Газообразные диэлектрики Воздух, азот. Водород, углекислый газ, элегаз.
Газообразные диэлектрики • Газообразные диэлектрики делят на две группы: естественные и искусственные. • Естественные газообразные диэлектрики. Наибольшее применение из них в силу своей распространенности получил воздух, даже в тех случаях, когда его присутствие в изоляции нежелательно. • Искусственные газообразные диэлектрики. К ним относятся элегаз, хладоген 12 и др. Из них в практике особый интерес представляет элегаз. • Основными газообразными диэлектриками, применяющимися в электротехнике, являются: воздух, азот, водород и элегаз (гексафторид серы ).
• По сравнению с жидкими и твердыми диэлектриками, газы обладают малыми значениями диэлектрической проницаемости и, высоким удельным сопротивлением и пониженной электрической прочностью в нормальных условиях. Основные характеристики газов как диэлектриков - это диэлектрическая проницаемость, электропроводность, электрическая прочность. Кроме того, зачастую важны теплофизические характеристики, в первую очередь теплопроводность.
• В числе газообразных диэлектриков, прежде всего, должен быть упомянут воздух, который в силу своей всеобщей распространенности даже помимо нашей воли часто входит в состав электрических устройств и играет в них роль электрической изоляции, дополнительной к твердым или жидким электроизоляционным материалам. • В отдельных частях электрических установок, например, на участках воздушных линий электропередачи воздух образует единственную изоляцию между голыми проводами линии. При недостаточно тщательно проведенной пропитке изоляции электрических машин, кабелей, конденсаторов в ней могут оставаться воздушные включения, часто весьма нежелательные, так как они при высоком рабочем напряжении изоляции могут стать очагами образования ионизации.
Свойства газов по отношению к свойствам воздуха • Свойства газов по отношению к свойствам воздуха (в относительных единицах) приведены в таблице. Характеристики Воздух Азот Водород Углекислый газ Элегаз (гексафтор ид серы ) 1 0, 97 0, 07 0, 197 5, 19 Теплопроводность, Вт/(м*К) 1 1, 08 6, 69 0, 474 0, 7 Удельная теплоемкость, к. Дж/(кг*С) 1 1, 05 14, 4 0, 846 0, 59 Электрическая прочность, В/см 1 1 0, 6 0, 99 2, 3
Воздух • Воздух — смесь газов с электрической прочностью Eпр = 3, 2 к. В/мм (при 0, 1 МПа и 20°С), плотностью— 1, 293 кг/м 3. Епр воздуха зависит в основном от расстояния между электродами, давления, температуры и влажности. Приведенная величина соответствует +20°С, давлению 0, 1 МПа и расстоянию между электродами 10 мм. Ток утечки через воздух крайне мал, поэтому tgδ его практически равен нулю. • В воздушных линиях электропередачи, сухих трансформаторах, коммутационных аппаратах, распределительных устройствах и т. п. воздух является основной изоляцией. Во многих электрических объектах он играет роль дополнительной изоляции к твердым и жидким диэлектрикам.
• Даже небольшая примесь к воздуху элегаза, фреона, перфторорганических газов или паров заметно повышает его электрическую прочность, что используется в некоторых электрических устройствах высокого напряжения.
Азот • По электрическим характеристикам близок к воздуху, однако в отличие от него не содержит кислорода, который оказывает окисляющее воздействие на соприкасающиеся с ним материалы. • Азот имеет практически одинаковую с воздухом электрическую прочность. Он нередко применяется вместо воздуха для заполнения газовых конденсаторов и для других целей.
Водород • Имеет пониженную электрическую прочность по сравнению с азотом и применяется в основном для охлаждения электрических машин. Замена воздуха водородом приводит к значительному улучшению охлаждения, так как удельная теплопроводность водорода значительно выше, чем у воздуха. Кроме того, применении водорода снижаются потери мощности на трение о газ и вентиляцию. Поэтому водородное охлаждение позволяет повысить как мощность, так и КПД электрической машины. • Вследствие отсутствия окисляющего действия кислорода воздуха замедляется старение органической изоляции обмоток машины и устраняется опасность пожара в случае короткого замыкания внутри машины. Наконец, в атмосфере водорода улучшаются условия работы щеток.
Элегаз (гексафторид серы ) • Наибольшее распространение в герметизированных установках получил элегаз. Он применяется в газонаполненных кабелях, делителях напряжения, конденсаторах, трансформаторах и высоковольтных выключателях. • Преимуществами кабеля, заполненного элегазом, является малая электрическая емкость, то есть пониженные потери, хорошее охлаждение, сравнительно простая конструкция. Такой кабель представляет собой стальную трубу, заполненную элегазом, в которой при помощи электроизоляционных распорок укреплена проводящая жила. • Заполнение элегазом трансформаторов делает их взрывобезопасными. • Элегаз используется в высоковольтных выключателях, – элегазовых выключателях – так как обладает высокими дугогасящими свойствами.
Скачать презентацию Газообразные диэлектрики Воздух азот Водород углекислый газ элегаз
Газообразные диэлектрики.pptx