Содержание материала

ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ ЖИДКИХ ХЛОРИРОВАННЫХ УГЛЕВОДОРОДОВ

На основе жидких хлорированных углеводородов может изготавливаться большое количество жидкостей с широким спектром электрических и физико-химических характеристик, делающих их пригодными для пропитки конденсаторов, работающих как на переменном, так и на постоянном напряжении. Наибольшее распространение получили жидкости на основе продуктов хлорирования дифенила С12Н10 — полихлордифенилы из которых три-тетра- и пента-хлордифенилы и их модификации более 30 лет занимали практически монопольное положение по всем мире как пропитывающие жидкости для конденсаторов переменного тока. Эго объясняется тем, что помимо высоких электрофизических характеристик — высокой диэлектрической проницаемости, высокой газостойкости — они обладают еще одним свойством, отсутствующим у нехлорированных углеводородов,— негорючестью, обусловленной наличием в их молекуле атомов хлора. Но наличие атомов хлора делает хлордифенилы очень устойчивыми к разрушению естественными механизмами при попадании в окружающую среду (биодеградации), что приводит к их накапливанию в ней. Следы хлордифенилов обнаружены и арктических льдах. Особо устойчивы к биодеградации хлордифенилы с большим содержанием хлора (от тетрахлордифенила и выше). Это вызвало широкую кампанию против их промышленного применения, в результате которой последовало их запрещение во всем мире. Подробно свойства хлорированных жидкостей изложены в [1.1]. Запрещение применения хлордифенилов потребовало поиска их заменителей, в результате которых предложено большое количество жидкостей (см. § 6.7), и поиски продолжаются. Для пропитки конденсаторов с бумажным и бумажно-пленочным диэлектриком, требование негорючести к которым является основным, французской фирмой «Проделек» вместо хлордифенилов предложены следующие хлорированные жидкости: «Южилек ТС» — представляет смесь тетрахлорбензолтолуола с эпоксидной добавкой и «Южилек С21»—смесь дихлорбензолтолуола с эпоксидной добавкой. Некоторые их характеристики приведены ниже.

Широкого распространения эти жидкости, однако, не получили.

ПРОПИТЫВАЮЩИЕ ЖИДКОСТИ ДЛЯ ЗАМЕНЫ ХЛОРДИФЕНИЛОВ

В связи с запрещением по экологическим соображениям применения хлордифенилов для пропитки силовых конденсаторов встал вопрос о разработке заменителей. Был разработан ряд пропитывающих жидкостей, хотя и не полностью эквивалентных по своим свойствам хлордифенилам главным образом вследствие их горючести, однако применяемых в промышленном порядке для пропитки силовых конденсаторов. Ниже приведен перечень наиболее распространенных из этих жидкостей, их коммерческие названия и фирмы-изготовители.
Пропитывающие жидкости для замены хлордифенилов


Химические формулы и структуры молекул жидкостей приведены из рис. 6.7, а физико-химические и электрические параметры - в табл. 6.1.
Фенилксилилэтан (ФКЭ) — неполярная жидкость, представляющая собой (в отличие от нефтяного масла) один тип углеводородных молекул.
Диоктилфталат (ДОФ) — полярная жидкость с диэлектрической проницаемостью, близкой к диэлектрической проницаемости хлордифенилов. Она является сложным эфиром, получающимся в результате реакции фталевой кислоты с октиловым (этилгексиловым) спиртом.
Бензилнеокапринат (БНК) — слабополярная жидкость.
Изопропилдифенил (ИПД) — жидкость с очень слабо выраженными полярными свойствами, состоящая из одного типа углеводородов.
Алкилированный и хлорированный дифенилоксид (АХДО) — полярная жидкость с диэлектрической проницаемостью, меньшей диэлектрической проницаемости хлордифенилов. Частным случаем АХДО является бутилированный монохлордифенилоксид (БМХДО).
Диизононилфталат (ДИНФ) — полярная жидкость, получаемая в результате реакции фталевой кислоты и диизононилового спирта.
Дитолилэфир (ДТЭ) — слабополярная жидкость.
Смесь моно-и-дибензилтолуола плюс 1% эпоксида (МДБТ) — слабополярная жидкость, состоящая из 75% моно- и 25% дибензилтолуола.
Из табл. 6.1 видно, что в числе жидкостей-заменителей (поиски которых продолжаются), используемых для пропитки силовых конденсаторов, имеются как полярные, так и неполярные или слабополярные жидкости. Пропитанные ими конденсаторы не уступают, а в ряде случаев даже превосходят характеристики конденсаторов с хлордифениловой пропиткой. Все жидкости имеют высокую газостойкость, а температура их застывания и плотность ниже, чем у хлордифенилов. Основным недостатком всех жидкостей-заменителей является их горючесть.
Жидкости-заменители, как и хлордифенилы, также абсорбируются пленкой. Процесс абсорбции сильно зависит от температуры и пропорционален экспоненте ехр( — К\Т), где Т—абсолютная температура.


Его длительность в худшем случае составляет не более 15 ч, при этом пленка значительно набухает. Увеличение толщины пленки при набухании составляет от 4% при 50° С до примерно 15% при 110° С, при этом доля увеличения толщины за счет теплового расширения составляет 1,5 и 4%. Смачиваемость пленки зависит как от ее свойств, так и свойств жидкости. В общем случае наблюдается тесная связь между углом смачивания и начальной скоростью пропитки. Скорость растворения пленки ниже скорости абсорбции. Количество растворенной пленки очень сильно зависит от температуры и характеризует, скорее, качество пленки, чем влияние жидкости, хотя в некоторых случаях явно выражается влияние жидкости.

 ДРУГИЕ ПРОПИТЫВАЮЩИЕ МАТЕРИАЛЫ

По аналогии с применением твердеющих пропитывающих масс для пропитки некоторых типов конденсаторов для радиоэлектроники предпринимались попытки создать силовой конденсатор с твердой пропиткой, в частности с пропиткой термореактивным компаундом. При этой пропитке возможно некоторое упрощение конструкции, например металлический корпус, служащий для герметизации и механической защиты внутренних элементов конденсатора, становится излишним, поскольку герметизация может быть осуществлена путем создания внешней оболочки из того же компаунда. В некоторых специальных случаях применение эпоксидной пропитки позволяет создать простой и удобный конденсатор, однако пока не удалось создать силовой конденсатор с твердой пропиткой, эквивалентный по своим свойствам конденсатору с жидкой пропиткой.

Фирма «Сименс» впервые применила для заполнения («пропитки») разработанных ею «сухих» силовых конденсаторов с диэлектриком из металлизированной полипропиленовой пленки элегаз — шестифтористую серу. По данным фирмы это не только полностью исключает окисление и разрушение металлизированных обкладок и мест контактирования кислородом и влагой воздуха, остающегося в конденсаторе в отсутствие жидкого заполнения, что улучшает его характеристики, но и дополнительно снижает потери в нем.