Диэлектрический газ

Диэлектрический газ , или изолирующий газ , является диэлектрическим материалом в газообразном состоянии. Его основное назначение — предотвращать или быстро гасить электрические разряды . Диэлектрические газы используются в качестве электрических изоляторов в высоковольтных устройствах, например, трансформаторах , автоматических выключателях (а именно, выключателях на основе гексафторида серы ), распределительных устройствах (а именно, высоковольтных распределительных устройствах ), радарных волноводах и т. д.

Для высоковольтных применений хороший диэлектрический газ должен иметь высокую диэлектрическую прочность , высокую термическую стабильность и химическую инертность по отношению к используемым конструкционным материалам, негорючесть и низкую токсичность , низкую температуру кипения , хорошие свойства теплопередачи и низкую стоимость. ^[1]

Наиболее распространенным диэлектрическим газом является воздух , ввиду его повсеместности и низкой стоимости. Другим часто используемым газом является сухой азот .

В особых случаях, например, высоковольтные переключатели, необходимы газы с хорошими диэлектрическими свойствами и очень высоким пробивным напряжением . Высокоэлектроотрицательные элементы, например, галогены , являются предпочтительными, поскольку они быстро рекомбинируют с ионами, присутствующими в канале разряда. Галогеновые газы являются очень едкими . Поэтому предпочтительны другие соединения, которые диссоциируют только в разрядном пути; наиболее распространены гексафторид серы , органофториды (особенно перфторуглероды ) и хлорфторуглероды .

Напряжение пробоя газов примерно пропорционально их плотности . Напряжение пробоя также увеличивается с давлением газа. Многие газы имеют ограниченное верхнее давление из-за их сжижения .

Продукты разложения галогенированных соединений обладают высокой коррозионной активностью, поэтому следует предотвращать возникновение коронного разряда .

Накопление влаги может ухудшить диэлектрические свойства газа. Анализ влажности используется для раннего обнаружения этого.

Диэлектрические газы также могут служить охлаждающими жидкостями .

В некоторых случаях альтернативой газу является вакуум .

Смеси газов могут использоваться там, где это уместно. Добавление гексафторида серы может значительно улучшить диэлектрические свойства более плохих изоляторов, например, гелия или азота. ^[2] Многокомпонентные газовые смеси могут предложить превосходные диэлектрические свойства; оптимальные смеси объединяют газы, прикрепляющие электроны ( гексафторид серы , октафторциклобутан ) с молекулами, способными термализовать (замедлять) ускоренные электроны (например, тетрафторметан , фтороформ ). Изоляционные свойства газа контролируются комбинацией присоединения электронов, рассеяния электронов и ионизации электронов . ^[3]

Атмосферное давление существенно влияет на изоляционные свойства воздуха. Высоковольтные устройства, например, ксеноновые лампы-вспышки, могут испытывать электрические пробои на больших высотах.

^* Плотность приблизительная; обычно указывается при атмосферном давлении, температура может меняться, но чаще всего составляет 0 °C.

Ссылки

1. MS Naidu; NAIDU MS (22 ноября 1999 г.). Высоковольтная техника. McGraw-Hill Professional. стр. 35–. ISBN 978-0-07-136108-8. Получено 17 апреля 2011 г.
2. Пол Г. Слейд (2008). Вакуумный прерыватель: теория, конструкция и применение. CRC Press. стр. 433–. ISBN 978-0-8493-9091-3. Получено 17 апреля 2011 г.
3. Рамаприя Партасарати Использование ридберговских атомов в качестве микроскопической лаборатории для исследования низкоэнергетических электронно-молекулярных взаимодействий
4. Loucas G. Christophorou Исследования и выводы по альтернативам чистому SF6. Национальный институт стандартов и технологий. Гейтерсберг, Мэриленд. EPA.gov
5. Лукас Г. Христофору; Джеймс К. Олтофф (1 января 1998 г.). Газообразные диэлектрики VIII. Springer. стр. 45–. ISBN 978-0-306-46056-2. Получено 17 апреля 2011 г.
6. Газообразные диэлектрики с низким потенциалом глобального потепления – Патентная заявка США 20080135817 Описание Архивировано 13 октября 2012 г. на Wayback Machine . Patentstorm.us (12.12.2006). Получено 21.08.2011.
7. Ганс Р. Грим; Ральф Харви Ловберг (1970). Физика плазмы. Academic Press. стр. 201–. ISBN 978-0-12-475909-1. Получено 9 января 2012 г.
8. Равиндра Арора; Вольфганг Мош (25 февраля 2011 г.). Высоковольтная и электроизоляционная техника. John Wiley & Sons. стр. 249–. ISBN 978-1-118-00896-6. Получено 9 января 2012 г.