Papper Pappersisolering - Användningsområden, fördelar och nackdelar

Oljepappersisolering består av lager av oljeimpregnerat papper och oljelager som fyller mellanrummen mellan papperslagren. Pappersisoleringsskiktet kan konstrueras av solida pappersark, såsom isolering i påse eller rullkondensator, eller genom att linda papperstejp med positiv eller negativ överlappning (Figur 1).

Positiv överlappande tejpisolering används för att isolera varv krafttransformatorer, isolering strömtransformatorer, spänning och andra enheter. Tejpen lindas med åtminstone full överlappning manuellt eller på en maskin med maximal spänning, vilket säkerställer en hög vidhäftningsdensitet för skikten.

Elkablar är lindade med ett gap (negativ överlappning) för att ge den nödvändiga kabelflexibiliteten. Spaltens bredd är proportionell mot tejpens bredd och är vanligtvis 1,5 - 3,5 mm med en tejpbredd på 15 - 30 mm, tjockleken på pappersbanden är 14 - 120 mikron.De tenderar att rulla på ett sådant sätt att för att undvika spaltöverlappning normaliseras det tillåtna antalet matchande mellanrum eftersom oljeskikt med betydande tjocklek är områden med reducerad elektrisk styrka.

Ris. 1. Oljepappersisolering med positiv och negativ överlappning

Oljepappersisolering impregneras under vakuum, före impregnering torkas den färdiga produkten noggrant i vakuumkammare vid förhöjd temperatur (upp till 130 ° C). Det kvarvarande trycket under impregnering och torkning säkerställer eliminering av tomrum i papperet och nästan fullständig avgasning av oljan. Luften som finns kvar i oljan är mindre än en hundradel av mängden luft som är löst i oljan vid jämvikt under normala förhållanden (luftens löslighet i olja), lika med 10-11 volymprocent.

Oljepappersisolering har en mycket hög korttidshållfasthet Epr, lika med 50 - 120 kV / mm vid växelspänning och 100 - 250 kV / mm vid likspänning, och därför används den i strukturer med hög elektrisk fältstyrka.

Den elektriska styrkan hos oljepappersisolering beror på antalet lager av papper. För arkisolering gjord av kondensatorpapper ökar till att börja med, när antalet lager ökar, styrkan, på grund av att sannolikheten för sammanträffande av svaga, defekta ställen i arket minskar, och minskar sedan när värmeavledningen förvärras och möjligheten för termiskt sammanbrott uppstår, och effekten av fältinhomogenitet vid kanterna av elektroderna ökar också. Den maximala brottspänningen observeras vid 6-10 lager papper (fig. 2).

Ris. 2.Beroende av brotthållfastheten hos 10 mikron papper på tjockleken på isoleringen

Kabelpappers isolationsstyrka i homogena och något inhomogena fält bestäms av den maximala fältstyrkan och beror lite på tjockleken d... I mycket inhomogena fält, till exempel vid elektrodens vassa kant, minskar genombrottshållfastheten med ökande isoleringstjocklek.

Under växelspänning börjar nedbrytningen av ett pappers-olje-flerskiktsdielektrikum alltid med partiella nedbrytningar av oljelagren. Därför tenderar de vid design av isolering att göra oljeskikten tunnare, eftersom med tunna skikt ökar genomslagsspänningen i oljan.Detta uppnås genom att öka lindningsdensiteten, krympa och framför allt genom att minska tjockleken på papperet. Användningen av tunt papper leder till en märkbar ökning av isoleringens dielektriska styrka (fig. 3).

Ris. 3. Beroende av brottstyrka på papperstjocklek vid effektfrekvens

Ökning av papperets densitet leder till en ökning av den dielektriska styrkan hos pappersarken. Därför ökar den kortsiktiga styrkan hos oljepappersisolering med papperets densitet, men samtidigt ökar spänningen i oljan, vilket leder till en minskning av hållfastheten och en minskning av isoleringens livslängd under ihållande påkänning effekter som är förknippade med partiella utsläpp i oljelagren.

Den kortsiktiga och långsiktiga styrkan hos oljepappersisolering ökar avsevärt med ökande tryck.När trycket ökar ökar styrkan hos oljan i mellanskikten och dessutom blir utvecklingen av ett utsläpp i luftinneslutningarna svårare.

En märkbar minskning av den kortsiktiga och långsiktiga elektriska styrkan hos pappers-oljeisolering observeras vid vätning. Fukt är särskilt stark vid förhöjda temperaturer.

Styrkan hos oljepappersisoleringspulser ökar med minskande pulslängd. Inverkan av pappersdensitet, tjocklek och antal papperslager på impulsstyrkan hos oljepappersisolering är densamma som effektfrekvensspänningen. En ökning av trycket ökar emellertid avsevärt genomslagsspänningen för aperiodiska standardpulser.

Korttidshållfastheten hos pappers-oljeisoleringen under utvecklingen av en lagerurladdning är 2-3 gånger mindre än vid fältspänningar som är normala mot ytan av ett fast dielektrikum.

Andra vätskor kan användas istället för olja för impregnering av papper. Klorerade bifenyler används för att impregnera kondensatorer. Polyklorerade bifenyler (sovol, sovtol) och speciella impregneringsblandningar baserade på dem är kompatibla med papper, har en ökad dielektricitetskonstant och tillräckligt hög dielektrisk hållfasthet. Vid en industriell frekvens är fältet mellan lagren av papper och vätskan i detta fall mer jämnt fördelat än i liknande strukturer av oljeimpregnerad isolering. De huvudsakliga begränsningarna vid användning av klorerade vätskor är relaterade till deras höga toxicitet.

För impregnering kabelisolering syntetiska flytande kolväten (oktol, dodekbensen, etc.) används också.Dessutom används syntetiska filmer eller kompositpappersfilmisolering impregnerad med olja eller andra isolerande vätskor istället för papper i kablar och kondensatorer. I sådana system spelar papperet rollen som en veke som drar impregneringsmassan in i isoleringens djup. Impregnering av rena polymerfilmer är svår på grund av deras dåliga vätbarhet.