NO161237B

NO161237B - PROCEDURE FOR FILTERING OF LIQUID FOR PARTICULAR INVESTIGATION AND APPARATUS FOR CARRYING OUT THE PROCEDURE.

Info

Publication number: NO161237B
Application number: NO870315A
Authority: NO
Inventors: Willie Eriksen; Jan-Lyder Lauritzen; Christian J Simensen
Original assignee: Industriforskning Senter
Priority date: 1987-01-27
Filing date: 1987-01-27
Publication date: 1989-04-10
Also published as: NO870315D0; NO870315L; NO161237C

Description

Elektrisk apparatur. Electrical equipment.

Foreliggende oppfinnelse angår elektrisk apparatur som omfatter celluloseholdig isolasjons* materiale som har sterkt forbedret termisk stabilitet og elektriske isolasjonsegenskaper, The present invention relates to electrical equipment comprising cellulose-containing insulation* material which has greatly improved thermal stability and electrical insulation properties,

Celluloseholdig materiale; slik som papir, bomullstøy, bomullstråd; pressplater og tre er lenge blitt anvendt for mange formål-. En anvendelse har vært i den elektriske industri som isolasjon for forskjellige typer elektriske apparater. Slike materialer representerer en ønsket kilde til elektrisk isolasjon på grunn av deres økonomiske fordeler like ovenfor andre tilgjengelige typer isolasjon. Dessuten har celluloseholdig isolasjon gode fysikalske egenskaper generelt talt, og til-fredsstillende opprinnelig dielektrisk styrke; Cellulosic material; such as paper, cotton cloth, cotton thread; pressed boards and wood have long been used for many purposes. One application has been in the electrical industry as insulation for various types of electrical appliances. Such materials represent a desired source of electrical insulation due to their economic advantages over other available types of insulation. Moreover, cellulosic insulation has good physical properties in general, and satisfactory initial dielectric strength;

Imidlertid ødelegges celluloseholdige materialer hurtig ved temperaturer som ligger bety-delig over ca. 100°C når det er i kontakt med luft, eller når det er i kontakt med flytende dielektrika, slik som anvendes i elektriske transformatorer, f. eks. olje, hvor oksydasjonsprodukter om* fatter syrer som angriper celluloseholdige materialer. Både de fysikalske og elektriske egenskaper påvirkes ved denne ødeleggelse, med det re* sultat at isolasjonen gradvis taper sin elektriske isolasjonsstyrke og dens mekaniske styrke ødelegges hurtig. However, cellulose-containing materials are quickly destroyed at temperatures that are significantly above approx. 100°C when in contact with air, or when in contact with liquid dielectrics, such as are used in electrical transformers, e.g. oil, where oxidation products include acids which attack cellulose-containing materials. Both the physical and electrical properties are affected by this destruction, with the result that the insulation gradually loses its electrical insulating strength and its mechanical strength is rapidly destroyed.

De elektriske og fysikalske egenskaper for celluloseholdige materialer slik som papir* bom-ullstøy, pressplater og tre ødelegges med en øk-ende hastighet når temperaturen økes over 100°C, enten det utsettes for luft eller er i kontakt med flytende dielektrikumblandinger; Såle* des vil f. eks. papir, etter å ha vært neddyppet i bare noen få uker i raffinert petroleum-transformatorolje ved 120—150°C bibeholde praktisk talt intet av sin opprinnelige strekkstyrke. Generelt kan en lengde av friskt kraftpapir av elektrisk type bøyes eller foldes flere hundre ganger før det vil brytes istykker. Etter bare en ukes The electrical and physical properties of cellulosic materials such as paper* boom-wool noise, press plates and wood are destroyed at an increasing rate when the temperature is raised above 100°C, whether exposed to air or in contact with liquid dielectric mixtures; Sole* it will e.g. paper, after being immersed for only a few weeks in refined petroleum transformer oil at 120-150°C retain practically none of its original tensile strength. In general, a length of fresh electrical type kraft paper can be bent or folded several hundred times before it will break into pieces. After just one week

I IN

neddypping i transformatorolje ved 120—150°C, vil det imidlertid brytes istykker bare ved å dob-beltbrettes en gang. immersion in transformer oil at 120-150°C, however, it will break into pieces just by folding it double once.

Denne ødeleggelse i fysikalske egenskaper ledsages av en tilsvarende reduksjon i elektrisk isolasjonsegenskap. Av denne grunn er det blitt spesifisert i industrien at i elektriske apparater hvor det anvendes celluloseholdig isolasjon, skal temperaturen for kontinuerlig! drift ikke over-skride ca. 105°C. i This destruction in physical properties is accompanied by a corresponding reduction in electrical insulation properties. For this reason, it has been specified in the industry that in electrical appliances where cellulose-containing insulation is used, the temperature must be continuous! operation does not exceed approx. 105°C. in

Det er nå blitt funnet at det finnes visse nitrogenholdige forbindelser som i høy grad for-bedrer den termiske stabilitet for celluloseholdig isolasjon og gir dets dielektriske integritet ves-entlig øket varighet ved temperaturer opp til 140°C og endog høyere. Forbedringene i disse egenskaper er ikke bare synligj i nærvær av flytende dielektrika, men oppnås også når isolasjonen anvendes i en atmosfære av luft eller annen gass. j It has now been found that there are certain nitrogen-containing compounds which greatly improve the thermal stability of cellulosic insulation and give its dielectric integrity substantially increased duration at temperatures up to 140°C and even higher. The improvements in these properties are not only visible in the presence of liquid dielectrics, but are also achieved when the insulation is used in an atmosphere of air or other gas. j

Hensikten med foreliggende oppfinnelse blir således å tilveiebringe en elektrisk apparatur som ved kontinuerlig drift kari tillates å arbeide ved en høyere temperatur enn ^idligere foreskre-vet, ved at det nyttes en stabilisert celluloseholdig elektrisk isolasjon som angitt i patenthaverens norske patent nr. 110 740 jog som karakteri-seres både ved forbedret termisk stabilitet og ved forbedret dielektrisk integritet. The purpose of the present invention is thus to provide an electrical apparatus which, during continuous operation, is allowed to work at a higher temperature than previously prescribed, by using a stabilized cellulose-containing electrical insulation as stated in the patent holder's Norwegian patent no. 110 740 jog which is characterized both by improved thermal stability and by improved dielectric integrity.

Oppfinnelsen angår således elektrisk apparatur omfattende i kombinasjon en beholder, en elektrisk ledervikling anbragt inne i et hus og forsynt med et hardt, seigt fleksibelt emaljebelegg som motstår mykgjøringj ved temperaturer opptil 250°C, et flytende dielektrikum bestående i det vesentlige av en petroleum-hydrokarbon-olje i den nevnte beholder, hvilken omgir i det minste en del av den nevnte elektriske ledningsvikling, og et celluloseholdig elektrisk isolasj ons-materiale i forbindelse med [nevnte elektriske ledningsvikling, i hvilket isolasjonsmateriale det for øket stabilitet og motstandsevne mot termisk ødeleggelse når det er i kontakt med et flytende dielektrisk impregneringsmiddel, er ensartet fordelt fra 0,02—10, fortrinnsvis 0,05—5 vektspst. beregnet på vekten |av de celluloseholdige fibre i materialet av minst en stabiliseringsforbindelse, og hvor det karakteristiske er at forbindelsen er fenylbiguanidin, 1-naftylisocya-nat, acetanilid, p-aminoacetanilid, benzamid, karbanilid, dimetylacetamid,j malonamid, N,N'-metylen-bis-akrylamid, N-t-butylakrylamid, N-metylolakrylamid, N-t-oktylakrylamid, 1-cyanoacetamid, eller benzanilid. Det elektriske isola-sjonsmaterialet som i det vesentlige er fullsten-dig gjennomtrengt av det flytende dielektrikum er anbragt omkring viklingenl Det nevnte flytende dielektrikum som inneholdes i det nevnte elektriske apparat, inneholder en oksydasjons-inhibitor. i The invention thus relates to electrical apparatus comprising in combination a container, an electrical conductor winding placed inside a housing and provided with a hard, tough flexible enamel coating which resists softeningj at temperatures up to 250°C, a liquid dielectric consisting essentially of a petroleum hydrocarbon -oil in the said container, which surrounds at least part of the said electrical wire winding, and a cellulose-containing electrical insulation material in connection with [the said electrical wire winding, in which insulation material there is increased stability and resistance to thermal destruction when is in contact with a liquid dielectric impregnating agent, is uniformly distributed from 0.02-10, preferably 0.05-5 wt. calculated on the weight |of the cellulose-containing fibers in the material of at least one stabilizing compound, and where the characteristic is that the compound is phenylbiguanidine, 1-naphthyl isocyanate, acetanilide, p-aminoacetanilide, benzamide, carbanilide, dimethylacetamide,j malonamide, N,N' -methylene-bis-acrylamide, N-t-butylacrylamide, N-methylolacrylamide, N-t-octylacrylamide, 1-cyanoacetamide, or benzanilide. The electrical insulating material which is essentially completely permeated by the liquid dielectric is arranged around the winding. The said liquid dielectric which is contained in the said electrical apparatus contains an oxidation inhibitor. in

Foråt oppfinnelsen lett skal kunne forstås, skal den forklares i forbindelse med tegning hvor: \ Before the invention can be easily understood, it must be explained in connection with a drawing where: \

fig. 1 er et perspektiv, delvis i tverrsnitt av en transformator kjerne isolert med den nye celluloseholdige isolasjon ifølge patenthaverens ovennevnte patent. i fig. 1 is a perspective, partially in cross-section of a transformer core insulated with the new cellulosic insulation according to the patentee's above-mentioned patent. in

Fig. 2 er et oppriss, delvis i tverrsnitt av en Fig. 2 is an elevation, partly in cross-section of one

transformator, og transformer, and

fig. 3 er et oppriss, delvis i tverrsnitt, og viser fig. 3 is an elevation, partly in cross-section, showing

en isolert kabel. an insulated cable.

I elektrisk apparatur som er karakterisert ved at det nyttes et celluloseholdig isolasjonsmateriale som angitt i patenthaverens patent nr. 110 740, er det nå mulig å øke den elektriske ap-paraturs driftstemperatur ved at en i høy grad kan øke bibeholdelsen av både dielektrisk styrke og mekanisk styrke for celluloseholdig isolasjon In electrical equipment which is characterized by the use of a cellulose-containing insulation material as stated in the patent holder's patent no. 110 740, it is now possible to increase the operating temperature of the electrical equipment by greatly increasing the retention of both dielectric strength and mechanical strength for cellulosic insulation

ved forhøyde temperaturer ved å fordele jevnt at elevated temperatures by distributing evenly

i hele isolasjonen effektive mengder av visse nitrogenholdige kjemiske stabiliseringsforbindel-ser. De mengder av forbindelsene som skal anvendes kan være små, men disse små mengder gir en i høy grad gunstig stabiliseringsvirkning for den elektriske isolasjon. De nitrogenholdige throughout the insulation effective amounts of certain nitrogen-containing chemical stabilization compounds. The amounts of the compounds to be used can be small, but these small amounts provide a highly favorable stabilizing effect for the electrical insulation. The nitrogenous ones

kjemiske forbindelser som er blitt funnet å gi chemical compounds which have been found to give

disse forbedringer er fenylbiguanidin, 1-naftyl-isocyanat og følgende amider: acetanilid, p-aminoacetanilid, benzamid, karbanilid, dimetylacetamid, malonamid, N,N'-metylen-bis-akryl-amid, N-t-butylakrylamid, N-metylolakrylamid, N-t-oktylakrylamid, 1-cyanoacetamid og benzanilid. To eller flere av disse forbindelser kan anvendes samtidig ved stabilisering av cellulose. these improvements are phenylbiguanidine, 1-naphthyl isocyanate and the following amides: acetanilide, p-aminoacetanilide, benzamide, carbanilide, dimethylacetamide, malonamide, N,N'-methylene-bis-acrylamide, N-t-butylacrylamide, N-methylolacrylamide, N-t -octyacrylamide, 1-cyanoacetamide and benzanilide. Two or more of these compounds can be used simultaneously when stabilizing cellulose.

For anvendelse av de ovennevnte stabiliser-ende forbindelser i celluloseholdig isolasjonsmateriale samt framstilling av celluloseholdig isolasjonsmateriale og spesielt celluloseholdig isolasjonsmateriale i arkform hvori de stabiliseren-de forbindelser er inkorportert, vises til patenthaverens ovennevnte patent. For the use of the above-mentioned stabilizing compounds in cellulose-containing insulation material as well as the production of cellulose-containing insulation material and especially cellulose-containing insulation material in sheet form in which the stabilizing compounds are incorporated, reference is made to the patentee's above-mentioned patent.

Som et illustrerende eksempel på anvendel-sen av et stabilisert celluloseholdig isolasjonsmateriale ifølge ovennevnte patent, i et elektrisk apparat, vikles en transformator på den måte som er vist på fig. 1, idet det anvendes papir behandlet ifølge nevnte patent og inneholdende 3 vektspst. av en eller flere av stabiliseringsforbin-delsene som er beskrevet deri. As an illustrative example of the use of a stabilized cellulose-containing insulating material according to the above-mentioned patent, in an electrical apparatus, a transformer is wound in the manner shown in fig. 1, using paper treated according to said patent and containing 3 wt. of one or more of the stabilizing compounds described therein.

Idet det vises til fig. 1, betyr 10 det behandlede kraftpapir som vikles omkring individuelle viklinger og som er viklet mellom høy- og lav-spenningsviklingene for transformatoren. Således omfatter transformatorviklingen lavspen-ningsviklinger 14 og 16, samt høyspenningsvik-linger 18, 20 og 22, isolert med lag-til-lag- anvendelse av behandlet papir. Dertil er lavspennings-viklingen 14 isolert fra den behandlede vindvik-ling-til-vikling ved isolasjon 24. De elektriske ledere som anvendes kan omfatte emaljert tråd som motstår mykgj øring ved temperaturer opp til 250°C. Egnede emaljer er epoksy-harpiksemaljer, polyester-harpiksemaljer, slik som isoftalat-glykol-maleatharpikser, silikon-modifiserte emaljer og polyvinyl formalfenolharpiksemaljer. Disse emaljer kan påføres direkte på toppen av tråden eller kan anvendes med asbest eller glass-fiberpakning eller annet fiberholdig materiale. I den ferdige transformator vil et flytende dielektrikum, slik som olje eller klorert aromatisk dielektrikum, fylle kanalene 26 og vil også full-stendig trenge gjennom papirisolasjonen. Etter å være viklet og satt sammen, behandles det he-le i vakuum for å fjerne luft og fuktighet fra pa-piret, og viklingen blir deretter brent for å eli-minere eventuell fuktighet. Referring to fig. 1, 10 means the treated kraft paper which is wound around individual windings and which is wound between the high and low voltage windings of the transformer. Thus, the transformer winding comprises low-voltage windings 14 and 16, as well as high-voltage windings 18, 20 and 22, insulated with layer-by-layer application of treated paper. In addition, the low-voltage winding 14 is isolated from the treated winding-to-winding by insulation 24. The electrical conductors used may comprise enameled wire which resists softening at temperatures up to 250°C. Suitable enamels are epoxy resin enamels, polyester resin enamels, such as isophthalate glycol maleate resins, silicone modified enamels and polyvinyl formalphenol resin enamels. These enamels can be applied directly to the top of the wire or can be used with asbestos or glass fiber packing or other fibrous material. In the finished transformer, a liquid dielectric, such as oil or chlorinated aromatic dielectric, will fill the channels 26 and will also completely penetrate the paper insulation. After being wound and assembled, the whole is processed in a vacuum to remove air and moisture from the paper, and the winding is then burned to eliminate any moisture.

Idet det vises til fig. 2, tilberedes en transformator ifølge foreliggende oppfinnelse. Transformatoren omfatter en tank 28, som holder en bærer 30 innvendig på hvilken det er anbragt en magnetisk kjerne 32 og en vikling 34. Vikling 34 omfatter en høyspenningsvikling 36 og en lav-spennings vikling 38, hver isolert med trådemal-jeblandinger som motstår mykgj øring ved temperaturer opp til 250°C. Lagene av viklinger 36 og 38 er isolert ved pakninger omfattende stabilisert celluloseholdig isolasjon ifølge nevnte patent. Viklingene er også isolert fra hverandre ved stabilisert celluloseholdig isolasjon 40, fremstilt ifølge nevnte patent, og som omfatter papir, bomull eller annen celluloseholdig isolasjon. En ytre celluloseholdig pakning 42 av tøy eller papir kan påføres viklingen 34. I noen tilfeller kan det anvendes pressplater, tre eller papp avstandsholdere eller forskjellige andre celluloseholdige produkter for de elektriske viklinger. Et flytende dielektrikum 44 anbragt inne i tan-ken 28 for å dekke kjernen 32 og viklingen 34 for å isolere disse og fjerne varmen som fremkalles ved drift av transformatoren. De behandlede cel-lulosematerialer ifølge nevnte patent bibeholder sine dielektrikske egenskaper og mekanisk styrke når det er i kontakt med et flytende dielektrikum omfattende en liten mengde av en oksy-dasjonsinhibitor, slik som para-tert. butylfenoi. Referring to fig. 2, a transformer according to the present invention is prepared. The transformer comprises a tank 28, which holds a carrier 30 inside which is placed a magnetic core 32 and a winding 34. Winding 34 comprises a high-voltage winding 36 and a low-voltage winding 38, each insulated with wire enamel compounds which resist softening at temperatures up to 250°C. The layers of windings 36 and 38 are insulated by gaskets comprising stabilized cellulose-containing insulation according to said patent. The windings are also insulated from each other by stabilized cellulose-containing insulation 40, manufactured according to the aforementioned patent, and which comprises paper, cotton or other cellulose-containing insulation. An outer cellulose-containing packing 42 of cloth or paper can be applied to the winding 34. In some cases, pressure plates, wooden or cardboard spacers or various other cellulose-containing products can be used for the electrical windings. A liquid dielectric 44 placed inside the tank 28 to cover the core 32 and the winding 34 to insulate these and remove the heat generated by operation of the transformer. The treated cellulose materials according to said patent retain their dielectric properties and mechanical strength when in contact with a liquid dielectric comprising a small amount of an oxidation inhibitor, such as para-tert. butyl phenol.

Fig. 3 viser en elektrisk ledende kabel, omfattende en elektrisk leder 50, som har en celluloseholdig isolasjon 52 pakket omkring, og en ytre metallisk strømpe 54. Den celluloseholdige isolasjon 52 er stabilisert materiale som er blitt behandlet ifølge nevnte patent. Fig. 3 shows an electrically conducting cable, comprising an electrical conductor 50, which has a cellulosic insulation 52 wrapped around it, and an outer metallic stocking 54. The cellulosic insulation 52 is stabilized material which has been treated according to said patent.

Det skal bemerkes med hensyn til anvendel-sen av det stabiliserte celluloseholdige isola- It should be noted with regard to the use of the stabilized cellulose-containing insulation

sjonsmateriale ifølge ovennevnte patent for transformatorer, at transformatorkonstruksjo-nen kan være mere fast og tettere på grunn av de behandlede celluloseholdige avstandsholdere, og andre bestanddeler vil tape mindre enn halv-parten av det tykkelsestap som fås ved termisk aldring av ubehandlet pressplate, kraftpapir eller annet celluloseholdig materiale. sion material according to the above-mentioned patent for transformers, that the transformer construction can be firmer and tighter due to the treated cellulosic spacers, and other components will lose less than half of the thickness loss obtained by thermal aging of untreated press plate, kraft paper or other cellulosic material.

Claims

Electrical apparatus comprising in combination a receptacle, an electrical conductor winding housed within a housing and provided with a hard, tough flexible enamel coating resisting softening at temperatures up to 250°C, a liquid dielectric consisting essentially of a petroleum hydrocarbon oil in said container, which surrounds at least part of said electrical wire winding, and a cellulosic electrical insulating material in connection with said electrical wire winding, in which insulating material there is increased stability and resistance to thermal destruction when in contact with a liquid dielectric impregnating agent, is uniformly distributed from 0.02-10, preferably 0.05-5 wt. calculated on the weight of the cellulose-containing fibers in the material, of at least one stabilizing compound, characterized in that the compound is phenylbiguanidine, 1-naphthyl isocyanate, acetanilide, p-aminoacetanilide, benzamide, carbanilide, dimethylacetamide, malonamide, N,N'-methylene-bis -acrylamide, N-t-butylacrylamide, N-methylolacrylamide, N-t-octylacrylamide, 1-cyanoacetamide or benzanilide.