DE2364722A1

DE2364722A1 - Oelimpraegnierter kondensator

Info

Publication number: DE2364722A1
Application number: DE2364722A
Authority: DE
Inventors: Yasuo Iljima
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1973-12-27
Publication date: 1974-07-11
Also published as: FR2212625A1; US3900774A; DE2364722C2; CA998123A; AU6399973A; FR2212625B1; GB1451972A

Description

PATENTANWÄLTE

. H. LEINWEBER dipl ing H. ZIMMERMANN

. A. Gf. v. WENGERSKY 2364722

8 München 2, Rosental 7, 2. Aufg.

T.i.-Adr. Ulnpat München Telefon (Uli) 210SfIf

Postschedc-Konto: München 22045

21.. Dezember 1973

Unter Zeichen

Wy/Sm - POS 32 757

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

Bei ölimprägnierten Kondensatoren wurde -bisher Kondensatorpapier oder Isolationspapier als dünner Isolatorstreifen zwischen den Belegungen verwendet. Seit neuestem'werden auch-Plastikfolien als Teil solcher Isolatorstreifen verwendet. Bei den gegenwärtig verwendeten.Plaäikfolien wird dabei die Oberflächenrauhigkeit und die Trübung aufgrund des inneren kristallinen Zustandes nicht beachtet.·"-

Ebenso wenig wird bisher der totalen Lichtdurchlässig-, keit der Folie Beachtung geschenkt, die mit der Verunreinigungskonzentration und physikalischen Fehlern zu tun hat, die zum Zeitpunkt der Herstellung der Plastikfolie entstehen.

Die gegenwärtig für ölgetränkte Kondensatoren verwendeten .Plastikiolien haben glatte Oberflächen, um so eine gleichmäßige

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Dicke der Plastikfolie sicherzustellen. Es-wurde nun festge- j stellt, daß diese Tendenz bei dünnen-Isolatorstreifen für öl-■ imprägnierte Kondensatoren nicht zu guten Ergebnissen führt.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die dielektrische Festigkeit eines ölimprägnierten Kondensators mit Plastikfolie als Isolatorstreifen zu erhöhen und dabei gleichzeitig seine Abmessungen und sein Gewicht zu verkleinern, sowie Leistungsverluste durch Verwendung von Plastikfolien herabzusetzen, die niedrige Leistungsverluste aufweisen.

Ein entsprechender ölimprägnierter Kondensator führt zu folgenden Vorteilen: - -. '

Ί. Das Tränken mit Isolieröl ist einfach und rasch durchführbar. ,

2. Es ist sichergestellt, daß- zwischen den Isolierfilmen eine ausreichende Menge von Isolieröl vorhanden ist.

3. Die Wahrscheinlichkeit des Entstehens von Hohlräumen zwischen den Plastikfolien ist vermindert. Gleichzeitig wird die Koronastartspannung aufgrund des geeigneten Olgehaltes verbessert. Eine Verschlechterung oder Zerstörung aufgrund von Koronaentladüngen ist weniger wahrscheinlich.

4. Es ist so möglich, einen neuen Kondensator typ zu konstruieren. Beispielsweise ist es möglich, einen ölimprägnierten Kondensator zu erhalten, der als Isolatorstreiien ausschließlich eine Plastikfolie verwendet und einen hohen Potentialgradienten hat, sowie aufgedampfte Belegungen aufweist.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merk ale der'Erfindung¹ ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Ir. der Zeichnung

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ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht und zwar zeigen

- Fig. 1 eine Ansicht eines Modellkondensators gemäß der
Erfindung mit einer ersten Isolatorverteilung,

Fig. 2 eine abgewandelte zweite Ausführungsform,
Fig. 3 eine abgewandelte dritte Ausführungsform,

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Korona start spannung und der Trübung für
einige Plastikfolien,

Fig. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen Durchbruchspannung und Trübung für einige
Plastikf alien,

Fig. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Korona start spannung und der Oberflächenrauhigkeit für Modellkondensatoren, und

Fig. 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen der Durchbruchsspannung und der Oberflächenrauhigkeit für einige Modellkondensatoren. j

Gemäß der Erfindung werden bezüglich des Oberflächenzu- ■ Standes der Plastikfolie, die als ölgetränkter dünner Isolator-! streifen verwendet wird, Einschränkungen gemacht.

Fig. 1 und 2 zeigen typische Isolator struktur en von
Plastikfolien in Kombination mit Kondensat or papier. Die Struk- ■■ tür gemäß Fig. 1 wird in Sandwich-Typen verwendet. In der Figur; erkennt man eine Elektrode 1 aus einer Metallfolie·/ beispielsweise einer Aluminiumfolie, Kondensatorpapier 2, eine Plastik-

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folie 3 und Isolieröl 4, mit dem das Kondensatorpapier und die ■ Plastikfolie getränkt sind. Die Anordnung der einzelnen Teile

entspricht der in Fig. 1 gezeigten Darstellung. Fig. 2 zeigt j

eine abgewandelte Ausführungsform mit umgekehrter Sandwichan- |

Ordnung. Diese Ausführungsform ist derjenigen von Fig. 1 über- '

legen, da erheblich mehr Plastikfolie Verwendung findet. Auch . in Fig. 2 sind wieder die Elektroden 1 aus einer Metallfolie, wie einer Aluminiumfolie, das Kondensatorpapier 2, Plastikfolien 3 und Isolieröl 5 zu erkennen, mit dem das Kondensatorpapier

und die Plastikfolie getränkt sind. . j

Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der als Dielektrikum des Kondenstors ausschließlich Plastikfolie Verwendung . findet. Auch hier erkennt man wieder Elektroden 1 aus Metallfolie,wie Aluminiumfolie, Plastikfolien 3 und Isolieröl 4, mit dem die Plastikfolien getränkt sind. Ein solcher Aufbau macht beim Tränken mit Isolieröl erhebliche Schwierigkeiten. Der mit einer solchen Struktur bisher erzielbare Potentialgradient liegt bisher höchstens bei etwa 20 V/jam. Es wurd deshalb bisher angenommen, daß mit einer solchen Struktur praktisch und wirtschaftlich verwendbare Kondensatoren nicht erzielt werden könnten. Ein praktisch verwendbarer Kondensator muß einmPotentialgradienten von mindestens 30 V/um aufweisen.

Die erfindungsgemäß erzielbaren Wirkungen werden anhand der im folgenden.erläuterten Experimente verständlich werden.

Ex|)eriment_1.

Modellkondensatoren mit einer Isolationsst'ruktur mit Fig. 2 und 3 wurden hergestellt, indem für die Elektroden eine Aluminiumfolie und als Plastikfolien Polypropylenfolien ver- . ι

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schiedener Trübungswerte verwendet wurden. Die Eigenschaften der Kondensatoren wurden untersucht. Fig. 4 zeigt die Koronastart-.spannung der Modellkondensatoren. Kurve A wurde mit einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 2, Kurve. B mit einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 3 erhalten. Es ist zu erkennen, daß die Koronastartspannung in Abhängigkeit von der Trübung der Plastikfolie erhebliche Änderungen erfährt. Die Änderung ist besonders stark im Falle von Kondensatoren, die, wie in 5!ig. .3 gezeigt, ausschließlich Plastikfolien verwenden. Fig. 5 zeigt die Durchbruchsspannung der Modellkondensatoren. Auch hier ist wieder die Kurve A mit einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 2, die Kurve B mit einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 3 erhalten. Auch die Durchbruchsspannung ändert sich, wie der Figur¹entnommen werden kann, beträchtlich mit der Trübung der Plastikfolie. Sowohl im Fall von Fig. 4, wie auch im Fall von Fig.. 5 werden zufriedenstellende Resultate dann erzielt, wenn di-e Trübung über 10 $> und insbesondere über 20 i» liegt. ·

Modellkondensatoren des Aufbaus von Fig. 3 wurden unter Verwendung von Plastikfolien aus dem oben erläuterten Material hergestellt, wobei jedoch, dieses Material unterschiedliche Werte des totalen Lichtdurchlässigkeitsfaktors (gemessen nach ASTM-D 1003) und Trübungen (gemessen nach ASTM-D 1003) aufwiesen. · Diese unterschiedlichen Werte sind in¹der unten folgenden . Tabelle 1 angeführt. Die sich anschließende Tabelle 2 zeigt die Koronastartspannung, tan ö und die Durchbruchsspannung der gleichen Modellkondensatoren. Besonders befriedigende Ergebnisse konnten dort.erzielt werden, wo der totale Lichtdurchlässigkeitsh faktor über 80 i» lag.

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	■ - 6 - Tabelle 1 '	2364722
Modell No.	Durchlässigkeitsfaktor (⁰A)	Trübung ($.)
1	95.3	43.9
2	94.5	4.2
3	80.2	38.7
4	81.5	5.0
UO	75.0	42.5
6 y-	74.0	5.7

Tabelle 2

Modell No.	Koronastartspannung (V^m)	tanfW	Durchbruchs spannung (VAim)
1	88	0.005	105
2	64	0.005	70
3	.87	0.05	95
4	42 ' .	0.03	65
5	65	OJO	72
6 .	48 .	0.09	60

Es wurden Modellkondensatoren des Äufbaus gemäß Fig. 3 mit Plastikfolien aus dem im Experiment 1 angegebenen Material hergestellt, wobei jedoch die Oberflächenrauhigkeit der Modell

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kondensatoren verändert wurde« Fig. 6 zeigt die Koronastartspannung. Fig.. 7 die Durchbruchs spannung dieser Modellkondensatorenin Abhängigkeit von der Oberflächeiirauhigkeit. Den I Figuren kann entnommen werden, daß zufriedenstellende Ergeb-

.jnisse dort zu erzielen waren, wo die Qherflächenrauhigkei.t 0,3 [bis 1,5 jämHa (gemessen nach JlS-b 0601) betrug. ·

Die obigen Experimente wurden unter Verwendung von Polypropylenfolien durchgeführt» Gleiche Ergebnisse wurden auch ! mit Plastikfolien aus Polystyrol, Polyäthylen, Polyester und iPolycarbonat ersielt, sowie mit durch Ablagerung von Dünnschich-■ ten hergestellten Kondensatoren. Ein Beispiel eines ölimprägnierten Kondensators gemäß der Erfindung wird hier unten noch erläutert. -

Ein Hochspannungskondensator einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 3 mit Betriebskennwerten von 6,6 kV und 100 kVA wurde hergestellt. Dabei wurden Plastikfolien aus Polypropylen verwendet. Ein solcher Kondensator hebt sich deutlich von einem Kondensator mit einer Isolationsstruktur gemäß Fig. 1 ab und zwar insbesondere bezüglich tan cf , der' Koronastart spannung, des sich bei der Konstruktion ergebenden mittleren Potentialgradienten, des Temperaturanstiegs und des Gewichtes. Einzelheiten sind der unten folgenden Tabelle 3 'zu entnehmen. Bezüglich der anderen Eigenschaften waren keine wesentlichen Unterschiede zwischen den beiden verglichenen Kondensatoren festzustellen. Der erfindungsgemäße Kondensator wurde für eine Lebensdauer von mehr als 10 000 Stunden erfolgreich getestet. -

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- 8 Tabelle 3

Kondensator	Erfindung	Stand der Technik
Betriebswerte	6.6 kV, 100 kVA	6.6 kV, 100 kVA
Mittlerer Potential- gradient	41.3 V/Jam	27.5 V/)am '
tan <f (bei 20⁰C)	.0.01 i>	0.15 1" '
Koronastartspannung	i15 kV	> 14 kV
Temperaturanstieg bei 30OC)	<2° .	<15°
Gewicht ·	<45 kg	65 kg

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t. !

Claims

j. - ■ ■ 'j

! Patentansprüche: ■

j .l^JL/Ölimprägnierter Kondensator mit einem zwishen zwei
I Elektroden eingelegten dünnen Isolatorstreifen, dadurch ge-
! kennzeichnet, daß der Isolatorstreifen eine Plastikfolie ist, : die eine Trübung τοη mindestens 20 i» hat. 1

: 2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
• daß die totale Lichtdurchlässigkeit der Plastikfolie mindestens I 80 Io beträgt. j

3. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ^: daß die Oberflächenrauhigkeit der Plastikfolie in-einem Bereich zwischen 0,3 und 1,5 Wi Ha liegt. ;

4. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' . daß der dünne Isolatorstreifen ausschließlich aus der Plastik- ^! folie besteht.

5. Kondensator nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, j ι daß die Elektroden aus einem Film aufgedampften Metalls be- j stehen.

6. Kondensator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Plastikfolie aus Polypropylen besteht.

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4ο

L e e r s e i t e