CH616525A5

CH616525A5 - Electroinsulating liquid impregnant

Info

Publication number: CH616525A5
Application number: CH14875A
Authority: CH
Inventors: Henry Frederick Church; Norman Parkman
Original assignee: Era Patents Ltd
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1975-01-08
Publication date: 1980-03-31
Also published as: GB1492745A; SE398792B; DE2500517A1; IT1026262B; FR2258694A1; SE7500155L; JPS50101850A

Description

616525

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Elektrisch isolierendes flüssiges Imprägniermittel zur Imprägnierung von festen Schichten von Dielektrika in Form eines niedrige Verluste aufweisenden organischen synthetischen Kunststoffes, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit eine Mischung aus Dibutylphthalat und Dodecylbenzol in Volumverhältnissen zwischen 9 :1 und 2,5 :7,5 enthält.

2. Flüssiges Imprägniermittel nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumverhältnis der beiden Komponenten des Gemisches 4,4 :5,6 beträgt.

3. Die Flüssigkeit sollte die Fähigkeit aufweisen, die Kondensatorwicklungen oder -Stapel sowohl schnell wie auch vollständig durchzudringen, was zu folgenden zusätzlichen Forderungen führt:

a) Niedrige Viskosität.

b) Kleiner Kontaktwinkel bezüglich der festen dielektrischen Schichten und der Metallelektroden.

c) Hohe Oberflächenspannung zwecks Erzielung grosser Kapillarattraktion, damit die Flüssigkeit in die zu füllenden Hohlräume und Zwischenräume eingezogen wird.

d) Schnelle Absorption des synthetischen Kunststoffilms ohne ernsthafte mechanische Schwächung des Films, da dies das einzige Mittel zur Füllung von eingeschlossenen Hohlräumen1 im Kunststoff unter den Imprägnierungsbedingungen oder innerhalb einer angemessenen Zeit nach der Imprägnierung darstellt.

e) Genügend niedrige Flüchtigkeit zur Vermeidung von wesentlichen Mengenverlusten während der Vakuumimprägnierung, in Verbindung mit der Eigenschaft, innerhalb eines weiten Betriebstemperaturbereiches flüssig zu bleiben, inklusive der niedrigen Winter-Aussentemperaturen, sowie auch chemische Stabilität und Verträglichkeit mit dem Dielektrikum und den Elektroden unter sämtlichen Anwendungsbedingungen.

Erfindungsgemäss enthält ein flüssiges Imprägniermittel für die oben erwähnten Zwecke eine Mischung aus Dibutylphthalat und Dodecylbenzol in einem Volumen Verhältnis zwischen 9:1 und 2,5:7,5.

Ein derartiges Imprägniermittel weist alle oben erwähnten erwünschten Eigenschaften auf und wird z. B. von Polypropylen, welches das bevorzugte dielektrische Material darstellt, sehr gut absorbiert. Dibutylphthalat allein weist zwar eine niedere Absorption auf, Dodecylbenzol ist aber sehr leicht absorbierbar, und diese Eigenschaft überträgt sich auf das ganze Gemisch.

Die nähere Erläuterung der Erfindung erfolgt anhand des nachstehenden Beispiels. Der Ausdruck «Gleichgewichtsabsorption» wird, sowohl nicht strikte genau, bequemlichkeitshalber verwendet zur Angabe der Absorption nach 200 Stunden.

Beispiel

Dibutylphthalat mit einer Permittivität von 6,4 wurde mit Dodecylbenzol im Volumenverhältnis 4,4 :5,6 gemischt. Dibutylphthalat allein hat einen verhältnismässig grossen Kontaktwinkel mit Polypropylen (39 °) und seine Absorption in Polypropylen ist verhältnismässig gering (1,5% bei 20 °C). Durch Mischen mit Dodecylbenzol im oben erwähnten Verhältnis wurde der Kontaktwinkel auf 10° reduziert und die Gleichgewichtsabsorption wurde auf 8,5% bei 20 °C erhöht. Die Permittivität wurde auf 4,1 reduziert, war aber wesentlich höher als die von Dodecylbenzol allein (2,3).

Die erfindungsgemässen Gemische können kleine Mengen Zusätze in Form von Stabilisatoren enthalten. Beispiele verwendbarer Stabilisatoren sind Dipentendioxid, 1-Epoxyäthyl-3,4-epoxycyclohexan (eingesetzt in Mengen zwischen ca. 0,001 bis 8 Gewichtsprozent) und partikelförmiges anorganisches Material, wie z. B. Aluminiumoxid.

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

G

1 Blatt Zeichnungen

3. Flüssiges Imprägniermittel nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine geringe Menge Stabilisator enthält»

4. Dielektrisches Material, welches Schichten aus Polyole-finfilm oder einer Kombination von Schichten aus Polyolefin-film und Papier enthält, dadurch gekennzeichnet, dass es mit einem flüssigen Imprägniermittel nach Patentanspruch 1 imprägniert ist.

5. Dielektrisches Material nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyolefinfilm aus Polypropylen besteht.

6. Kondensator, dadurch gekennzeichnet, dass er ein Die-lektrium nach Patentanspruch 4 enthält.

Versiegelte Kondensatoren des Typs, worin der feste Teil des Dielektriums aus Schichten eines niedrige Verluste aufweisenden organischen synthetischen Kunststoffes oder aus einer Kombination von Schichten eines solchen Kunststoffes und Papier besteht, sind weit verbreitet. Der Zweck des niedrige Verluste aufweisenden synthetischen Materials besteht in einer Reduktion der elektrischen Energieverluste, welche in einem ganz aus Papier bestehenden Dielektrium Wärmebildung unter wechselnder elektrischer Belastung verursachen und die Arbeitsspannung des Kondensators ernsthaft beschränken. Bei beiden der oben erwähnten Typen von Dielektrika sind die Kondensatorelektroden aus Metallfolie, welche zusammen mit den dielektrischen Schichten gewickelt oder gestapelt ist, oder sie können aus dünnen Metallschichten auf gewissen dielektrischen Schichten bestehen. Der synthetische Kunststoff, ob dieser allein oder in Kombination mit Papier zur Anwendung gelangt, liegt üblicherweise als gegossener oder extrudierter und gestreckter Film vor und besteht vorzugsweise aus einem Polyolefinmaterial, wie z. B. isotaktischem Polypropylen. Andere niedrige Verluste aufweisende Kunststoffilme, wie z. B. Polyäthylen, Polymethylpenten und Polystyrol, können ebenfalls zur Anwendung gelangen.

Die Erfindung betrifft die elektrisch isolierende Imprägnierflüssigkeit, welche üblicherweise zur Imprägnierung der festen Schichten des Dielektrikums zur Verbesserung der dielektrischen Eigenschaften zum Einsatz gelangt. Die Imprägnierung findet vorzugsweise unter Vakuum statt zwecks Füllung aller Zwischenräume oder Lufträume zwischen den verschiedenen dielektrischen Schichten, zwischen den dielektrischen Schichten und den Elektroden und im festen dielektrischen Material selber, ob dieses nun aus Papier oder synthetischem Kunststoff besteht.

Die Erfindung berücksichtigt die als ideale Eigenschaften einer Imprägnierflüssigkeit festgestellten Eigenschaften, welche nachstehend aufgeführt sind:

1. Die Flüssigkeit sollte eine verhältnismässig hohe Dielektrizitätskonstante (Permittivität) aufweisen, denn je höher diese Konstante ist, desto höher ist die spezifische Kapazitanz des Dielektrikums in Anbetracht der Tatsache, dass die Flüssigkeit einen wesentlichen Teil des totalen Volumens des Dielektrikums einnimmt. Ein hoher Permittivitätswert führt auch zu einem hohen Wert der mittleren elektrischen Wechselstrombelastung des Dielektrikums, bei welcher Koronabildung oder Gasentladung beginnt, und somit zu einem hohen Wert der maximalzulässigen Arbeitsbelastung des Dielektrikums, wodurch allgemein Kondensatoren mit geringerer zulässiger Minimalgrösse bei gleicher Kapazitanz und maximaler Arbeitsspannung ermöglicht werden.

2. Die Flüssigkeit sollte selbst einen niedrigen dielektrischen Verlust im ganzen Temperaturbetriebsbereich des Kondensators aufweisen zwecks Vermeidung eines ernsthaften Temperaturanstiegs bei Wechselspannungsbetrieb, wenn auch diese Verluste nicht so niedrig sein müssen wie die, welche im festen Teil des Dielektrikums gestattet sind.