Газообразные диэлектрики

Электрическая прочность, характеризуемая напряжённостью однородного электрического поля, при которой происходит резкое, скачкообразное увеличение электрической проводимости (пробой), у газообразных диэлектриков при атмосферном давлении значительно меньше, чем у жидких и твердых диэлектриков. Тем не менее, газообразные диэлектрики широко используются в электротехнике, прежде всего благодаря способности газа восстанавливать диэлектрические свойства после разряда даже дугового. На этом эффекте основано действие воздушных и элегазовых выключателей (в которых используется электропрочный газ SF6-«„элегаз“»), разрядников и ряда других аппаратов.

Более того, у большей доли электротехнического оборудования, например, у высоковольтных линий электропередачи основной изолирующей средой является воздух.

Другими ценными свойствами электроизолирующих газов являются: малая плотность, низкое значение диэлектрической проницаемости, высокое значение удельного сопротивления, очень малый угол диэлектрических потерь, отсутствие старения, т. е. ухудшения свойств с течением времени.

Вместе с тем выбор газовой изоляции определяется не только её электрической прочностью, но и совокупностью целого ряда других свойств, в том числе условиями реализации необходимого уровня прочности (например, применение элегаза, SF6, требует более низкого давления - 0,4 МПа, чем применение азота - 2 МПа ), к другим требованиям относятся высокая охлаждающая и дугогасящая способность, нетоксичность и химическая инертность по отношению к материалам электротехнического оборудования самого газа и продуктов его разложения при электрическом разряде, низкая стоимость и т.п.

Водород, имеет высокий коэффициент теплопроводности. Поэтому несмотря на меньшую чем у воздуха электрическую прочность, он используется в качестве электроизоляционной и охлаждающей среды в крупных турбогенераторах. Применение водорода вместо воздуха повышает КПД генератора вследствие снижения вентиляционных потерь и шумов, потерь на трение о газ примерно в 10 раз, удлиняет срок службы твердой изоляции генератора, препятствуя развитию процессов окисления и образования азотистых соединений.

Инертные газы - аргон, неон, гелий и др. - используются, в основном, в технике слабых токов. Арагон Ar, обладающий малой теплопроводностью, а также инертностью к твердым материалам, применяется в газотронах и тиратронах, а также в газонаполненных фотоэлементах. Неон Ne используется в газонаполненных разрядниках для защиты приборов в цепи слабого тока, например, телеграфа, от случайных перенапряжений, вызванных грозовыми разрядами. Широко известно использование инертных газов в газосветных трубках.

В высоковольтной технике инертные газы, например, He, иногда могут использоваться как добавка к высокопрочным сжатым газам для повышения их дугогасительной способности.