Жидкие диэлектрики

В качестве диэлектриков применяют различные по химической природе и горючести жидкости – минеральные и растительные масла, а также синтетические жидкие вещества.

Жидкие диэлектрики выбирают, руководствуясь основными электроизоляционными свойствами (электрическая прочность, тангенс угла диэлектрических потерь и др.), спецификой применения (для трансформаторов, выключателей и контакторных устройств, конденсаторов, кабелей и др.) и в соответствии с верхним пределом допустимой рабочей температуры—до 70°С (нефтяные масла в конденсаторах), до 95°С (нефтяные масла в трансформаторах, хлорированные углеводороды в конденсаторах).

В зависимости от климатических условий выдвигаются особые требования к температуре застывания (для южных районов - t_заст= − 30ºС; для северных районов - t_заст=− -45ºС; для арктических условий - t_заст= − 60ºС.

Дополнительные функции охлаждения и теплоотвода, возлагаемые на жидкие диэлектрики, например, в трансформаторах, требуют от них высокой теплоемкости и низкой вязкости при наименьших рабочих температурах.

Кроме того, важно, чтобы диэлектрическая жидкость, ее пары или газообразные продукты разложения не воспламенялись при отказе электрооборудования, которое может сопровождаться искрением.

Нефтяные масла применяют в трансформаторах, высоковольтных вводах, конденсаторах, выключателях и контакторных устройствах для регулирования напряжения под нагрузкой.

Трансформаторное масло (нефтяное и синтетическое), которым, из всех жидких электроизоляционных материалов находит наиболее широкое применение в электротехнике. Им заливают силовые трансформаторы, масляные выключатели высокого напряжения, маслонаполненные вводы, реостаты и другие электрические аппараты.

Конденсаторное масло служит для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых, предназначенных для компенсации индуктивного фазового сдвига.

Нефтяное конденсаторное масло имеет плотность 0,86-0,89 Мг/м³, температуру застывания -45°С. Вазелиновое конденсаторное масло по плотности и электрическим свойствам близко к нефтяному, но имеет более высокую температуру застывания (-5°С). Электрическая прочность конденсаторных масел не менее 20 МВ/м.

Кабельные масла используются для пропитки оболочек или наполнения силовых электрических кабелей; с целью увеличения электрической прочности изоляции и отвода избыточной теплоты.

Для пропитки изоляции силовых кабелей на рабочее напряжение до 35 кВ в свинцовых или алюминиевых оболочках применяется вязкое масло марки КМ-25 с температурой застывания не выше - 10°С и температурой вспышки не ниже +220°С.

В маслонаполненных кабелях используют менее вязкие масла. Например, для наполнения кабелей, рассчитанных на напряжение 110-220кВ, применяется масло марки МН-4. Для кабелей высокого давления (до 1,5 МПа), рассчитанных на напряжение от 110 до 500 кВ, применяется особо тщательно очищенное масло марки С-200.

Синтетические жидкие диэлектрики

Ранее широко применялись синтетические жидкости на основе хлорированных углеводородов, обладающих высокой термоокислительной и электрической стабильностью, особенно при переменном напряжении, негорючестью, относительно невысокой стоимостью при вполне удовлетворительных эксплуатационных свойствах. Сейчас из-за токсичности хлорированных углеводородов их применение при проектировании новых электроустановок почти повсеместно запрещено, хотя в эксплуатации еще имеются значительные их количества.

Для пропитки силовых конденсаторов применяют трихлордифенил (ТХД), для заполнения силовых трансформаторов применяют совтол-10, представляющий собой смесь 90 % пентахлордифенила, 10 % трихлортензола, и гексол (смесь 20 % пентахлордифенила и 80 % гексахлорбутадиена. Совтол-10 по своим вязкостно-температурным свойствам значительно уступает гексолу, что несколько ограничивает область его применения в трансформаторах.

Жидкие диэлектрики на основе полиорганосилоксановых (кремний-органических) соединений (ПОСЖ) используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, блоках радио- и электронной аппаратуры, волноводах, преобразовательных устройствах, магнетронах и в других устройствах. Опыт применения жидких ПОСЖ подтвердил их высокое качество, термоокислительную стабильность и эксплуатационную надежность.

Жидкие диэлектрики на основе фторорганических (ФОСЖ) и хлор-фторорганических (ХФОСЖ) соединений могут длительно работать при температуре 220°С и выше. Характерными свойствами этих жидкостей являются малая вязкость, низкое поверхностное натяжение, высокий температурный коэффициент объемного расширения, сравнительно высокая летучесть. Они способны обеспечивать более интенсивный отвод тепловых потерь от охлаждаемых ими обмоток и магнитопроводов, чем нефтяные масла или кремнийорганические жидкости.

Некоторые хлорфторуглеводороды, которые по своим термодинамическим свойствам нашли применение в качестве хладоагентов, получили название хладонов (раньше их называли фреонами). Ряд хладонов применяется в качестве жидких диэлектриков для заполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электротехнических изделий в тех случаях, когда другие виды жидких диэлектриков не выдерживают высоких рабочих температур.