дихлорфторметан CCl2F2 (фреон-12) применяется в холодильной технике.

Элегаз (SF6) обладает высокой химической стойкостью, нетоксичен, в 5 раз тяжелее воздуха, применяется для заполнения высоковольтных высокочастотных конденсаторов, рентгеновских трубок, мощных трансформаторов.

Фреоны и элегаз - тяжелые газы с большим молекулярным весом. Их электрическая прочность в 2,5 раза выше, чем у воздуха и составляет 7,5 МВ/м.

3.3. Жидкие диэлектрики

По химической природе жидкие диэлектрики разделяют на нефтяные масла и синтетические жидкости.

3.3.1. Нефтяные масла

Нефтяные масла представляют собой смесь углеводородов, их получают фракционной перегонкой нефти. По применению различают трансформаторное, конденсаторное и кабельное масла, отличающиеся степенью очистки.

Трансформаторное масло применяют для заливки силовых трансформаторов с целью повышения электрической прочности за счет заполнения пор волокнистой изоляции и промежутков между ее слоями, для заливки высоковольтных выключателей, где масло оказывает дугогасящее действие.

Конденсаторное масло используют для пропитки бумажной изоляции конденсаторов с целью увеличения их удельного сопротивления и электрической прочности, что позволяет увеличить емкость и уменьшить габариты конденсаторов. Его получают путем дополнительной очистки трансформаторного масла.

Кабельное масло используют для пропитки бумажной изоляции высоковольтных кабелей.

Нефтяные масла - неполярные диэлектрики с электронной поляризацией и ионной проводимостью. В неполярных жидкостях диссоциация молекул незначительна, число носителей заряда невелико и проводимость мала. Источниками ионов могут быть различные

76

примеси и влага. Диэлектрические потери в нефтяных маслах невелики, они обусловлены током сквозной проводимости. Диэлектрические жидкости дополнительно характеризуются температурой вспышки Твсп и температурой застывания Тз.

Электрофизические характеристики трансформаторного масла:

•ε = 2,1…2,5;

•ρ = 1011…1013 Ом·м;

•tgδ = 20·10-4;

•Епр = 20…25 МВ/м;

•Твсп = 135°С;

•Тз = -45°С.

Конденсаторное и кабельное масла имеют более низкие ди-

электрические потери tgδ = (3…5)·10-4 и более высокую электрическую прочность Епр = 25…30 МВ/м.

Свойства масел зависят от температуры. При повышении температуры уменьшается их вязкость и плотность, возрастают подвижность ионов, диссоциация молекул примеси и ионная проводимость. В результате tgδ увеличивается, а ε, ρ и Епр - уменьшаются.

К достоинствам нефтяных масел относятся высокие электроизоляционные свойства, доступность и невысокая стоимость.

Недостатки нефтяных масел:

•легкая воспламеняемость,

•сильная зависимость вязкости от температуры: при понижении температуры от 100°С до -35°С вязкость увеличивается в 1800 раз,

•сильная зависимость электрической прочности от содержания примесей и влаги,

•склонность к старению.

Старение масел заключается в разложении углеводородов и их окислении. При этом образуются полярные продукты, разрушающие изоляцию, увеличивается вязкость, ухудшаются диэлектрические свойства, понижается температура вспышки. Старение ускоряется от кислорода воздуха, света, тепла, электрических полей. Для повышения устойчивости к старению в масло добавляют ингибиторы, замедляющие старение (антиоксиданты). Применяют также герметизацию электрооборудования.

77

3.3.2.Синтетические жидкие диэлектрики

Ксинтетическим жидким диэлектрикам относятся хлорированные ароматические углеводороды (совол, совтол), кремнийорганические и фторорганические жидкости. Эти диэлектрики обладают рядом преимуществ по сравнению с нефтяными маслами и применяются в условиях повышенных тепловых нагрузок, напряженности электрического поля, в пожаро- и взрывоопасных средах.

Хлорированные углеводороды - это продукты хлорирования дифенила (C12H10). Применяются полихлордифенил C12H5Cl5 - совол, а также раствор совола в трихлорбензоле - совтол.

Хлорированные углеводороды относятся к полярным диэлектрикам, наряду с молекулами примесей могут диссоциировать и их

собственные молекулы, что приводит к большей электропроводно-

сти (ρ = 109…1011 Ом·м).

Поляризация жидкостей, содержащих дипольные молекулы, определяется одновременно электронной и дипольно-релаксационной составляющими. Поэтому для них диэлектрическая проницаемость имеет более высокие значения (ε ≈ 5,0), чем у нефтяных масел.

Дипольно-релаксационная поляризация существенно влияет на общий уровень диэлектрических потерь. В нормальных условиях tgδ = 10-2...10-3. При повышении температуры и частоты поля диэлектрические потери сильно увеличиваются, поэтому частотный диапазон применения этих жидкостей ограничен низкими частотами. Электрическая прочность большинства жидкостей на основе хлорированных углеводородов составляет Епр до 18-20 МВ/м.

Совол применяется, главным образом, для пропитки конденсаторной бумаги, это позволяет повысить емкость конденсатора на 50%. К числу его преимуществ относится более высокая стабильность в сильных электрических полях, стойкость к старению, негорючесть, пожаробезопасность. Недостатком совола является высокая температура застывания (Тз = -8°С), что ограничивает его применение.

Совтол имеет меньшую, чем у совола вязкость и температуру застывания (Тз = -35°С), применяется как заменитель трансформаторного масла.

Основной недостаток хлорированных углеводородов - токсичность.

78