Hârtie de izolare cu hârtie - utilizări, avantaje și dezavantaje

Izolația din hârtie uleioasă constă din straturi de hârtie impregnată cu ulei și straturi de ulei care umple golurile dintre straturile de hârtie. Stratul de izolație de hârtie poate fi construit din foi solide de hârtie, cum ar fi izolarea unui condensator de pungă sau rolă, sau prin înfășurarea bandă de hârtie cu suprapunere pozitivă sau negativă (Figura 1).

Izolarea cu bandă de suprapunere pozitivă este utilizată pentru a izola viraje transformatoare de putere, izolare transformatoare de curent, tensiune și alte dispozitive. Banda se înfășoară cu cel puțin o suprapunere completă manual sau pe o mașină cu tensiunea maximă posibilă, asigurând o densitate mare de aderență a straturilor.

Cablurile de alimentare electrică sunt înfăşurate cu un spaţiu (suprapunere negativă) pentru a oferi flexibilitatea necesară a cablului. Lățimea golului este proporțională cu lățimea benzii și este de obicei de 1,5 - 3,5 mm cu o lățime a benzii de 15 - 30 mm, grosimea benzilor de hârtie este de 14 - 120 microni.Ele tind să se rostogolească în așa fel încât, pentru a evita suprapunerea golurilor, numărul admisibil de goluri potrivite este normalizat deoarece straturile de ulei de grosime semnificativă sunt zone cu rezistență electrică redusă.

Orez. 1. Izolație din hârtie uleioasă cu suprapunere pozitivă și negativă

Izolația din hârtie uleioasă este impregnată sub vid, înainte de impregnare produsul finit este uscat complet în camere de vid la temperatură ridicată (până la 130 ° C). Presiunea reziduală în timpul impregnării și uscării asigură eliminarea golurilor din hârtie și degazarea aproape completă a uleiului. Aerul care rămâne în ulei este mai mic de o sutime din cantitatea de aer dizolvată în ulei la echilibru în condiții normale (solubilitatea aerului în ulei), egală cu 10-11% în volum.

Izolația din hârtie uleioasă are o rezistență foarte mare pe termen scurt Epr, egală cu 50 - 120 kV / mm la tensiune alternativă și 100 - 250 kV / mm la tensiune continuă și, prin urmare, este utilizată în structuri cu putere mare a câmpului electric.

Rezistența electrică a izolației hârtiei uleioase depinde de numărul de straturi de hârtie. Pentru izolarea foliei din hârtie condensatoare, inițial, pe măsură ce numărul de straturi crește, rezistența crește, datorită faptului că probabilitatea de coincidență a locurilor slabe, defecte din foaie scade, iar apoi scade, pe măsură ce disiparea căldurii se înrăutățește și apare posibilitatea defalcării termice, iar efectul neomogenității câmpului la marginile electrozilor crește și el. Tensiunea maximă de rupere se observă la 6-10 straturi de hârtie (Fig. 2).

Orez. 2.Dependența rezistenței la rupere a hârtiei de 10 microni de grosimea izolației

Rezistența de izolație a hârtiei de cablu în câmpuri omogene și ușor neomogene este determinată de intensitatea maximă a câmpului și depinde puțin de grosimea d... În câmpurile foarte neomogene, de exemplu, la marginea ascuțită a electrodului, puterea de rupere scade. odată cu creșterea grosimii izolației.

Sub tensiune alternativă, defalcarea unui dielectric multistrat hârtie-ulei începe întotdeauna cu defecțiuni parțiale ale straturilor de ulei. Prin urmare, la proiectarea izolației, acestea tind să subțieze straturile de ulei, deoarece cu straturi subțiri tensiunea de rupere în ulei crește.Acest lucru se realizează prin creșterea densității înfășurării, sertizare și mai ales prin reducerea grosimii hârtiei. Utilizarea hârtiei subțiri duce la o creștere vizibilă a rezistenței dielectrice a izolației (Fig. 3).

Orez. 3. Dependența rezistenței la rupere de grosimea hârtiei la frecvența puterii

Creșterea densității hârtiei duce la o creștere a rezistenței dielectrice a foilor de hârtie. Prin urmare, rezistența pe termen scurt a izolației hârtiei uleioase crește odată cu densitatea hârtiei, dar în același timp crește stresul din ulei, ceea ce duce la o reducere a rezistenței și la o reducere a duratei de viață a izolației sub stres susținut. efecte care sunt asociate cu descărcări parțiale în straturile de petrol.

Rezistența pe termen scurt și lung a izolației cu hârtie uleioasă crește semnificativ odată cu creșterea presiunii.Pe măsură ce presiunea crește, rezistența uleiului din straturile intermediare crește și, în plus, dezvoltarea unei descărcări în incluziunile de aer devine mai dificilă.

O scădere vizibilă a rezistenței electrice pe termen scurt și lung a izolației hârtie-ulei este observată la umezire. Umiditatea este deosebit de puternică la temperaturi ridicate.

Puterea impulsurilor de izolare a hârtiei uleioase crește odată cu scăderea duratei impulsului. Influența densității hârtiei, grosimii și numărului de straturi de hârtie asupra rezistenței la impuls a izolației hârtiei uleioase este aceeași cu cea a tensiunii de frecvență a puterii. Creșterea presiunii, totuși, crește semnificativ tensiunea de defalcare pentru impulsurile aperiodice standard.

Rezistența pe termen scurt a izolației hârtie-ulei în timpul dezvoltării unei descărcări de strat este de 2-3 ori mai mică decât la tensiunile de câmp normale pe suprafața unui dielectric solid.

Alte lichide pot fi folosite în locul uleiului pentru impregnarea hârtiei. Bifenilii clorurati sunt folosiți pentru impregnarea condensatoarelor. Bifenilii policlorurați (sovol, sovtol) și amestecurile speciale de impregnare pe bază de acestea sunt compatibile cu hârtia, au o constantă dielectrică crescută și o rezistență dielectrică suficient de mare. La o frecvență industrială, câmpul dintre straturile de hârtie și lichid în acest caz este distribuit mai uniform decât în ​​structuri similare de izolație impregnată cu ulei. Principalele limitări în utilizarea lichidelor clorurate sunt legate de toxicitatea ridicată a acestora.

Pentru impregnare izolarea cablurilor se mai folosesc hidrocarburi lichide sintetice (octol, dodecbenzen etc.).În plus, în locul hârtiei în cabluri și condensatoare sunt folosite folii sintetice sau izolații din hârtie compozită impregnate cu ulei sau alte lichide izolante. În astfel de sisteme, hârtia joacă rolul unui fitil care atrage masa de impregnare în adâncimea izolației. Impregnarea filmelor de polimer pur este dificilă din cauza umectabilității lor slabe.