Papier Papierisolatie - Gebruik, voordelen en nadelen

Oliepapierisolatie bestaat uit lagen met olie geïmpregneerd papier en olielagen die de openingen tussen de papierlagen opvullen. De papieren isolatielaag kan worden gemaakt van massieve vellen papier, zoals in zak- of rolcondensatorisolatie, of door papieren tape op te wikkelen met positieve of negatieve overlap (afbeelding 1).

Positieve overlappingstape-isolatie wordt gebruikt om bochten te isoleren vermogenstransformatoren, isolatie huidige transformatoren, spanning en andere apparaten. De tape wordt handmatig of op een machine gewikkeld met minimaal een volledige overlap met de hoogst mogelijke spanning, waardoor een hoge hechtingsdichtheid van de lagen wordt gegarandeerd.

Elektrische stroomkabels zijn opgerold met een opening (negatieve overlapping) om de nodige kabelflexibiliteit te bieden. De breedte van de opening is evenredig met de breedte van de tape en is meestal 1,5 - 3,5 mm met een tapebreedte van 15 - 30 mm, de dikte van de papieren tapes is 14 - 120 micron.Ze hebben de neiging om op zo'n manier te rollen dat om overlapping van openingen te voorkomen, het toegestane aantal bijpassende openingen wordt genormaliseerd omdat olielagen met een aanzienlijke dikte gebieden zijn met een verminderde elektrische sterkte.

Rijst. 1. Oliepapierisolatie met positieve en negatieve overlap

Oliepapierisolatie wordt onder vacuüm geïmpregneerd, vóór het impregneren wordt het eindproduct grondig gedroogd in vacuümkamers bij verhoogde temperatuur (tot 130 ° C). De restdruk tijdens het impregneren en drogen zorgt voor het opheffen van holtes in het papier en het bijna volledig ontgassen van de olie. De lucht die in de olie achterblijft is minder dan een honderdste van de hoeveelheid lucht die in de olie is opgelost bij evenwicht onder normale omstandigheden (oplosbaarheid van lucht in olie), gelijk aan 10-11 vol.%.

Olie-papierisolatie heeft een zeer hoge kortetermijnsterkte Epr, gelijk aan 50 - 120 kV / mm bij wisselspanning en 100 - 250 kV / mm bij gelijkspanning, en wordt daarom gebruikt in constructies met een hoge elektrische veldsterkte.

De elektrische sterkte van oliepapierisolatie hangt af van het aantal lagen papier. Voor plaatisolatie gemaakt van condensatorpapier neemt aanvankelijk de sterkte toe naarmate het aantal lagen toeneemt, omdat de kans op samenvallen van zwakke, defecte plaatsen in de plaat afneemt en vervolgens afneemt naarmate de warmtedissipatie verslechtert en de mogelijkheid van thermische storing ontstaat, en het effect van veldinhomogeniteit aan de randen van de elektroden neemt ook toe. De maximale breukspanning wordt waargenomen bij 6-10 lagen papier (Fig. 2).

Rijst. 2.Afhankelijkheid van de breeksterkte van 10 micron papier van de dikte van de isolatie

De isolatiesterkte van kabelpapier in homogene en licht inhomogene velden wordt bepaald door de maximale veldsterkte en hangt een beetje af van de dikte d... In sterk inhomogene velden, bijvoorbeeld aan de scherpe rand van de elektrode, neemt de doorslagsterkte af met toenemende isolatiedikte.

Onder wisselspanning begint de doorslag van een meerlaags diëlektricum van papierolie altijd met een gedeeltelijke doorslag van de olielagen. Daarom hebben ze bij het ontwerpen van isolatie de neiging om de olielagen dunner te maken, omdat bij dunne lagen de doorslagspanning in de olie toeneemt.Dit wordt bereikt door de wikkeldichtheid te vergroten, te krimpen en vooral door de dikte van het papier te verminderen. Het gebruik van dun papier leidt tot een merkbare toename van de diëlektrische sterkte van de isolatie (Fig. 3).

Rijst. 3. Afhankelijkheid van breeksterkte van papierdikte bij voedingsfrequentie

Het verhogen van de dichtheid van het papier leidt tot een toename van de diëlektrische sterkte van de papiervellen. Daarom neemt de sterkte op korte termijn van oliepapierisolatie toe met de dichtheid van het papier, maar tegelijkertijd neemt de spanning in de olie toe, wat leidt tot een vermindering van de sterkte en een verkorting van de levensduur van de isolatie bij langdurige belasting effecten die samenhangen met deelontladingen in de olielagen.

De sterkte op korte en lange termijn van oliepapierisolatie neemt aanzienlijk toe met toenemende druk.Naarmate de druk toeneemt, neemt de sterkte van de olie in de tussenlagen toe en bovendien wordt het ontstaan ​​van een ontlading in de luchtinsluitingen moeilijker.

Een merkbare afname van de elektrische sterkte op korte en lange termijn van papierolie-isolatie wordt waargenomen bij bevochtiging. Vocht is vooral sterk bij verhoogde temperaturen.

De sterkte van isolatiepulsen van oliepapier neemt toe met afnemende pulsduur. De invloed van papierdichtheid, dikte en aantal papierlagen op de impulssterkte van oliepapierisolatie is dezelfde als die van de netfrequentiespanning. Het verhogen van de druk verhoogt echter aanzienlijk de doorslagspanning voor standaard aperiodieke pulsen.

De sterkte op korte termijn van de papier-olie-isolatie tijdens de ontwikkeling van een laagontlading is 2-3 keer minder dan bij veldspanningen loodrecht op het oppervlak van een vast diëlektricum.

In plaats van olie kunnen andere vloeistoffen worden gebruikt om papier te impregneren. Gechloreerde bifenylen worden gebruikt om condensatoren te impregneren. Polychloorbifenylen (sovol, sovtol) en speciale impregneermengsels op basis daarvan zijn compatibel met papier, hebben een verhoogde diëlektrische constante en voldoende hoge diëlektrische sterkte. Bij een industriële frequentie wordt het veld tussen de papierlagen en de vloeistof in dit geval gelijkmatiger verdeeld dan in vergelijkbare structuren van met olie geïmpregneerde isolatie. De belangrijkste beperkingen bij het gebruik van gechloreerde vloeistoffen houden verband met hun hoge toxiciteit.

Voor impregnatie kabel isolatie synthetische vloeibare koolwaterstoffen (octol, dodecbenzeen, enz.) worden ook gebruikt.Bovendien worden synthetische films of composietpapierfilmisolatie geïmpregneerd met olie of andere isolerende vloeistoffen gebruikt in plaats van papier in kabels en condensatoren. In dergelijke systemen speelt het papier de rol van een lont die de impregnerende massa in de diepte van de isolatie trekt. Impregnatie van pure polymeerfilms is moeilijk vanwege hun slechte bevochtigbaarheid.