DE3125762A1 - Elektrisches isolieroel und oelgefuellte elektrische vorrichtung - Google Patents
Elektrisches isolieroel und oelgefuellte elektrische vorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Isolieröl und ölgefüllte elektrische Vorrichtungen, die mit diesem
Isolieröl getränkt sind. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Isolieröl und ölgefüllte elektrische
Vorrichtungen, wobei das Isolieröl ein Gemisch von Diarylalkanen und spezifischen zusätzlichen Verbindungen darstellt.
Die hier angewendete Bezeichnung "Isolieröl" soll dielektrische Flüssigkeiten bzw. Fluids einschliessen.
Elektrische Vorrichtungen, wie Kondensatoren, Starkstromkabel
und Transformatoren, wurden in jüngerer Zeit so ausgebildet, daß sie hohen elektrischen Spannungen widerstehen,
trotzdem jedoch geringe Abmessungen besitzen. Bei dieser Tendenz werden Kunstharzfolien oder dergleichen
anstelle von oder gemeinsam mit dem üblichen Isolierpapier verwendet. Infolgedessen wurden die Anforderungen, die an
elektrische Isolieröle gestellt werden, sehr streng, üblicherweise wurden auf diesem Fachgebiet Mineralöle,
Alkylbenzole, Polybutene, Alky!naphthaline, Alkyldiphenyle
und Diarylalkane als Elektroisolieröle für ölgefüllte elektrische Vorrichtungen vorgeschlagen und angewendet.
Das Verhalten dieser Isolieröle ist jedoch der vorstehend erwähnten Entwicklung der elektrischen Vorrichtungen nicht
angepaßt. Speziell im Hinblick auf elektrische Vorrichtungen, in denen aus Kunstharzen hergestellte Isoliermaterialien
vorliegen, sind die Eigenschaften solcher Isolieröle nicht zufriedenstellend.
Mit dem Erfordernis der Hochspannungs-Widerstandsfähigkeit
und Größenverminderung von elektrischen Vorrichtungen
ist es notwendig geworden, daß die Elektroisolieröle hohe dielektrische Durchschlagsspannung, niederen dielektrischen
Verlustwinkel und gute Kapazität zur Absorption von gasförmigem Wasserstoff aufweisen.
Das Absorptionsvermögen für gasförmigen Wasserstoff zeigt die Stabilität des Isolieröls gegen Corona-Entladung unter
elektrischen Hochspannungsbedingungen an. Je höher das Gasabsorptionsvermögen ist, umso geringer ist die Möglichkeit
einer Corona-Entladung, was dem Isolieröl den Vorteil einer ausgezeichneten Stabilität oder Lebensdauer verleiht.
Um die Erfordernisse der Anwendung bei hohen Spannungen zu erfüllen, werden neuerdings Kunststoffolien, wie PoIyolefinfolien,
Polystyrolfolien und Polyesterfolien, anstelle des oder als Teil des üblichen Isolierpapiers als
Isoliermaterialien oder dielektrische Materialien für elektrische Vorrichtungen, wie ölgefüllte elektrische
Kabel und Kondensatoren, verwendet. Im Hinblick auf ihre dielektrische Festigkeit, den dielektrischen Verlustwinkel
und die Dielektrizitätskonstante werden Polyolefinfolien,
insbesondere Folien aus Polypropylen und vernetztem Polyäthylen, als Kunststoffolien bevorzugt.
Wenn diese Polyolefinfolien mit einem Isolieröl getränkt
werden, verursachen einige öle in gewissem Ausmaß ein Quellen der Folien. Wenn eine Folie quillt, erhöht sich
die Dicke der Isolierschicht und als Folge davon wird in Kabeln der Widerstand gegen das Fließen des Isolieröls
erhöht und tritt in elektrischen Kondensatoren unzureichende Imprägnierung mit dem Isolieröl ein, wodurch die Bildung
von Hohlräumen (nicht imprägnierten Bereichen) verursacht und eine unerwünschte Erniedrigung der Corona-Entladungsspannung
verursacht wird.
Bei Verwendung der vorstehend erwähnten üblichen Elektroisolieröle
sind die Werte der dielektrischen Durchschl'agsspannung
(BDV) und der dielektrische Verlustwinkel, ange-
geben als Tangens (tan 6 ) in gewissem Maß zufriedenstellend,
jedoch das Absorptionsvermögen für gasförmigen Wasserstoff oder die Corona-Entladungscharakteristik
sowie die Formbeständigkeit bei Verwendung von Polypropylenfolien sind nicht Eufriedenstellend.
Im Hinblick auf den vorstehend beschriebenen Stand der Technik liegt der Erfindung die vorherrschende Aufgabe
zugrunde, ein verbessertes Elektroisolieröl und ölgefüllte elektrische Vorrichtungen, die mit dem verbesserten Isolieröl
imprägniert sind, zur Verfügung zu stellen, die frei von den vorstehend beschriebenen Nachteilen des
Standes der Technik· sind.
Aufgabe der Erfindung ist es außerdem, ein elektrisches Isolieröl zu schaffen, das eine ausgezeichnete Dielektrizitätskonstante
und andere elektrische Eigenschaften besitzt, das gute Absorptionsfähigkeit für gasförmigen
Wasserstoff hat und das ausgezeichnet anwendbar für Isoliermaterialien aus Kunststoffolien ist.
Es ist außerdem Aufgabe der Erfindung, ölgefüllte elektrische
Vorrichtungen zur Verfugung zu stellen, die ausgezeichnete
Corona-Entladungscharakteristik, dielektrische Durchschlagsspaniung und andere elektrische Eigenschaften
besitzen und lange Lebensdauer haben.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Elektroisolieröl·,
das folgende Bestandteile enthält:
(a) mindestens ein Diarylalkan und
(b) mindestens eine Verbindung der nachstehenden Verbindung
sgruppen der folgenden allgemeinen Formeln :
(D (ID
CH== C CH3
R.
(Ill)
R1 R2
/
/
C CH2 C CH2
R.
(IV)
worin jeder der Reste R- bis R4 für ein Wasserstoffatom
oder eine Methylgruppe steht und die Gesamtzahl der Kohlen-
stoffatome in den Resten R1 bis R, eine Zahl von 0 bis
2 bedeutet.
Gegenstand der Erfindung sind außerdem elektrische Vorrichtungen, die mit dem vorstehend definierten elektrischen
Isolieröl imprägniert sind.
Die Erfindung wird nachstehend ausführlicher beschrieben.
Zu erfindungsgemäß definierten elektrischen Vorrichtungen
gehören elektrische Kabel, Kondensatoren, Transformatoren und dergleichen, die mit den erfindungsgemäßen elektrischen.
Isolierölen getränkt sind.
Als elektrische Isoliermaterialien können in diesen Vorrichtungen Isolierpapiere, Kunstharzfolien und deren
Kombinationen verwendet werden. Spezieller im Fall von elektrischen Kondensatoren können die Isoliermaterialien
(Dielektrika)· aus isolierendem Papier, Kombinationen von isolierendem Papier und Polypropylenfolie oder nur aus
Polypropylenfolie bestehen. Zu Beispielen für Isoliermaterialien für ölgefüllte Kabel gehören isolierendes Papier,
Schichtstoffe aus isolierendem Papier mit Polyolefinfolie, wie Polyäthylen- oder Polypropylen-Folie, kombinierte
Folien, die durch Vernetzung von Silan-gepfropftem
Polyäthylen mit Isolierpapier in Gegenwart eines · Silanol-Katalysators hergestellt werden oder Folien, die
durch Verwendung einer Polyolefinfolie, wie einer Polyäthylenfolie
oder Polypropylenfolie, anstelle des vorstehend erwähnten isolierenden Papiers, hergestellt werden.
Von der Erfindung werden ölgefüllte elektrische Vorrichtungen umfaßt, die beliebige der vorstehend erwähnten
isoliermaterialien enthalten; die charakteristischen Vor-' teile der Erfindung können jedoch in besonders hohem Maß · -■
erzielt werden, wenn das vorstehend definierte Isolieröl gemeinsam mit einem Isoliermaterial (dielektrischen Material)
verwendet wird, das mindestens teilweise avis einer
Kunstharzfolie besteht.
Die vorstehend erwähnten Diarylalkane, die als Bestandteil des erfindungsgemäßen Isolieröls verwendet werden,
— 6 2 haben vorzugsweise eine Viskosität von 7 cSt (7.10 m/s )
oder weniger bei 400C als einzige Komponente oder als Mischjngäcomponente
des Isolieröls. Unter den Diarylalkanen werden Diarylmethane und Diaryläthane bevorzugt. Noch
stärker bevorzugt werden Arylphenyläthane der nachstehenden allgemeinen Formel (V) :
CH
\ ■ s/
(V)
R3
worin jeder der Reste R. bis R-. ein Wasserstoff atom oder
eine Alky!gruppe mit 1 bis 3 Kohlenstoffatomen bedeutet
und die Gesamt-Kohlenstoffzahl der Reste R1 bis R3 eine
ganze Zahl von 3 oder weniger ist.
Zu Beispielen für Diarylalkane gehören 1-Phenyl-1-(dimethylphenyl)-methan,
1,1-Diphenyläthan, 1,1-Di-(methylphenyl)-äthan,
1,1-Di-(äthylphenyl)-äthan, 1-Phenyl-i-(methylphenyl)-äthan,
1-Phenyl-1-(dimethylphenyl)-äthan, 1-Phenyl-1-(äthylphenyl)äthan,
1-Phenyl-i-(methyläthylphenyl)-äthan, 1-Phenyl-1-(isopropy!phenyl]-äthan und 1-Phenyl-1-(trimethylphenyl)-äthan.
Die Diaryläthane können in einfacher Weise durch Umsetzung von Styrol oder Alkylstyrol
mit Benzol oder einem Alkylbenzol mit C1 bis Cο-Alky!gruppen
in Gegenwart einer Lewis-Säure als Katalysator oder eines Säurekatalysators, wie Siliciumdioxid-Aluminiumoxid,
oder eines anderen festen Säurekatalysators, hergestellt werden. Außerdem können diese Verbindungen aus dem Neben-
produkt der Äthy1benζol-Herstellung abgetrennt werden. .
Die Diarylmethane können durch Umsetzung von aromatischen Verbindungen mit Formaldehyd in Gegenwart von Säurekatalysatoren
oder durch Umsetzung von Benzylhalogeniden oder alkylierten Benzylhalogeniden mit Benzol oder Alkylbenzolen
hergestellt werden. Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Isolieröls kann eine einzige Verbindung oder ein
Gemisch aus zwei oder mehr dieser Diarylalkane eingesetzt werden.
Die Alkyl-3-arylindan-Derivate, die durch die vorstehende
allgemeine Formel (I) dargestellt werden, können durch Dimerisation von Styrol oder dessen Alkylderivaten in
Gegenwart eines Säurekatalysators, wie eines festen Säurekatalysators,
hergestellt werden.
Wünschenswerte Verbindungen unter diesen Alkyl-3-arylindan-Derivaten
sind Dimere von Styrol, a-Methylstyrol
oder Vinyltoluol. Besonders bevorzugt wird 1-Methyl-3-phenylindan.
Die 1>3-Diarylbuten-Derivate, die durch die vorstehenden
allgemeinen Formeln (II) bis (IV) dargestellt weiden, können ebenfalls durch Dimerisation von Styrol oder dessen
Alkylderivaten in Gegenwart eines Säurekatalysators, wie eines festen Säurekatalysators, oder einer sogenannten
Supersäure, hergestellt werden. Diese Butenderivate haben eine gemeinsame 1,3-Diphenylbuten-Gerüststruktur
und Beispiele für diese Verbindungen sind 1,3-Diphenylbuten-1,
1,3-Diphenylbuten-2, 1,3-Dimethyl-i,3-diphenylbuten-1
(oder 4-Methyl-2,4-diphenylpenten-2), 1,3-Di-(methylphenyl)-butenr1,
1,3-Di-(methylphenyl)-buten-2 und 1,1-Dimethyl-1,3-diphenylbuten-3 (oder 4-Methyl-2,4-diphenylpenten-1).
Ϊ4 -'
Obwohl die Diarylalkane selbst ausgezeichnete elektrische
Eigenschaften haben und gute Wärmebeständigkeit, Oxydationsbeständigkeit und biologische Abbaubarkeit besitzen,
kann darüber hinaus durch ihre Verwendung in einem Gemisch mit einem Alkyl-3-arylindan-Derivat ein Gemisch erhalten
werden, das bei seiner Anwendung in elektrischen Vorrichtungen mit einem Kunststoff-Isoliermaterial aus
Polypropylenfolie oder dergleichen die Dimensionsbeständigkeit eines solchen Kunststoff-Isoliermaterials stark
verbessert.
Die Alkyl-3-arylindan-Derivate selbst sind ebenfalls ausgezeichnet
im Hinblick auf biologische Abbaubarkeit, Wärmebeständigkeit, Oxydationsbeständigkeit und verschiedene
elektrische Eigenschaften. Sie haben im allgemeinen jedoch hohe Fließpunkte. So hat beispielsweise 1-Methyl-3-phenylindan
einen Fließpunkt von etwa -350C, so daß es
bei seiner alleinigen Anwendung nicht stets zufriedenstellend ist. Wenn das Alkyl-3-arylindan-Derivat zusammen mit
dem Diarylalkan verwendet wird, kann die Dimensionsbeständigkeit
des Kunststoff-Isoliermaterials in der vorstehend beschriebenen Weise verbessert werden; zusätzlich kann
jedoch auch die Viskosität des elektrischen Isolieröls innerhalb eines wünschenswerten Bereiches eingestellt
werden.
Das Mischungsverhältnis der Alkyl-3-arylindan-Derivate zu den Diarylalkanen ist beliebig; ein Verhältnis von
0,01 bis 9 Gew.-Teilen der Alkyl-3-arylindan-Derivate auf 1 Gew.-Teil der Diarylalkane ist jedoch im Hinblick
auf ihre synergistischen Wirkungen wünschenswert.
Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten vorteilhaften Eigenschaften besitzen die Diarylalkane gute Absorptionsfähigkeit
für gasförmigen Wasserstoff. Wönn die Diarylal- kane im Gemisch mit anderen Komponenten aus der Gruppe der
1,3-Diarylbuten-Derivate verwendet werden, kann das Ab-
It λ Λ a * χ, ft «. · *
—••ΊΟ· — ·>- * ·
sorptionSvermögen für gasförmigen Wasserstoff noch weiter
verbessert werden. Außerdem wird trotz des Vermischens '
mit ungesättigten Verbindungen, wie es die 1,3-Diarylbuten-Derivate
sind, keine Verschlechterung der biologischen Abbaubarkeit, der Wärmebeständigkeit und Oxydationsbeständigkeit
beobachtet und verschiedene elektrische Eigenschaften können verbessert werden.
Das Mischungsverhältnis der 1,3-Diarylbuten-Derivate
zu den Diarylalkanen ist beliebig. Ein Verhältnis entsprechend 0,001 bis 0,2 Gew.-Teil der 1,3-Diarylbuten-Derivate
auf 1 Gew.-Teil der DiaryIalkane wird jedoch im
Hinblick auf ihre synergistischen Wirkungen bevorzugt.
Wenn darüber hinaus das Gemisch, das durch Vermischen
des Diarylalkans sowohl mit einem Alkyl-3-arylindan-Derivat
als auch einem 1 ,3-Diarylbuten-Derivat gebildet wird, für elektri-■
sehe Vorrichtungen zum Imprägnie ren - des in diesen vorhandenen
Kunststoff-Isoliermaterials, das aus Polypropylen oder
dergleichen besteht, angewendet wird, wird die Dimensionsbeständigkeit des Isoliermaterials stark verbessert und
darüber hinaus wird die Kapazität zur Absorption von gasförmigem Wasserstoff verbessert, so daß die Leistung
von ölgefüllten elektrischen Vorrichtungen verbessert wird. Es ist festzustellen, daß diese Verbesserung größer
als in dem Fall ist, in dem nur einender zuletzt genannten
beiden Bestandteile dem Diarylalkan zugemischt wird.
Das Mischungsverhältnis der drei Bestandteile aus der Gruppe der Diarylalkane, Alkyl-3-arylindan-Derivate und
1,3-Diarylbuten-Derivate kann beliebig gewählt werden. Im Hinblick auf ihre synergistischen Wirkungen wird jedoch
bevorzugt, 0,01 bis 9 Gew.-Teile der Alkyl-3-arylindan-Derivate
und 0,001 bis 0,2 Gew.-Teil der 1,3-Diarylbuten-Derivate
mit 1 Gew.-Teil der Diarylalkane zu vermischen.
Da, wie vorstehend erläutert wurde, das erfindungsgemäß
hergestellte Isolieröl zahlreiche verschiedene vorteilhafte.
Eigenschaf ten besitzt, kann es für elektrische Kondensatoren, Kabel, Transformatoren und andere
elektrische Vorrichtungen verwendet werden. Im Vergleich mit anderen Kohlenwasserstoff-Isolierölen besitzt das
erfindungsgemäße Isolieröl ausgezeichnete Dielektrizitätskonstante, Absorptionsfähigkeit für gasförmigen Wasserstoff
und Anwendbarkeit für Polyäthylen- oder Polypropylenfolien. Das erfindungsgemäße elektrische Isolieröl ist
daher sehr gut geeignet zur Verwendung in elektrischen Kondensatoren und Kabeln, die Kunststoffolien als Isoliermaterialien
enthalten.
Das erfindungsgemäße elektrische Isolieröl besteht aus
einem Gemisch der vorstehend beschriebenen Zusammensetzung; die Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend angegebene
Zusammensetzung beschränkt.
Um daher bestimmte elektrische Charakteristika zu verbessern, ohne die allgemeinen elektrischen Eigenschaften
zu beeinträchtigen, können dem erfindungsgemäßen Isolieröl Polybuten, Mineralöle, Alkylbenzole, Alky!naphthaline,
Alkyldiphenyle, partiell hydrierte Terphenyle und andere aromatische Isolieröle zugesetzt werden. Wenn Polybuten
zugesetzt wird, können der spezifische Widerstand und der dielektrische Verlustwinkel verbessert werden. Durch
Zugabe von Mineral-Isolierölen kann die Durchbruchsspannung und durch Zugabe von Alkylbenzolen oder anderen aromatischen
Isolierölen können die Durchbruchsspannung, der dielektrische Verlustwinkel und der Fließpunkt verbessert werden. Es
ist jedoch nicht wünschenswert, daß derartige Isolieröle in Mengen von mehr als 50 % zugesetzt werden, da in allen Fällen
die Dielektrizitätskonstante vermindert wird. Gewünschtenfalls
kann auch eine kleine Menge eines Antioxydationsmittels zugesetzt werden. Darüber hinaus können
andere bekannte Zusätze für Isolieröle, wie Phosphorsäureester
und Epoxyverbindungen, ebenfalls zugefügt werden.
Ölgefüllte elektrische Vorrichtungen, die mit dem erfindungsgeinäßen
Isolieröl imprägniert sind, haben folgende charakteristische Vorteile.
Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Isolieröls w.i rd
die Dimensionsbeständigkeit bzw. Formbeständigkeit der .Kunststoff-Isolierrnaterialien verbessert. Im Fall
von Starkstromkabeln ist daher die Dimensionsveränderung des Isoliermaterials durch Quellen gering und der Widerstand
gegenüber dem Isolieröl-Fluß kann niedrig gehalten
werden, so daß die Ölimprägnierung innerhalb kurzer Zeit vollständig durchgeführt werden kann. Wenn ein Kabel
unter Verwendung eines Isoliermaterials hergestellt wird, das aus einem Schichtstoff aus Kunststoffolie und isolierendem
Papier besteht, tritt kein Abschälen, keine Faltenbildung und Verbeulen bzw. Verwerfen des Isoliermaterials durch Biegen des Kabels ein, selbst wenn das
Isoliermaterial während langer Dauer in Kontakt mit dem Isolieröl steht; es kann daher ein Kabel mit langer Gebrauchsdauer
hergestellt werden.
Im Fall von elektrischen Kondensatoren kann das Tränken
mit dem Isolieröl in zufriedenstellender Weise ohne die Bildung von Hohlräumen durchgeführt werden, da das Material
der Kunststoffolie kaum durch das erfindungsgemäße Isolieröl gequollen wird. Daher treten kaum Corona-Entladungen auf
und das Auftreten eines Spannungsdurchschlags kann sehr gut vermieden werden, so daß eine lange Lebensdauer
erreicht wird.
Das erfindungsgemäße Isolieröl hat darüber hinaus ausgezeichnete
Absorptionsfähigkeit für gasförmigen Wässerstoff,
gute Widerstandsfähigkeit gegen Corona-Entladung unter
- 18 -
Hochspannung, so daß verschiedene ölgefüllte elektrische Vorrichtungen mit langer Gebrauchsdauer hergestellt
werden können.
Erfindungsgemäß können die vorstehend beschriebenen Merkmale von elektrischen Vorrichtungen verbessert werden,
indem sie mit dem Isolieröl imprägniert werden, das aus mehreren spezifischen Bestandteilen besteht. Darüber
hinaus können die vorteilhaften elektrischen Eigenschaften, die biologische Abbaubarkeit, die Wärmebeständigkeit
und Oxydationsbeständigkeit jedes der Bestandteile gut beibehalten werden und die Viskosität und der Fließpunkt
der Isolieröl-Zusammensetzung kann innerhalb wünschenswerter Bereiche eingestellt werden. Die Herstellung von
ölgefüllten elektrischen Vorrichtungen kann daher erleichtert werden und es können ölgefüllte elektrische
Vorrichtungen erhalten werden, die hohe Leistung unter allen Bedingungen zeigen.
Nachstehend werden das erfindungsgemäße elektrische Isolieröl und mit diesem imprägnierte elektrische Vorrichtungen
gemäß der Erfindung ausführlicher unter Bezugnahme auf mehrere Beispiele beschrieben.
(1) Herstellung von Isolierölen und deren elektrische Eigenschaften
Ansätze von Isolierölen wurden unter Einhaltung der in der nachstehenden Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen hergestellt.
In dieser Tabelle sind die Isolieröle 3 bis 8 Beispiele gemäß der Erfindung und die Isolieröle 1,2 und
9 sind Vergleichsbeispiele.
Die vorstehend angegebenen Isolieröle wurden der Prüfung ihrer elektrischen Eigenschaften unterworfen und die dabei
erhaltenen Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2
gezeigt. Die Testwerte für den Fließpunkt, den Flammpunkt
und die elektrischen Eigenschaften wurden gemäß JIS C 2101 erhalten. Die Oxydationsbeständigkeit wurde
durch 96-stündiges Erhitzen der Proben an der Luft auf
115°C'geprüft. Die Absorptionsfähigkeit für gasförmigen
Wasserstoff wurde nach der standardisierten Prüfmethode der Electrical Insulating Oil Research Society of the
Japan Petroleum Institute gemessen.
(2) Anwendbarkeit der Isolieröle für Polypropylenfolien
Die Anwendbarkeit der Isolieröle gemäß Tabelle 1 für
Polypropylenfolien wurde geprüft.
(a) Prüfung der Dickenänderung
10 Blätter einer Verbundfolie wurden in Lagen aufgelegt.
Die Struktur der Verbundfolie bestand aus KIP/PPF/KIP
und die entsprechenden Dicken in dieser Reihenfolge betrugen 43 μπι/49 μπν/43 μm,wobei KIP für Kraft-Isolierpapier
und PPF für Polypropylenfolie steht. Die Schichtmaterialien wurden 24 Stunden unter einem
Druck von 1 kg/cm2 (1 bar) bei 1000C getrocknet. Danach
wurden sie bei dem gleichen Druck und der gleichen Temperatur mit den Isolierölen getränkt. , ■
Die Dickenänderungen sind in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt, in der die Werte in Prozent, bezogen auf die.
Dicke vor dem Trocknen, angegeben sind» Die beobachteten Dickenänderungen waren nach 24-stündigem Imprägnieren sehr
gering.
Da das Ausmaß der Dickenänderung des Kraft-Isolierpapiers in den jeweiligen Isolierölen als die gleiche angesehen
wird, zeigen die Differenzen der Werte der Dickenänderung-Raten
in Tabelle 3 die Unterschiede des Grads der Dickenänderung der-Polypropylenfolien in Gegenwart der jeweiligen'
Isolieröle an.
(b) Auflösungs-Prüfung
Extrudierte Polypropylenfolie (49 um dick) wurde in eine
gewisse Menge jedes der Isolieröle eingetaucht und dort 40 Tage lang bei 1000C gehalten. Das in dem Isolieröl gelöste
Polypropylen wurde durch Zugabe von Methanol zu jedem der Isolieröle ausgefällt, um die Menge des gelösten
Polypropylens zu bestimmen. Die Ergebnisse dieser Prüfung sind in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt.
Aus den in Tabellen 2, 3 und 4 gezeigten Testergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen Isolieröle
im Hinblick auf die verschiedenen Eigenschaften sehr gut sind und daß sie außerdem gute Verwendbarkeit zusammen
mit Polyolefinfolien besitzen.
(3) Prüfung des ölgefüllten Kondensators
Drei Bahnen Polypropylenfolie (Dicke : 18 μΐη) wurden übereinander
gelegt und die Kombination wurde als Dielektrikum verwendet. Aluminiumfolie (Dicke : 6 pm, Breite' : 80 mm)
wurde als Material für die Elektroden eingesetzt. Die vorstehend
angegebenen Materialien wurden in einer Länge von 9,5 m in Schichten aufeinander gelegt und mit Hilfe der
üblichen Methode zur Bildung von Modell-Kondensatoren aufgewickelt. Unter Vakuum wurden die Kondensatoren mit den
vorstehend genannten Isolierölen imprägniert, wobei ölgefüllte Kondensatoren mit einer elektrostatischen Kapazität
von etwa 0,5 μΥ hergestellt wurden. Durch Anlegen einer
elektrischen Spannung an die so hergestellten Kondensatoren wurde die Corona-Startspannung (CSV) und die Corona-Endspannung
(CEDJ bei 300C gemessen.
Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 5a gezeigt.
Darüber hinaus wurde eine elektrische Spannung, die um das 1,5-fache höher als die gemessene Spannung war,
kontinuierlich an 10 jeder Art der vorstehenden Kondensatoren bei einer Temperatur von 300C während 180 Tagen
angelegt. Die Anzahl der durchgeschlagenen Kondensatoren pro 10 Kondensatoren ist für jede Art von Kondensatoren
in der nachstehenden Tabelle 5b gezeigt.
(4) Prüfung von ölgefüllten Kabeln
Nach der im folgenden beschriebenen Verfahrensweise wurden
Modellkabel hergestellt und diese dann geprüft.
(a) Herstellung von Polypropylen-Kraftpapier-Verbundfolien Zwei Blätter eines 43 μΐη dicken Kraftpapiers wurden unter
Verwendung einer Polypropylenfolie durch Schmelzen miteinander verbunden, um eine als Dielektrikum verwendbare
Polypropylen-Kraft-Isolierpapier-Verbundfolie auszubilden. Die Schichtstruktur der so erhaltenen Verbundfolie entsprach
KIP (43 μΐη)/ΡΡΡ (49 μπι)/ΚΙΡ (43 μΐη) , wobei KIP
Kraft-Isolierpapier und PPF Polypropylenfolie bedeuten.
(b) Herstellung eines ölgefüllten Kabels
Die vorstehend erhaltene dielektrische Folie mit einer Breite von 20 mm wurde auf ein Kupferrohr mit einem Durchmesser
von 30 mm als Leiter aufgewickelt. Der Druck beim Wickeln betrug 0,5 kg/20 mm und die Dicke des aufgewickelten
Dielektrikums betrug 4,5 mm.
Die aufgewickelte Schicht wurde mit einer gewellten Aluminiumfolie bedeckt, wobei Kohlepapier dazwischen eingelegt
wurde, wonach 12 Stunden lang bei 1100C und 10 . mmHg (1,-33.10" mb) getrocknet wurde.
Sie wurde dann mit einem entgasten und getrockneten Isolieröl
getränkt, um die jeweiligen Modellkabel herzustellen.
a e * *
22 -
(c) Prüfung des ölgefüllten Kabels
An den vorstehend erhaltenen Modellkabeln wurde die Stoß-Durchschlagsfestigkeit vor un,i nach dem 30-tägigen
Erhitzen auf 1000C gemessen. Darüber hinaus wurde die
Dickenänderung durch Messung der Dicke vor und nach dem Erhitzen bestimmt. Die Ergebnisse dieser Tests sind in
der nachstehenden Tabelle 6 gezeigt.
Aus den in den nachstehenden Tabellen gezeigten Ergebnissen ist ersichtlich, daß die erfindungsgemäßen ölgefüllten
elektrischen Vorrichtungen im Hinblick auf mehrere elektrische Eigenschaften ausgezeichnet sind.
Zusammensetzung von Isolierölen
| Isolieröl | Bestandteil | Gew.- Teile |
| "'■-1 | 1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan | (allein) (allein) 9 0 10 40 3 0 · 8 14 8 |
| 2 3 |
1-Methy1-3-phenylindan 1-Phenyl-l-(3, 4-diiriethylpheny Π )-äthan l-Methyl-3-phenylindan |
' 9 5 5 42 31 8 14 5 |
| 4 | 1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(2,4-dimethylpheny1)-äthan 1-Phenyl-l-(2,5-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(ä.thylphenyl)-äthan 1-Methyl-3-phenylindan |
88 10 2 |
| 5 | 1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan 1,3-Diphenylbnten-l |
38 30 8 14 8 2 (al Join) |
| 6 | 1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(2,4-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(2,5-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(äthylphenyl)-äthan 1,3-Diphenylbuten-l |
|
| 7 | 1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan l-Methyl-3-phenylindan . 1/3-Diphenylbuten-l |
|
| 8 9 |
1-Phenyl-l-(3,4-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(2,4-dimethylpheny1)-äthan 1-Phenyl-l-(2,5-dimethylphenyl)-äthan 1-Phenyl-l-(äthylphenyl)-äthan l-Methyl-3-phenylindan 1, 3-Diphenylbtiten-l Mineralöl |
Elektrische Eigenschaften
| geprüfte Eigenschaft | 1 | Isolieröl | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Flammpunkt (PMCC, 0C) | 155 | 154 | 155 | 152 . | 156 | |
| Fließpunkt (0C) | <-50(*1) | -35 | <-50 | -47,5 | <-50 | |
| Kinematische Viskosität bei 37,80C (100° F) (cSt) |
5,1 | 7,3 | 5,3 | 5,5 | 5,4 | |
| Dielektrische Durchschlags spannung (kV/2,5 mm) |
> 70<*2> | >70 | > 70 | > 70 | > 70 | |
| Dielektrischer Verlustwin kel, Tangens (%, bei 800C) |
0,022 | 0,009 | 0,019 | 0,008 | 0,015 | |
| spezifischer Widerstand (-Ω-cm bei 800C) |
7,8x1014 | 5,3x1014 | 7,1x1014 | 6,0x1015 | 8,1x1014 | |
| Dielektrizitätskonstante | 2,54 | 2,61 | 2,55 | 2,51 | 2,50 | |
| Oxydationsbeständigkeit (nach der Behandlung bei 115°C/96 h) |
||||||
| Dielektrischer Verlustwinkel, Tangens (%, bei 800C) |
0,06 | 0,07 | 0,05 | 0,06 | 0,08 | |
| spezifischer Widerstand (J2cm bei 8O0C) |
5,5x1013 | 4,5x1013 | 1,0x1014 | 7,4x1013 | 3,3x1013 | |
| Absorptionsvermögen für Was serstoffgas ( rrm-öl, angewendete Spannung 8 kV, Temp. 5O0C, Dauer ,30 min) |
-92 | -94 | -92 | -96 | -150 | |
TABELLE 2 (Fortsetzung)
Elektrische Eigenschaften
| geprüfte Eigenschaft | Isolieröl · | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 154 | 155 | 152 | 135 | ||
| Flammpunkt. (PMCC, 0C) | -47,5 | <-50 | -47,5 | -45 | |
| Fließpunkt (0C) | 5,5 | 5,4 | 5,6 | 9,5 | |
| Kinematische Viskosität bei 37,80C (100° F) (cSt) |
>70 | > 70 | > 70 | 50 | |
| Dielektrische Durchschlags spannung (kV/2,5 mm) |
0,010 | 0,014 | 0,009 | i 0,074 |
|
| Dielektrischer Verlustwin kel, Tangens (%, bei 800C) |
9,0x1014 | 7,1x1014 | 1,0x1O15 | 2,0x1013 | |
| spezifischer Widerstand (JT-cm bei 8O0C) |
2,47 | 2,53 | 2,50 | 2,17 | |
| Dielektrizitätskonstante | |||||
| Oxydationsbeständigkeit (nach der' Behandlung bei H5°C/96 h) |
0,08 | 0,06 | 0,08 | 0,18 | |
| Dielektrischer Verlustwinkel, Tangens (%, bei 8O0C) |
2,0x1013 | 9,5x1O13 | 4,0x1013 | 2,4x1012i | |
| spezifischer Widerstand [Jl cm bei 3 00C) |
-145 | -115 | -112 | -20 | |
| Absorptionsvermögen für Was serstoffgas ( Hin-Öl, angewendete Spannung 8 kV, Temp. 5O0C, Dauer . 30 min) ' ■ " |
CD IV)
Anmerkung :
(*1) <-50 bedeutet -50 oder weniger (*2) ■ > 70 bedeutet 70 oder mehr
Rate der Dickenänderung (%)
| Isolieröl | Vor der nung |
Beginn Trock- |
Nach der Trocknung |
Nach dem | Imprägnieren | h | 72 | h |
| 0 | -4 | 24 h | 48 | ,0 | 2 | ,0 | ||
| 1 | 0 | -4 | 2,0 | 2 | ,0 | 1 | ,1 | |
| 2 | 0 | -4 | 1/0 | 1 | ,4 | 1 | ,4 | |
| 3 | 0 | -4 | 1,3 | ■ ι | ,4 | 1 | , 4 | |
| 4 | 0 | -4 | 1,3 | 1 | ,0 | 2 | , 0 | |
| '> | 0 | -4 | 1 ,9 | 2 | ,0 | 2 | ,0 | |
| 6 | 0 | -4 | 2,0 | 2 | ,3 | 1 | ,3 | |
| 7 | 0 | -4 | 1,3 | 1 | ,4 | 1 | ,4 | |
| 8 · | 0 | -4 | 1,3 | 1 | ,2 | 8 | ,2 | |
| 9 | 8,1 | 8 | ||||||
3Ί25762
Auflösungs-Test
| Isolieröl | gelöste Menge | TABELLE 5a | ],6 | CSV | Gew.-% |
| 1,0 | 119 | Gew. - %■ | |||
| ' 1,2 | 120 | Gew.-% | |||
| 1,3 | 120 | Gew.-% | |||
| 1,5 | 120 | Gew.-% | |||
| 1 ,5 | 130 | Gow.-% | |||
| 1,0 | 132 | Gew.-% | |||
| 1,2 | 129 | Gew.-% | |||
| .2,0 | 128 | Gew.-% | |||
| Corona-Entladungsspannung (kV/mm) | 55 | ||||
| .1 | Isolieröl | CEV | |||
| 2 · | 1 | 105 | |||
| 3 | 2 | 104 | |||
| 4 | '3 | 106 | |||
| 5 | 4 | 105' | |||
| 6 | 5 | 114 | |||
| 7 | 6 | 115 | |||
| 8 | 7 | 113 | |||
| 9 | 8 | 1 13 | |||
| 9 | 11 | ||||
I /L U I U C.
Anzahl der durchgeschlagenen Kondensatoren pro 10 Kondensatoi~en
| T <ΐθ1 i ο τ öl | Zeit (Tage) unter angelegter S | 60 | 90 | 320 | pannung | 180 |
| 30 | 0 | 0 | 0 | 150 | 2 | |
| •1 | () | 0 | 0 | 1 | 1 | 4 |
| 2 | 0 | 0 | Ö | 0 | 2 | 0 |
| 0 | 0 | 0 | 0· | 0 | 0 | |
| 4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 5 | 0' | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| ■ 6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 7 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 8 | 0 | - | - | - | 0 | - |
| 9 | 3 0 | - | ||||
ICLU·: 6
Prüfung der ö]gefüllten Kabel
Prüfung der ö]gefüllten Kabel
Stobdvirchschlagbeständigkeit
(kV/mm)
| Isolier— | Anfangs wert: |
Nach dem Er hitzen (1000C/ 30 Tage) |
| " öl | 98 | 88 |
| 1 | 95 | 9 0 |
| 2 | I ()'. | 1Ht |
| ί | 102 | 94 |
| 4 | 106 | 92 |
| Ln | 108 | 93 |
| 6 | 107 | 99 |
| 7 | 105 | 96 |
| 8 | 70 | 'j I) |
| 9 | ||
Rate äer Dickonänderung
(ί,) der Isolierschicht nach den. Erhitzen ·
2 1 I
1 2 2
Claims (16)
1. Elektrisches Isolieröl, enthaltend mindestens eine Verbindung
aus der Gruppe derDiarylalkane und mindestens eine Verbindung aus
der nachstehenden Gruppe von Verbindungen der.allgemeinen Formeln
CI) bis. (IV) : . '
(I)
C=CH C CH.
R.
R,
(II)
H2C CH=C CH3
R.
R,
(III)
R1 R2
Λ /
Λ /
C* χι
R.
= CH,
R,
(IV)
in denen jeder der Reste R1 bis R. ein Wasserstoffatom
oder eine Methylgruppe bedeutet und die Gesamtzahl der Kohlenstoffatome in den Resten R1 bis R* eine Zahl von
0 bis 2 bedeutet.
2. Elektrisches Isolieröl nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet , daß .es im wesentlichen
gekennzeichnet , daß .es im wesentlichen
Ott O
_ ·♦ 3
einen Gew.-Teil der Diarylalkane und 0,01 bis 9 Gew.-Teilen der Alkyl-3-arylindan-Derivate der Formel (I)
und/oder 0,001 bis 0,2 Gew.-Teil der 1,3-Diarylbuten-Derivate
der Formeln (II) bis (IV) umfaßt.
3. Elektrisches Isolieröl nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet > daß die Diarylalkane Diaryläthane sind.
dadurch gekennzeichnet > daß die Diarylalkane Diaryläthane sind.
4. Elektrisches Isolieröl nach Anspruch 1 öder 2,
dadurch gekennzeichnet , daß das Alkyl-3-arylindan-Derivat der Formel (I) 1-Methyl-3-phenylindan ist.
dadurch gekennzeichnet , daß das Alkyl-3-arylindan-Derivat der Formel (I) 1-Methyl-3-phenylindan ist.
5. Elektrisches Isolieröl nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das
1,3-Diarylbuten-Derivat der Formel (II) 1,3-Diphenylbuten-1
ist.
6. Elektrisches Isolieröl nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß das'
1,3-Diarylbuten-Derivat der Formel (III) 1,3-Diphenylbuten-2
ist.
7. ölgefüllte elektrische Vorrichtung, die mit einem
elektrischen"Isolieröl getränkt ist, dadurch gekennzeichnet , daß das elektrische Isolieröl mindestens
eine Verbindung aus der Gruppe der Diarylalkane und mindestens eine Verbindung der nachstehenden Verbindungsgruppen der allgemeinen Formeln (I) bis (IV) enthält :
C=CH C CH
CH = C CH3
(D (II) (III)
R.
R1 R2
C CH- C -CH,,
R.
R,
(IV)
ο ο & * t- « fl
worin jeder der Reste R1 bis R4 ein Wasserstoffatom oder
eine Methylgruppe bedeutet und die Gesamtzahl der Kohlenstoff atome in den Resten R1 bis R. eine Zahl von 0 bis
bedeutet.
8. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet , daß das Isolieröl
im wesentlichen aus einem Gew.-Teil der Diarylalkane und 0,01 bis 9 Gew.-Teilen der Alkyl-3-arylindan-Derivate
der Formel (I) und/oder 0,001bis 0,2 Gew.-Teil der 1,3-Diarylbuten-Derivate
der Formeln (II) bis (IV) besteht.
9. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 7
oder 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Diarylalkane Diaryläthane sind.
10. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet ,
daß das Alkyl-3-arylindan-Derivat der Formel (I) T-Methyl-3-phenylindan
ist.
11. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der ·
Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß das 1,3-Diarylbuten-Derivat der Formel (II) 1,3-Dipheny!buten-1
ist.
τϊ S * r ! !
12. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 9, dadurch g e ke nnzeichnet ,
daß das 1,3-Diarylbuten-Derivat der Formel (III) 1,3-Diphenylbuten-2
ist.
13. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein Kondensator ist.
14. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß sie ein ölgefülltes Kabel ist.
15. Ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach einem der
Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das in der ölgefüllten elektrischen Vorrichtung vorhandene Isoliermaterial isolierendes Papier, eine Kunstharzfolie
oder eine Kombination daraus ist.
16. ölgefüllte elektrische Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kunstharzfolie Polypropylenfolie oder Polyäthylenfolie ist.
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| JP8892580A JPS5713612A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Electrically insulating oil |
| JP8892680A JPS5713613A (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | Electrically insulating oil |
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| JP9938080A JPS5724527A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Oil-immersed electric device |
| JP9938280A JPS5724529A (en) | 1980-07-22 | 1980-07-22 | Oil-immersed electric device |
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