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.
Свойства газов по отношению к свойствам воздуха (в относительных единицах) приведены в таблице.
Свойства газов по отношению к свойствам воздуха
|
Характеристика |
Воздух |
Азот |
Водород |
Элегаз |
|
Плотность |
1 |
0,97 |
0,07 |
5,19 |
|
Теплопроводность |
1 |
1,08 |
6,69 |
0,7 |
|
Удельная теплоемкость |
1 |
1,05 |
14,4 |
0,59 |
|
Электрическая прочность |
1 |
1 |
0,6 |
2,3 |
Воздух используется в качестве естественной изоляции между токоведущими частями электрических машин и линий электропередач. Недостатком воздуха является его окислительная способность из-за наличия кислорода и низкая электрическая прочность в неоднородных полях. Поэтому в герметизированных устройствах воздух используется редко.
Азот применяется в качестве изоляции в конденсаторах, высоковольтных кабелях и силовых трансформаторах.
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, при применении водорода снижаются потери мощности на трение о газ и вентиляцию. Поэтому водородное охлаждение позволяет повысить как мощность, так и КПД электрической машины.
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.