DE2364127A1

DE2364127A1 - Oelimpraegnierter kondensator

Info

Publication number: DE2364127A1
Application number: DE2364127A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Iijima; Tokihiko Shimizu
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-12-27
Filing date: 1973-12-21
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FR2212624B1; FR2212624A1; AU6399773A; GB1451499A; US4068286A; CA998122A; JPS5744005B2; DE2364127B2; JPS4992544A

Description

PAfENTANWXLTE

Dipl. ing. H. LEINWEBER dipl^ng. H. ZIMMERMANN

. A. Gf. v. WENGERSKY 2364127

8 München 2, Rosental 7,

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (089) 2603989

Postscheck-Konto: München 220 45-804

den 21. Dezember 1973

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. Wy/Sm - POS 32 763

MTSUSHITA ELECTRIC. INDUSTRIAL CO. LTD., Osaka/Japan Ölimprägnierter Kondensator

Für öliraprägnierte Kondensatoren sind als Isolieröle Mineralöle, Alky!benzol, Polybuten, flüssiges Paraffin und verschiedene Esteröle bekannt. Diese Isolieröle wurden als brauchbar für ölimprägnierte Kondensatoren ermittelt," die als dünnen Isolatorstreifen zwischen den Belegungen Kondensatorpapier oder Isolationspapier verwenden. leuerdings wird auch mit Kondensatoren gearbeitet, die eine Kombination eines solchen Isolationspapieres mit einer dünnen Plastikfolie darstellen. Derartige isolatoren werden in Kondensatoren bereits verwendet. .

Dünne Plastikfolien haben ausgezeichnete elektrische Eigenschaften, weshalb ein Bedarf der Technik besteht, öl- · imprägnierte Kondensatoren rait Isölatorstreifen auszurüsten, die ausschließlich aus derartigen Plastikfolien bestehen.

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Es ist jedoch schwierig, einen derartigen Kondensator zu schaffen, Einer der Gründe hierfür liegt darin, daß es unmöglich war, j die gewünschten Betriebseigenschaften des Kondensators unter ! Verwendung herkömmlicher Isolieröle sicherzustellen. Es besteht also ein Bedarf für auf die verwendeten Plastikfolien abgestimmte gut geeignete Isolieröle.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, einen ölimprägnierten Kondensator vorzuschlagen, dessen dünner Isolatorstreifen ausschließlich aus einer Plastikfolie besteht, die mit einem gut an sie angepaßten Isolieröl getränkt ist.

Der erfindungsgemäße Kondensator führt zu folgenden Vorteilen: .

1. Auch bei höheren Temperaturen bilden sich in ihm keine Hohlräume, so daß für gleichmäßige Betriebsbedingungen gesorgt ist und keine Zerstörungsgefahr aufgrund von Koronaentladüngen zu befürchten ist .

2. Bei der Herstellung sind Hochtemperaturbehandlungen möglich, was sehr effektiv zur Verbesserung der Betriebseigenschaften, beispielsweise durch Beseitigung von Verunreinigungen > führt.

3. Der Kondensator kann alle von einem ölimprägnierten Kondensator mit Plastikfolie als Isolatorstreifen erwarteten Eigenschaften erzielen und stellt so eine erhebliche Bereicherung der Industrie dar.

V/eitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfin- · ■ dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, in der Zeich-

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- 3 nung wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Darstellung des Isolatoraufbaus eines erfindungsgemäßen Modellkondensators,

Fig. 2 schematisch eine Einrichtung zum Messen des Ölgehaltes in der Plästikfolie,

Fig. 3 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit des Ölgehaltes in der Plastikfolie von der Temperatur bei -Verwendung einer Polypropylenfolie für verschiedene Isolieröle,

Fig. 4 Bcheiuatisch eine Einrichtung zum Messen der ■ -:₌ · Ausdehnung der Plastikfolie in Öl,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der Ausdehnung der Polypropylenfolie von der Temperatur in -verschiedenen IeolierÖlen,

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung

zwischen der Koronastartspannung und der Temperatur für mit verschiedenen Isolierölen getränkte Modellkondensatoren und

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Spannungs- Zeit-Kennlinien für mit verschiedenen Isolierölen getränkte Modellkondensatoren nach und vor einer· Wärmebehandlung.

Irfindungsgemäß wird als dünner Isolatorstreifen eine Plastikfolie verwendet, die mit Isolieröl getränkt wird. Die Plastikfolie muß deshalb verschiedenen Anforderungen bezüglich der Ölabsorption der Folie und des Ausmaßes der Ausdehnung der Folie genügen.

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Der ö'limprägnierte Kondensator nach der Erfindung hat eine grundsätzliche Isolatorstruktur des in Pig. 1 gezeigten Typs. Man erkennt als Elektrode dienende Metallfolien 1, beispielsweise Aluminiumfolien, Plastikfolien 3 und Isolieröl 4, mit dem die Plastikfolie getränkt ist. Die durch die Erfindung erzielbaren Wirkungen werden aus den im folgenden erläuterten Experimenten klar werden, auf denen die Erfindung beruht.

Die Olabsorption von in Isolieröl eingetauchter Plastikfolie wurde für verschiedene Isolieröle mit der in Fig. 2 gej zeigten Einrichtung gemessen. Diese Einrichtung besteht aus einem Glaskolben 5, der durch einen G-lasstopfen 2 au'f die in der ' Figur gezeigte Art oben verschlossen wird, an den sich ein Meß- j rohr anschließt. In die Einrichtung wird eine Plastikfolie 3 ! : eingelegt und sodann die Einrichtung mit Isolieröl 4 gefüllt. : j Fig. 3 zeigt die bei verschiedenen Temperaturen ermittelten Meß-i ι ergebnisse. Dabei wurde die Kurve 11 mit Diarylethan, die Kurve ' 12 mit AlkyInephtalin, die Kurve 13 mit Dibenzyl-Toluol, die , Kurve 14 mit Alky!benzol und die Kurve 15 mit Mineralöl er- [ halten. Der Figur kann entnommen werden, daß die geprüften Isoj lieröle in zwei Klassen unterteilt werden können, je nach dem ob die Absorption unter oder über 10 G-ew.-$ Jaeträgt. Ein besonders klarer Unterschied ergibt sich bei Temperaturen über j 60° C, ein noch stärkerer Unterschied bei Temperaturen zwischen 8CPund 100° C. ;

Die Ausdehnung einer Polypropylenfolie- in verschiedenen Isolierölen wurde mit, einer Einrichtung gemäß Fig. 4 gemessen.

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ι .Man erkennt wieder die Plastikfolie 3, die hier aus Polypropylen besteht und Isolieröl 4 eintaucht, ein Zeigermeßgerät 6, eine die Folie unter Spannung haltende Einrichtung 7 und einen durchsichtigen Behälter 8. Bei der Messung wurde die Folie unter einer Spannung von 23 g/mm gehalten, die keine Auswirkung auf Ausdehnung oder Kontraktion der Folie hat. Die Meßergebnisse sind in Fig. 5 zusammengestellt. Die Kurve 11 gibt wieder die Daten für Diarylethan, die Kurve 12 für Alkylnaphtalin, die Kurve 13 für Dibenzyl-Toluol, die Kurve 14 für Alky!benzol und die Kurve 15 für Mineralöl. Man erkennt, daß die geprüften Isolieröle in zwei Gruppen eingeteilt werden, je nach dem die Dehnung über oder unter 0,5 # liegt. Eine solche Unterscheidung ist zumindest bei einer Temperatur von 50° C möglich und bei· einer Temperatur von 80° C noch ausgeprägter.

Die Temperaturabhängigkeit der Koronastartspannung wurde mit Hilfe von Modellkondensatoren geprüft, deren Isolationsstruktur der Darstellung in Fig. 1 entsprach und die mit verschiedenen Isolierölen getränkt waren. Bei einigen der-Isolieröle nahm die Koronastartspannung mit zunehmender Temperatur für Temperaturbereiche über einer bestimmten kritischen Temperatur ab. In diesem Fall lag die kritische Temperatur jeweils über der einer Absorption von 10 % im Experiment-1 entsprechenden Temperatur und fiel im wesentlichen mit derjenigen Temperatur zusammen, die einer Ausdehnung von 0,5 1° im Experiment 2 entspricht. Fig. 6 zeigt die Beziehung der Korönastartspannung und der Temperatur für die Modellkondensatoren. Kurve 11 wurde wieder'mit Diarylethan, Kurve 12 mit. AlkyInaphtalin, Kurve 13 mit Dibenzyl-Toluol, Kurve 14 mit Alky!benzol und Kurve 15 mit Mineralöl erzielt. Die Verminderung der Koronastartspannung wire

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der Ausbildung von Hohlräumen zugeschrieben, die eine Folge der! Diffusion des Isolieröls vom Spalt zwischen den Plastikfolien' I in die Plastikfolien und eine Folge des Verschwindens der Ölpfade aufgrund von Kompresslonserscheinungen im Zwischenraum zwischen, den Folien ist, die ihrerseits auf große Auaehnungen der Plastikfolien zurückzuführen sind. Diese Annahme wird durch Ölimprägnierungsexperimente gestützt, die mit einer Rolle der Plastikfolie allein durchgeführt wurden und bei denen bei höhe-; ren Temperaturen Hohlräume zwischen den Plastikfolien klar beobachtet werden konnten.

ExOeriment_4 " .

In diesem Versuch wurden die Einflüsse von Wärmebehand- j lungen auf die Spannungs-Zeit-Keimlinie von Modellkondensatoren^; untersucht, wie sie im Experiment 3 benützt wurden. Die Wärmebehandlung wurde bei einer Temperatur von 80° C für zwanzig Stunden durchgeführt. Fig. 7 zeigt die dabei erhaltenen Ergebnisse. Die Kurven 11 wurden wieder-für Diarylethan, die Kurve ■ 12 für Alkylnaphtalin, die Kurve 13 für Dibenzyl-Tol'uol, die Kurve 14 für Alkylbenzol und die Kurve 15 für Mineralöl erhalten. Dabei entsprechen die Kurven mit ausgefüllten Punkten den j nach Durchführung der genannten Wärmebehandlung erzielten Meß- j Ergebnissen und die Kurven mit als offene Kreise angegebenen , Meßpunkten den vor der Wärmebehandlung erzielten Meßer gebnissen. Man erkennt, daß für einige Kondensatoren die Spannungs-Zeit- j Kennlinie durch die Wärmebehandlung verbessert ist, während bei; anderen Kondensatoren die Spannungs-Zeit-Kennlinie durch die Wärmebehandlung verschlechtert wird. Zur ersten Gruppe gehören die Kondensatoren, deren Ölabsorption bei 80° C unter 10 Gew.-liegt, während zu den letzteren die Kondensatoren mit einer Ab-

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sorption über 10 Gew.-# gehören (Tgl. Experiment 1). Ebenso gehören zur ersten Gruppe die Kondensatoren bei denen die Ausdehnung bei 80° C unter 0,5 1° lag, während der zweiten .Gruppe die Kondensatoren angehören, die eine Ausdehnung von mehr als 0,5 $> zeigen (Experiment'2). Auf diese. Weise wurde festgestellt, daß in einem Bereich hoher Temperatur über 50° C die Durchbruchsspannung der zweiten Gruppe von Kondensatoren erheblich verschlechtert war und zwar aufgrund der Ausbildung von Hohlräumen oder durch Deformation der Elemente des Kondensators.

Bei den oben erläuterten Experimenten 1 bis 4 wurde als Plastikfolie eine Polypropylenfolie verwendet. Ihnliche Ergeb- · j nisse -wurden in vergleichbaren Experimenten auch erzielt, wenn ; andere Plastikfolien, beispielsweise aus Polystyrol, Polyester, Polycärbonat oder Polysulfon Verwendung fanden.

Ein Beispiel eines nach diesen Erkenntnissen gefertigten Kondensators wird unten erläutert.

Beispiel - j

. Ein Hochspannungskondensator eines Aufbaus gemäß Fig. und TDit 6,6 kV und 100 kVA als Kenndaten wurde hergestellt. Als Isolieröl fand Diarylethan Verwendung. Die Plastikfolie . bestand aus Polypropylen. Der durchschnittliche Potentialgradient betrug 43 V effektiv pro Mikrometer. Der Gehalt von Diarylethan im Polypropylen betrug bei 80° C 2 Gew.-^. Die Ausdehnung war bei 80° C 0,1 $. Das Isolieröl zeigte zufriedenstellende Eigenschaften im gesamten Betriebstemperaturbereich. Der leistungskondensator brachte bei ununterbrochener Verwendung eine lebensdauer über 10 000 Stunden.

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Claims

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Patentansprüche: ι

ίΐ.)Öliniprägnierter Kondensator wit als Isolator dienenden dünnen Isolatorstreifen, dadurch gekennzeichnet, daß der Isola-} torstreifen ausschließlich eine mit Isolieröl getränkte Plastik-* folie ist, die eine Ausdehnung von höchstens 0,5$ bei der Tränkungmit Isolieröl aufweist, dessen Gehalt in der Plastikfolie höchstens 10 Gew.-^ der Plastikfolie beträgt.

2* Olimprägnierter Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Plastikfolie vorzugsweise aus Polypropylen besteht oder aus Polystyrol, Polyester, Polycarbonat oder Polysulfonat.

3. Olimprägnierter Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolieröl vorzugsweise Diary1-ethan ist oder auch Alkylnaphtalin bzw. Dibenzyl-Toluol.

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