Материал: Учебное пособие ЭТМ

поляризации в этих жидкостях не наблюдаются, так как время релаксации (порядка 10- 11 – 10 - 12 с) намного меньше частоты.

Величина tgδ зависит как от химической природы жидкости, так

иот степени ее загрязнения различными примесями. В зависимости от конструкции изоляции электрического аппарата требования к величине tgδ могут различаться, однако общее требование к tgδ пропитывающей жидкости при 100 0С — не более 0,03 при отсутствии ухудшения с ростом температуры и частоты напряжения.

Электрическое сопротивление пропитывающей жидкости должно быть высоким. Электропроводность в жидких диэлектриках происходит в основном за счет движения положительных и отрицательных ионов, возникающих в результате диссоциации примесей или продуктов старения жидкости, а также наличия электронов, возникающих в результате эмиссии из катода при высоких значениях напряженности электрического поля. К ионной проводимости добавляется электрофоретическая, если жидкости содержат примеси в виде суспензии или эмульсии. Частицы этих примесей могут заряжаться от окружающей среды и участвовать в переносе электрического заряда.

Величина относительной диэлектрической проницаемости

пропитывающей жидкости выбирается в зависимости от особенностей изоляции электрооборудования. Для изоляции трансформаторов

икабелей важно, чтобы значения ε пропитывающей жидкости и твердого изоляционного материала были бы достаточно близкими. При этом условии обеспечивается равномерное распределение напряженностей электрического поля между компонентами изоляции.

Вряде случаев (например, для кабельной изоляции) величина относительной диэлектрической проницаемости должна быть минимальной, чтобы способствовать снижению электрической емкости изоляции и, тем самым, увеличить пропускную способность кабеля. Наоборот, для электрических конденсаторов необходимы пропитывающие жидкости с максимальным значением ε, в результате чего достигается увеличение удельных параметров конденсаторов.

78

Стойкость к воздействию электрического поля (газостой-

кость). При работе маслопропитанной изоляции в высоком электрическом поле при рабочем напряжении и, особенно, в случае перенапряжений в пропитывающей жидкости могут возникать частичные разряды (начальные и критические), которые вызывают ее разрушение, выражающееся в образовании газообразных продуктов старения — водорода, углеводородных соединений (CH4, C2H2 и т. д.) и окислов углерода (CO, CO2).

Пропитывающие жидкости для изоляции высоковольтного электрооборудования (конденсаторов, кабелей) должны характеризоваться высоким значением напряжения возникновения частичных разрядов (UЧР), низкой амплитудой и частотой повторения импульсов частичных разрядов (QЧР, nЧР) и высокой способностью поглощать газообразные продукты старения.

Жидкость должна обладать хорошими физико-химическими свойствами.

Электроизоляционная жидкость должна иметь определенный уровень вязкости. Важно сохранение малой вязкости пропитывающего жидкого диэлектрика при низких температурах для обеспечения теплопроводящих и диэлектрических свойств изоляции, что позволяет увеличить допустимый рабочий температурный диапазон электрооборудования.

В некоторых случаях требуется электроизоляционная жидкость повышенной вязкости, например в случае использования ее для пропитки изоляции вертикально и наклонно расположенных электрических кабелей. При этом удается избежать вытекания жидкости из изоляции.

Электроизоляционные жидкости должны обеспечивать хороший теплоотвод. Теплопроводящие свойства электроизоляционных жидкостей определяются в основном их вязкостью. В некоторых случаях используются легкокипящие (фторсодержащие) жидкости, где эффект

79

охлаждения достигается за счет расходования тепла на парообразование при попадании жидкостей на нагретые части оборудования.

Электроизоляционные жидкости должны быть негорючими, а смеси их паров с воздухом взрывобезопасными. Это требование в ряде случаев имеет первостепенное значение.

Электроизоляционные жидкости должны сохранять первоначальные значения электрофизических и других показателей в условиях длительной эксплуатации и хранения. Наиболее важное свойство электроизоляционных масел — стабильность против окисления.

Электроизоляционные жидкости должны быть совместимыми с твердой изоляцией и конструктивными материалами, используемыми в электрооборудовании. Это означает, что материалы не должны разрушаться или изменять свои свойства при контакте с жидкостью, а жидкость не должна загрязняться продуктами, которые могут выделяться из материалов. Особенно важным это требование является для современных типов высоковольтных электрических конденсаторов с бумажно-пленочным и чисто пленочным диэлектриком. Использующиеся полипропиленовые пленки имеют тенденцию набухать в пропитывающих жидкостях, ухудшая тем самым качество пропитки конденсаторных секций. Поэтому в каждом конкретном случае для изоляционных жидкостей различной химической природы должны быть подобраны материалы инертные или слабо взаимодействующие с ними.

Очень важным требованием с точки зрения экологии и промышленной санитарии является высокая способность пропитывающих жидкостей быстро и достаточно полно разрушаться под действием солнечной радиации и микроорганизмов (биодеградация) и отсутствие вредного воздействия жидкостей и их паров на функционирование человеческого организма.

При рассмотрении экономических требований необходимо учитывать не только стоимость электроизоляционных жидкостей, которая для большинства продуктов химического синтеза (синтетические

80

жидкости) выше, чем для нефтяных масел, но учитывать и тот положительный эффект, который можно реализовать, применяя в изоляции высококачественную жидкость, обладающую повышенными эксплуатационными свойствами.

Ни один из существующих жидких диэлектриков полностью не удовлетворяет этим требованиям. Поэтому при выборе жидкого диэлектрика обеспечивают их соответствие важнейшим требованиям, а наименее важными пренебрегают, недостатки диэлектрика компенсируют, вводя ограничения на условия эксплуатации.

4.4.2. Краткие сведения о некоторых промышленных

жидких диэлектриках

Нефтяные масла. Нефтяные электроизоляционные жидкости являются продуктом переработки нефти и представляют собой очищенную фракцию нефти, кипящую при температуре от 300 0С до 400 0С. Основными сортами нефтяных изоляционных масел являются трансформаторные, конденсаторные и кабельные. Трансформаторные масла, кроме трансформаторов, используются в масляных выключателях, вводах и других электротехнических устройствах. В зависимости от происхождения нефти обладают различными свойствами, и эти отличия исходного сырья отражаются на физико-химических и электрических свойствах нефтяного масла. Оно имеет сложный состав, состоящий из углеводородных и не углеводородных компонентов.

Углеводородные компоненты, составляющие основную часть масла, можно разделить на три основные структурные группы: парафиновые, нафтеновые и ароматические.

Парафиновые углеводороды, соединения типа:

–СН2 – СН2 – СН2 –.

Вмолекулярной цепочке масла данного типа должно быть не более пятнадцати атомов углерода, иначе будет высокая температура застывания.

Нафтеновые углеводороды, например циклогексан:

81