3.3.3. Конденсаторне й кабельне масла.

З родинних трансформаторному маслу по властивостях і застосуванню рідких діелектриків варто відзначити конденсаторні й кабельні масла.

Конденсаторні масла. Під цим терміном об'єднана група різних діелектриків, застосовувана для просочення паперово-масляної й паперово-плівкової ізоляції конденсаторів. Найпоширеніше конденсаторне масло за ДСТ 5775-68 роблять із трансформаторного масла шляхом більш глибокого очищення. Відрізняється від звичайних масел більшою прозорістю, меншим значенням tgd (більш, ніж у десять разів). Касторове масло рослинного походження, його отримують з насіння рицини. Основна область використання - просочення паперових конденсаторів для роботи в імпульсних умовах. Щільність касторового масла 0,95-0,97 т/м3, температура застигання від -10 °С до -18 °С. Його діелектрична проникливість при 20°С складає 4,0- 4,5, а при 90С - e = 3,5¸ 4,0;

Кабельні масла використовуються у виробництві силових електричних кабелів; Просочуючи паперову ізоляцію цих кабелів, вони підвищують її електричну міцність, а також сприяють відводу теплоти втрат. Кабельні масла бувають різних типів. Для просочення ізоляції силових кабелів на робочі напруги до 35 кВ у свинцевих або алюмінієвих оболонках ( кабелі із грузлим просоченням ) застосовується масло марки КМ-25 з кінематичною в'язкістю не менш 23 мм²/c при 100°С, температурою застигання не вище мінус 100С и температурою спалаху не нижче +220°С. Для збільшення в'язкості до цього масла додатково додається каніфоль або ж синтетичний загущувач.

У маслозаповнених кабелях використовуються менш грузлі масла. Так, масло марки МН-4 застосовується для маслозаповнених кабелів на напруги 110-220 кВ, у яких під час експлуатації за допомогою підживлюючих пристроїв підтримується надлишковий тиск 0,3 - 0,4 Мпа.

Для маслозаповнених кабелів високого тиску ( до 1,5 Мпа ) на напруги від 110-500 кВ, що прокладаються в сталевих трубах, застосовується особливо ретельно очищене масло марки З-200.

3.3.4. Синтетичні діелектричні рідини.

Другий тип рідких діелектриків - важкогорючі й негорючі рідини. Рідких діелектриків з такими властивостями досить багато. Найбільше поширення в енергетику й електротехніку одержали хлордіфеніли. У закордонній літературі вони називаються хлордіфенілами. Це речовини, що мають у своєму составі подвійне бензольне кільце, т.зв. ді(бі)фенільне кільце й приєднані до нього один або кілька атомів хлору. У Росії застосовуються діелектрики цієї групи у вигляді сумішей, в основному суміші пентахлордіфеніл із трихлордіфенілом. Комерційні назви деяких з них - “совол”, “совтол”

Хлордіфенили є гарними діелектриками. У них підвищена діелектрична проникність ε =5-6 у порівнянні із трансформаторним маслом через полярність зв'язку електронегативного хлору з діфенільним кільцем. Тангенс кута діелектричних втрат tgδ ненабагато вище, чим у масла, електрична міцність також висока. Застосування цих діелектриків було обумовлено як цими властивостями, так і, головним чином, їх негорючістю. Тому в пожежнонебезпечних умовах (шахти, хімічні виробництва й т.п.) використовували трансформатори й інші електричні апарати, заповнені хлордіфенильними діелектриками.

Однак у всього класу цих речовин є два дуже істотні недоліки – висока токсичність і сильний вплив на озоновий шар. Хоча токсичність є очевидним недоліком, але найбільший негативний вплив на застосування хлордіфенилів виявив другий його недолік.

У Росії й деяких інших країнах найбільш перспективними для застосування вважаються силікони (сілоксани) або кремнійорганичні рідини. Це величезний клас рідин з різними електро- і теплофізичними характеристиками. Добре очищені рідини мають ε =2.5 - 3.5, tgδ <10^-3, ρ >10¹² Ом·м. Звичайно у цих з'єднань підвищена, у порівнянні з маслом, температура спалаху. Деякі рідини на основі модифікованих поліметилетилсилоксанів мають температуру спалаху близько 300°С. До недоліків силоксанів належить те, що досліджені кремнійорганічні рідини не можуть забезпечити пожежобезпечність і, отже, не можуть повністю замінити хлордіфеніли. Крім того, вони в кілька разів дорожче трансформаторного масла.

Дуже цікавий клас фторорганических рідин. У закордонній літературі вони називаються перфторвуглеводні. По суті, це еквівалент звичайним органічним рідинам, тільки замість атома водню скрізь перебуває атом фтору. Наприклад, є аналоги органічним сполукам, таким як пентан С₅H₁₂ - перфторпентан С₅F₁₂, гексан С₆H₁₄- перфторгексан С₆F₁₄, триетил(пропіл,бутіл)амін – перфтортриетил (пропіл,бутіл) амін і т.п.

Існує навіть перфтортрансформаторне масло. (На відміну від справжнього трансформаторного масла перфтортрансформаторне масло при нормальних умовах є твердою речовиною й використовується в якості морозостійкого змащення). Наявність фтору на місці водню означає, що речовина повністю окиснилася, адже фтор є найдужчим окиснювачем, більш сильним, чому кисень. Тому фторвулецеві рідини інертні стосовно будь-яких впливів, в.т.ч. стабільні під дією електричного поля й температури. Оскільки вони ні із чим не взаємодіють, вони не розчиняють масла, гуму, воду й т.п. Високі характеристики фторвулецевих рідин важливі для застосувань. Заміна атома H на атом F приводить до нових властивостей і новим можливостям:

- негорючість;

- висока термічна й хімічна стабільність;

- інертність стосовно металів, твердих діелектриків і гумам;

- нетоксичність, відсутність кольору й заходу;

- можливість добору рідин з різними крапками кипіння й замерзання;

- низька розчинність води й висока розчинність газів;

- відсутність розчинності будь-яких нефторованих матеріалів;

- високий коефіцієнт температурного розширення.

Проведені дослідження поведінки деяких рідин при постійній і змінній напрузі показують, що по електрофізичних параметрах: питомий опір, tg δ, електрична міцність, вони значно перевершують аналогічні показники будь-яких інших рідин, включаючи мінеральні масла. Вони нетоксичні, неокислювані, мають низьку в'язкість, у тому рахунку у низькотемпературній області. Ряд рідин мають крапку замерзання -70°С и нижче. Основна перешкода до більш широкого використання - порівняно висока ціна. Ця перешкода може бути усунуте. У цей час є заділ по розробці нової, більш дешевої технології одержання перфторвуглеводнів.