3.21. Жидкие диэлектрики

Жидкие диэлектрики используют в масляных трансформаторах, маслонаполненной высоковольтной коммутационной аппаратуре, кабелях, конденсаторах для пропитки волокнистой изоляции с целью устранения опасности её ионизационного пробоя. Кроме того, жидкий диэлектрик является средой, которая циркулирует в баке трансформатора для охлаждения его сердечника и обмоток. В масляных выключателях специально создаваемые струи масла (так называемое «масляное дутьё») гасят электрическую дугу, возникающую между контактами при их размыкании.

Нефтяные электроизоляционные масла. Большинство изоляционных масел получают перегонкой нефти при температурах 300…400 ^ОС.

Масла освобождают от примесей концентрированной серной кислотой, затем щёлочью, их промывают дистиллированной водой, обрабатывают адсорбентами, сушат и очищают на центрифуге и фильтр-прессе.

Для повышения стабильности характеристик изоляционных жидкостей в них вводят ингибиторы — вещества, которые активно поглощают и связывают кислород, предохраняя от окисления жидкий диэлектрик.

Для эксплуатации в условиях Севера и Антарктики выпускают специальное масло с температурой застывания –70 ^ОС и вязкостью, пониженной до 140·10^–6 м²/с при –30 ^ОС.

Основные параметры трансформаторного масла из малосернистой нефти с ионоловой ингибиторной присадкой приведены ниже.

Плотность при 20 ^ОС , кг/м³ . . . . . . . . . . . . . . . .871,0…897,2

Вязкость кинематическая , м²/с :

при 50 ^ОС . . . . . . . . . . . . . . .( 6,5…7,6 )·10^–6

при 20 ^ОС . . . . . . . . . . . . . .. ( 17,0…23,0 )·10^–6

при –30 ^ОС . . . . . . . . . . . . . .( 650…1200 )·10^–6

Температура вспышки в закрытом сосуде , ^ОС . 135…140

Температура застывания , ^ОС . . . . . . . . . . . . . . . .–45

Кислотное число , мг·КОН/г . . . . . . . . . . . . . . . . .0,005…0,1

Удельное объёмное сопротивление, Ом·м . . . . .10¹²…10¹³

Диэлектрическая проницаемость . . . . . . . . . . . . . 2,2…2,3

tg при 50 Гц и 70 ^ОС . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,002…0,015

Электрическая прочность, МВ/м . . . . . . . . . . . . . 25…30

Кабельные масла в герметичных кабелях мало подвержены окислению, но напряжённости электрического поля, достигающие десятков МВ/м , создают опасность ионизационного пробоя изоляции.

Кабельные масла в зависимости от их назначения различаются вязкостью.

Маловязкое масло МН-4 необходимо для облегчения его протекания по имеющимся в маслонаполненных кабелях каналам малого поперечного сечения при подпитке кабелей маслом.

Средневязкие масла С-110 и С-220 обладают весьма стабильными электрическими характеристиками и предназначены для работы под давлением около 1,5 МПа в кабелях на напряжение 110 кВ и выше.

Вязкое масло П-28 с добавлением 10…35 % канифоли применяют для пропитки бумажной изоляции наклонно и вертикально проложенных кабелей. Канифоль — загуститель масла. Она препятствует стеканию пропиточного состава с изоляции в при рабочей температуре кабеля 60…80 ^ОС.

Тангенс угла диэлектрических потерь кабельных масел при 50 Гц и 100 ^ОС — 3·10^–3 , электрическая прочность — 18…20 МВ/м.

Конденсаторные масла со стабильными характеристиками и малыми диэлектрическими потерями [tg = (0,2…0,5)·10^–3 при 20 ^ОС] получают тщательными многократными очистками изоляционных масел.

Синтетические жидкие диэлектрики некоторыми качествами превосходят нефтяные масла: они менее горючи, имеют более высокую температуру вспышки паров и большую диэлектрическую проницаемость.

Совол — маслообразный синтетический диэлектрик, получаемый хлорированием расплава кристаллического углеводорода — дифенила. Электрической прочностью совол соизмерим с нефтяными маслами, но совол негорюч, что является его существенным преимуществом. Относительно высокая диэлектрическая проницаемость ( = 4,5…5,2) позволяет использовать совол для пропитки кон-денсаторной бумаги.

Недостатками совола являются: высокая температура застывания — + 5^ОС, его вязкость в 10…14 раз превосходит вязкость нефтяных масел, для пропитки кабельной бумаги его приходится нагревать до 50…60 ^ОС.

Совтол-2 — совол с добавкой 36 % разжижителя — трихлорбензола, позволившего уменьшить вязкость смеси и снизить температуру её застывания до –40  ^ОС. Совтол-2 применяют при производстве конденсаторов и специальных высоковольтных трансформаторов.

Гексол — негорючая изоляционная жидкость в виде смеси совола с 80 % гексахлорбутадиена. Гексол имеет достаточно высокое удельное сопротивление, стабильные характеристики, относительно малые диэлектрические потери в переменном электрическом поле.

Кремнийорганическим (силоксановым) жидким диэлектрикам присущи высокие электроизоляционные свойства, низкая температура замерзания, негорючесть, высокая температура вспышки паров, нетоксичность. Их основа — молекулы кремния, к которыми связаны метильные, метил-фенильные радикалы.

Высокая стоимость ограничивает применение силоксановых диэлектриков.