Газообразные диэлектрики. Газообразные диэлектрики
 Скачать 88.97 Kb.
|
 Газообразные диэлектрики  Элегаз Дихлордифторметан Воздух Азот Водород Инертные газы Ar, Нe, Ne, Ne + пары Hg или Na имеют низкую электрическую прочность, применяются в газоразрядных приборах, например, в лампах дневного освещения. Имеет высокую теплопроводность – на порядок больше, чем у воздуха (λвозд = 0,03 вт/м·град, λН2 = 0,2 вт/м·град). Применяются в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды в мощных электрических генераторах. Достоинства: применение вместо воздуха позволяет: § улучшить охлаждение электрических машин; § уменьшить потери на трение в подшипниковых узлах; § замедлить старение электрической изоляции электрических машин; § уменьшить опасность пожара при коротком замыкании; § улучшить работу щеток; § увеличить кпд и мощность электрических машин. Недостатки: повышенная опасность работы, т.к. водород с воздухом при содержании 4 – 75% об. образует взрывоопасные («гремучие») смеси. Для повышения безопасности работы внутри аппаратов создают избыточное давление. Является нейтральным веществом, не взаимодействует с металлами, твердыми и жидкими диэлектриками. Применяется для заполнения газовых конденсаторов и свободных объемов трансформаторов для предотвращения окисления трансформаторного масла кислородом воздуха. Естественный, бесплатный диэлектрик, применяется в качестве естественной изолирующей среды в открытых линиях электропередач, открытых распределительных устройствах (ОРУ), воздушных выключателях. Достоинства:относительно высокая электрическая прочность. Недостатки:токсичен, вызывает коррозию металлов и некоторых твердых органических электроизоляционных материалов, экологически опасен – разрушает озоновый слой земной атмосферы. Достоинства: нетоксичен, не разлагается до t = 800 ºС; при давлениях до 2,0 МПа сохраняет газообразное состояние, при этом имеет высокую электрическую прочность (на уровне жидких диэлектриков) и низкую плотность, что позволяет создавать легкие и компактные электрические устройства и аппараты. Недостатки: продукты разложения токсичны и химически активны. Применяетсяв высоковольтных кабелях, газовых выключателях, коммутационых аппаратах при U > 110 кВт, ЗРУ, трансформаторах. Достоинства: при нормальном давлении их электрическая прочность находится на уровне электрической прочности жидких диэлектриков, при этом они имеют на три порядка меньшую плотность, что позволяет уменьшить массу электрических аппаратов; нетоксичны, имеют высокую нагревостойкость, стойки к электрическому старению. Недостатки: относительно высокая стоимость. Применяетсяв высоковольтных кабелях, газовых выключателях, ЗРУ, трансформаторах. Преимуществами газов перед остальными видами электроизоляционных материалов являются высокое удельное электрическое сопротивление, малый тангенс угла диэлектрических потерь, малая, близкая к единице диэлектрическая проницаемость. Наиболее же ценным свойством газов является их способность восстанавливать электрическую прочность после разряда. Кроме воздуха в качестве электрической изоляции широко используют двух- и трехатомные газы — азот, водород, углекислый газ. Значения электрической прочности этих газов при нормальных условиях мало отличаются друг от друга и могут с достаточной точностью приниматься равными прочности воздуха.
В таблице приведены отношения электрической прочности некоторых газов Епр.г к электрической прочности воздуха Епр.в, которое принято за единицу, а также даны точки кипения газов при нормальном давлении. Наилучшим образом требованиям к газам, применяемым в электроизоляционных конструкциях, удовлетворяет элегаз и фреон. Зависимость Епр/p от произведения p.h (h- расстояние между электродами, p -давление) в однородном поле для воздуха, элегаза и фреона -12 показана на рисунке 7.1.  Рис. 7.1. Зависимость Епр/р от произведения ph в однородном поле для воздуха, элегаза и фреона Гексафторэтан нельзя использовать при повышенных давлениях из-за низких критических параметров (Ркр=3.3 МПа; Ткр=-24оС). Следует отметить нежелательность использования фторсодержащих газов из-за их отрицательного воздействия на озоновый слой Земли Лучше всего требованиям к газам, применяемым в электроизоляционных конструкциях, удовлетворяют элегаз SF6 и фреон СС12F2. Гексафторэтан нельзя использовать при повышенных давлениях из-за низких критических параметров (Ркр= 3.3 Мпа, Ткр = -24оС). Азот имеет с воздухом практически одинаковую электрическую прочность и часто применяется вместо него для заполнения газовых конденсаторов и других целей, так как не содержит кислорода, оказывающего окисляющее влияние на соприкасающиеся с ним материалы. Значительный интерес представляет водород, имеющий весьма высокий коэффициент теплопроводности, несмотря на его меньшую электрическую прочность по сравнению с воздухом. Водород применяется в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды в крупных турбогенераторах. Элегаз или гексафторид серы (SF6) имеет электрическую прочность примерно в 2.5 раза выше, чем у воздуха. Поскольку элегаз обладает низкой температурой кипения и высокой плотностью, примерно в 5.1 раза тяжелее воздуха, он может быть сжат до давления 2 Мпа без сжижения. Элегазнетоксичен, химически стоек, не разлагается при нагреве до 800оС Особенно велики его преимущества при повышенных давлениях. Элегаз обладает не только более высокой электрической прочностью, чем воздух, но и существенно более высокой дугогасящей способностью. Поэтому нарастающими темпами идут разработка и создание элегазовых выключателей и распределительных устройств, в которые наряду с выключателями входят разъединители, короткозамыкатели, трансформаторы тока и напряжения. Элегазовая изоляция наиболее широко применяется в герметизированных распределительных устройствах (ГРУ) на напряжение 110 кВ и выше. В последнее время наметилась тенденция практического использования элегаза в высоковольтных кабелях, созданы опытные образцы. Преимуществами элегазового кабеля по сравнению с бумажно-масляным являются малая электрическая емкость и диэлектрические потери, хорошее охлаждение. Благодаря таким преимуществам по элегазовым кабелям можно передавать очень большие мощности. |