1.3 Применение жидких диэлектриков

1.3.1. Нефтяные электроизоляционные масла

Нефтяное трансформаторное масло получило наиболее широкое применение в высоковольтных аппаратах: трансформаторах, масляных выключателях, высоковольтных водах.  Используют для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых. При пропитке в результате заполнения пор бумаги маслом увеличиваются диэлектрическая проницаемость и электрическая прочность бумаги, следовательно, возрастают емкость конденсатора и его рабочее напряжение.

Нефтяное кабельное масло применяют для пропитки бумажной изоляции силовых кабелей с рабочим напряжением до 35 кВ в свинцовой или алюминиевой оболочке, а также для заполнения металлических оболочек маслонаполненных кабелей на напряжение до 110кВ и выше.

1.3.2. Синтетические жидкие диэлектрики

 Полиорганосилоксановые жидкости используют в импульсных трансформаторах, специальных конденсаторах, работающих при повышенной температуре, блоках радио- и электронной аппаратуры и в некоторых других случаях. Применяются для наполнения небольших трансформаторов, блоков электронного оборудования и других электрических аппаратов в тех случаях, когда рабочие температуры велики для других видов жидких диэлектриков. Некоторые перфторированные жидкие диэлектрики могут использоваться для создания испарительного охлаждения в силовых трансформаторах.

1.3.3. Растительные масла

Используются в качестве пленкообразующих в лаках (в том числе электроизоляционных), эмалях и красках. Высыхающие масла применяются в электропромышленности для изготовления электроизоляционных масляных лаков, лакотканей, для пропитки дерева и для других целей. В последнее время наблюдается тенденция к замене высыхающих масел синтетическими материалами. Невысыхающие масла могут применяться в качестве жидких диэлектриков.

1.4. Пробой жидких диэлектриков

Электрическая форма пробоя, развивающаяся за время 10^-5–10^-8с, наблюдается в тщательно очищенных жидких диэлектриках и связывается с инжекцией электронов с катода. Е_пр при этом достигает 10³ МВ/м.

Капельки воды (полярной жидкости) в техническом масле под влиянием электрического поля  поляризуются, вытягиваются в эллипсы, притягиваются друг другу разноименно заряженными концами, образуя  цепочки «капель» с повышенной проводимостью, по которым происходит электрический пробой.

В технически чистых жидких диэлектриках пробой носит тепловой характер. Энергия, выделяющаяся в ионизирующихся пузырьках газа, приводит к  перегреву жидкости, что может послужить причиной закипания капелек влаги (локальный перегрев) и возникновению газового канала между электродами.

Сажа и обрывки волокон в жидкости приводят к искажению электрического поля в жидкости, понижая электрическую прочность жидкого диэлектрика.

На высоких частотах происходит  разогрев жидкости за счет релаксационных потерь и наблюдается термическое разрушение жидкости.

На электрический пробой жидких диэлектриков влияют многие факторы, к числу которых относятся:

-   материал электродов;

-     примеси;

-   загрязнение жидкости;

-   дегазация жидкости и электродов;

-    длительность воздействия напряжения;

-    скорость возрастания напряжения и его частота;

-   температура, давление и др.

Пробивное напряжение в неочищенных жидкостях определяется действующим значением напряжения (тепловой характер пробоя), в очищенных – амплитудным (электрическая форма пробоя) значением напряжения.

Более сильное влияние как жидких, так и газообразных примесей и загрязнений сказывается на низких частотах. Увеличение электрической прочности трансформаторного масла происходит при фильтрации и осушке (при частоте 50 Гц — втрое, на частоте 10⁵ Гц — только на 30%).

Для многих жидкостей в зависимости пробивного напряжения от температуры имеется максимум при температурах 30–80^оС, высота которого уменьшается с ростом частоты (в пределах 0.4–12 МГц). Кривая тангенса угла диэлектрических потерь при температуре максимума проходит через минимум.

Увеличение давления от 60 до 800 мм.рт.ст. увеличивает пробивное напряжение на 200–300%. Добавка к жидкости частиц вещества с диэлектрической проницаемостью большей, чем у жидкости, приводит к росту тока в несколько раз.

Вывод

Я ознакомился в данной лабораторной работе с жидкими диэлектриками. В ходе работы была рассмотрена общая характеристика жидких диэлектриков, свойства наиболее применяемых жидких диэлектриков, в отдельности рассматривались такие диэлектрики как : нефтяные электроизоляционные масла, синтетические жидкие диэлектрики, растительные масла. Были изучены применения данных диэлектриков. В завершении работы изучался пробой у жидких диэлектриков.