Papirnata izolacija od papira - upotreba, prednosti i nedostaci

Izolacija od uljanog papira sastoji se od slojeva papira impregniranog uljem i slojeva ulja koji ispunjavaju praznine između slojeva papira. Papirnati izolacijski sloj može biti izrađen od čvrstih listova papira, kao što je izolacija kondenzatora u vrećici ili kolutu, ili namotavanjem papirnate trake s pozitivnim ili negativnim preklapanjem (slika 1).

Izolacija trake s pozitivnim preklapanjem koristi se za izolaciju zavoja energetski transformatori, izolacija strujni transformatori, naponske i druge uređaje. Traka se namotava s najmanje punim preklapanjem ručno ili na stroju s maksimalnom mogućom napetosti, osiguravajući visoku gustoću prianjanja slojeva.

Kabeli za električnu energiju namotani su s razmakom (negativnim preklapanjem) kako bi se osigurala potrebna fleksibilnost kabela. Širina razmaka proporcionalna je širini trake i obično iznosi 1,5 - 3,5 mm sa širinom trake od 15 - 30 mm, debljina papirnate trake je 14 - 120 mikrona.Oni imaju tendenciju kotrljati se na takav način da se radi izbjegavanja preklapanja praznina normalizira dopušteni broj odgovarajućih praznina jer su slojevi ulja značajne debljine područja smanjene električne čvrstoće.

Riža. 1. Izolacija od uljanog papira s pozitivnim i negativnim preklapanjem

Uljena papirna izolacija impregnira se pod vakuumom, prije impregnacije gotov proizvod se temeljito suši u vakuumskim komorama na povišenoj temperaturi (do 130°C). Preostali tlak tijekom impregnacije i sušenja osigurava uklanjanje šupljina u papiru i gotovo potpuno otplinjavanje ulja. Zrak koji ostaje u ulju manji je od jedne stotinke količine zraka otopljenog u ulju u ravnoteži pod normalnim uvjetima (topivost zraka u ulju), što je jednako 10-11% volumena.

Uljno-papirna izolacija ima vrlo visoku kratkotrajnu čvrstoću Epr, jednaku 50 - 120 kV / mm na izmjeničnom naponu i 100 - 250 kV / mm na istosmjernom naponu, pa se stoga koristi u strukturama s visokom jakošću električnog polja.

Električna čvrstoća izolacije od uljanog papira ovisi o broju slojeva papira. Za limenu izolaciju izrađenu od kondenzatorskog papira, u početku, kako se broj slojeva povećava, čvrstoća se povećava, zbog činjenice da se vjerojatnost slučajnosti slabih, neispravnih mjesta u limu smanjuje, a zatim se smanjuje, kako se disipacija topline pogoršava i javlja se mogućnost toplinskog proboja, a povećava se i učinak nehomogenosti polja na rubovima elektroda. Maksimalno prekidno naprezanje opaženo je na 6-10 slojeva papira (slika 2).

Riža. 2.Ovisnost lomne čvrstoće papira debljine 10 mikrona o debljini izolacije

Izolacijska čvrstoća kabelskog papira u homogenim i blago nehomogenim poljima određena je maksimalnom jakošću polja i malo ovisi o debljini d... U izrazito nehomogenim poljima, na primjer, na oštrom rubu elektrode, probojna čvrstoća opada. s povećanjem debljine izolacije.

Pod izmjeničnim naponom, proboj višeslojnog dielektrika papir-ulje uvijek počinje djelomičnim probojima uljnih slojeva. Stoga se pri projektiranju izolacije nastoje tanjiti slojevi ulja, jer kod tankih slojeva raste probojni napon u ulju, što se postiže povećanjem gustoće namota, krimpovanjem i prije svega smanjenjem debljine papira. Korištenje tankog papira dovodi do zamjetnog povećanja dielektrične čvrstoće izolacije (slika 3).

Riža. 3. Ovisnost prekidne čvrstoće o debljini papira pri frekvenciji struje

Povećanje gustoće papira dovodi do povećanja dielektrične čvrstoće listova papira. Stoga se kratkotrajna čvrstoća izolacije od uljanog papira povećava s gustoćom papira, ali u isto vrijeme raste naprezanje u ulju, što dovodi do smanjenja čvrstoće i smanjenja životnog vijeka izolacije pod stalnim naprezanjem. efekti koji su povezani s djelomičnim pražnjenjima u naftnim slojevima.

Kratkoročna i dugotrajna čvrstoća izolacije od uljanog papira značajno se povećava s povećanjem tlaka.Kako se tlak povećava, čvrstoća ulja u međuslojevima raste i, štoviše, razvoj pražnjenja u zračnim inkluzijama postaje teži.

Zamjetno smanjenje kratkotrajne i dugotrajne električne čvrstoće papirno-uljne izolacije primjećuje se pri vlaženju. Vlaga je posebno jaka pri povišenim temperaturama.

Snaga izolacijskih impulsa uljanog papira raste sa smanjenjem trajanja impulsa. Utjecaj gustoće papira, debljine i broja slojeva papira na snagu impulsa uljane papirne izolacije jednak je utjecaju napona strujne frekvencije. Povećanje tlaka, međutim, značajno povećava probojni napon za standardne aperiodične impulse.

Kratkotrajna čvrstoća papirno-uljne izolacije tijekom razvoja slojevitog pražnjenja je 2-3 puta manja nego kod napona polja normalnih na površinu čvrstog dielektrika.

Umjesto ulja za impregnaciju papira mogu se koristiti i druge tekućine. Klorirani bifenili koriste se za impregnaciju kondenzatora. Poliklorirani bifenili (sovol, sovtol) i posebne impregnacijske smjese na njihovoj osnovi kompatibilni su s papirom, imaju povećanu dielektričnu konstantu i dovoljno visoku dielektričnu čvrstoću. Na industrijskoj frekvenciji, polje između slojeva papira i tekućine u ovom je slučaju raspoređeno ravnomjernije nego u sličnim strukturama izolacije impregnirane uljem. Glavna ograničenja u korištenju kloriranih tekućina povezana su s njihovom visokom toksičnošću.

Za impregnaciju izolacija kabela koriste se i sintetski tekući ugljikovodici (oktol, dodecbenzen i dr.).Osim toga, umjesto papira u kabelima i kondenzatorima koriste se sintetički filmovi ili kompozitna izolacija od papirnatog filma impregnirana uljem ili drugim izolacijskim tekućinama. U takvim sustavima papir ima ulogu fitilja koji uvlači impregnacijsku masu u dubinu izolacije. Impregnacija čistih polimernih filmova je teška zbog njihove slabe močivosti.