Газообразные диэлектрики

Воздух и все газы при малой степени ионизации являются диэлектриками. Электропроводность газов отображают вольт-амперной характеристикой:

I. - ток пропорционален напряжению, соблюдается закон Ома, свободные заряженные частицы постепенно втягиваются в направленное движение. II. - ток не зависит от напряжения. Все свободные заряженные частицы движутся направленно и скорость их растёт. III- скорость заряженных частиц резко возрастает, происходит явление ударной ионизации, заканчивающееся пробоем газа – точка П (I→∞; U→0)

Различают:

а) пробой в однородном поле (например: между параллельными пластинами, где напряжённость поля везде одинакова) – происходит сразу в виде искры, возникающей в любом месте. Искра может перейти в дугу при достаточной мощности источника тока;   б) пробой в неоднородном поле (например: между остриём и пластиной) - происходит в несколько стадий: сначала ионизируется газ у острия и возникает коронирующий разряд (голубое свечение). При повышении напряжения, разряд переходит в кистевой и заканчивается искрой. При этом выделяются активные окислители: озон (О3) и окись азота (NO).

Во избежание возникновения коронирующего разряда в высоковольтных установках, острые кромки электродов скругляют или закрывают металлическими экранами.

Основные газообразные диэлектрики:

1) Воздух Е_пр ≈ 3 кВ/мм.

2) Элегаз (SF₆) Е_пр ≈ 7-8 кВ/мм

3) Фреон (CСl₂F₂) Е_пр ≈ 7-8 кВ/мм.

4) Водород – имеет наивысшую среди газов теплопроводность и используется в электроустановках как охлаждающая среда; Е_пр ≈ 1,8 кВ/мм.

Жидкие диэлектрики

Применяют в трансформаторах, масляных выключателях, кабелях, конденсаторах (для пропитки пористой изоляции, как охлаждающая среда, и искрогаситель).

Наиболее распространены нефтяные масла, полученные дробной перегонкой нефти, реже применяют синтетические жидкости.

Нефтяные масла

а) трансформаторное – маловязкое, прозрачное, желтоватое. Температура застывания –45⁰С, вспышки паров +135⁰С, электрическая прочность E_пр > 16 кВ/мм. В процессе эксплуатации масло стареет, при этом ухудшаются его свойства. Продукты старения: нерастворимые (шлам) - налипают на стенки бака ухудшая теплообмен; растворимые (свободные кислоты) – разъедают изоляцию и ухудшают электроизоляционные свойства. Периодически масло меняют. Отработанное масло – подвергают частичной или полной очистке – регенерации. При этом выполняют фильтрование, центрифугирование, химическую обработку (кислотно-щелочную) и сушку под вакуумом;

б) конденсаторное масло – получают дополнительной очисткой и отстаиванием трансформаторного. Eпр > 20 кВ/мм, ε_r = 2,1…2,3. Применяют для заливки высоковольтных конденсаторов с бумажной изоляцией;

в) кабельные масла:

Ø маловязкие – применяют в маслонаполненных кабелях низкого давления до 3 атм.;

Ø средневязкие (С-110, С-220) – предназначены для высоковольтных кабелей (110 кВ и выше), при давлении ~ 14 атм.- имеют наиболее стабильные параметры.

Ø вязкое масло – сильно загущённое канифолью. Применяют для пропитки бумажной изоляции кабелей напряжением до 35 кВ.