3.2 Жидкие диэлектрики

Теоретическая часть

Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые бывают полярными и неполярными. Их электрофизическое свойства в значительной степени зависят от строения молекул и наличия примесей.

Жидкие диэлектрики характеризуются диэлектрической проницаемостью, электропроводностью, диэлектрическими потерями, электрической прочностью.

Жидкие диэлектрики применяются в электрических аппаратах высокого напряжения, в блоках электронной аппаратуры (изоляция, отвод тепла).

Нефтяные масла получают фракционной перегонкой нефти и представляют собой сложную смесь углеводородов парафинового, нафтенового и ароматического радов с небольшой примесью других компонентов (атомов серы, кислорода и азота). Свежее трансформаторное (конденсаторное) масло имеет обычно соломенно-желтый цвет (чем глубже очистка, тем светлее).

Нефтяные электроизоляционные масла - горючие жидкости, поэтому правила пожарной безопасности должны тщательно соблюдаться. Пожарная опасность оценивается по температуре вспышки паров в смеси с воздухом, - должна быть не ниже 135-140 ⁰С. Важно и значение температуры застывания (гашение дуги, отвод тепла). Наиболее важные свойства нормированы ГОСТ 982-80. Это: кинематическая вязкость; кислотное число- количество граммов КОН, которым можно полностью нейтрализовать все кислые продукты в 1кг масла (для учета старения масла при эксплуатации); плотность масла (0,85-0,9 мг/м³); температурный коэффициент объемного расширения (0,00065 К-1); удельная теплоемкость 1,5 Дж/(кг*К); коэффициент теплопроводности (1 Вт/м*К).

Трансформаторное масло в работе постепенно стареет - потемнение; образуются загрязняющие продукты (кислоты, смолы), которые заиливают электроаппарат и ухудшают электропровод от нагревающихся деталей. При старении увеличиваются вязкость и кислотное число, ухудшаются электроизоляционные свойства.

Скорость старения возрастает:

а) при доступе воздуха (окисление);

б) при повышении температуры (наивысшая - 95 ⁰С);

в) при соприкосновении с некоторыми металлами (медь, железо, свинец и т.п.) - катализаторами старения;

г) при воздействии света;

д) при воздействии электрического поля.

Добавки ингибиторы - антиокислительные присадки (ионол, пирамидон и др.).

Регенерация масла достигается обработкой специальными адсорбентами. Кроме трансформаторного масла используют и другие виды: конденсаторные, кабельное масла, масла для масляных выключателей, контакторных устройств.

Синтетические жидкие диэлектрики применяются, когда необходимо обеспечить длительную и надежную работу высоковольтных электрических аппаратов при повышенных тепловых нагрузках и напряженности электрического поля, в пожаро- и взрывоопасной среде. Стоимость синтетических масел выше нефтяных.

Выполните задания

3.11. Заполните табл. 3.2 и среди перечисленных масел выберите обладающее наименьшей плотностью, наибольшей электрической прочностью и наименьшей диэлектрической проницаемостью. Укажите область применения этого масла.

Таблица 3.2 - Основные характеристики нефтяных изоляционных масел

Характеристика	Трансформаторное масло	Конденсаторное масло	Кабельное масло
Плотность, кг/м3
Температура вспышки паров, °С
Температура застывания, °С
Удельное электрическое сопротивление Ом • м
Диэлектрическая проницаемость
Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте 50 Гц
Электрическая прочность, МВ/м

Ответ:

3.12. Заполните табл. 3.3 и среди перечисленных жидкостей выберите обладающую наименьшей температурой вспышки паров, наибольшей электрической прочностью и наименьшим тангенсом угла диэлектрических потерь. Укажите область применения этой жидкости.

Таблица 3.3 - Основные характеристики синтетических изоляционных жидкостей

Характеристика	Совол	Севтол-10	ПЭСЖ
Плотность, кг/м3
Температура вспышки паров, °С
Температура застывания, °С
Удельное электрическое сопротивление, Ом • м
Диэлектрическая проницаемость
Тангенс угла диэлектрических потерь
Электрическая прочность, МВ/м

Ответ:

3.13. Сравните характеристики, приведенные в табл. 3.2 и 3.3, и выберите изоляционную жидкость, обладающую лучшими диэлектрическими характеристиками. Назовите область применения этой жидкости.

3.14. Перечислите компоненты, входящие в состав электроизоляционных нефтяных масел.

3.15. Перечислите способы очистки масла.

3.16. Почему нефтяные диэлектрики нашли большее применение, чем синтетические?

3.17. Перечислите основные области применения жидких диэлектриков.

3.18. Каким способом получают нефтяные электроизоляционные масла?

3.19. Какие примеси образуются при старении масла и как от них избавляться?

3.20. Как замедлить старение масла?

Выберите правильный ответ

3.21. Химический состав нефтяных масел определяется:

A. Составом нефти;

B. Наличием примесей;

C. Состоянием окружающей среды.

3.22. Наиболее вязкое масло применяют:

A. Для кабелей с бумажной изоляцией;

B. В масляных выключателях;

C. Для заполнения внутреннего пространства силовых трансформаторов.

3.23. Старение масла вызывает:

A. Повышенная температура;

B. Электрическое поле;

C. Соприкосновение с металлическими частями электрооборудова­ния;

D. Все перечисленные факторы.

3.24. Недостатками нефтяных масел являются:

A. Высокая горючесть и невысокая температура вспышки паров;

B. Малая величина диэлектрической проницаемости;

C. Все перечисленные факторы;

D. Факторы, не указанные в предыдущих ответах.

3.25. Этот жидкий диэлектрик является негорючим веществом, что составляет его главное преимущество перед нефтяными маслами, однако он имеет и существенные недостатки, ограничивающие его применение, например большую вязкость. Приведенному описанию соответствует:

А. Совол;

В. Октол;

С. Трансформаторное масло.