Papir Papirisolering - Anvendelser, fordele og ulemper

Oliepapirisolering består af lag olieimprægneret papir og olielag, der udfylder hullerne mellem papirlagene. Papirisoleringslaget kan være konstrueret af solide ark papir, såsom isolering i poser eller rullekondensatorer, eller ved at vikle papirtape med positiv eller negativ overlapning (figur 1).

Positiv overlapningstapeisolering bruges til at isolere sving krafttransformatorer, isolation strømtransformere, spænding og andre enheder. Tapen vikles med mindst fuld overlap manuelt eller på en maskine med størst mulig spænding, hvilket sikrer en høj vedhæftningstæthed af lagene.

Elektriske strømkabler er viklet med et mellemrum (negativ overlapning) for at give den nødvendige kabelfleksibilitet. Spaltens bredde er proportional med båndets bredde og er normalt 1,5 - 3,5 mm med en båndbredde på 15 - 30 mm, tykkelsen af ​​papirbåndene er 14 - 120 mikron.De har tendens til at rulle på en sådan måde, at for at undgå overlapning af mellemrum normaliseres det tilladte antal matchende mellemrum, fordi olielag af betydelig tykkelse er områder med reduceret elektrisk styrke.

Ris. 1. Oliepapirisolering med positiv og negativ overlapning

Oliepapirisolering imprægneres under vakuum, før imprægnering tørres det færdige produkt grundigt i vakuumkamre ved forhøjet temperatur (op til 130 ° C). Resttrykket under imprægnering og tørring sikrer eliminering af hulrum i papiret og næsten fuldstændig afgasning af olien. Den luft, der forbliver i olien, er mindre end en hundrededel af den mængde luft, der er opløst i olien ved ligevægt under normale forhold (luftopløselighed i olie), svarende til 10-11 volumenprocent.

Olie-papir-isolering har en meget høj korttidsstyrke Epr, svarende til 50 - 120 kV/mm ved vekselspænding og 100 - 250 kV/mm ved jævnspænding, og derfor anvendes den i strukturer med høj elektrisk feltstyrke.

Den elektriske styrke af oliepapirisolering afhænger af antallet af lag papir. For arkisolering lavet af kondensatorpapir stiger styrken i begyndelsen, efterhånden som antallet af lag stiger, på grund af det faktum, at sandsynligheden for sammenfald af svage, defekte steder i arket falder, og falder derefter, efterhånden som varmeafledningen forværres og muligheden for termisk nedbrydning opstår, og effekten af ​​feltinhomogenitet ved elektrodernes kanter øges også. Den maksimale brudspænding observeres ved 6-10 lag papir (fig. 2).

Ris. 2.Afhængighed af brudstyrken af ​​10 mikron papir af tykkelsen af ​​isoleringen

Isolationsstyrken af ​​kabelpapir i homogene og let inhomogene felter bestemmes af den maksimale feltstyrke og afhænger lidt af tykkelsen d... I stærkt inhomogene felter, for eksempel ved den skarpe kant af elektroden, falder nedbrydningsstyrken med stigende isoleringstykkelse.

Under vekselspænding begynder nedbrydningen af ​​et papir-olie flerlags dielektrikum altid med delvise nedbrydninger af olielagene. Ved design af isolering har de derfor en tendens til at gøre olielagene tyndere, for ved tynde lag stiger gennemslagsspændingen i olien.Dette opnås ved at øge viklingstætheden, krympe og frem for alt ved at reducere papirets tykkelse. Brugen af ​​tyndt papir fører til en mærkbar stigning i den dielektriske styrke af isoleringen (fig. 3).

Ris. 3. Afhængighed af brudstyrke af papirtykkelse ved strømfrekvens

Forøgelse af densiteten af ​​papiret fører til en stigning i den dielektriske styrke af papirarkene. Derfor øges korttidsstyrken af ​​oliepapirisolering med papirets tæthed, men samtidig øges spændingen i olien, hvilket fører til en reduktion i styrke og en reduktion i isoleringens levetid under vedvarende belastning effekter, der er forbundet med delvise udledninger i olielagene.

Den kortsigtede og langsigtede styrke af oliepapirisolering øges markant med stigende tryk.Efterhånden som trykket stiger, øges styrken af ​​olien i mellemlagene, og desuden bliver udviklingen af ​​en udledning i luftindeslutningerne vanskeligere.

Et mærkbart fald i den kortsigtede og langsigtede elektriske styrke af papir-olie-isolering observeres ved befugtning. Fugt er især stærk ved høje temperaturer.

Styrken af ​​oliepapirisoleringsimpulser stiger med aftagende impulsvarighed. Indflydelsen af ​​papirtæthed, tykkelse og antallet af papirlag på impulsstyrken af ​​oliepapirisolering er den samme som effektfrekvensspændingen. Forøgelse af trykket øger imidlertid nedbrydningsspændingen betydeligt for aperiodiske standardimpulser.

Korttidsstyrken af ​​papir-olie-isoleringen under udviklingen af ​​en lagudladning er 2-3 gange mindre end ved feltspændinger vinkelret på overfladen af ​​et fast dielektrikum.

Andre væsker kan bruges i stedet for olie til imprægnering af papir. Klorerede biphenyler bruges til at imprægnere kondensatorer. Polychlorerede biphenyler (sovol, sovtol) og specielle imprægneringsblandinger baseret på dem er kompatible med papir, har en øget dielektrisk konstant og tilstrækkelig høj dielektrisk styrke. Ved en industriel frekvens er feltet mellem lagene af papir og væsken i dette tilfælde fordelt mere jævnt end i lignende strukturer af olieimprægneret isolering. De vigtigste begrænsninger ved brug af klorholdige væsker er relateret til deres høje toksicitet.

Til imprægnering kabel isolering syntetiske flydende kulbrinter (octol, dodecbenzen osv.) anvendes også.Desuden anvendes syntetiske film eller kompositpapirfilmisolering imprægneret med olie eller andre isolerende væsker i stedet for papir i kabler og kondensatorer. I sådanne systemer spiller papiret rollen som en væge, der trækker imprægneringsmassen ind i isoleringens dybde. Imprægnering af rene polymerfilm er vanskelig på grund af deres dårlige befugtningsevne.