1tom103

5. MATERIAŁOZNAWSTWO ELEKTROTECHNICZNE

208

zjonizowany i zdysocjowany w łuku sześciofluorek siarki rekombinuje w całości do pierwotnego związku SF_s. W rzeczywistości w gazie występują zawsze zanieczyszczenia, w tym zanieczyszczenia tlenem i wilgocią. Ponadto nie da się uniknąć styczności zj₀i różowanego i zdysocjowanego SF₆ z materiałami konstrukcyjnymi, a przede wszystkim parami metali wchodzącymi w skład materiałów stykowych. Wskutek tego w wyłączniku, w trakcie gaszenia łuku i po zgaszeniu łuku, prócz procesu rekombinacji występują zawsze inne reakcje, w wyniku których tworzą się nowe związki. W tablicy 5.16 podano wymagania dotyczące czystości SF₆ stosowanego w urządzeniach elektroenergetycznych Niektóre wtórne produkty rozkładu SF₆, jak np. tlenolluorki siarki i fluorek glinu A1F₃, oddziaływują toksycznie. Produkty toksyczne powstają nie tylko wskutek wyładowań łukowych, ale również w wyniku wyładowań niezupełnych. Z tego względu, podczas przeglądu wewnętrznego urządzeń z SF₆ należy zachować środki ostrożności (m.in. stosować maski gazowe z właściwym pochłaniaczem), a przegląd powinien być dokonywany w pomieszczeniu intensywnie wentylowanym. Należy również uwzględnić, że SF₆ jako gaz o dużej gęstości pozostaje przez długi czas przy powierzchni podłogi, wypierając powietrze; jego obecność może zatem wywołać objawy duszności u osób obsługujących urządzenie Rozpylone produkty rozkładu SF₆ mogą natomiast działać drażniąco na skórę.

Tablica 5.16. Wymagania dotyczące SF₆, wg [5.62]

Rodzaj zanieczyszczenia lub grupy zanieczyszczeń	Największe dopuszczalne stężenie (wagowo)
CF.	0.05%
Tlen + azot (powietrze)	0,05%
Woda	15 ppm
Związki kwasotwórcze (wyrażane w HF)	0.3 ppm
Fluorki podatne na hydrolizę (wyrażane w HF)	10 ppm
Olej	10 ppm

Dwujluorodwuchlorometan CF₂C1₂ (freon 12) — jest niepalny, nietoksyczny, stabilny chemicznie do temperatury 750'C. nie działa korodująco. Ze względu na wysoką temperaturę wrzenia (—29,8°C) może być stosowany tylko w warunkach wnętrzowych i pod ciśnieniem nie przekraczającym 0,6 MPa. Produkty rozkładu powstałe w wyniku wyładowań niezupełnych lub lukowych działają korodująco, zwłaszcza w obecności wilgoci i pary wodnej. W zetknięciu z otwartym ogniem wydziela się fosgen, tj. gaz silnie trujący. W świetle ostatnich badań związki freonowe przedostając się do atmosfery przyczyniają się do zwiększenia tzw. dziwy ozonowej.

5.5.5. Materiały elektroizolacyjne ciekłe

5J.5.1. Oleje mineralne

Ropa naftowa, z której otrzymuje się oleje izolacyjne, jest głównie mieszaniną węglowodorów nasyconych parafinowych o wzorze ogólnym C„H^,₊₂, naftenowych QH>n i węglowodorów aromatycznych. W zależności od tego, jaki rodzaj węglowodorów decyduje o właściwościach ropy, nosi ona nazwę: parafinowej, parafinowo-naftenowej. naftenowej, parafinowo-naftenowo-aromatycznej, nahenowo-aromatycznej lub aromatycznej. Oleje izolacyjne mogą być wytwarzane ze wszystkich wymienionych rodzajów ropy, z tym, że dość znacznie różnią się ich procesy wytwarzania, co znajduje odbicie również w kosztach produkcji oleju.    .

Jakość olejów izolacyjnych sprawdza się poprzez badanie ich właściwości chemicznycn. fizycznych i dielektrycznych. Do ważniejszych wielkości określających te właściwości należą-' liczba kwasowa, zawartość osadów, lepkość, zawartość wody, zawartość dał obcych, temperatura zapłonu, temperatura krzepnięda, rozpuszczalność gazów, wytrzymałość elektryczna, tangens kąta strat dielektrycznych oraz rezystywność.    .    «

Liczba kwasowa określa ogólną zawartość kwasów w oleju i charakteryzuje j^ay°v przeprowadzanego procesu rafinacji. Jej zwiększanie się podczas eksploatacji sygnalizuj

postępujący proces starzenia oleju. Wartość liczby kwasowej zestarzonego oleju ulega zmniejszeniu po wytrąceniu się osadu.

Zawartość osadów świadczy jednak o postępującym procesie starzenia oleju. W urządzeniach, w których olej spełnia rolę czynnika chłodzącego, wytrącanie się osadu (zwanego potocznie szlamem) jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ powoduje zmniejszanie przebojów kanałów chłodzących. Ponadto warstwa osadu utrudnia oddaw anie ciepła. Osadzaniu sie szlamu w kanałach chłodzących sprzyja obecność pola elektrycznego.

Rozpuszczalność wody w olejach zwiększa się ze wzrostem temperatury. Wzrost ilości związków aromatycznych i nienasyconych powoduje — w miarę postępującego procesu starzenia — zwiększenie rozpuszczalności wody w oleju. Współczynnik rozszerzalności cieplnej olejów mineralnych jest stosunkowo duży i w temperaturze 20°C wynosi 0,7-lCr³-t-l,0-10~³ K^-1.

Pod wpływem wyładowań elektrycznych oleje mineralne wydzielają lub absorbują gazy na powierzchni granicznej między fazą gazową i olejem. Cecha ta nosi nazwę właściwości gazowych olejów.

Przy zwiększaniu się zawartości zanieczyszczeń jonowych i wilgoci oraz ze wzrostem temperatury rezystywność oleju maleje. Na pomiar rezystywności oleju wpływa wartość natężenia pola elektrycznego i czas od chwili doprowadzenia napięcia do chwili odczytu wielkości mierzonej.

Tangens kąta strat dielektrycznych jest tym większy, im więcej związków polarnych i zanieczyszczeń jonowych zawiera olej. Wpływ zanieczyszczeń jonowych zwiększa się ze wzrostem zawartości wilgoci. Podczas starzenia oleju pow stają polarne związki wielkocząsteczkowe, zwiększające wartość tangensa kąta strat. Jego wartość ulega zmniejszeniu na skutek wytrącania się tych produktów w postaci osadu, co niekiedy mylnie uważa się za poprawę właściwości oleju. W zakresie temperatur dodatnich tangens kąta strat dielektrycznych zwiększa się ze wzrostem temperatury': wiąże się to z dominującym wpływem strat na przewodnictwo.

Jedną z podstawowych cech, określających jakość olejów pracujących przy dostępie powietrza, jest ich odporność na utlenianie. Zależy ona przede wszystkim ód składu grupowego oleju (procentowej zawartości węglowodorów parafinowych, naftenowych lub aromatycznych). Najwyższa dopuszczalna temperatura oleju stykającego się z powietrzem (tlenem) przy pracy ciągłej nic powinna przekraczać 95°C. Przekroczenie 110°C powoduje znaczne przyspieszenie starzenia oleju. Szczególnie silnym katalizatorem procesu utleniania jest miedź. Katalizatorami tego procesu są również inne metale (np. żelazo) oraz wilgoć. W celu zwiększenia odporności na utlenianie dodaje się do oleju niewielkie ilości związków chemicznych (najczęściej związków fenolowych), będących inhibitorami utleniania. Przedział czasu, w którym właściwości oleju inhibitowanego nie ulegają praktycznie zmianie, nosi nazwę okresu indukcyjnego. W przypadku olejów nicinhibitowanych okres indukcyjny jest kilkakrotnie, a nieraz nawet kilkunastokrotnie krótszy.

Mieszanie olejów różnego pochodzenia nie jest wskazane, a mieszanie oleju inhibitowanego z nieinhibitowanym — niedopuszczalne. Mieszanie różnych olejów należy bezwzględnie poprzedzić próbami laboratoryjnymi, z których najważniejszą jest próba odporności na utlenianie.

Olej świeży — przed użyciem go do zalania układu izolacyjnego—powinien być osuszony ■od gazowany w określonych warunkach w specjalnych urządzeniach. Dobór warunków odgazowania i odwilgocenia, tj. ciśnienia i temperatury, zależy w dużej mierze od rodzaju oleju, ^a zwłaszcza od jego składu frakcyjnego.

--5.0.2. Oleje syntetyczne

najczęściej stosowanych syntetycznych cieczy dielektrycznych, tj. olejów syntetycznych, ^leżały do niedawna chlorowane dwufenyle (askarclc), znane pod nazwami firmowymi: ryralene. Aroclor, Ineerten, Clophen itp.

Na przełomie lat sześćdziesiątych i siedemdziesiątych wykryto, że chlorowane dwufenyle n ^^tostuniu się do środowiska naturalnego stwarzają zagrożenie ekologiczne. Ta wada {^kreślą perspektywy dalszego stosowania chlorowanych dwufenyli, pomimo ich niewątp-'^ych zalet technicznych. Stwierdzono ponadto, że jeśli nawet zostanie sprowadzone do ‘nirrium zagrożenie środowiska ze strony pracujących urządzeń elektrycznych napełnionych

14

f°radnik inżyniera elektryka tom I