Isolamento in carta di carta - Usi, vantaggi e svantaggi

L'isolamento in carta oleata è costituito da strati di carta impregnata d'olio e strati di olio che riempiono gli spazi tra gli strati di carta. Lo strato isolante di carta può essere costruito da solidi fogli di carta, ad esempio nell'isolamento di condensatori a sacco o in rotolo, oppure avvolgendo nastro di carta con sovrapposizione positiva o negativa (Figura 1).

L'isolamento del nastro a sovrapposizione positiva viene utilizzato per isolare le spire trasformatori di potenza, isolamento trasformatori di corrente, tensione e altri dispositivi. Il nastro viene avvolto con almeno una sovrapposizione completa manualmente o su una macchina con la massima tensione possibile, garantendo un'elevata densità di adesione degli strati.

I cavi di alimentazione elettrica sono avvolti con uno spazio (sovrapposizione negativa) per fornire la necessaria flessibilità del cavo. La larghezza dello spazio è proporzionale alla larghezza del nastro e di solito è di 1,5 - 3,5 mm con una larghezza del nastro di 15 - 30 mm, lo spessore dei nastri di carta è di 14 - 120 micron.Tendono a rotolare in modo tale che, per evitare la sovrapposizione dei giochi, il numero consentito di giochi corrispondenti viene normalizzato poiché gli strati di olio di spessore significativo sono aree di resistenza elettrica ridotta.

Riso. 1. Isolamento in carta oleata con sormonto positivo e negativo

L'isolamento in carta oleata viene impregnato sotto vuoto, prima dell'impregnazione il prodotto finito viene accuratamente essiccato in camere sottovuoto a temperatura elevata (fino a 130 ° C). La pressione residua durante l'impregnazione e l'asciugatura garantisce l'eliminazione dei vuoti nella carta e il quasi completo degasaggio dell'olio. L'aria che rimane nell'olio è meno di un centesimo della quantità di aria disciolta nell'olio all'equilibrio in condizioni normali (solubilità dell'aria nell'olio), pari al 10-11% in volume.

L'isolamento in carta oleata ha una resistenza Epr a breve termine molto elevata, pari a 50 - 120 kV / mm a tensione alternata e 100 - 250 kV / mm a tensione continua, e quindi viene utilizzato in strutture con elevata intensità di campo elettrico.

La resistenza elettrica dell'isolamento in carta oleata dipende dal numero di strati di carta. Per l'isolamento del foglio in carta condensatore, inizialmente, all'aumentare del numero di strati, la resistenza aumenta, a causa del fatto che la probabilità di coincidenza di punti deboli e difettosi nel foglio diminuisce, quindi diminuisce, man mano che la dissipazione del calore peggiora e sorge la possibilità di rottura termica e aumenta anche l'effetto della disomogeneità del campo ai bordi degli elettrodi. Il massimo carico di rottura si osserva a 6-10 strati di carta (Fig. 2).

Riso. 2.Dipendenza della resistenza alla rottura della carta da 10 micron dallo spessore dell'isolante

La forza di isolamento della carta per cavi in ​​campi omogenei e leggermente disomogenei è determinata dall'intensità di campo massima e dipende un po' dallo spessore d... In campi molto disomogenei, ad esempio, sul bordo tagliente dell'elettrodo, la forza di rottura diminuisce con l'aumentare dello spessore dell'isolante.

Sotto tensione alternata, la rottura di un dielettrico multistrato carta-olio inizia sempre con rotture parziali degli strati di olio. Pertanto, quando si progetta l'isolamento, si tende ad assottigliare gli strati di olio, perché con strati sottili aumenta la tensione di rottura nell'olio, ciò si ottiene aumentando la densità dell'avvolgimento, la crimpatura e soprattutto riducendo lo spessore della carta. L'utilizzo di carta sottile porta ad un notevole aumento della rigidità dielettrica dell'isolante (Fig. 3).

Riso. 3. Dipendenza del carico di rottura dallo spessore della carta alla frequenza industriale

L'aumento della densità della carta porta ad un aumento della rigidità dielettrica dei fogli di carta. Pertanto, la resistenza a breve termine dell'isolamento della carta oleata aumenta con la densità della carta, ma allo stesso tempo aumenta lo stress nell'olio, portando a una riduzione della resistenza e una riduzione della durata dell'isolamento sotto stress sostenuto effetti che sono associati a scarichi parziali negli strati di petrolio.

La resistenza a breve e lungo termine dell'isolamento della carta oleata aumenta significativamente con l'aumentare della pressione.All'aumentare della pressione, aumenta la forza dell'olio negli interstrati e, inoltre, diventa più difficile lo sviluppo di uno scarico nelle inclusioni d'aria.

Durante la bagnatura si osserva una notevole diminuzione della resistenza elettrica a breve e lungo termine dell'isolamento carta-olio. L'umidità è particolarmente forte a temperature elevate.

La forza degli impulsi di isolamento della carta oleata aumenta con la diminuzione della durata dell'impulso. L'influenza della densità della carta, dello spessore e del numero di strati di carta sulla forza dell'impulso dell'isolamento della carta oleata è uguale a quella della tensione a frequenza industriale. Aumentando la pressione, tuttavia, aumenta significativamente la tensione di rottura per impulsi aperiodici standard.

La resistenza a breve termine dell'isolamento carta-olio durante lo sviluppo di una scarica dello strato è 2-3 volte inferiore rispetto alle tensioni di campo normali alla superficie di un dielettrico solido.

Altri liquidi possono essere usati al posto dell'olio per impregnare la carta. I bifenili clorurati sono usati per impregnare i condensatori. I bifenili policlorurati (sovol, sovtol) e speciali miscele impregnanti a base di essi sono compatibili con la carta, hanno una costante dielettrica aumentata e una rigidità dielettrica sufficientemente elevata. A una frequenza industriale, il campo tra gli strati di carta e il liquido in questo caso è distribuito in modo più uniforme rispetto a strutture simili di isolamento impregnato d'olio. Le principali limitazioni nell'utilizzo di liquidi clorurati sono legate alla loro elevata tossicità.

Per impregnazione isolamento del cavo vengono utilizzati anche idrocarburi liquidi sintetici (ottol, dodecbenzene, ecc.).Inoltre, al posto della carta nei cavi e nei condensatori vengono utilizzati film sintetici o isolanti in film di carta composita impregnati di olio o altri liquidi isolanti. In tali sistemi, la carta svolge il ruolo di uno stoppino che attira la massa impregnante nella profondità dell'isolante. L'impregnazione di film polimerici puri è difficile a causa della loro scarsa bagnabilità.