DE3041049C2 - Elektrisches Gerät mit einem mit Isolieröl imprägnierten Dielektrikum - Google Patents

Elektrisches Gerät mit einem mit Isolieröl imprägnierten Dielektrikum

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Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit einem Dielektrikum aus Kunstharzschichten, das mit einem Isolieröl aus einem DIarylalkan imprägniert ist.
Bisher wurde in elektrischen Geräten Mineralöl als Isolieröl verwendet. Wegen seiner hohen Viskosität und des hohen Gießpunktes des Mineralöls sowie seiner geringen M Fähigkeit, hohe? Spannungen zu widerstehen, hat die Miniaturisierung elektrischer Geräte ihre Grenze erreicht, so daß man zur Verbesserung der Eigenschaft elektrischer Geräte, hohen Spannungen zu widerstehen, verschiedene synthetische Isolieröle entwickelte. Μ
Als synthetische Isolieröle wurden schon Verbindungen vom Dlarylalkantyp vorgeschlagen, vgl. die DE-OS 29 35 211 und die DE-AS 23 64 127. Dort handelt es sich jedoch um 1,1-Diarylalkane, wie 1-Phenyl-l-ethylphenylethan, 1-Phenyl-l-lsopropylphenylethan und 1-Phenyl-lxylylethan, von denen das nachfolgend als 1,1-PXE bezeichnete 1-Ph^nyl-l-xylylethan seil kurzem praktisch angewendet wird. Obgleich die ! 1-Diarylethane, z. B. 1,1-PXE im Vergleich zu Mineralöl hohen Spannungen besser widerstehen, ist Ihre AiTInI^i zu Metallen nicht 3S günstig. Auf Kupfer- und Bleilegierungen als Lötmetalle zum Verbinden der Drähte in mit Öl Imprägnierten elektrischen Vorrichtungen kann jedoch nicht verzichtet werden. Ein Isolieröl, das geringe Affinität zu diesen Metallen besitzt, verkürzt durch zunehmenden dielektrischen Verlust und damit verbundenen thermischen Zusammenbruch die Lebensdauer des ölimprägnierten elektrischen Geräts.
Die Anmelderin hat gefunden, daß die bekannten als Isolieröle verwendeten 1,1-Dlarylelhane in Gegenwart eines Metalles wie Kupfer und eines Lötmetalles zu einem rasch ansteigenden dielektrischen Verlust führen, der eine starke Wärmeentwicklung verursacht. Über längere Zelt führt dies neben einem Verlust an elektrischer Energie als thermischer Energie zu einem Durchschlagen des elektrischen Gerätes. Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, ein Isolieröl mit verbesserter Affinität zu Metallen und damit verbesserter Langzeltwirkung zur Verfügung zu stellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Isolieröl aus I-Phenyl-2-(ethylphenyl)-ethan und/oder l-Phenyl-2-(isopropylphenyO-ethan besteht.
Die unterschiedliche Affinität der erfindungsgemäß als Isolieröle eingesetzten 1,2-Dlarylethane zu Metallen und die dadurch Im Vergleich zu den bekannten 1,1-Dlaryl- ω ethanen wesentlich verbesserte Langzeltwirkung·, die in den Tabellen 3 und 6 durch Ergebnisse von Vergleichsversuchen belegt Ist, war nicht vorauszusehen. Bei der starken chemischen Ähnlichkell beider Verbindungsarten waren gravierend unterschiedliche elektrische Eigenschaften nicht zu erwarten.
Da In den letzten Jahren In großem Umfange Kunstharzschichten als Dielektrika verwendet werden, müssen die in solche Pfeiektrika enthaltenden elektrischen Vorrichtungen verwendeten Isolieröle außer der FBhlgkeftt hohen Spannungen zu widerstehen und ausgezeichnete Affinität gegenüber Metallen aufzuweisen, damit ein dielektrischer Verlust vermieden wird, die Eigenschaft besitzen, daß sie Kunstharzschichten nicht auflösen oder aufquellen. Außerdem muß Ihre Viskosität gering sein. Die Imprägnierung mit den Ölen Ist um so leichter, je geringer die Viskosität des Öles ist. Luftzwischnnräume treten in geringerem Umfange aui. D|e geringeren Luftzwischenräume sowie die verbesserte Zirkulation des Öls zwischen den Kunstharzschtchten In der In Betrieb befindlichen elektrischen Vorrichtung verstärkt die Eigenschaft, hoher Spannung standzuhalten.
In den Abbildungen zeigt Fig. I die Beziehung zwischen der Anfangsspannung der Korona (oder partiellen)-Entladung eines Mehrfachkondensators und der Zeitdauer des Erhltzens eines aus Kunstharzschichten aufgebauten Mehrfachkondensators, der mit 1,2-DEE, 1,2-CPE bzw. 1,1-PXE imprägniert ist, Fig. 2 die gleiche Beziehung bei einem Kondensator aus Papier-Kunstharzschichten, der mit den genannten Isoiiermittein imprägniert ist.
Die als Isolieröl verwendeten Verbindungen vom 1,2-Diarylethantyp, das heißt I-Phenyl-2-ethylphenyl-ethan, das nachfolgend als 1,2-EDE bezeichnet ist, und l-Phenyl-2-isopropylBhenyl-ethan, das nachfolgend als 1,2-CPE bezeichnet Ist, haben die allgemeine Formel:
CH2-CH2
in der R eine Ethyl- oder Isopropylgruppe ist. Verbindungen vom 1,1-Dlarylethantyp, wie das oben angegebene 1,1-PXE haben die folgende chemische Struktur:
CHj)2
Die 1,1-Diarylethane weisen In der aliphatischen Kette, die die beiden Benzolringe verbindet, ein tertiäres Kohlenstoffatom auf, während die 1,2-Diarylethane kein solches tertiäres Kohlenstoffatom besitzen. Es wurde gefunden, daß die Gegenwart oder Abwesenheit des zuvor erwähnten tertiären Kohlenstoffatoms einen großen Einfluß auf die dielektrischen Eigenschaften der Isolieröle und dementsprechend auf die mit ihnen hergestellten elektrischen Vorrichtungen hat, obgleich die chemische Struktur der 1,1-Dlarylethane und der 1,2-Dlarylethane sehr ähnlich ist. Wie später näher beschrieben ist, werden bei Verwendung von !,2-EDE und/oder 1,2-CPE als Isolieröl anstelle des herkömmlichen 1,1-Diarylethans die Mängel beseitigt, die bei Verwendung des letzteren in einem elektrischen Gerät auftreten. Das zuvor erwähnte 1.2-EDE oder 1.2-CPE kann allein als Isolieröl verwendet werden. Es Ist jedoch auch möglich. Gemische der beiden einzusetzen.
Außerdem können übliche Zusätze, zum Beispiel Antioxydationsmittel, zugemischt werden.
Die Eigenschaften von 1,2-CPE sind in der Tabelle I zusammen mit denen von 1,1-PXE aufgeführt.
3 Tabelle 1 1,2-EDE 30 41 049 4
0,971
148
Eigenschaften synthetischer Isolieröle -67,5 M-CPE 1,1-PXE
0,963 0,988
spezifisches Gewicht 4,1 154 148
Flammpunkt, pC - 65,0 -47,5
Gießpunkt, 0C 33
Viskosität, 10-*mVs 145 5,4 6,5
bei 30 0C 10,5 22,3
00C 35 75
- 200C -170 1870
- 40 0C
sichtbares Gas 81
erzeugende Spannung,
V/um
Dielektrizitätskonstante 2,45
bei 80 0C und 60 Hz
Wie aus dieser Tabelle hervorgeht, sind d?.; verwendete 1,2-EDE und 1,2-CPE dem 1,1-PXE bezüglich der Viskosität, des Gießpunktes und der sichtbares Gas
2,44
2,49
daß die beiden ersten höheren Spannungen standhalten als 1,1-PXE.
Die Verträglichkeiten der oben genannten Verbindun-
erzeugenden Spannung überlegen. Die Tatsache, daß die 25 gen mit einer Polypropylenschicht sind in der Tabelle 2
sichtbares Gas erzeugenden Spannungen von 1,2-EDE und 1,2-CPE höher sind als die von 1,1-PXE bedeutet.
Tabelle 2
zusam r.sengestel It.
Verträglichkeit mit einer Polypropylenschicht
1,2-EDE
1,2-CPE
1,1-PXE
Quellung der Schicht
Gew.-% 1,4 1,4
Menge der im Öl 0,06 0,06
gelösten Schicht, Gew.-%
2,9
0,10
Die Werte der Tabelle 2 wurden dadurch erhalten, daß man die Polypropylenschicht 30 Tage bei 80° C in jedes Isolieröl eintauchte, wobei die Quellung der Schicht die Gewichtszunahme der Schicht durch Ölabsorption angibt und die Menge der Im Öl gelösten Schicht den Gewichtsverlust der ursprünglichen Schicht aufgrund von Lösung.
In dem Mehrfachkondensator mit Schichten aus synthetischem Harz bedeutet fehlendes Quellen der Schicht im Isolieröl, daß die Schichten durch das Öl nicht beeinträchtigt werden, sowie leichte Zirkulation des Öls zwischen den Schlchifsn, was die Eigenschaft, hoher Spannung standzuhalten, verbessert.
Geringe Löslichkeit bedeutet auch eine Verbesserung der Ölzirkulation zwischen den Schichten, da eine Viskositätserhöhung des Öls verhindert wird.
Die Verträglichkeit von 1,2-EDE und 1,2-CPE mit dem Polypropylen ist ausgezeichnet.
Geringere Viskosität eines Isolieröls bedeutet auch größere Wirksamkeit bei der Ableitung von Wärme, die innerhalb eines elektrischen Gerätes entwickelt wird.
Darüber hinaus besitzt sowohl das 1,2-EDE als auch das 1,2-CPE größere Affinität zu Metallen, insbesondere zu Lötmetallen und das in den elektrischen Garäten verwendete Kupfer als 1,1-Diarylethane, wie 1-Phenyl-lethylphenyl-ethan, nachfolgend als 1,1-EDE bezeichnet, 1-Phenyl-l-isopropylphenylethan, nachfolgend als 1,1-CPE bezeichnet und 1,1-PXE. Auf die zuvor genannten Metalle kann In elektrischen Geräten nicht verzichtet werden. Der Einfluß dieser Metalle auf die oben genannten Isolieröle, insbesondere auf den dielektrischen Verlust Ist in der Tabelle J gezeigt. Die Werte dieser Tabeüs wurden durch lOtägiges Erhitzen von jeweils 200 ml Isolieröl zusammen mit 0,5 g Lötmetall oder 5 g Rupfer in einer verschlossenen Glasampulle unter Stickstoff bei einer Temperatur von 80° C ermittelt.
Tabelle 3
Dielektrischer Verlust
dielektrischer Verlust des Isolieröls tan, %
Isolieröl ohne Metall
Lötmetall Kupfer
1,2-Ethan 0,01 0,02 0,02
1,2-EDE 0.01 0.02 0,02
1.2-CPE
Fortsetzung Dielektrischer Verlust
dielektrischer Verlust des Isolieröls tan. %
Isolieröl ohne Metall
Lötmetall Kupfer
1,1-E than 0,01 0,45 0,13
1,2-PXE 0,01 0,43 0,11
1,1-EDE 0,01 0,42 0,12
1,1-CPE
Aus der Tabelle 3 Ist ersichtlich, daß die Isolieröle vom 1,1-Dlarylethantyp denjenigen vom 1,2-Diarylethantyp hinsichtlich der Verträglichkeit mit Metallen unterlegen is sind. Dies bedeutet geringe Affinität zu Metallen, wahrscheinlich aufgrund der Gegenwart des tertiären Kohlenstoffatoms In der die beiden Benzolringe verbindenden rtGlllCilSiOi ι nCi'i.
Elektrische Gerate mit Kunstharzschichten umfassen solche mit Schichten aus synthetischem Harz und solche mit Schichten aus synthetischem Harz und Isolierpapier. Die Kunstharzschichten stellen die üblicherweise In herkömmlichen elektrischen Isollermaterlallen verwendeten dar und bestehen vorzugsweise aus Polyoleflnschlchten. zum Beispiel einer Polyethylen- oder Polypropylenschicht, einer Polyesterschicht oder einer Polyvinylldenfluorldschicht. wobei Polypropylenschichten bevorzugt werden. Eine bevorzugte Polyesterschicht Ist eine PoIy-(ethylenterephthalat)-schicht.
Wenn das elektrische Gerät aus einem Kondensator für Wechselstrom besteht, bevorzugt man Schichten aus synthetischem Harz mit geringem dielektrischen Verlust, und wenn i,2-EDE oder 1,2-CPE In Kombination mit einem solchen synthetischen Harz verwendet werden. bevorzugt man Polyolefln-/und PoUesterschichten. Insbesondere Polypropylenschichten.
Wenn andererseits das elektrische Gerät aus einem Kondensator für Gleichstrom besteht, kann der dielektrische Verlust der Schicht vernachlässigt werden und dementsprechend werden Polyolefin- und Polyesterschichten sowie Polyvlnylidenfluorldschichten bevorzugt.
Die Dicke der zuvor erwähnten Schichten aus synthetischem Harz hängt von der diese Schichten enthalten-
Tabelle 4
den elektrischen Vorrichtung ab und Ist daher nicht begrenzt. Gewöhnlich bewegt sie sich jedoch In einem Bereich von 6 μηι bis 100 μην Das zusammen mit den synthetischen Harzschichten verwendete Isolierpapier besteht aus üblicherweise verwendetem Isolierpapier.
Die öllmprägnlerten elektrischen Vorrichtungen umfassen zum Beispiel Kondensatoren, Kabelelemente z. B. mit Polyolel'lnschichien und isuiici papier und Transformatoren.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel I
Kondensatorelemente vom Papler-Kunstharz-Typ mit einer Kapazität von 12 μΡ wurden dadurch hergestellt, daß man eine Schicht aus Isolierpapier mit einer Dicke von 18 Mikrometer und einem spezifischen Gewicht von 0,80g/cm! zwischen zwei Schichten aus Polypropylenfolie mit einer Dicke von 18 Mikrometer legte, die Isolierschicht und zwei Elektrodenzuleitungen zusammensetzte und das Ganze aufwickelte.
Andere vollständig aus Kunstharzschichten aufgebaute Kondensatorelemente mit einer Kapazität von 10 mF wurden aus zwei Polypropylenfolien mit einer Dicke von 18 Mikrometer hergestellt. Die beiden verschiedenen Kondensatorelemente wurden In jeweils ein Kondensatorgehäuse eingesetzt, worauf man mit 1,2-EDE, 1.2-CPE bzw. 1,1-PXE (als Vergleich) auffüllte und die Dielektrizitätskonstante (ε) bei 20° C die angewandte Spannungsbeanspruchung (G. V/μΐη) und tiie Energiedichte (ε g2) der so hergestellten Kondensatorelemente ermittelte. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 4 zusammengestellt.
Eigenschaften der Kondensatoren Dielektrizitäts angewandte Energiedichte,
Isolieröl Dielektrikum konstante, ε Spannungs ε G2
beanspruchung
G. V/μπι
2,67 40 4272
1,2-EDE Papier-Kunst
harzschichten 2,25 42 3969
nur Kunstharz
schichten 2,67 40 4272
U-CPE Pap i er-Kunstharz-
schichten 2,25 42 3969
nur Kunstharz
schichten 2,67 48 3855
1,1-PXE Papier-Kunstharz-
schichten 2,25 37 3080
nur Kunstharz
schichten
Die Tabelle 4 zeigt, daß der mit 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE Imprägnierte Kondensator eine größere Energiedichte besitzt als der mit 1.1-PXE Imprägnierte. Da in den Kondesaiorelementen der gleichen Kapazität das Volumen des Kondensators umgekehrt proportional zu seiner Energledlchie Ist. kann der mit 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE
Tabelle 5
Imprägnierte Kondensator stärker miniaturisiert werden als der mit 1.1-PXE Imprägnierte Kondensator.
Die Anfangsspannung der partiellen Entladung Ist für die oben genannten Kondensatorelemente In der Tabelle 5 gezeigt.
Anfangsspannung der partiellen Einladung
Einheit: V/μηι
Anfangsspannung der partiellen
Isolieröl Dielektrikum Entladung
bei - 40 "C bei 20 0C bei 80 0C
I.2-EDE Papier-Kunst
harzschichten		 65 90 120
nur Kunstharz
schichten		 70 100 130
1.2-CPE Papier-Kunst
harzschichten		 65 90 120
nur Kunstharz
schichten		 70 100 130
I.l-PXE Papier-Kunst
harzschichten		 50 88 HO
nur Kunstharz-
schichten		 47 93 HO
Die Tabelle 5 zeigt, daß die Anfangsspannung der partiellen Entladung für die mit 1.2-EDE bzw. 1.2-CPE imprägnierten Kondensatoren höher ist. als die für den mit 1.1-PXE imprägnierten Kondensator. Mit anderen Worten, die mit 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE imprägnierten Kondensatoren halten einer höheren Spannung stand als der mit I.l-PXE imprägnierte Kondensator. Es ist auch ersichtlich, daß diese Tendenz bei niedrigerer Temperatur beachtlich ist. Diese Ergebnisse beruhen (1) auf der geringeren Viskosität von 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE als 1,1-PXE. was die Imprägnierung des Kondensators mit dem Isolieröl leichler macht. (2) der niedrigeren Viskosität von 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE sogar bei niedriger Temperatur, was das Eindringen des Isolieröls zwischen die Schichten erleichtert, wie die Tabelle 1 zeigt, und (3) der geringeren Löslichkeit der Polyproylenschichten in 1.2-EDE und 1,2-CPE und der geringeren Quellung der Polypropylenschichten in diesen beiden 1,2-Diarylethanen im Vergleich zum Isolieröl vom 1,1-Diarylethantyp.
Dann wurde an jede Gruppe der oben genannten Kondensatoren bei einer Umgebungstemperatur von 90° C an 100 aufeinanderfolgenden Tagen eine Wechselspannung angelegt, die zweimal so hoch war, wie die bemessene. Nach Ablauf der 100 Tage wurde die Anzahl der noch in Betrieb befindlichen Kondensatorelemente ausgezählt, um die Überdauerungsrate zu errechnen, und der dielektrische Verlust der Kondensatoren, die nicht durchgeschlagen waren, wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 6 zusammengestellt.
In allen Kondensatorelementen wurde Lötmittel für die inneren Verbindungen verwendet. Wie aus der Tabelle 6 ersichtlich ist, war bei allen ölimprägnierten Kondensatorelementen der dielektrische Verlust vor der Anwendung im wesentlichen gleich, ungeachtet der Art der Isolieröles. Nach Beginn der Anwendung zeigte jedoch der mit einem Isolieröl vom 1,2-Diraylethantyp imprägnierte Kondensator hinsichtlich des dielektrischen Verlustes abnehmende Tendenz, während der dielektrische Verlust beim Kondensator, der mit einem Isolieröl vom 1,1-Diarylethantyp imprägniert war. zunehmende Tendenz zeigte und dieser Wert etwa das Zweifache des Wertes erreichte, den der mit einem 1.2-Diarylethan als Isolieröl imprägnierte Kondensator aufwies. Der Grund für das starke Ansteigen des dielektrischen Verlustes wird der Wirkung des beim Verbinden der Drähte innerhalb des Kondensators verwendeten Lötmittels zugeschrieben.
Verantwortlich für die geringere Überdauerungsrate der mit I.l-PXE. U-EDE oder 1,1-CPE imprägnierten Kondensatoren im Vergleich zu den mit 1.2-EDE oder 1,2-CPE imprägnierten Kondensatoren ist der thermische Zusammenbruch, der den ansteigenden dielektrischen Verlust begleitet. Ein geringerer dielektrischer Verlust bedeutet eine geringere Wärmeentwicklung der elektrischen Isolierelemente. Auch vom Gesichtspunkt einer wirtschaftlichen Ausnutzung der elektrischen Energie sind die 1,2-Diarylelhane erwünschter als die I.l-Diarylethane.
Um die Eigenschaft der so hergestellten Kondensatorelemente, hoher Spannung bei niedriger Temperatur zu widerstehen, zu untersuchen, wurde auf die verschiedenen Kondensatorelemente bei einer Umgebungstemperatur von -40° C an 50 aufeinanderfolgenden Tagen eine Wechselspannung angelegt, die das Zweifache der bemessenen Spannung betrug. Die Überdauerungsrate der Kondensatorelemente geht aus der Tabelle 7 hervor.
9 10
Tabelle 6
Überdauerungsrate und dielektrischer Verlust vor und nach der Wärmebehandlung
Isolieröl U-EDE 1,2-Ct1E 1.1-PXE I.l-EDE 1,1-CPE
Dielektrikum thermische
Eigenschaften		 100
100		 100
100		 60
80		 60
80		 60
80
Püpier-
Kunstharzschichten
nur Kunstharzschichten		 Überdauerungsrate
nach 100 Tagen, %		 0,050
0,045		 0,050
0,045		 0,050
0,082		 0,050
0.083		 0,050
0.082
Papier-
Kunstharzschichten		 dielektrischer Verlust zu
Anfang nach 100 Tagen		 0,031
0,028		 0.031
0,028		 0,032
0,057		 0,031
0.055		 0.031
0.054
nur Kunstharz
schichten		 zu Anfang
nach 100 Tagen
Tabelle 7
Wirkung niedriger Temperatur auf die Eigenschaft, hoher Spannung zu widerstehen.
Überdauerungsrate, %
Isolieröl
Dielektrikum
1.2-EDE 1.2-CPE 1.1-PXE 1.1-EDE
Überdauerungsrate,'
Papier- 100 100 60 80
Kunstharzschichten
nur Kunstharzschichten 100 100 40 70
Die Viskosität von 1,1-EDE bei verschiedenen Temperaturen beträgt: 4.1 · 10" m2/s bei 30° C, 10.5 ■ 10" m2/s bei 0° C. 41 · 10" m2/s bei -20° C und 220 10" mVs bei -40° C.
Der Grund für die höhere Überdauerungsrate der mit 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE imprägnierten Kondensatoren im Vergleich zu den mit 1,1-PXE oder 1,1-EDE imprägnierten beruht auf der leichleren Zirkulation von 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE zwischen den Kunstharzschichten des Kondensators aufgrund der geringeren Viskosität des 1.2-EDE und 1,2-CPE bei niedriger Temperatur im Vergleich zur Viskosität von 1,1 -PXE und 1,1 -EDE, so daß die mit 1,2-EDE oder 1.2-CPE imprägnierten Kondensatoren höheren Spannungen besser widerstehen. so
Um die thermische Beständigkeit der mit verschiedenen Isolierölen imprägnierten Kondensatoren zu ermitteln, wurden die oben genannten Kondensatorelemente auf einer Temperatur von 70° C gehalten, und die Anfangsspannung der partiellen Entladung der Kondensatorelemente wurde nach einer vorbestimmten Erhitzungszeit gemessen. Die Fig. 1 zeigt die Veränderung der oben erwähnten Spannung in den nur aus Kunstharzschtchten zusammengesetzten Kondensatorelementen nach der Erhitzungszeit und die Fi g. 2 die gleiche Beziehung bei den Kondensatoren mit Papier-Kunstharzschichten. In beiden Figuren veranschaulicht die Linie A die Beziehung in dem mit 1,2-EDE bzw. 1,2-CPE imprägnierten Kondensatorelement und die Linie B die Beziehung in dem mit 1,1-PXE imprägnierten Kondensatorelement.
Aus den Flg. I und 2 ist ersichtlich, daß in den mit 1.2-EDE bzw. 1,2-CPE imprägnierten Kondensatoren die Zelt bis zur Erreichung der Anfangsspannung der partiellen Entladung kürzer ist als bei dem mit 1,1-PXE imprägnierten Kondensator. Dies beruht auf der besseren Imprägnierung mit Isolieröl bei Verwendung von 1.2-EDE und 1.2-CPE aufgrund deren geringerer Viskosität im Vergleich zu der Imprägnierung mit dem Isolieröl 1.1-PXE mit höherer Viskosität.
Wie schon oben erwähnt, ermöglicht die Verwendung von 1.2-EDE oder 1.2-CPE die Miniaturisierung von Kondensatoren aufgrund der erhöhten Energiedichte. Die so miniaturisierten Kondensatoren widerstehen längere Zeit verläßlich in hervorragender Weise hoher Spannung in einem breiteren Bereich von Umgebungstemperaturen.
Die zuvor erläuterten Kondensatoren sind nicht nur für Wechselstrom sondern auch für Gleichstrom brauchbar.
Beispiel 2
Dieses Beispiel veranschaulicht mit Öl gefüllte Kabel, die mit den Isolierölen, zum Beispiel 1,2-EDE oder 1,2-CPE, imprägniert sind.
Zehn Kabelstücke für elektrische Energie mit einer Länge von 2 m, die mit einer Polypropylenschicht und Isolierpapier isoliert waren, wurden in jedes der folgenden Isolieröle eingetaucht, worauf Wechselspannung vom 1,5fachen der bemessenen Spannung auf sie angewandt wurde. Nach lOOtägiger Anwendung wurde die Anzahl der nicht zusammengebrochenen Kabel und der dielektrische Verlust der nicht zusammengebrochenen Kabel untersucht. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 8 aufgeführt.
Tabelle 8 1,2-EDE !,2-CPE 1.1-PXF 1,1-EDE Alkylbenzol ')
Isolieröl 100 100 70 70 40
Überdaue- 0,07 0,07 0.18 0.18 0,07
rungsrate, %
dielektrischer
Verlust,
tan δ, %
') Alkylbenzol entsprich! dem Isolieröl Nr. 2-1 in den japanischen Industrial Standards C-2320/1978.
Aus der Tabelle 8 Ist ersichtlich, daß die Überdauerungsrale der mit 1,2-EDE oder 1.2-CPE imprägnierten Kabel höher war als die der mit 1.1-PXE. 1.1-EDE oder Alkylbenzol imprägnierten Kabel. Die höhere Überdauerungsrate bedeutet eine höhere Durchschlagfestigkeit Für das Ausbleiben eines thermischen Zusammenbruchs Ist der gering, dielektrische Verlust verantwortlich.
Die verbesserten Eigenschaften resultieren aus (D der geringeren Viskosität von 1,2-EDE bzw. 1,2-CPE, (2) der geringeren Quellung und Lösung der Polypropylenschicht In 1.2-EDE oder 1,2-CPE und (3) der günstigen Affinität von 1.2-EDE oder 1.2-CPE zu Kupfer und Lötmetall, die als Leiter oder Verbindungsmaterial im Kabel verwendet werden.
Die Verwendung von 1,2-EDE oder 1,2-CPE in Kabeln für die Leitung elektrischer Energie verleiht also ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich des Siandhaltens gegenüber hohen Spannungen und der dielektrischen Eigenschaften.
Beispiel 3
Es wurden drei Arten von Papier-Kunstharzschicht-Kondensatoren hergestellt. Jedes dielektrische Element bestand aus zwei Schichten von synthetischem Harz ;nit einer Dicke von 18 Mikromeler und einer Schicht Isolierpapier mit einer Dicke von 12 Mikrometer, das zwischen (lie Kiin<;thar7<;rhirhlen oelppt war. OiC Sv!lthsiischsr!
Harze bestanden aus Polypropylen, Polyester und Polyvinylidenfluorid.
Gelrennt wurde ein nur aus Kunstharzschichten zusammengesetzter Kondensator hergestellt. Das dielektrische Element bestand aus zwei Schichten Polyvinylidenfluoridfilm.
Die so hergestellten Kondensatoren wurden mit 1,2-EDE, 1,2-CPE bzw. l.l-PCE imprägniert.
Die Dielektrizitätskonstante (ε), die ungewandte Spannungsbeanspruchung (G) und die Encrgicdichte {ε Cr) bei 20r C der so hergestellten Kondensatoren wurde festgestellt und ist in Tabelle 9 wiedergegeben. In der Tabelle 9 gibt die angewandete Spannungsbeanspruchung den Wert nach 104facher Entladung einer Gleichspannung an.
Tabelle 9 Kondensators Dielektrizitäts angewandte Energiedichte
Eigenschaften des Dielektrikum konstante, ε Spannungs (ε G-) X 104
Isolieröl beanspruchung
G (Υ/μίτι)
Papier-Kunstharz
schicht 3,0 240 17,8
Polypropylen 3.4 240 19.6
1,2-EDE Polyester 6,9 230 36,5
Poly-VDF ') 3,0 240 17,3
Polypropylen 3,4 240 19,6
S 1,2-CPE Polyester 6,9 230 36,5
M Poly-VDF i) 3,0 210 13,2
ν
•I 		Polypropylen 3,4 210 15,0
'ä 1,1-PXE Polyester 6,9 205 29,0
% Poly-VDF')
I nur Kunstharz
κ-
r.i 		schicht 10 190 361
% Poly-VDF 10 190 361
S 1,2-EDE Poly-VDF 10 150 225
FJ 1,2-CPE Poly-VDF
1,1-PXE
') Poly-VDF bedeutet Polyvinylidenfluorid
Außerdem wurde die biologische AMmufWilgkeit von 1,2-EPE und 1,2-CPE nach folgender Standardmethode ermittelt;
Unter Verwendung von Belebtschlamm, wie er von der Association of Examination of Chemicals and Chemical Products (K-4gakuhln Ken» Kyokal of Japan) beschrieben ist, wurde ein Kulturmedium, das den
Belebtschlamm und 200 ppm 1,2-EPE bzw. 1,2-CPE enthielt, in einem Kolben unter Anwendung der Schottelmethode kultiviert. Nach lötägiger Kultivierung wurde die Probe im Kulturmedium gasehromatographisch untersuchu im Kulturmedium war kein 1,2-EPE oder 1,2-CPE feststellbar, was die ausgezeichnete biologische AbbauRihigkeit von 1,2-EPE und M-CPE bestätigt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

  1. Patentanspruch;
    Elektrisches Gerat mit einem Dielektrikum aus Kunsthajzschiehten, das mit einem isolieröl aus einem Dlarylalkan imprägniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolieröl aus l-PhenyI-2-(ethylphenyO-ethan und/oder l-PhenyI-2-CisopropylphenyO-ethan besteht
    IO
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