Установлен факт ускоренного окисления масла в присутствии лакоткани. В трансформаторостроении расширяется область применения новых синтетических материалов, хлопчатобумажных лент, микалекса. Не пригодной для применения в масле оказалась хлорвиниловая плёнка.
Из синтетических волокнистых материалов следует отметить лавсан, терилен, терен, дакрон, капрон, дедерон, найлон, анид, хлорин. Материалы из синтетического волокна - это линейные полимеры с высокой молекулярной массой. Многие синтетические волокна, например полиамидные, после изготовления подвергаются вытяжке для дополнительной ориентации линейных молекул вдоль волокон и улучшения механических свойств волокна; при этом, очевидно, увеличивается и длина волокна, и оно становится тоньше. Из синтетических волокон в электроизоляционной технике большое применение имеет капрон. Использование капрона вместо натурального шелка и хлопчатобумажной пряжи высоких номеров в производстве обмоточных проводов даёт большой экономический эффект, ибо капрон не только много дешевле, чем шёлк и тонкая хлопчатобумажная пряжа, и легко доступен, но и даёт большую длину нити того же сечения из единицы массы, так как плотность капрона сравнительно невелика.
Основная масса изоляторов и изоляционных покрышек изготавливается из фарфора. Широкое распространение фарфоровые изоляторы и покрышки получили благодаря высокой механической и электрической прочности, дугостойкости, стойкости к атмосферным воздействиям и химически агрессивным средам. Недостатком фарфоровых изоляторов является их хрупкость и низкая ударная прочность, а также значительно меньший температурный коэффициент линейного расширения по сравнению с металлами, что осложняет надёжное сочленение фарфоровых деталей с арматурой.
Электрическая прочность при частоте 50 Гц кВ /мм - 25-30;
Тангенс угла диэлектрических потерь при 20°С и 50 Гц, % - 2,5%;
Термостойкость, °С - 160 – 170;
Фарфор очень хорошо работает на сжатие, значительно хуже - на изгиб и на растяжение, плохо при ударных нагрузках. Механическая прочность фарфора в изделиях зависит от конструкции изолятора, арматуры и применённых связующих материалов. В то же время механическая прочность фарфора снижается с увеличением площади поперечного сечения, причём это снижение различно для разных видов деформации.
Белые глазури больше повышают механическую прочность фарфоровых изделий. Белой глазурью покрываются, как правило, изделия для внутренних распределительных устройств, а коричневой - для наружных. Фарфоровые изоляторы, предназначенные для работы в районах с повышенным загрязнением атмосферы или с повышенным росообразованием, покрывались полупроводящими глазурями. Такие глазури получаются путём добавления в их состав полупроводящих окислов. Состав глазури подбирается таким образом, чтобы получить нужное сопротивление, которое за счёт тока проводимости нагревает поверхность изолятора, препятствует конденсации на ней влаги и выравнивает распределение напряжения по элементам изоляторов. В результате этого разрядное напряжение таких изоляторов даже при самых неблагоприятных условиях среды остаётся достаточно высоким, повышается вероятность безаварийной работы.
Элегаз
Элегаз SF6 является чрезвычайно химически инертным соединением. Он не взаимодействует с щелочами, кислотами, окислителями, восстановителями, устойчив к действию расплавленных металлов. Элегаз так же очень слабо растворяется в воде и взаимодействует лишь с органическими
растворителями. Соединение распадается при температуре выше 1100 °С. Газообразные продукты распада элегаза ядовиты, и обладают резким, специфическим запахом. Элегаз не поддерживает горения и дыхания. Предельно допустимая концентрация (ПДК) в воздухе рабочей зоны производственных помещений 5000 мг/м3. Предельно допустимая концентрация в атмосферном воздухе - 0,001 мг/м3. Зависимость напряжения пробоя от давления представлено на Рис. 11.
Рис.11. Напряжение пробоя (кВ), давление (МПа)
Напряжение пробоя и функция давления для неоднородного электрического поля.
Захватывая электроны, элегаз образует малоподвижные ионы, которые медленно разгоняются в электрическом поле и развитие электронных лавин затруднено. Значительная диэлектрическая прочность элегаза обеспечивает высокую степень изоляции при минимальных размерах и расстояниях, что позволяет уменьшить массу и габариты электротехнического оборудования, а хорошая способность гашения дуги и охлаждаемость элегаза увеличивают отключающую способность коммутационных аппаратов и уменьшают нагрев токоведущих частей. Применение элегаза позволяет при прочих равных условиях увеличить токовую нагрузку на 25% и допустимую температуру медных контактов до 90°С (в воздушной среде 75°С) благодаря химической стойкости, негорючести, пожаробезопасности и большей охлаждающей способности элегаза. В электрическом поле элегаз обладает способностью захватывать электроны (количество носителей заряда уменьшается), что и обусловливает его высокую электрическую прочность (на примере сравнения с азотом - Рис. 10). При увеличении давления электрическая прочность элегаза возрастает почти пропорционально давлению и может быть выше электрической прочности жидких и некоторых твёрдых диэлектриков. Однако это преимущество становится недостатком элегаза при низких температурах по причине перехода его в жидкое состояние и потере изоляционных свойств, что определяет дополнительные требования к температурному режиму элегазового оборудования в эксплуатации. Температура сжижения элегаза при избыточном давлении (давлении заполнения оборудования) 0,3 МПа составляет – минус 45°С, а при 0,5 МПа она повышается до – минус 30 °С. Таким образом, наибольшее рабочее давление и, следовательно, наибольший уровень электрической прочности элегаза в изоляционной конструкции ограничиваются возможностью сжижения элегаза при низких температурах. Вариантом повышения надёжности работы электрооборудования при температурах – минус 40°С и ниже является подогрев элегаза (бак элегазового выключателя во избежание перехода элегаза в жидкое состояние нагревают до плюс 12°С). В неоднородном поле появляются местные перенапряжения электрического поля, которые вызывают коронирующие разряды. Под действием этих разрядов элегаз разлагается, образуя в своей среде низшие фториды (SF2, SF4), вредно действующие на конструкционные материалы коммутационного оборудования. Во избежание разрядов поверхности отдельных металлических деталей коммутационного оборудования выполняются особо гладкими, они не должны иметь загрязнений, шероховатостей и заусенцев.
Азот
АзотN2 бесцветный и нетоксичный газ, без запаха и вкуса. Азот, существует в природе как невоспламеняющийся газ при нормальных температурах и давлении. Этот газ несколько легче воздуха, поэтому его концентрация с высотой повышается. При охлаждении до точки кипения он превращается в бесцветную жидкость, которая при определённых давлении и температуре становится твёрдым бесцветным кристаллическим веществом. Азот слаборастворим в воде и большинстве других жидкостей, является плохим проводником электричества и тепла. Большинство использований этого газа объясняется его инертными свойствами. Однако при высоких давлениях и температурах азот реагирует с некоторыми активными металлами, например с литием и магнием, образуя нитриды, а также с некоторыми газами, такими как кислород и водород.При обычных условиях газ без цвета и запаха, встречается в свободном состоянии в воздухе (78% по объёму) и в связанном состоянии в составе природных нитратов. Химическая связь в молекуле азота прочная, энергия диссоциации велика, и он с трудом вступает в химические реакции. Азот используется при конструировании азотной защиты трансформаторного масла силовых трансформаторов.