§ 11. Газообразные диэлектрики

К ним относятся воздух, азот, кислород, галогеносодержащие соединения, водород, диоксид углерода, метан, инертные газы.

Воздух часто входит в состав электрических устройств и играет в них роль изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам. В отдельных частях электрических установок, например, на участках воздушных ЛЭП между опорами, воздух – единственная изоляция между неизолированными проводами линии. Азот имеет практически одинаковую с воздухом электрическую прочность и часто применяется вместо воздуха для заполнения газовых конденсаторов, поскольку он не содержит кислорода – окислителя. Некоторые галогеносодержащие соединения имеют значительно более высокую электрическую прочность по сравнению с воздухом.

При использовании вместо воздуха водорода охлаждение вращающихся электрических машин существенно улучшается. Кроме того, заметно снижаются потери мощности на трение ротора машины о газ и на вентиляцию, замедляется старение органической изоляции обмоток машины, устраняется опасность пожара внутри машины при коротком замыкании и улучшаются условия работы угольных щеток.

Инертные газы имеют низкую электрическую прочность.

§ 12. Жидкие диэлектрики

К ним относятся трансформаторное масло, конденсаторное масло, кабельные масла, растительные масла и синтетические жидкие диэлектрики.

Назначение трансформаторного масла двояко: во-первых, масло, заполняя поры в волокнистой изоляции, а также промежутки между проводами обмоток и между обмотками и баком изоляции, значительно повышает электрическую прочность изоляции; во-вторых, оно улучшает отвод тепла, выделяемой за счет потерь в обмотках и сердечнике трансформатора. Лишь некоторые силовые и измерительные трансформаторы выполняются «сухими». Трансформаторное масло – это горючая жидкость от почти бесцветной до темно-желтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов. Чем глубже очистка, тем светлее масло. Масла, бывшие в эксплуатации, имеют темный цвет из-за накопления продуктов окисления.

Поскольку нефтяные масла являются горючими жидкостями, то они являются источниками пожарной опасности в масляных хозяйствах энергосистем, где могут использоваться тысячи тонн масла.

Конденсаторное масло применяется для пропитки бумажных конденсаторов. При этом повышаются  и E_пр диэлектрика, что дает возможность уменьшить габариты, массу и стоимость конденсатора при заданных рабочем напряжении, частоте и емкости. Нефтяное конденсаторное масло имеет температуру застывания –45°С, вазелиновое конденсаторное масло – –5°С.

Кабельные масла используются в производстве силовых электрических кабелей; пропитывая бумажную изоляцию кабелей, повышают ее электрическую прочность, а также способствуют отводу теплоты потерь.

Растительные масла – вязкие жидкости, получаемые из семян различных растений. Особо важными являются высыхающие масла, способные под действием температуры, освещения, соприкосновения с кислородом воздуха и других факторов переходить в твердое состояние. Тонкий слой масла, налитый на поверхность материала, высыхает и образуют твердую блестящую и прочную электроизоляционную пленку. Отвержденные пленки не растворяются даже при нагреве в трансформаторном масле. Скорость высыхания увеличивается с введением сиккативов – катализаторов реакции высыхания (соединений свинца, кальция, кобальта и др.).

В тех случаях, когда требуется обеспечить полную пожарную и взрывобезопасность применяются синтетические жидкие диэлектрики: хлорированные углеводороды, кремнийорганические жидкости, фторорганические жидкости.