4. Газ как изолирующая среда

Газы, как изолирующая среда, широко применяются на воздушных линиях, в РУ и другой электрической аппаратуре. В качестве изолирующих газов используется воздух, элегаз ( ), азот, смесь элегаза с азотом и др.

Достоинства газовой изоляции – это относительно низкая стоимость, относительно высокая электрическая прочность, свойство «самовосстановления», хорошая теплопроводность.

Воздух. При нормальных атмосферных условиях (давление  = 100 кПа, температура  = 293 К, плотность ) и в однородном электрическом поле электрическая прочность воздуха составляет . Такое значение характерно для расстояния между электродами менее 1 м. При расстояниях прочность составляет около , а при расстоянии 10 м и выше – . Снижение электрической прочности воздуха при больших расстояниях объясняется стримерной теорией развития разряда (см. п. 1.6). На величину электрической прочности воздуха оказывают влияние температура, давление (плотность) и влажность.

Электрическое оборудование обычно проектируется для работы на высоте до 1000 м над уровнем моря при темепературе и . При увеличении высоты на 100 м и увеличении температуры на прочность воздуха снижается на 1 %. Увеличение абсолютной влажности в два раза снижает прочность на 6–8 %. Эти данные характерны для расстояния между токоведущими частями до 1 м. При увеличении расстояния влияние атмосферных условий снижается.

Главным недостатком воздуха является то, что под воздействием на него короны образуется озон и окись азота, что в свою очередь приводит к старению твердой изоляции и коррозии.

В настоящее время для изготовления газовой изоляции используются следующие газы: элегаз, азот, смесь элегаза с азотом и некоторые фторуглероды. Многие из этих газов имеют электрическую прочность выше, чем у воздуха. Недостатком многих изоляционных газов является токсичность, высокая температура сжижения, способность выделять углерод, который, оседая на поверхности твердой изоляции, увеличивает ее проводимость.

Элегаз. В новых высоковольтных коммутационных аппаратах элегаз применяется в качестве изолирующей и дугогасящей среды. Коммутационная способность и диэлектрические свойства коммутационной аппаратов зависят от плотности элегаза, которая постоянно должна контролироваться. Утечки через уплотнения или корпус должны автоматически определяться приборами. Нормальное рабочее давление (давление заполнения при 20°С) для этих коммутационных аппаратов от 0,45 до 0,7 МПа в минимальном температурном диапазоне от –40°С до –25°С. Элегаз не токсичен, не подвержен загрязнению или увлажнению, не огнеопасен и не имеет озоноразрушающего эффекта. Однако, он сохраняется в атмосфере более 3200 лет и имеет парниковый потенциал в 22000 раз больше, чем потенциал углекислого газа. Несмотря на то, что доля элегаза в образовании парникового эффекта сравнительно мала (около 0,2 %), он включен в список парниковых газов из-за широкого использования в электроэнергетике.