Разработка критериев выбора электроизоляционных жидкостей - Обсуждение результатов исследований

Сравнение различных типов электроизоляционных жидкостей по ряду их характеристик в электрическом поле показало, что их нельзя классифицировать однозначно. Сравнивая полученные результаты, а также учитывая недавно опубликованные данные, можно сделать определенные заключения о влиянии загрязнений (частиц всех видов, влаги и растворенных газов) и о влиянии химического состава жидкостей, включая присадки.
Загрязнения, в особенности частицы, заметно влияют на электрическую прочность минеральных масел при переменном напряжении; это влияние зависит от концентрации частиц, а также от их размеров и материала. Влияние частиц более существенно, чем влияние влаги и растворенных газов.
Аналогичные выводы могут быть сделаны и в отношении напряжения возникновения частичных разрядов в сильно неоднородных полях. Несмотря на меры по очистке масел, момент возникновения ЧР определяется в основном частицами. Если исключить влияние частиц, пробивное переменное напряжение промышленной частоты для минеральных масел много выше, чем других жидкостей, таких как аскарели, кремний-органические жидкости и т. д.
Выбор между жидкостями облегчает использование в качестве критериев напряжения возникновения ЧР, импульсной прочности и газостойкости. В табл. 4 представлены эти характеристики для наиболее характерных из рассмотренных жидкостей. Однако, учитывая все эти характеристики, трудно классифицировать эти жидкости. Например, фенилксилилэтан по всем параметрам представляется наилучшим, а, например, для кремнийорганической жидкости лишь один параметр (прочность при отрицательном импульсе) является наилучшим.

Таблица 4

* Действующее значение.

Импульсный разряд состоит из двух фаз - начальной и фазы развития, причем вторая фаза играет определяющую роль. Разрядное напряжение при каждой полярности может рассматриваться обратно пропорциональным скорости распространения ’’стримера”, которая при положительном импульсе существенно постоянна в течение всего процесса разряда и на порядок превышает скорость при отрицательном импульсе.
Скорость развития положительного стримера в основном определяется плотностью (а не вязкостью) жидкости, и наличие полиароматических составляющих с низким напряжением поляризации определяет более низкие значения разрядных напряжений при положительном импульсе. В случае отрицательных стримеров их скорости растут (и разрядные напряжения соответственно снижаются) при наличии ароматических составляющих из-за тенденции последних улавливать электроны. Тот же эффект получается при добавлении электроотрицательных составляющих (шестифтористой серы или хлорэтилов), которые не оказывают влияния на прочность при положительном импульсе.
Поскольку ЧР начинают появляться всегда в том полупериоде, когда напряжение на игле положительно, не удивительно, что есть определенная связь между разрядным напряжением при положительном импульсе и напряжением начала ЧР, несмотря на различную длительность воздействий. Отмечалось, что напряжение возникновения ЧР пропорционально содержанию ароматических составляющих в жидкостях.
Хотя есть очевидные исключения из этого правила, присутствие ароматических составляющих, по-видимому, даже более, чем их структура, влияет на эти характеристики, тогда как вязкость играет минимальную роль. Как отмечалось выше, алкилбензолы и галогенные углеводороды имеют хорошую газостойкость. Здесь опять количество ароматических углеводородов имеет определенное значение, но не во всех случаях (например, в табл. 3 второе нафтеновое масло с 13,4% ароматических составляющих дает большую скорость газовыделения, а второе парафиновое масло с 9,6% ароматических составляющих дает большую скорость газопоглощения). Наконец, не всегда учитывают влияние низкого давления паров присадок, добавляемых в некоторые жидкости.
Выводы. В отличие от прежнего, когда выбор электроизоляционных жидкостей проводился только по электрической прочности при переменном напряжении, диэлектрическим потерям и проводимости при постоянном напряжении, теперь следует рассматривать и другие характеристики.
Для применения в оборудовании сверхвысокого напряжения (трансформаторы и реакторы) прочность при переменном напряжении или импульсах представляется наилучшим критерием  выбора жидкости при условии, что методика испытаний правильно учитывает особенности, связанные с большими объемами жидкости в этом оборудовании.
Для силовых конденсаторов и в меньшей степени для измерительных трансформаторов, где жидкости работают при очень большой напряженности электрического поля, основными критериями выбора должны быть напряжение возникновения ЧР, поглощение созданных частичными разрядами газов и сопротивляемость их выделению. Если в прошлом основным критерием для жидкостей в - измерительных трансформаторах была стойкость к окислению, то теперь следует рассматривать газостойкость. Для силовых конденсаторов номинальные напряженности теперь выросли до значений 17-18 МВ/м для изоляции из пропитанной полихлорбифенилами бумаги и до 55 МВ/м и более для пленок, пропитанных синтетическими углеводородами. Этот рост стал возможен благодаря применению жидкостей с хорошими характеристиками не только в отношении ЧР, но и в отношении газостойкости.