Изолация от хартиена хартия — употреба, предимства и недостатъци

Изолацията от маслена хартия се състои от слоеве импрегнирана с масло хартия и маслени слоеве, запълващи празнините между слоевете хартия. Хартиеният изолационен слой може да бъде изграден от плътни листове хартия, като например в торба или изолация на кондензатор тип ролка, или чрез навиване на хартиена лента с положително или отрицателно припокриване (Фигура 1).

Изолацията на лентата с положително припокриване се използва за изолиране на завои силови трансформатори, изолация токови трансформатори, напрежение и други устройства. Лентата се навива с поне пълно припокриване ръчно или на машина с максимално възможно напрежение, осигуряваща висока плътност на сцепление на слоевете.

Електрическите захранващи кабели се навиват с празнина (отрицателно припокриване), за да се осигури необходимата гъвкавост на кабела. Ширината на пролуката е пропорционална на ширината на лентата и обикновено е 1,5 — 3,5 мм с ширина на лентата 15 — 30 мм, дебелината на хартиените ленти е 14 — 120 микрона. Те са склонни да се навиват по такъв начин, че да се избегне припокриване на празнините, допустимият брой съвпадащи празнини се нормализира, тъй като маслените слоеве със значителна дебелина са области с намалена електрическа якост.

Ориз. 1. Изолация от маслена хартия с положително и отрицателно припокриване

Изолацията от маслена хартия се импрегнира под вакуум, преди импрегнирането крайният продукт се изсушава старателно във вакуумни камери при повишена температура (до 130 ° C). Остатъчното налягане по време на импрегнирането и сушенето гарантира елиминирането на кухините в хартията и почти пълното дегазиране на маслото. Въздухът, който остава в маслото, е по-малко от една стотна от количеството въздух, разтворен в маслото в равновесие при нормални условия (разтворимост на въздуха в масло), равно на 10-11% по обем.

Маслено -хартиената изолация има много висока краткосрочна якост Епр, равна на 50 — 120 kV / mm при променливо напрежение и 100 — 250 kV / mm при постоянно напрежение и поради това се използва в конструкции с висока напрегнатост на електрическото поле.

Електрическата якост на изолацията от маслена хартия зависи от броя на слоевете хартия. За изолацията на листа, изработена от кондензаторна хартия, първоначално, с увеличаване на броя на слоевете, силата се увеличава, поради факта, че вероятността от съвпадение на слаби, дефектни места в листата намалява, а след това намалява, тъй като топлината разсейването се влошава и възниква възможността за термичен пробив, а ефектът от нехомогенността на полето по краищата на електродите също се увеличава. Максималното напрежение на разрушаване се наблюдава при 6-10 слоя хартия (фиг. 2).

Ориз. 2. Зависимост на якостта на разрушаване на хартия 10 микрона от дебелината на изолацията

Силата на изолацията на кабелна хартия в хомогенни и слабо нехомогенни полета се определя от максималната сила на полето и зависи малко от дебелината д… В силно нехомогенни полета, например, в острия ръб на електрода, якостта на разрушаване намалява с увеличаване на дебелината на изолацията.

При променливо напрежение разбивката на многослоен диелектрик хартия-масло винаги започва с частични разбивки на маслените слоеве. Следователно, когато проектират изолация, те са склонни да направят маслените слоеве по -тънки, тъй като при тънки слоеве напрежението на разрушаване в маслото се увеличава.Това се постига чрез увеличаване на плътността на навиването, кримпване и най -вече чрез намаляване на дебелината на хартията. Използването на тънка хартия води до забележимо увеличаване на диелектричната якост на изолацията (фиг. 3).

Ориз. 3. Зависимост на якостта на разрушаване от дебелината на хартията при честота на захранване

Увеличаването на плътността на хартията води до увеличаване на диелектричната якост на хартиените листове. Следователно краткосрочната якост на изолацията от маслена хартия се увеличава с плътността на хартията, но в същото време напрежението в маслото се увеличава, което води до намаляване на якостта и намаляване на експлоатационния живот на изолацията при продължителни ефекти на напрежение, които са свързани с частични разряди в маслените слоеве.

Краткосрочната и дългосрочната якост на изолацията от маслена хартия се увеличава значително с увеличаване на налягането. С увеличаване на налягането, силата на маслото в междинните слоеве се увеличава и освен това развитието на разряд във въздушните включвания става по -трудно.

Забележимо намаляване на краткосрочната и дългосрочната електрическа якост на хартиено-маслената изолация се наблюдава при намокряне. Влагата е особено силна при повишени температури.

Силата на импулсите на изолацията от маслена хартия се увеличава с намаляване на продължителността на импулса. Влиянието на плътността на хартията, дебелината и броя на хартиените слоеве върху силата на импулса на изолацията от маслена хартия е същото като при напрежението на честотата на захранването. Увеличаването на налягането обаче значително увеличава пробивното напрежение при стандартни апериодични импулси.

Краткотрайната якост на хартиено-маслената изолация по време на развитието на разряд по слоевете е 2-3 пъти по-малка, отколкото при напрежения на полето, нормални към повърхността на твърд диелектрик.

Вместо масло за импрегниране на хартия могат да се използват други течности. Хлорирани бифенили се използват за импрегниране на кондензатори. Полихлорираните бифенили (совол, совтол) и специални импрегниращи смеси на тяхна основа са съвместими с хартия, имат повишена диелектрична константа и достатъчно висока диелектрична якост. При промишлена честота полето между слоевете хартия и течността в този случай се разпределя по-равномерно, отколкото в подобни структури от импрегнирана с масло изолация. Основните ограничения при използването на хлорирани течности са свързани с тяхната висока токсичност.

За импрегниране кабелна изолация използват се и синтетични течни въглеводороди (октол, додецебензен и др.). В допълнение, вместо хартия в кабели и кондензатори се използват синтетични филми или комбинирана изолация от хартиено фолио, импрегнирана с масло или други изолационни течности. В такива системи хартията играе ролята на фитил, който привлича импрегниращата маса в дълбочината на изолацията. Импрегнирането на чисто полимерни филми е трудно поради тяхната лоша омокряемост.