоляции и межвитковых прокладок.

Область применения слюдопластов включает фасонные изделия электрических машин: коллекторные манжеты, гильзы, трубки, изоляционные цилиндры класса нагревостойкости F.

Каучуки и резины

Натуральный каучук является продуктом, содержащимся в млечном соке (латексе), который извлекают из стволов каучуконосных деревьев, растущих в тропических странах.

Синтетические каучуки являются продуктами различных процессов полимеризации изопрена, бутадиена и других органических соединений.

Резина представляет собой вулканизированную многокомпонентную смесь на основе каучуков. Резина применяется в первую очередь в кабельных изделиях.

Кабельные резины делятся на два основных класса: изоляционные и шланговые.

Изоляционные резины служат для изоляции токопроводящих жил. Резиновая смесь накладывается на жилу в виде трубки определенной толщины и в таком виде вулканизируется.

Шланговые резины применяются в качестве защитной оболочки для переносных кабелей и проводов, так как таким изделиям необходима максимальная гибкость.

Полупроводящие резины применяются для экранирования гибких кабелей.

Починочные резины используются при сращивании и ремонте кабелей.

Применение резин в кабельных изделиях позволяет придать им нужную гибкость, влагостойкость, маслонефтестойкость, способность не распространять горение, путем применения в резиновых смесях современных каучуков и других ингредиентов.

Электроизоляционные стекла

Стеклообразное состояние является разновидностью аморфного. По твердости, хрупкости и упругости стекло сходно с типичными твердыми телами, но отличается от них характерным для жидкостей отсутствием симметрии в кристаллической решетке. Наибольшее распространение находят конденсаторные стекла (диэлектрик конденсаторов), установочные стекла (установочные детали, изоляторы, платы), ламповые стекла (колбы и ножки осветительных ламп, различных электровакуумных приборов), порошковые стекла (стеклянные припои, эмали, прессованные фасонные детали) и стекловолокно.

Микалекс – это стекло, наполненное слюдяным порошком. Это дорогостоящий материал. Область применения: держатели мощных ламп, панели воздушных конденсаторов, гребенки катушек индуктивности, платы переключателей.

37

Асбестоцемент – это тот материал, который, несмотря на искусственное происхождение, обладает свойствами камня. Его получают, смешивая отмеренное количество цемента, асбеста и воды. Эта смесь обязана своей популярностью тому, что асбест дает очень хорошее сцепление с затвердевающим цементом. По сравнению с цементом, асбеста должно быть 15-20% от его массы.