NO136015B - - Google Patents
Download PDFInfo
- Publication number
- NO136015B NO136015B NO179972A NO179972A NO136015B NO 136015 B NO136015 B NO 136015B NO 179972 A NO179972 A NO 179972A NO 179972 A NO179972 A NO 179972A NO 136015 B NO136015 B NO 136015B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- insulation
- oil
- polystyrene
- dielectric constant
- isotactic
- Prior art date
Links
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 52
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 52
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 32
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 32
- 229920002589 poly(vinylethylene) polymer Polymers 0.000 claims description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 19
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 15
- 239000013032 Hydrocarbon resin Substances 0.000 claims description 7
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims description 7
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 7
- 229920006270 hydrocarbon resin Polymers 0.000 claims description 7
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 7
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 claims description 6
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 238000009998 heat setting Methods 0.000 claims description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 39
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 24
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 10
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000004584 weight gain Effects 0.000 description 10
- 235000019786 weight gain Nutrition 0.000 description 10
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 9
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 8
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 7
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 5
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 5
- DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 3,3-dimethylbut-1-enylbenzene Chemical compound CC(C)(C)C=CC1=CC=CC=C1 DXIJHCSGLOHNES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 2-(2-phenylpropan-2-ylperoxy)propan-2-ylbenzene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(C)(C)OOC(C)(C)C1=CC=CC=C1 XMNIXWIUMCBBBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 3
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 3
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 3
- 229920001580 isotactic polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 1,2-Divinylbenzene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1C=C MYRTYDVEIRVNKP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 2
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 description 2
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 2
- 125000001997 phenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(*)C([H])=C1[H] 0.000 description 2
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 2
- 230000000707 stereoselective effect Effects 0.000 description 2
- 229920001576 syndiotactic polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 2
- MUTGBJKUEZFXGO-OLQVQODUSA-N (3as,7ar)-3a,4,5,6,7,7a-hexahydro-2-benzofuran-1,3-dione Chemical compound C1CCC[C@@H]2C(=O)OC(=O)[C@@H]21 MUTGBJKUEZFXGO-OLQVQODUSA-N 0.000 description 1
- JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 4-Methylstyrene Chemical compound CC1=CC=C(C=C)C=C1 JLBJTVDPSNHSKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QHPQWRBYOIRBIT-UHFFFAOYSA-N 4-tert-butylphenol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 QHPQWRBYOIRBIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930185605 Bisphenol Natural products 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 208000037063 Thinness Diseases 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000002579 anti-swelling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QNRMTGGDHLBXQZ-UHFFFAOYSA-N buta-1,2-diene Chemical compound CC=C=C QNRMTGGDHLBXQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N carbon carbon Chemical compound C.C CREMABGTGYGIQB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011203 carbon fibre reinforced carbon Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229920006026 co-polymeric resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- KPVWDKBJLIDKEP-UHFFFAOYSA-L dihydroxy(dioxo)chromium;sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O.O[Cr](O)(=O)=O KPVWDKBJLIDKEP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 1
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QROGIFZRVHSFLM-UHFFFAOYSA-N prop-1-enylbenzene Chemical class CC=CC1=CC=CC=C1 QROGIFZRVHSFLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N prop-2-enylbenzene Chemical compound C=CCC1=CC=CC=C1 HJWLCRVIBGQPNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000012721 stereospecific polymerization Methods 0.000 description 1
- 125000003011 styrenyl group Chemical group [H]\C(*)=C(/[H])C1=C([H])C([H])=C([H])C([H])=C1[H] 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 206010048828 underweight Diseases 0.000 description 1
- 229920006163 vinyl copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
- 238000009736 wetting Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/44—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins
- H01B3/441—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes vinyl resins; acrylic resins from alkenes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/20—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils
- H01B3/22—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances liquids, e.g. oils hydrocarbons
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B3/00—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
- H01B3/18—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances
- H01B3/30—Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances plastics; resins; waxes
- H01B3/308—Wires with resins
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Insulating Materials (AREA)
- Lubricants (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fast elektrisk isolasjon av en elektrisk leder nedsenket i det minste delvis i en isolerende petroleumsolje, hvor isolasjonen har dielektrisitetskonstant på fra 2,0 til 2,7, og nesten er uløselig i oljen og oppvisar lav svelling i oljen når denne er varm.
Mineraloljeimpregnert cellulosemateriale såsom papir, bomullsduk, bomullsbånd, press-span samt treverk har lenge vært anvendt i elektroindustrien som isolasjon for forskjellige typer apparater på grunn av deres utmerkete generelle dielektriske egenskaper, tilfredsstillende begynnende dielektrisk styrke og lav pris. Men cellulosematerialets elektriske og fysiske egenskaper forringes med økende hastighet når driftstemperaturene for det elektriske apparat overstiger 100°C, uavhengig av om det ekspon-eres overfor luft eller er i kontakt med flytende dielektriske komposisjoner såsom transformatorolje. Svekkelsen i de fysiske egenskaper ledsages av en tilsvarende senkning av de elektriske isolasjonsegenskaper. Av disse årsaker har det vært behov for mer tilfredsstillende fast mellomlagsmateriale for anvendelse som isolasjonsmateriale for viklingene i en transformator som er neddykket i olje, særlig der hvor de største elektriske påkjenninger kan forekomme og hvor det behøves god pulsstyrke.
De viktigste krav til et slikt fast isolasjonsmateriale
er lav dielektrisitetskonstant og lave svellingskarakteristikker når det neddykkes i transformatorolje ved høyere temperaturer over lengre tid. Med hensyn til dielektrisitetskonstanten kan det i transformatorer som er neddykket i transformatorolje oppnås redusert intensitet av elektrisk påkjenning dersom det anvendes nøye valgte, faste eielektrika som erstatninger for oljeimpregnert cellulose hvis dielektrisitetskonstant er 3,75.
For å oppnå best mulige resultater bør et slikt fast isolasjonsmateriale ha en dielektrisitetskonstant tilsvarende transformatoroljer. Dielektrisitetskonstanten til raffinert petroleumsolje som anvendes i transformatorer er omtrent 2.2. Generelt muliggjør et fast isolasjonsmateriale med lav dielektrisitetskonstant som nesten eller nøyaktig tilsvarer oljens dielektrisitetskonstant, som erstatning for oljeimpregnert press-span,
i områdene med høy elektrisk påkjenning (inklusive særlig høy elektrisk påkjenning i tilfelle strømstøt på grunn av lynnedslag), en reduksjon i isolasjonstykkelse eller -avstand på så meget som 2/3 av det som nå brukes.
Et av de prinsippielle problemer som oppstår ved forsøk
på å oppnå reduksjonen i isolasjonspasningen er at tilgjengelige harpikser med lav dielektrisitetskonstant, såsom hydrokarbonpolymerer, svelles for meget ved kontakt med varm trans-formatorol je, slik at etter en kort periode gjør denne harpiks ubrukbar. Mange kommersielt tilgjengelige harpikser, såsom ataktisk polystyren, polyetylen og isotaktisk polypropylen mykner for meget ved 125°C og viser betydelig svelling og vekt-økning .
Isolasjonen ifølge den foreliggende oppfinnelse kjenne-tegnes ved at den omfatter en varmeherdende, tverrbundet 1,2-polybutadien-hydrokarbon-harpiks eller kopolymer av denne, og/ eller en i det minste delvis krystallinsk, isotaktisk polystyren.
Fordelene ved anvendelse av slike faste isolasjonsmaterialer istedenfor oljeimpregnert cellulose-press-span i apparater som er oljeimpregnert, utgjøres av de kostnadsbesparelser som oppnås på grunn av mindre størrelse og totalt lavere vekt som følge av reduksjon i den isolasjonsavstand som ellers ville behøves, samt den lengre levetid som oppnås for transformator-ene og andre oljeisolerte apparater.
Således erstattes en cellulose-press-spansylinder med tykkelse på 2,54 cm av isotaktisk polystyren med tykkelse på omtrent 1,65 cm, med like effektiv elektrisk isolasjon.
For at oppfinnelsen skal bli bedre forstått, vil det nå
bli beskrevet passende utførelsesformer av denne ved hjelp av eksempler, under he"nvisning til de medfølgende tegninger, hvori:
Fig. 1 viser et diagram som viser vektsprosentig økning
i forhold til tiden.
Fig. 2 viser et diagram som viser svellingen i volum-prosent for forskjellige typer harpikser i forhold til tiden. Fig. 3 viser et diagram som viser transformatoroljens vektopptak i isotaktisk polystyren som en funksjon av herdetiden. Fig. 4 viser et diagram som viser for forskjellige harpikser sammentrykkingen i prosent i forhold til tiden.
Isolerende deler som er neddykket i den isolerende olje
må være i stand til å motstå spenningen og de elektriske påkjenninger som påføres viklingene. Når det faste isolerende materiale har omtrent samme dielektrisitetskonstant som oljen, nemlig fra 2,0 til 2,7, fortrinnsvis omtrent 2,2, fordeles de elektriske spenningspåkjenninger jevnere, og hverken oljen eller den faste elektriske isolasjon utsettes for en uforholdsmessig høy spenningsgradient. Følgelig kan de faste isolerende materialer, nemlig rørformige deler, lister, avstandsstykker og liknende harpiksholdig, isolerende materiale være meget tynnere enn vanlig fast isolerende materiale med dielektrisitetskonstanter på 3,7 og mer.
Petroleumbaserte, dielektriske væsker såsom de som er vanlige som transformatoroljer er høyraffinerte petroleumsoljer med meget lavt syretall. Stabilisatorer og antioksydanter såsom para-t-butylfenol kan være nærværende.
De faste harpiksholdige, elektriske isolerende deler som er utsatt for de elektriske spenninger og påkjenninger er sam-mensatt av visse hydrokarbonpolymerer som har dielektrisitetskonstanter som stort sett er de samme som transformatoroljens og er resistent mot reaksjon med eller ugunstig svellingspåvirk-ning av oljen ved temperaturer på opp til omtrent 125°C i lengre tid.
Isotaktisk polystyren, som i hvert fall er delvis krystallinsk, er særlig egnet for anvendelse ved den praktiske anvendelse av den foreliggende oppfinnelse. Den krystallinske struktur omfatter minst 10 vektsprosent av hele harpiksen og er fortrinnsvis høyere, for eksempel opp til 30 til 35%. Såvidt man kjenner til har isotaktisk polystyren hittil krystallisert opp til 35%.
Isotaktisk polystyren kan fremstilles ved polymerisasjon av styren med stereo-spesifikke katalysatorer av Ziegler-Natta-typen som nærmere angitt av 1) G. Natta og F. Danusso, "Stereo-regular Polymers and Stereo-specific Polymerization" Pergamon Press, Inc., N.Y. 1967, 2) N.E. Gaylord og H.F. Mark, "Linear and Stereo-specific Addition Polymers", Interscience Publishers, Inc., N.Y. 1959, og 3) Wayne Sorenson og Tod W. Campell "Pre-parative Methods of Polymer Chemistry", 1961, side 201 og 202, Interscience Publishers, Inc. Som resultat av den regulere, isotaktiske struktur kan det krystalliseres og har en spiral-kjedebygning. Isotaktiske polymerer kan eksistere i amorf og krystallinsk form. Prøver som er avkjølt fra smeiten er amorf, men blir krystallinsk dersom de avkjøles en viss tid ved en temperatur under smeltepunktet for den krystallinske form. Krystallisasjonshastigheten er forholdsvis lav sammenliknet med andre krystalliserbare polymerer, såsom polyetylen eller polypropylen. Amorf, 'isotaktisk polystyren har egenskaper som er noenlunde de samme som egenskapene til vanlig ataktisk polystyren.
Men krystallinsk, isotaktisk polystyren har høyt smeltepunkt med førstegrads omvandlingstemperatur på omtrent 240°C. Det er uløselig i de mest vanlige -løsningsmidler for polystyren, og er opak som resultat av den sfærolittiske struktur
i den krystallinske fase. Fra røntgenstråledata er denuspe-sifikke vekt for den 100 prosent krystallinske polymer beregnet til 1,12. Polystyren med høy grad av isotaktisitet fremstilles lettvint. Ved herding er det oppnådd delvis krystallinsk isotaktisk polystyren, generelt med mindre enn 35% relativ krystallin-itet.
Som antydet av Sorenson og Campbell i "Prepårative Methods of Polymer Chemistry" kan de forskjellige polymere konfigura-sjoner av polystyren illustreres ved å forestille seg karbon-karbon-polymerkjeden lagt ut i et plan i den utstrukkete siksak form. Dersom substituentene (i dette tilfelle fenylgruppen) fra den monosubstituerte vinylmonomer arrangeres tilfeldig over og under planet, savner polymeren stereokjemisk regularitet og kalles ataktisk. Kjedekonfigurasjonen e<*>r følgende: ;hvori R er fenylgruppen. ;Generelt gir de titanbaserte katalysatorer ifølge en mek-anisme som fremdeles er uklar, en stereoregulær kjede hvori hvert asymmetrisk karbon har samme konfigurasjon som det foran-gående. ;Dersom substituentene alle faller på samme side av planet kalles polymeren isotaktisk og har følgende kjedestruktur: ;Endelig kalles polymeren syndiotaktisk dersom substituentene alternativt faller over og under kjedeplanet, hvorved kjedekonfigurasjonen blir følgende: ;Stereoregulariteten tillater kjeden å krystallisere, og derfor er egenskapene til de isotaktiske og syndiotaktiske polymerer markert fra det uregelmessige motstykke. Ataktisk polystyren er således klar, ikke-krystallinsk og har lavt smeltepunkt, mens stereoregulær polystyren er uklar som nylon, krystallinsk, orienterbar og har høyt smeltepunkt. Arten av R-gruppen influerer også markert på smeltepunktet og generelt vil poly-merens smeltepunkt bli desto høyere jo mere voluminøs R-gruppen er. ;Teoretisk skulle den syndiotaktiske polymer kunne krystallisere i tilstrekkelig grad til at den ville være av poten- ;siell interesse i den foreliggende oppfinnelse.. ;Motsatt vanlig ataktisk polystyren er den krystallinske isotaktiske polystyren relativt uløselig i slike løsningsmidler som benzen, kloroform, aceton, og særlig oppviser den liten vektøkning når den kommer i berøring med varm mineralolje i lengre tid. Isotaktisk polystyren har lav dielektrisitetskonstant, høyt smeltepunkt og lav kraftfaktor. Det er et fast, isolerende materiale som i høykrystallinsk form oppviser liten svelling i varm transformatorolje. Videre er materialet relativt billig fordi det kan lettvint fremstilles av styren ved polymerisasjon med en spesiell katalysator. På grunn av slik lav pris kan den isotaktiske polystyren anvendes i transformatorer soTtt^en sterkt forbedret erstatning for papir, press-span/ tre-virke og^ liknende celluloseholdig isolasjon. ;De delvis tverrbundne 1,2-polybutadienhydrokarbonharpikser og kopolymerer av disse med vinylmonomerer og den delvis krystallinske isotaktiske polystyren kan anvendes alene eller med forskjellige, fiberformete fyllstoffer til dannelse av sterke, støpte deler. Det er viktig at de fiberformete fyllstoffer har dielektrisitetskonstant som ligger nær harpiksens dielektrisitetskonstant. Et særlig egnet fiberformet materiale er krystallinsk, isotaktisk polystyren som er laget til fiberform som angitt i US-patentskrift 3.078.139. Fibrene kan være vevet til tøy, være sammenfiltet, hakket opp eller anvendes som strenger og impregnert med delvis krystallinsk, isotaktisk polystyren, eller 1,2-polybutadienhydrokarbonharpiksen eller den sistnevnte harpiks kan være delvis løst i vinylmonomerer såsom monostyren. Den fiberformete harpikskomposisjon kan lamineres eller støpes under varme og trykk til plater, rør, lister, skiver og andre former for anvendelse i transformatorer eller andre elektriske apparater. Polypropylenfibre har utmerket styrke og tilfredsstillende dielektrisitetskonstant, men sveller for meget i varm olje. Korte, opphakkete polypropylenfibre som er fullstendig innelukket i eller innstøpt i harpiksen, såsom delvis krystallinsk, isotaktisk polystyren, kan anvendes så lenge fiberender ikke fører utad til eller rager utad fra overflaten i en ikke anvist del. ;Den delvis krystallinske, dsotaktiske polystyren kan blandes med små mengder, opp til atskillige vektsprosent, av andre polymerer før den isotaktiske polystyren krystalliseres. Den tilsatte polymer kan også være krystalliserbar. Etter krystallisasjon kan det blandete polymerprodukt formes til den ønskete isolatordel og anvendes ved utøvelse av oppfinnelsen. I noen tilfeller kan monostyrenen tilsettes små mengder av andre kopolymeriserbare monomerer, som for eksempel metylstyren, og blandingen polymeriseres deretter til en kopolymer som omfatter primært isotaktisk polystyrengrupper og krystalliseres deretter. Videre kan det etter at den isotaktiske polystyren er fremstilt, men før krystallisasjonen, tilsettes koreak-%ive monomerer som får reagere in situ for å virke som endeblokl^eringsgrupper, eller den tilsatte monomer kan primært polymeriseres til polymergrupper som blandes relativt homogent i hovedlegemet av polystyren, og deretter krystalliseres kopolymeren eller, blandingen til et legeme som er egnet for bruk i apparatet ifølge oppfinnelsen. ;De tilsatte polymerer bør fortrinnsvis være relativt uløselig ;i olje og ha lav dielektrisitetskonstant som er sammenliknbar med den isotaktiske polystyrens dielektrisitetskonstant. ;På liknende måte kan de varmeherdbare 1,2-polybutadienhydrokarbonharpikser og vinylkopolymerer av disse blandes med små mengder av ett eller flere harpikser som er relativt uløse-lige i olje. Det kan fremstilles et homogent, blandet harpiksholdig legeme som er egnet for utøvelse av den foreliggende oppfinnelse. ;Det skal forstås at de harpiksholdige isolasjonsdeler, såsom rør eller sylindre, skilleplater, staver og avstandsstykker vil omfatte i det vesentlige det krystallinske, isotaktiske polystyren eller de varmeherdende, 1,2-polybutadienhydrokarbonharpikser og vinylpolymerer av denne, og en vilkår-lig tilsatt eller iblandet harpiks og/eller fyllstoff vil ikke merkbart forringe oljeløsligheten og de svellingshindrende egenskaper hos disse, og heller ikke øke dielektrisitetskonstanten til hele den isolerende del over omtrent 2,7, slik at når den innkorporeres i oljefylte apparater fordeles ikke den dielektriske belastning uforholdsmessig mellom oljen og dette faste isolasjonsmateriale. ;Oppfinnelsen vil nå bli illustrert under henvisning til ;det etterfølgende eksempel. ;Eksempel ;Prøveskiver av isotaktisk polystyren, ataktisk polystyren samt en polymer av 1,2-butadien med 20 vektsprosent monostyren ble støpt ved temperaturer på fra 225 til 250°C i en trykkform. Platene av isotaktisk polystyren ble deretter herdet ved 17 5°C i omtrent en time slik at det oppsto krystallisasjon, og prøvene forandret seg fra transparent til opak. ;Platene ble deretter neddykket i varm transformatorolje og holdt på 125°C i 60 døgn og vektøkning og volumsvelling for den isotaktiske polystyren og de andre polymerer ble funnet som vist i henholdsvis fig. 1 og 2. I fig. 1 indikerer sammen-likningene av vektøkningene at ataktisk polystyren (kurve A) øker hurtig. Den isotaktiske polystyren (ikke-herdet, kurve B) har en minkning i vektøkning som funksjon av tiden, men når den herdes ved 175°C i en time for å bevirke høy grad av krystal-linitet (kurve C) har det en sterkt redusert vektøkning. ;Ifølge fig. 2 ble det oppnådd noenlunde liknende resultater for egenskapen prosentvis volumsvelling. Den ataktiske polystyren (kurve D) har en meget hurtig svelling sammenliknet med isotaktiske polystyrener. Videre er svelling for høykrystallinsk, isotaktisk polystyren (herdet, kurve E) betydelig mindre enn for den ikke-krystallinske, isotaktiske polystyren i den uherdete tilstand (kurve F).Nærmere bestemt sveller den isotaktiske polystyren som støpt (uherdet, kurve F) i den relativt ikke-krystallinske tilstand opp til 16% på 58 døgn (fig. 2). Svellingen ble imidlertid sterkt redusert ved å herde den isotaktiske polystyren til. den krystallinske tilstand til like over 4% på 8 døgn (kurve E) . • ;Virkningen av herdetid på den isotaktiske polystyren på vektøkningen vises i fig. 3. Prøver av isotaktisk polystyren ble herdet ved 175°C i perioder på 2, 4 og 6 timer og deretter neddykket i transformatorolje ved 125°C i en time. Resultatene som vises i fig. 3, indikerer at herding av den isotaktiske polystyren i en tid mellom 2 og 6 timer, idet en optimal verdi oppnås på fire timer, gir minimum vektøkning i transformatorolje. ;Som det også vises i fig. 1 og 2 har også den tverrbundne 1,2-polybutadien-styrén-kopolymerharpiks tilfredsstillende egenskaper, vedrørende lav svelling og prosentvis vektøkning sammenliknet med andre harpikser i dette eksempel. Forsøksprøvene som fremskaffet dataene for kurvene som er trukket opp i fig. 1 og 2 ble tverrbundet ved å innkorporere fra 1 til 2% dikumylperoksyd som katalysator i den viskøse harpiks o*g herding i ovn i en time ved 110°C i løpet av en natt. Andre herdebetingelser kan anvendes - avhengig av forholdet mellom 1,2-polybutadien og monostyren og de anvendte katalysatorer. Prøvene ble deretter undersøkt ved-rørende vektøkning i varm transformatorolje ved 125°C og fremviste ytterst lav volumsvelling og vektøkning. De tverrbundne 1,2-polybutadienharpikser fremviste bare 0,7-0,8% vektøkning på 60 døgn uten synlig bevis på forandring av utseende til de lagrete prøver, (kurve G, fig. 1 og kurve H, fig. 2). Denne type av tverrbundet, 1,2-polybutadienharpiks er et tilfredsstillende materiale for isolatorer i oljefylte transformatorer.
Det ble også foretatt elektriske målinger på prøvene av
de tverrbundne 1,2-polybutadienharpikser, og de data som derved ble oppnådd er angitt i den etterfølgende tabell:
Dielektrisitetskonstanten på 2,3 for tverrbundet 1,2-polybutadienharpiks er stort sett den samme som dielektrisitetskonstanten på mellom 2,1 og 2,2 for transformatoroljen. Energitapene ved 25°C var utmerket, men tapene (3,2%) ved 60 perioder ved 100°C var høyere enn ventet eller ønsket og ble tilskrevet i nærvær av tilbakeblevne katalysatorer i polymeren. For å bevise dette ble en prøve av ikke-tverrbundet 1,2-polybutadienharpiks i flytende form ekstrahert i avionisert vann i atskillige døgn mens vannets ledningsevne ble undersøkt. Vaskingen ble fortsatt inntil ledningsevnen til nylig tilsatt, avionisert vann forble lav. Deretter ble det tverrbundet på den tidligere nevnte måte, og de elektriske tap ble redusert • vesentlig.
Det ble fremstilt andre prøver som besto av kopolymerer av 1,2-polybutadien med varierende mengder t-butylstyren og monostyren. Varm transformatoroljes svellingseffekt på slike prøver vises i fig. 1 , hvor 1,2-polybutadieninnholdet er 80% mens resten er styren (kurve I) og t-butylstyren (kurve J, fig.
1). Anvendelsen av styren eller t-butylstyren som komonomer med
1,2-polybutadien er fordelaktig, idet det reduserer sistnevnte viskositet slik at blandingen er lettvintere å støpe og forme.
Selv om den tverrbundne 1,2-polybutadienharpiks har utmerkete egenskaper når det gjelder volumsvelling og vektøkning, er dette materiale relativt sprødt. Ved å innkorporere i harpiksen armerende fibrer med lav dielektrisitetskonstant såsom isotaktiske polypropylenfibre og sammenfiltrete strukturer før herdingen i ovnen, ble det oppnådd et bedre varmeherdet produkt. For å bedre produktet ble polypropylenfibrene kjemisk behandlet for å kondisjonere og oksydere fibrenes overflate ved neddykking i følsomme bad, etterfulgt av oksydasjon i kromsyre-svovelsyrebad, hvorved det ble oppnådd polare og hurtigere fuktete overflater. Polypropylenfibre var særlig egnete armeringsfibre på grunn av deres lave dielektrisitetskonstant, slik at den totale dielektrisitetskonstant for det impregnerte harpikssystem ikke ble-øket i vesentlig grad. Således ble 50 g polypropylenfibre innkorporert i 100 g 1,2-polybutadienharpiks som inneholdt 2 g dikumylperoksydkatalysa-tor og herdet i en presse som skissert tidligere. Slike komposisjoner var anvendbare for anvendelse i oljefylte transformatorer på grunn av deres lave dielektrisitetskonstant, lave ■ elektriske tap samt ellers forbedrete fysikalske egenskaper. Data vedrørende svelling i olje er vist i fig.l , (kurve K).
En polyesterfiberarmert prøve av et tverrbundet 1,2-poly-butadienharpikssystem ble fremstilt ved å impregnere 10 g opp-kappete polyesterfibre (som stammet fra polyetylentereftalat)
i en flytende harpiks som omfattet 80 g 1,2-polybutadienharp.iks, 30 g divinylbenzen og 3 g dikumylperoksyd, og støpt for å herde
på den tidligere beskrevne måte. Svelledata som ble oppnådd i varm transformatorolje er også vist i fig. 1 (kurve L).
I tillegg til de foregående forsøk ble prøver av utvalgte tverrbundne 1,2-polybutadienharpikser, noen med høy molekylvekt og noen med lav molekylvekt, underkastet kompresjonsforsøk under vekter på 52,7 kg/cm<2> i olje 125°C, og resultatene sammenliknet med forsøk med andre materialer omfattende isotaktisk polystyren, bis-fenol-epoksyharpiks herdet med heksahydroftalsyreanhydrid og samme harpiks fylt med 30% tverrbundet 1,2-polybutadienpulver. Resultatene som vises i fig. 4 indikerer at under kompresjons-belastningsforsøkene hadde de høymolekylære, tverrbundne 1,2-polybutadienharpiks den minste fysikalske deformasjon (kompresjon under belastning). Deretter fulgte den lavmolekylære utgave.
Den isotaktiske polystyren ble funnet å ha nesten de samme kompresjonsverdier som harpiksen av fylt epoksyharpiks. Den vesentlige ulempe ved tverrbundet 1,2-polybutadienharpiks i den uarmerte tilstand er at materialet er skjørt og krever for-siktighet ved behandling og installasjon i en transformator.
Andre isotaktiske, hydrokarbonsubstituerte polystyren-polymerer som kan anvendes er de isotaktiske polymerer som er avledet fra vinyltoluen (det vil si de isomere metylstyrener)
og fra t-butylstyren i i hvert fall delvis krystallinsk form, for eksempelvis med mellom 10 og 3 5% krystallinsk struktur.
Sammenfattet er det vist at visse utvalgte polymere hyd-
. rokarbonharpikser har lav dielektrisitetskonstant som ligger nært opp til transformatoroljens dielektrisitetskonstant. Disse utvalgte polymerer har likeledes relativt lave svelle-égenskaper når de neddykkes i transformatorolje i lengre tid. Disse egenskaper av lav dielektrisitetskonstant og liten svelling er i motsetning til visse andre hydrokarbonpolymerer, for eksempel polyetylen, isotaktisk polypropylen og liknende, som har meget høy svelling, det vil si stort sett over 15 vektsprosent i løpet av få døgn i samme oljemedium. Som resultat er isotaktisk polystyren og utvalgte tverrbundne 1,2-polybutadienharpikser utmerkete materialer for anvendelse som fast elektrisk isolasjon i oljefylte transformatorer som erstatning for cellulosepress-span og resulterer derved i kostnadsreduksjon ved reduksjon i iso-las jonsklaringer . Dielektrisitetskonstanten for de faste, harpiksholdige isolasjonsmaterialer er optimalt mellom 2,0 og 2,7 og fortrinnsvis mellom omtrent 2,0 og 2,5, men dielektrisitetskonstanten for det faste, isolasjonsmateriale kan være så høy som 2,7.
Claims (4)
1. Fast elektrisk isolasjon av en elektrisk leder nedsenket i det minste delvis i en isolerende petroleumsolje, hvor isolasjonen har dielektrisitetskonstant på fra 2,0 til 2,7, og nesten er uløselig i oljen og oppviser lav svelling i oljen når denne er varm, karakterisert ved at isolasjonen omfatter en varmeherdende, tverrbundet 1,2-polybutadienhydro-karbonharpiks eller kopolymer av denne og/eller en i det minste delvis krystallinsk, isotaktisk polystyren.
2. Isolasjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at isolasjonen omfatter i det vesentlige en varmeherdet kopolymer av 1,2-polybutadien-hydrokarbonharpiks og en vinyl-monorner.
3. Isolasjon i samsvar med krav 1, karakterisert ved at polystyrenen har en krystallinsk struktur på minst 10% av den totale harpiks.
4. Isolasjon i samsvar med et av de foregående krav, karakterisert ved at den faste, elektriske isolasjon oppviser svelling på mindre enn 15 vektsprosent over en lengre tidsperiode ved neddykking i petroleumsolje ved en temperatur på omtent 125°C
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US14623871A | 1971-05-24 | 1971-05-24 | |
| US24418372A | 1972-04-14 | 1972-04-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO136015B true NO136015B (no) | 1977-03-28 |
| NO136015C NO136015C (no) | 1977-07-20 |
Family
ID=26843703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO179972A NO136015C (no) | 1971-05-24 | 1972-05-23 | Fast elektrisk isolasjon av leder nedsenket i olje. |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5143600B1 (no) |
| BE (1) | BE783777A (no) |
| CA (1) | CA947388A (no) |
| CH (1) | CH579812A5 (no) |
| DE (1) | DE2224677A1 (no) |
| FR (1) | FR2138920A1 (no) |
| IT (1) | IT955791B (no) |
| NO (1) | NO136015C (no) |
| SE (1) | SE407302B (no) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5024844U (no) * | 1973-06-29 | 1975-03-20 | ||
| JP2959789B2 (ja) * | 1990-02-07 | 1999-10-06 | ジャパンゴアテックス株式会社 | 油入電器用絶縁物 |
| FR2683378B1 (fr) * | 1991-10-31 | 1993-12-31 | Alcatel Cable | Cable electrique. |
| CN107672236B (zh) | 2012-06-29 | 2019-10-11 | 魏克控股公司 | 用于在高压范围中电绝缘的绝缘元件 |
| US20160314893A1 (en) * | 2015-04-27 | 2016-10-27 | Abb Technology Ag | Electrical transformer barrier structure |
-
1972
- 1972-05-15 CA CA142,080A patent/CA947388A/en not_active Expired
- 1972-05-19 DE DE19722224677 patent/DE2224677A1/de active Pending
- 1972-05-23 FR FR7218330A patent/FR2138920A1/fr active Granted
- 1972-05-23 NO NO179972A patent/NO136015C/no unknown
- 1972-05-23 BE BE783777A patent/BE783777A/xx not_active IP Right Cessation
- 1972-05-24 SE SE678172A patent/SE407302B/xx unknown
- 1972-05-24 CH CH760972A patent/CH579812A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1972-05-24 IT IT2475872A patent/IT955791B/it active
- 1972-05-24 JP JP47050872A patent/JPS5143600B1/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CH579812A5 (no) | 1976-09-15 |
| BE783777A (fr) | 1972-11-23 |
| IT955791B (it) | 1973-09-29 |
| DE2224677A1 (de) | 1972-12-14 |
| NO136015C (no) | 1977-07-20 |
| CA947388A (en) | 1974-05-14 |
| FR2138920B1 (no) | 1977-11-18 |
| JPS481999A (no) | 1973-01-11 |
| JPS5143600B1 (no) | 1976-11-22 |
| SE407302B (sv) | 1979-03-19 |
| FR2138920A1 (en) | 1973-01-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nimanpure et al. | Mechanical, electrical, and thermal analysis of sisal fibril/kenaf fiber hybrid polyester composites | |
| Longworth et al. | Physical structure of ionomers | |
| US2656290A (en) | Processes for producing electrical coils insulated with mica and synthetic resins and the products thereof | |
| US3430116A (en) | Electrical capacitors | |
| US3022200A (en) | Magnet wire and method of making same | |
| US3775719A (en) | Solid insulation for electrical apparatus | |
| US2479357A (en) | Method of making electrical insulations | |
| US2935668A (en) | Electrical capacitors | |
| EP0058996B1 (en) | Oil-impregnated polyolefin film for electric insulation and manufacturing method for the same | |
| US2892972A (en) | Capacitors | |
| US2665400A (en) | Electric capacitor | |
| US3933772A (en) | Dielectric polyolefin compositions | |
| Jayamani et al. | Dielectric properties of pineapple leaf fiber reinforced epoxy based composites | |
| US2821498A (en) | Electrical conductors insulated with mica and completely reactive synthetic copolymer resinous compositions | |
| US2439953A (en) | Low-loss thermosetting resins | |
| US2414320A (en) | Dielectric sheet material | |
| US3099293A (en) | Reinforced plastic from an open cure technique with a graft polymer | |
| US3642638A (en) | Insulating impregnation composition of waxy and greasy ethylene polymers | |
| US3079295A (en) | Resinification by a grafting technique | |
| US4225403A (en) | Process for improving films of poly(p-methylstyrene) and copolymers thereof by high energy radiation treatments | |
| US4804729A (en) | Electrical insulating material and power cable comprising a crosslinked layer thereof | |
| US2772696A (en) | Flexible resin bonded mica members | |
| US2669601A (en) | Insulated bushing | |
| DE2224677A1 (de) | Elektrisches Gerät mit ölgetränkter Isolation | |
| US2920256A (en) | Electrical apparatus and solid dielectric therefor |