CS269665B1 - Kvapalný izolant pře elektrické výkonové kondenzátory s polymérnym dielektrikom a spósob jeho výroby - Google Patents

Abstract

) Riešenie spadá do odboru elektrotechnológia, týká sa výroby elektrických výkonových kondenzátorov a rieši kvapalný izolant tuhého dielektrika pre uvedený typ kondenzátorov. Podstatou kvapalného izolantu je, že je tvořený 5 až 15 \ difenylalkánov, 30 až 50 X dialkylbenzénov, 5 až 15 \ trialkyltetralínov a 30 až 50 % alkyldifenylalkánov. Jeho kinematická viskozita pri 20 °C je max. 90 mmz s , bod vzplanutia aspoň 210 °C, bod tuhnutia menej ako -55 °C a stratový činitel tg <T max. 2.10' . Získává sa z polyalkylbenzénového zvyšku po oddestilování monoalkylbenzénov z reakčnej zmesi po alkylácii benzénu chlóralkánmi za přítomnosti AlCl, tak, že polyalkylbenzénový zvyšok sa podrobí vákuovej destilácii v krátkocestnej odparke so stieraným filmom v dvoch stupňoch, pričom predná destilátová frakcia je 60 až 75 4 z póvodného množstva a destilátová frakcia kvapalného izolantu je 10 až 30 % z póvodného množstva. Kvapalný izolant podía vynálezu umožňuje zvýšit životnost a prevádzkovú spolehlivost výkonových kondenzátorov.

Description

CS 269 665 B1 1

Vynález sa týká kvapalného izolantu pre elektrické výkonové kondenzátory s polymér-nym dielektrikom a spósobu jeho výroby.

Pre elektrické výkonové kondenzátory s vhodnou polymérnou fóliou ako tuhým dielekt-rikom je známy celý rad kvapalných izolantov na principe minerálnych olejov, syntetickýchkvapalín alebo ich zmesí. Tieto kvapalné izolanty Spravidla nesplňujú všetky požadovanéparametre z hladiska svojho použitia, préto sa k nim pridávajú rózne přísady s cielomzlepšit niektoré charakteristiky, například prierazné napatie, chemickú stabilitu přidlhodobom tepelnom a napáfovom zatažení, zníženie interakcie s polymérnym dielektrikoma iné. Nevýhodou takýchto systémov je, že zlepšenia sú iba čiastočné a obvykle so zlep-šením jedného parametra dochádza k súčasnému zhoršeniu iného parametra. Navýše technológiaich výroby je náročná a ich cena vysoká. Kvapalné izolanty na báze chlórovaných difenylovsú navýše ekologicky neúnosné. Všetky tieto nevýhody sú odstránené u kvapalného izolantu pře elektrické výkonovékondenzátory podlá vynálezu, ktorého podstata spočívá v tom, že obsahuje 5 až 15 % mol.difenylalkánov s molovou hmotnostou 308 až 336gmol-1, 30 až 50 % mol. dialkylbenzénovs molovou hmotnostou 386 až 442 g mol-1, 5 až 15 % mol. trialkyltetralínov s molovouhmotnostou 388 až 444 g mol 1 a 30 až 50 % mol. alkyldifenylalkánov s molovou hmotnostou 476 až 504 g mol-1, pričom táto uhlovodíková zmes má kinematickú viskozitu při 20 °Cmax. 90 mm^ s \ bod vzplanutia min. 210 °C, bod tuhnutia menej ako -55 °C a stratový či-nitel tg při 90 °C max. 2.10-*. ,

Kvapalný izolant pře elektrické výkonové kondenzátory podlá vynálezu má oproti dote-raz známým kvapalným izolantom niekolko výhod. Získává sa poměrně jednoduchou techno-lógiou v krátkocestnej viacstupňovej odparke destiláciou vedlajšieho produktu z výrobyalkylarylsulfonanov, ktorý doteraz nemal kvaliíikované využitie. Vo výrobě alkylbenzénovpri alkylácii benzénu chlóralkánmi, najma chlóralkánom C12> za katalytického účinkuAlClj vznikajú okrem alkylbenzénov aj vedlajšie produkty, podmienené jednak prítomnosfouchlóralkánov s dvomi alebo viacerými atómami chlóru, jednak nestálosťou reaktívnych med-ziproduktov alkylácie. Tieto vedlajšie produkty sa v důsledku svojej vyššej mólovej hmot-nosti zhromažóujú v destilačnom zvyšku po oddestilovaní alkylbenzénov. Vlastnosti kva-palného izolantu podlá vynálezu sú vo všetkých sledovaných parametroch výhodnejšie v po-rovnaní s vlastnosfami doteraz známých výrobkov pre tento účel a sú dosiahnuté bez adití-vov. Například jeho bod vzplanutia je minimálně o 60 °C vyšší, bod tuhnutia minimálněo 5 °C nižší, stratový činitel minimálně paťkrát nižší a měrný vnútorný odpor minimálnědvakrát vyšší ako u doteraz používaných kvapalných'izolantov. Všetky tieto parametreumožňujú zlepšit měrné charakteristiky kondenzátorov, spojené so zvýšením ich životnostia prevádzkovej spolahlivosti. Výhodný charakter má aj interakcia kvapalného izolantupodlá vynálezu s používnaým polymérnym dielektrikom, například s foliou z polyetylénualebo polypropylénu, u ktorej priebeh je pomalší a změny rozmerov fólie sú podstatnémenšie v zrovnaní s inými kvapalnými izolantami. Kvapalný izolant podlá vynálezu je ne-toxický.

Kvapalný izolant podlá vynálezu obsahuje niekolko skupin látok so štruktúrnyroi vzor-cami X až IV. Informácie o štruktúre

III 2

I 2 CS 26-9 665 Dl a zastúpení jednotlivých skupin látok sa získali metodou NMR spektroskopie. Difenyl- alkány so štruktúrnym vzorcom I, kde uhlovodíkový reťazec je tvořený najma uhíovodí- kom, sú přítomné v kvapalnom izolante v množstve 5 až 15 \ mol. leh molové hmotnostkolíše v rozmedzí asi 308 až 336 g mol-1 podlá dížky uhlovodíkového reťazca. Skupina di-alkylbenzénov so štruktúrnym vzorcom II je zastúpená relativné velkým podielom v množ-stve 30 až 50 % mol., pričom sa jedná o m- a p-dériváty. Molové hmotnost' dialkylbenzé-nov sa podlá substituentov R a Rpohybuje v rozmedzí najma 386 až 442 g mol’1. Obsah tri-alkyltetralínov so štruktúrnym vzorcom III s molovou hmotnosťou najma z intervalu 388až 444 g mol""1 podlá dížky reťazcov R, R|*a R2 je poměrně nízký 5 až 15 % mol. Druhouhlavnou skupinou látok v kvapalnom izolante podlá vynálezu sú alkyldifenylalkány so štruk-túrnym vzorcom IV s molovou hmotnosťou najma z rozmedzia 47b až 504 mol-1, ktorých jetu 30 až 50 % mol. Ostatné typy látok sú přítomné v zanedbatelných množstvách a vlast-nosti kvapalného izolantu prakticky neovplyvňujú. Číslo kyslosti kvapalného izolantu je0,01 až 0,03 mg KOH/g, obsah chlóru 0,001 - 0,003 % hm. Jeho hustota je 0,82 až 0,86g cm-1, kinematická viskozita pri 20 °C je 80 až 90 mm2 s-1 a pri 100 °C 4,60 až 5,10mm s při viskozitnom indexe 80 až 84. Bod vzplanutia v otvorenom kelímku je 210 až220 °C a bod topenia -55 až -60 °C. Z elektrických vlastností dóležitý stratový činiteltg fi~ při 90 °C, 50 Hz a 500 V má hodnotu medzi 1,4 až 2,0 . 10-*, relativná permitivita2,30 až 2,35, měrný vnútorný odpor při 90 °C 1,4 až 1,6.1012 Ohm m, prierazné napátiepodlá ČSN 346432 je 35 až 40 kV. Pri hodnotení plynopevnosti zaznamenala sa absorpcia20 až 30 mm5 min-1.Interakcia s polyetylénovou fóliou prebieha v zrovnaní s inými kva-palnými izolantami podstatné pomalšie, pričom zvlášť velký rozdiel je v rozhodujúcom počiatočnom Stádiu, a změny rozmerov fólie sú menšie až o 30 %.

Kvapalný izolant podlá vynálezu sa připravuje z polyalkylbenzénového zvyšku po od-destilovaní monoalkylbenzénov z reakčnej zmesi po alkylácii benzénu chlóralkánmi s prie-merným počtom uhlíkov 12 za přítomnosti AlClj. Polyalkylbenzénový zvyšok sa v krátko-cestnej odparke so stieraným filmom podrobí molekulovej destilácii v dvoch stupňoch tak,že v prvom stupni sa z něho odpaří při teplote ohrevného média 150 až 250 0 C a tlakuneskondenzovatelných plynov 10 až 100 Pa predná frakcia, představujúca 60 až 75 % hm.z póvodného množstva. Táto frakcia obsahuje alkylbenzény, 1,4-dialkyltetralíny, difenyl-alkány, dialkylbenzény a málo trialkyltetralínov. Oestilačný zbytok z tejto operácie sapotom podrobí opakovanej destilácii z tenkého stieraného filmu v krátkocestnej odparkepri teplote ohrevného média 230 až 320 °C a tlaku neskondenzovatelných plynov 10*až 100 Papričom.sa získá destilátová frakcia kvapalného izolantu vo výťažku 10 až 30 % hm.vzhladom na póvodné množstvo polyalkylbenzénového zvyšku. Popísaná operácia vysoková-kuovej frakcianácie móže byť s výhodou vykonaná v trojstupňovej molekulovej odparkes jediným odparným valcom podlá vynálezu, kde destilovaná kvapalina kontinuálně pretekábezprostředné z jedného destilačného stupňa na druhý. Příklad 1

Kvapalný izolant pre elektrické výkonové kondenzátory, obsahujúci 8 až 12 % mol.difenylalkánov, 35 až 40 % mol. dialkylbenzénov, 5 až 10 % trialkyltetralínov á 40 až45 mol. alkyldifenylalkánov, s priemernou molovou hmotnosťou 445 g mol 1 mal číslokyslosti 0,02 mg KOH/g, obsah chlóru 0,001 % hm., hustotu 0,835 g cm \ kinematické vis-kozitu při 20 °C 88,84 mm2 s-1 a pri 100 °C 5,07 mm2 s-1, viskozitný index 82, bod vzpla-nutia 216 °C, bod topenia -58 °C, stratový činitel' tg při 90 °C, 50 Hz a 500 V 1,7.10*, relatívnu permitivitu 3,30, vnútorný měrný odpor pri 90 °C 3,5.1012 Ohm m, 3-1 prierazné napatie podlá ČSN 346432 39 kV, plynopevnosť - absorpcia 25 mm min Z toxikologického hřadiska pri LD^g >-25 mg/kg bol hodnotený ako netoxický. Připravil sa

Claims (2)

1. CS 269 665 B1 3 frakcionáciou na molekulovej odparke so stieraným filmom, kde v prvom stupni při teploteohrevného média 220 °C a tlaku neskondenzovatelných plynov 10 Pa získala sa predná frak-cia vo výtažku 65 % hm. vzhladom na povodně množstvo a potom v druhom stupni při teploteohrevného média 250 °C á tlaku 10 Pa sa získala destilátová frakcia kvapalného izolantuvo výtažku 19 % vzhladom na původně množstvo východiskového polyalkylbenzénového zvyšku. PREOMET VYNÁLEZU

   1. Kvapalný izolant pře elektrické výkonové kondenzátory s polymérnym dielektrikom,vyznačujúci sa tým, že obsahuje 5 až 15 % mol. difenylalkánov s molovou hmotnosťou308 až 336 g mol”'’', 30 až 50 % mol. dialkylbenzénov s molovou hmotnosťou 386 až 442g mol”’’', 5 až 15 % mol. trialkyltetralínov s molovou hmotnosťou 388 až 444 g mol”'’ a 30 až 50 % mol. alkyldifenylalkánov s molovou hmotnosťou 476 až 504 g mol”\ pričomtáto uhlovodíková zmes má kinematické viskozitu pri 20 °C max. 90 mm? s”'’', bod vzpla-nutia min. 210 °C, bod tuhnutia menej ako -55 °C a tg š' při 90 °C max. 2.10"4.
2. 2. Spósob výroby kvapalného izolantu pre elektrické výkonové kondenzátory podlá bodu 1, založený na spracovaní polyalkylbenzénového zvyšku po oddestilovaní monoalkylbenzénov z reakčnej zmesi po alkylácii benzénu chlóralkánmi za přítomnosti AlCl-j, vyznačujúcisa tým, že polyalkylbenzénový zvyšok sa podrobí destilácii v krátkocestnej odparkeso stieraným filmom v dvoch stupňoch tak, že v prvom stupni sa pri tlaku neskonden-zovatelných plynov 10 až 100 Pa a teplote ohrevného média 150 až 250 °C sa oddělípredná destilátová frakcia vo výťažku 60 až 75 % z původného množstva a potom v dru-hom stupni při tlaku 10 až 100 Pa a teplote ohrevného média 230 až 320 °C sa získádestilátová frakcia kvapalného izolantu .vo výťažku 10 až 30 % z původného množstva.