Управление образования южно казахстанской области
жүктеу/скачать 2.35 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- Тема 3.4 Жидкие диэлектрики.
| Контрольные вопросы:
Характеристика газообразных диэлектриков. Инертные газы обладают низкой электрической прочностью. Тема 3.4 Жидкие диэлектрики. Жидкие диэлектрики представляют собой низкомолекулярные вещества органического происхождения, которые бывают полярными и неполярными. Их электрофизические свойства в значительной степени зависят от строения молекул и наличия примесей. Примеси образуются при окислении и разложении углеводородных фракций, при поглощении воды и попадании частичек волокнистых материалов. Жидкие диэлектрики характеризуются диэлектрической проницаемостью ε, электропроводностью, диэлектрическими потерями (тангенс угла диэлектрических потерь tgδ), электрической прочностью Eпр. У полярных жидкостей (совол, гексол, этиленгликоль) диэлектрическая проницаемость ε определяется одновременно электронной и дипольной поляризациями (у гексола ε = 3, у этиленгликоля ε = 40). У неполярных жидкостей диэлектрическая проницаемость определяется в основном только электронной поляризацией, не зависит от частоты и уменьшается с ростом температуры, приближаясь к единице. Это явление обьясняется уменьшением числа молекул в единице обьема. У неполярных жидкостей диэлектрическая проницаемость меньше, чем у полярных. Например, у четыреххлористого углерода ε = 2,163, у толуола ε = 2,294. Электропроводность жидких диэлектриков обусловлена перемещением ионов, которые возникают в результате диссоциации самой жидкости и примесей, а также перемещением заряженных частиц – молионов. С повышением температуры возрастает подвижность ионов и степень тепловой диссоциации. Эти факторы увеличивают электропроводность. При небольших напряженностях электрического поля вступает в силу закон Ома, т.е. электрический ток I, проходящий в жидкости, меняется пропорционально напряженности поля. В электрических полях с большой напряженностью Е (примерно 10...100 МВ/м) электрический ток не подчиняется закону Ома из-за увеличения числа ионов под влиянием поля. Кроме ионной электропроводности у жидких диэлектриков наблюдается молионная электропроводность, когда носителями зарядов являются мельчайшие примеси. Такими примесями могут быть вода, различные твердые высокодисперсные частицы, находящиеся во взвешенном состоянии (волокна, пылинки и др.). Эти частицы адсорбируют своей аповерхностью ионы и при воздействии электрического поля перемещаются к соответствующим электродам. У технических диэлектриков преобладает молионная проводимость. Очистка жидких диэлектриков от примесей заметно повышает их удельное сопротивление, однако полностью удалить примеси невозможно. Преобладание конкретного вида проводимости зависит от энергии диссоциации, т.е. энергии, необходимой для разрушения молекул образования ионов. Чем выше энергия диссоциации, тем меньше ионная проводимость. У полярных жидкостей диэлектрические потери состоят из потерь на электропроводность и потерь, связанных с дипольно-релаксационной поляризацией. Они зависят от температуры, частоты и вязкости жидкости, так как поворот диполей в вязкой среде вызывает потери энергии на трение молекул. Жидкие полярные диэлектрики не рекомендуется применять на высоких частотах. Трансформаторное масло. Трансформаторным маслом заливают силовые трансформаторы, которое из всех жидких электролизоляционных материалов находит наибольшее применение в электротехнике. Его назначение: 1. масло, заполняя поры в волокнистой изоляции, а также промежутки между проводами обмоток и между обмотками и баком трансформатора, значительно повышает электрическую прочность изоляции; 2. оно улучшает отвод теплоты, выделяемой за счет потерь в обмотках и сердечнике трансформатора; 3. масляные выключатели высокого напряжения. В этих аппаратах разрыв электрической дуги между расходящимится контактами выключателя происходит в масле или в в находящихся под повышенным давлением газах, выделяемых маслом под действием высокой температуры дуги: это способствует озхлаждению канала дуги и быстраму ее гашению; 4. применяют для заливки маслонаполненных вводов, некоторых типов реакторов, реостатов и др. Трансформаторные и другие нефтяные (минеральные) электроизоляционные масла получают из нефти посредством ее ступенчатой перегонки с выделением на каждой ступени определенной (по температуре кипения) фракции и последующей тщательной очистки от химически нестойких примесей в результате обработки серной кислотой, затем щелочью, промывки водой и сушки. Часто масла дополнительно обрабатываются адсорбентами (особые типы глин или искусственные материалы), которые обладают сильно развитой поверхностью и при соприкосновении с маслом поглощают воду и различные полярные примеси. После оно отстаиваится или фильтруится сквозь слой адсорбента (перколяция) Трансформаторное масло – это жидкость от бесцветного до темно-желтого цвета, по химическому составу представляющая собой смесь различных углеводородов. Свойства масла нормируются стандартом ГОСТ 982 . Кинематическая вязкость масла составляет 17-18,5 мм2/с при 20°С и 6,5-6,7 мм2/с при 50°С; температура вспышки 135-140°С; температура застывания около минус 45°С. Это горючая жидкость, поэтому необходимо тщательно соблюдать все требования пожарной безопасности, которая оценивается по температуре вспышки. Температура застывания масла – параметр, важный при работе зимой на открытом воздухе. Специальное «арктическое» масло имеет температуру застывания имнус 70 °С. Помимо этого параметра для жидкостей, имеющих плотность менее 1 Мг/м2, важна критическая температура плавучести льда. Ниже этой температуры кристаллики льда, образующегося при замерзании примесей воды, плавают в электроизоляционной жидкости и поэтому снижают ее электрическую прочность ( в этом интервале температур плотность электроизоляционной жидкости (ЭИЖ) больше плотности льда при определенной температуре). Епр масла – величина, чувствительная к увлажнению , т.е. резко снижается от примесей воды, т.к. εr H20 >> εr масла. Молекулы воды вытягиваются в места напряженностей, т.е. идет пробой. Еще больше понижается Епр масла, если кроме воды есть еще волокнистые примеси, так как они впитывают воду. Волокна вытягиваются по направлению приложенного напряжения, что облегчает пробой. Конденсаторное масло – служит для пропитки бумажных конденсаторов, в особенности силовых, предназначенных для компенсации индуктивного фазового сдвига. При пропитке бумажного диэлектрика повышаются как его εr, так и Епр; то и другое дает возможность уменьшить габаритные размеры, массу и стоимость конденсатора при заданном рабочем напряжении, частоте и емкости. Нефтяное конденсаторное масло имеет плотность 0,86 – 0,89 Мг/м3, температуру застывания минус 45°С, εr = 2,1 – 2,3 и tgδ 0,002 (при частоте 1 кГц). Вазелиновое канденсаторное масло по плотности и электрическим свойствам близко к нефтяному, но имеет более высокую температуру застывания (минус 5°С). Электрическая прочность конденсаторных масел не менее 20 МВ/м. Кабельные масла используются в производстве силовых электрических кабелей; пропитывая бумажную изоляцию этих кабелей, они повышают ее электрическую прочность, а также способствуют отводу теплоты потерь. Кабельные масла бывают различных типов. Для пропитки изоляции силовых кабелей на рабочие напряжения до 35 кВ в свинцовых или алюминиевых оболочках (кабели с вязкой пропиткой) применяется масло марки КМ-25 с кинематической вязкостью не менее 23 мм2/с при 100°С и температурой вспышки не ниже + 220°С. В маслонаполненных кабелях используются менее вязкие масла. Так, масло марки МН-4 применяется для маслонаполненных кабелей на напряжения 110 -220 кВ, в которых во время эксплуатации с помощью подпитывающих устройств поддерживается избыточное давление 0,3 – 0,4 МПа. Кинематическая вязкость этого масла при 100°С не более 3,5 мм2/с, при 50°С не более 10 мм2/с, при 20°С не более 40 мм2/с и при 0°С не более 110 мм2/с; температура застывания не выше минус 45°С и температура вспышки не ниже +135°С. Для маслонаполненных кабелей высокого давления (до 1,5 МПа) и напряжения от 110 до 500 кВ, прокладываемых в стальных трубах, применяется особо тщательно очищенное масло марки С-200; оно имеет кинематическую вязкость при 100°С не более 11 мм2/с, при 50° С не более 50 мм2/с, при 20°С не более 800 мм2/с и при 0°С не более 5000 мм2/с. Температура застывания масла С-«)) не выше минус 30°С; температура вспышки не ниже плюс 200°С; tgδ (при 50 Гц и 100°С) не более 0,003; электрическая прочность (при 50 Гц и20°С) не менее 20 МВ/м. жүктеу/скачать 2.35 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|