DE1665172B1

DE1665172B1 - Elektrisch isolierende impraegniermassen

Info

Publication number: DE1665172B1
Application number: DE19671665172
Authority: DE
Inventors: Motoi Kitano
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1966-12-07
Filing date: 1967-11-06
Publication date: 1971-07-29
Also published as: GB1153939A; US3642638A; FR1567081A; NL6715030A

Description

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Die Erfindung besteht in der Verwendung von der Masse nicht über 110° C liegt und die Viskosität im

wachs- bis fettartigen äthylenischen Polymeren mit geschmolzenen Zustand nicht größer als diejenige der

einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 250 herkömmlichen Peche und synthetischen Harze ist.

bis 2000 und 0,05 bis 3 C = C-Bindungen pro Mole- Versuche, bei denen ein solcher Teil des Materials, bei

külkette als elektrisch isolierende Imprägniermassen. 5 dem eine Entladung auftritt, mit der erfindungsge-

Die Verwendung von wachs- bis fettartigen äthyleni- mäßen Imprägniermasse imprägniert wurde, ergaben sehen Polymeren als thermoplastische Dichtungs- oder auf Grund des Infrarotabsorptionsspektrums und gas-Vergußmasse ist aus der deutschen Auslegeschrift chromatographischer Untersuchungen, daß die C = ΟΙ 111 820 bekannt. Bindungen in den Polymeren der Imprägniermasse das

Die Verwendung der durch »J. Appl. Chem.«, 1957, io bei Korona-oder geringer Entladung gebildete Wasser-Heft 1, S. 370, an sich bekannten wachs- bis fett- stoffgas mit großem Wirkungsgrad absorbieren und artigen äthylenischen Polymere mit einem durch- dabei selbst hydriert werden.

schnittlichen Molekulargewicht von 100 bis 2000 und Bei Anwendung der Imprägniermasse kann man 0,05 bis 3 C = C-Bindungen pro Molekülkette als die durch Gasbildung bewirkte kontinuierliche Koroelektrisch isolierende Imprägniermassen wird durch 15 naentladung, wie sie bei den herkömmlichen Imprägdie deutsche Auslegeschrift 1111 820 jedoch nicht niermassen auftritt, vermeiden, wodurch die Zernahegelegt, störung des jeweiligen Materials verzögert wird und

Isolierende Imprägniermassen wurden bisher zum sich die Lebensdauer des Materials erhöht. Das Ab-Imprägnieren von auf Trockenbasis arbeitendem elek- sorptionsvermögen der Imprägniermasse gegenüber irischem Material verhältnismäßig geringer Größe, 20 Wasserstoffgas und die Geschwindigkeit der Wasserwie Transformatoren, Kondensatoren, Reaktoren, Stoffabsorption der Masse schwanken je nach dem Zündspulen, Fluoreszenzlampenstabilisatoren und Grad der NichtSättigung der Moleküle der Imprägnier-Stromtransformatoren, verwendet. Diese isolierenden masse und dem durchschnittlichen Molekulargewicht Imprägniermassen wurden im festen Zustand geliefert der Moleküle. Falls die Anzahl der C = C-Bindungen und bestanden aus verschiedenen Pechen, Erdöl- 25 pro Molekülkette der niedrigmolekularen Polyäthylene wachsen und einigen Arten von wärmehärtbaren Har- der Imprägniermasse 0,05 oder weniger beträgt, ist zen, in erster Linie Kohlenwasserstoffen. Diese festen das Absorptionsvermögen und die verzögernde Wir-Imprägniermassen besitzen zwar gute elektrische kung auf die Koronaentladung dieser Polymeren auf Eigenschaften und spezielle Vorteile, sind aber beim ein den herkömmlichen Imprägniermassen äquivalen-Gebrauch nicht sehr beständig gegenüber nachteiligen 30 tes Niveau herabgesetzt, selbst wenn das durchschnitt-Einflüssen, wie Korona- oder geringen Entladungs- liehe Molekulargewicht dieser Polymeren an der oben strömen in der Vorrichtung. Wenn nämlich bei den beschriebenen unteren Grenze liegt. Ist dagegen die Imprägniermassen des Kohlenwasserstofftyps K orona- Zahl der C = C-Bindungen größer als 3, so ver- oder geringe Entladungen in dem Material auftreten, schlechtem sich die Eigenschaften der Imprägnierentwickeln sich Gase, hauptsächlich Wasserstoff; falls 35 masse rasch infolge Oxydation der den C = C-Bindiese Gase nicht rasch durch die Moleküle der Im- düngen benachbarten oc-Kohlenstoffatome, so daß prägniermasse absorbiert werden, bilden sich in dieser die Masse für den vorgesehenen Zweck ungeeignet ist. Masse Hohlräume, die eine kontinuierliche Korona- Falls jedoch der Anteil der Polymeren mit einem entladung und damit eine weitere Gasentwicklung be- durchschnittlichen Molekulargewicht unter der obigen wirken. Diese unerwünschte Erscheinung wiederholt 40 Grenze zunimmt, wird der Gewichtsverlust beim Ersieh im Kreislauf. . hitzen groß, so daß sich das entsprechende Material

Da die festen Imprägniermassen allgemein eine nicht zur Verwendung bei hoher Temperatur eignet

starke Volumkontraktion vor und nach dem Im- und außerdem Schwierigkeiten beim Imprägnieren

prägnieren aufweisen, besteht die Neigung zur Bildung auftreten. Außerdem wird hierbei die Durchschlags-

von Hohlräumen und Rissen in den Massen nach dem 45 spannung sehr niedrig. Nimmt dagegen der Anteil der

Imprägnieren, was wiederum die oben beschriebenen Polymeren mit einem größeren durchschnittlichen

nachteiligen Folgen mit sich bringt. Molekulargewicht als der oben beschriebenen oberen

Bei den herkömmlichen Imprägniermassen wird die Grenze zu, so werden das Gasabsorptionsvermögen

Lebensdauer des Materials durch die oben beschrie- und die Absorptionsgeschwindigkeit der Imprägnier-

bene Zerstörung durch Koronaentladung verkürzt, so 50 masse unbefriedigend, selbst wenn die Anzahl der

daß verschiedene Gegenmaßnahmen hinsichtlich der C = C-Bindungen pro Molekülkette drei beträgt.

Verwendungsbedingungen dieses Materials erforder- Die wachsartigen niedrigmolekularen Polymeren und

lieh waren. die fettartigen niedrigmolekularen Polymeren werden

Die Erfindung schafft eine Imprägniermasse, welche selektiv entsprechend den physikalischen und chemidie unerwünschte Koronaentladung oder geringe Ent- 55 sehen Eigenschaften der gewünschten Imprägnierladung bei Anwendung in einer elektrischen Vorrich- masse oder den Bedingungen, unter denen die enttung nicht aufweist. sprechende Vorrichtung verwendet werden soll, ausge-

Die Erfindung schafft eine aus niedrigmolekularen wählt. Diese Polymeren können in Mischung verPolyäthylenen bestehende Imprägniermasse, die ge- wendet werden, falls eine spezielle Härte, Viskosität maß der Klassifizierung von Richard in »R. B. 60 oder Mikrokristallinität gewünscht werden.
Richards, J. Appl. Chem., 1, S. 370 (1951)« in die Einige der Polyäthylenimprägniermassen können Kategorie der Wachse bis Fette einzuordnen sind und sowohl allein als auch im Gemisch mit anderen Imdie ein durchschnittliches Molekulargewicht von 250 prägniermassen, wie mikrokristallinem Wachs oder bis 2000 und 0,05 bis 3 C = C-Bindungen pro Mole- Polybutenöl, verwendet werden,
külkette aufweisen. 65 Eine vorteilhafte Verwendung der Imprägniermasse

Die Imprägnierung eines Materials mit der Im- für Elektromaterial besteht in diesem Zusammenhang prägniermasse kann auf dieselbe Weise wie bei dem aus einem Gemisch der bereits beschriebenen fettbisherigen Verfahren erfolgen, da der Schmelzpunkt artigen niedrigmolekularen Polyäthylenverbindungen

mit mikrokristallinem Wachs. Die hierbei verwendeten niedrigmolekularen Polyäthylenverbindungen weisen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 400 bis 2000 auf und enthalten 0,05 bis 3 C = C-Bindungen pro Molekülkette. Das Mischverhältnis wird je nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften der Einzelbestandteile sowie der Art des Materials, bei dem die Imprägniermasse verwendet werden soll, ausgewählt und liegt im Bereich von 5 bis 95 7o·

Eine weitere vorteilhafte Verwendung der Imprägniermasse für Elektromaterial besteht aus einem Gemisch der wachsartigen niedrigmolekularen Polyäthylenverbindungen gemäß der Erfindung und Polybutenöl. Die bei diesem Gemisch verwendeten wachsartigen niedrigmolekularen Polyäthylenverbindungen weisen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 100 bis 1500 und insgesamt 0,05 bis 3 C = C-Bindungen pro Molekülkette auf. Die verwendeten Polybutene weisen ein durchschnittliches Molekulargewicht von 250 bis 4000 und eine Bromzahl von insgesamt 3 bis 80 auf. Das Mischverhältnis wird je nach den physikalischen und chemischen Eigenschaften der verwendeten Einzelbestandteile sowie der Art des Materials, bei dem die Imprägniermasse verwendet werden soll, bestimmt und liegt ebenfalls im Bereich von 5 bis

Infolge der starken Kristallinität erhält man bei Verwendung von mikrokristallinem Wachs als Imprägniermasse für Elektromaterial ausgezeichnete anfängliche dielektrische Eigenschaften; andererseits entstehen aber Brüche oder Hohlräume, insbesondere bei Verwendung bei elektrischen Vorrichtungen mit geringfügiger Entladung, wodurch die Lebensdauer rasch abnimmt. Dieser Nachteil des mikrokristallinen Wachses läßt sich durch Vermischen mit fettartigen äthylenischen niedrigmolekularen Polymeren beheben. Die fettartigen äthylenischen niedrigmolekularen Polymeren sind etwas kristallin, so daß beim Zugeben zu dem mikrokristallinen Wachs ein Gemisch mit praktisch den gleichen anfänglichen dielektrischen Eigenschaften, jedoch mit weniger Unregelmäßigkeiten entsteht, obwohl die Kristallinität des Gemisches etwas geringer als diejenige des mikrokristallinen Wachses allein ist. Wegen des fettartigen Charakters verleihen die äthylenischen niedrigmolekularen Polymeren der so gebildeten Imprägniermasse eine Beständigkeit gegenüber Bildung von Rissen und Hohlräumen, so daß eine rasche Abnahme der Lebensdauer verhindert wird.

Polybutenöl besitzt als Imprägnierung für Elektromaterial ein gutes Gasabsorptionsvermögen, weist aber den Nachteil auf, daß es infolge seines niedrigen

ίο Schmelzpunktes bei erhöhter Temperatur unbrauchbar ist. Außerdem wird Polybutenöl durch Entladung und Oxydation rasch zerstört, da die Länge der Verzweigungen der Molekülkette und der Verzweigungskoeffizient groß sind. Daher eignet sich Polybutenöl allein nicht zur Verwendung bei einer solchen Vorrichtung, die bei verhältnismäßig hoher Temperatur verwendet werden soll und bei der eine starke Koronaentladung bei hoher Frequenz auftritt. Dieser Nachteil des PoIybutenöls kann durch Vermischen mit den wachsartigen äthylenischen niedrigmolekularen Polymeren behoben werden, da das Gemisch einen höheren Schmelzpunkt und eine größere Kristallinität als das Polybutenöl aufweist. Außerdem wird das Gasabsorptionsvermögen durch die Zugabe der wachsartigen äthylenischen niedrigmolekularen Polymeren nicht allzusehr beeinflußt, da sowohl das Polybutenöl als auch die niedrigmolekularen äthylenischen Polymeren C = C-Bindungen aufweisen. Der Bereich des durchschnittlichen Molekulargewichts und die Bromzahl des Polybutenöls wurden, ebenso wie bei den niedrigmolekularen äthylenischen Polymeren je nach dem Gasabsorptionsvermögen, der Verzögerungswirkung auf die Koronaentladung, dem Gewichtsverlust beim Erhitzen und der oxydativen Zersetzung bestimmt.

Die bei der Imprägniermasse verwendeten niedrigmolekularen äthylenischen Polymeren können nach dem Hochdruckverfahren, Mitteldruckverfahren oder Niederdruckverfahren, gleichzeitig mit Polyäthylenen mit großem Polymerisationsgrad, hergestellt werden.

Zu Vergleichszwecken sind die Eigenschaften der Imprägniermasse und diejenigen von herkömmlichen Imprägniermassen in der folgenden Tabelle gegenübergestellt:

Masse

Anzahl der C = C-Bindungen	Kristal linität
0,31	70%
0,36	14%
0,30 0,93	89%
0,34	20%
0,38	18%
0,29 0,10	54%

Durchschnitfliches
Molekulargewicht

Niedrigmolekulare wachsartige äthylenische Polymere

Niedrigmolekulare fettartige äthylenische Polym ere (35%)

Mikrokristallines Wachs (65 7o)

Niedrigmolekulare wachsartige äthylenische Polymere (70%)

Polybutenöl (30%)

Mikrokristallines Wachs

Niedrigmolekulare fettartige äthylenische Polymere..

Niedrigmolekulare fettartige äthylenische Polymere

(90%)

Mikrokristallines Wachs (10 %)

Niedrigmolekulare wachsartige äthylenische Polymere

(40%)

Polybutenöl (60⁰I₀)

Transformatorenpech

640

980
800

770
3000

800
1700

1400
900

1300
3400

Die Imprägniermassen (A), (B), (C) und (D) in der obigen Tabelle I wurden auf einzelne metallisierte Papiere imprägniert, die durch direktes Niederschlagen eines Metalls auf das Papier durch Aufdampfen im Vakuum hergestellt worden waren; die elektrischen Eigenschaften der so erhaltenen Kondensatoren wurden anschließend untersucht. Die anfänglichen elektrischen Eigenschaften waren praktisch bei allen metallisierten Papieren dieselben, mit der Ausnahme von (D), bei welchem verhältnismäßig große Unregelmäßigkeiten beobachtet wurden. Als Ergebnis der Untersuchungen der Lebensdauer ergab sich, daß die Imprägniermassen (A), (B) und (C) eine 30%ige C. R.-Verschlechterung aufwiesen, während die Imprägniermasse (D) eine 80%ig^e Verschlechterung zeigte. Die tang ö-Verschlechterungen der Imprägniermassen (A), (B) und (C) waren etwas geringer als diejenige von (D). Die Imprägniermassen (E), (F), (D) und (H) wurden in einzelne Gasröhren-Signaltransformatoren imprägniert. Die anfänglichen Eigenschaften waren bei allen Imprägniermassen dieselben, die Koronaspannungen über die Windungen und das Außengehäuse nach dem Lebensdauertest waren jedoch um etwa 5 bis lO°/o niedriger als die Anfangsspannung bei den Imprägniermassen (E), (F) und (D), während sie im Fall von (H) um etwa 25% niedriger als die Anfangsspannung war. Die Imprägniermassen (E), (F) und (D) waren ebenfalls etwas besser im Hinblick auf Isolierbeständigkeit und dielektrische Festigkeit als (H).

Claims

Patentansprüche:

1. Verwendung von wachs- bis fettartigen äthylenischen Polymeren mit einem durchschnittlichen Molekulargewicht von 250 bis 2000 und 0,05 bis 3C= C-Bindungen pro Molekülkette als elektrisch isolierende Imprägniermassen.

2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymeren mit mikrokristallinem Wachs gemischt sind.

3. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymeren mit Polybutenöl gemischt sind.