SE508250C2 - Elektrisk lindning som är överdragen med ett isolerande harts innehållande ett ämne som är eldfast genom vattenbildning,förfarande för framställning av ett fyllt isolerande harts samt torr transformator - Google Patents

Description

isos 250 2 vid eld har gjort det möjligt att inse att, när överdrags- hartset brinner, det ofta fortsätter att brinna, även om branden som är orsaken därtill har upphört, ty utifrån en kritisk temperatur, som är specifik för det, blir hartset lättantändligt i luft.

På detta stadium kan ett par påminnelser avseende uppbyggnaden av dessa hartser befinnas användbara för det följande.

De föreliggande överdragningarna för torra transformatorer är värmehärdbara hartser, som uppnås genom uppvärmning av en initiell blandning som består av ett harts i egentlig bemär- kelse (i allmänhet en epoxid) och ett härdningsmedel, såsom en anhydrid. Ett klassiskt exempel tillhandahålls genom bis-fenol A diglycideterderivater, mera allmänt kallade DGEBA, och bildade genom reaktion mellan bis-fenol A och epiklorhydrin (se exempelvis US patent 3 202 947). Dessa hartser är oftast förnätade och gjorda osmältbara och olösliga genom tillsats av aminer och polysulfider med låg molekylmassa (exempelvis ARALDITE(@ -harts). Det går att finna andra exempel bland värmehärdbara polyestrar. Viktsproportionerna är traditionellt omkring 50% för hartset och omkring 50% för härdningsmedlet.

I allmänhet utnyttjas fyllda hartser: det flytande utgångs- hartset mottager, före tillsatsen av härdningsmedlet, ett fyllmedel, ofta oorganiskt, exempelvis kvartsmjöl (kiseldioxid) eller glasull i viktsproportioner som är i storleksordningen av 3 delar fyllmedel på en del harts. Man kommer då att hos den initiella blandningen ha exempelvis 20% harts, 60% kiseldioxid och 20% härdningsmedel.

Detta fyllmedel har som funktion att förbättra det termomeka- niska uppförandet och absorbera redan en del av hartsets polymerisationsvärme, vilket möjliggör undvikande av bildning av sprickor. Det har likaledes en funktion av mekanisk 3 508 250 förstärkning, ty det icke fyllda hartset kan förbli med mjuk konsistens vid transformatorns funktionstemperatur. Å andra sidan används hellre elastomerer, såsom silikonhartser eller polyesterhartser, vilka är termoplastiska, i synnerhet i fallet av överdragning av kablar eller trådar, för att tillåta en viss böjlighet hos dem. Exempel är givna genom E.P.R. (etylen-propylen-gummi), E.V.A. (etylenvinylacetat) och för- nätad polyetylen.

Uppfinningen skiljer inte på typen av harts (värmehärdbart, termoplastiskt eller elastomert), så länge som detta harts är ett isoleringsmaterial avsett att utnyttjas "varmt" och av denna orsak således uppvisar ett gott termomekaniskt beteende vid tidigare indikerade höga arbetstemperaturer. För språklig bekvämlighet används utan åtskillnad “överdragsharts" eller "fyllt harts" för materialet som utgör det slutliga isolerande överdraget, som är bildat av blandningen: harts i egentlig bemärkelse, förstärkningsfyllning (vid behov) och eventuellt härdningsmedel (inkluderande vanliga medverkande medel, såsom accelerator, flexibilisator etc).

Målet med föreliggande uppfinning är att förbättra beteendet vid eld hos överdragna elektriska ledare, i synnerhet lind- ningarna hos torra transformatorer, under att vid deras drifts- temperatur' öka den termiska stabiliteten hos det utnyttjade eldfasta överdragshartset.

För denna skull har uppfinningen som föremål en ledare eller elektriska lindningar som är överdragna av ett fyllt isolerande harts, som innehåller ett ämne som är eldfast genom vatten- bildning när temperaturen stiger, såsom hydratiserad aluminium- oxid, vilken är kännetecknad därav, att en fraktion av fyll- medlet, åtminstone lika med 20% av överdragshartsets totala vikt, utgörs av nämnda eldfasta ämne, som i förväg har delvis dehydratiserats med en sådan kvantitet att det inte förorsakar 508 250 4 någon oläglig bildning av vatten i hartset, så länge som den överdragna ledaren är i drift vid dess normala temperaturför- hàllanden.

Uppfinningen har även som föremål ett förfarande för fram- ställning av ett fyllt isolerande harts av denna typ för överdragning av lindningar hos torra transformatorer, enligt vilket det tillsättes till det initiella flytande hartset ett fyllmedel, hos vilket en fraktion, lika med åtminstone 20% av överdragshartsets totala vikt, utgörs av ett ämme som uppvisar eldfasta egenskaper genom vattenbildning, när temperaturen stiger, såsom hydratiserad aluminiumoxid, men detta, efter att i det föregående ha delvis dehydratiserat det eldfasta ämnet, företrädesvis genom uppvärmning, för att, vid utnyttjandet av transformatorn vid dess nominella driftstemperatur det inte skall finnas någon oläglig bildning av vatten inuti hartset, vilken kan skada dess kvalitet.

Uppfinningen har likaledes som föremål en överdragen torr transformator, hos vilken åtminstone en elektrisk lindning är överdragen med en eldfast isolerande hartsmassa i enlighet med den genom det förut specificerade förfarandet uppnådda.

Den eldfasta rollen av trihydratiserad aluminiumoxid, i egen- skap av medverkande medel vid överdragshartser för elektriska kablar eller för transformatorer, är redan känd, exempelvis fràn det redan nämnda dokumentet US patent 3 202 947 (vars lära införlivas här genom hänvisning). Men aldrig tidigare har man enligt uppfinnarnas kännedom kunnat upptäcka fördelen som förbluffande skulle kunna förväntas av en bättre termisk stabilitet hos hartset genom föregående partiell dehydra- tisering eller urvattning av ett sådant medverkande medel, under det att det verkar såsom ett eldfast ämne just genom bildande av vatten.

Uppfinningen kommer att förstås bättre och andra aspekter och fördelar kommer att framträda klarare vid betraktande av den 5 508 250 detaljerade beskrivningen som följer och är gjord under hän- visning: - till tabellerna I, II och III som presenteras i texten och uttrycker det goda eldbeteendet hos ett överdragsharts enligt uppfinningen; - till tabellen IV, som likaledes presenteras i beskrivningen och ger huvudsärdragen hos profilen för vattenavgång med temperaturhöjningen för ett antal eldfasta ämnen; - till figurerna 1 och 2, som visar utvecklingen i tiden av viktsförlusten hos olika användbara eldfasta ämnen, genom bildning och eliminering av vatten, resulterande av deras "varm"-instabilitet, när de uppvärms vid en konstant tempera- tur.

I följd tas de båda väsentliga, tidigare nämnda särdragen hos uppfinningen åter upp: 1) TILLSATS AV EN 'TILLRÃCKLIG KVANTITE¶' AV ETT' ÄMNE SOM ÄR gggfiAsw ggNoM vAfrïgußlgggiug 55395593 13A Insgpgßlrmzw NÄR DET A3 vggm' Det tillsatta eldfasta ämnet kan vara hydratiserad aluminium- oxid Al2O3, nH20, med n=l, 2 eller 3, dihydratiserad magnesia, zinkborat eller vilket annat ämne som helst som är känt för sina egenskaper av självutsläckningsförmàga genom eliminering av vatten, och företrädesvis dessutom kapabelt, just som kisel- dioxid, att förstärka hartset. Företräde kan ges át trihydra- tiserad aluminiumoxid, vilken har befunnits vara det mest verksamma eldfasta ämnet och vilket dessutom inte avger någon eller lite rök.

Reaktionen för bildning av vatten kan skrivas: isos 250 6 2 A1(oH)3 ----> .b.1203 + 3 H20 Hastigheten hos denna reaktion ökar i pilens riktning med temperaturen, och dess endotermicitet höjer, eller till och med förhindrar, nåendet av tändningströskeln hos hartset.

Det kommer att ses längre fram att denna hastighet inte ut- vecklar sig linjärt med temperaturen, utan att det bildas en kraftig vattenavgàngstopp, som är karaktäristisk för ämnet och hos vilken en avgörande fördel är att den uppträder vid tempe- raturer som är belägna exakt i det riskabla överhettningsomrá- det och således under den kritiska tändningstemperaturen hos överdragshartset.

Al(OH)3 kan enkelt blandas med det oorganiska startfyllmedlet, eftersom båda två är i form av fast material i pulver eller fina korn.

Istället för 60 vikt-% SiO2 i det slutliga hartset substitueras en huvuddel därav av det eldfasta ämnet. Sålunda åstadkommes exempelvis en blandning som uppvisar 50% Al(0H)3 och endast 10% SiO2. Erfarenheten har emellertid visat att man skulle kunna sänka kvantiteten Al(OH)3 till 25% (således 35% av Si02) utan att på signifikativt sätt skada de goda tânduppförandekvali- téerna hos överdraget, tack vare närvaron av det eldfasta ämnet.

Dessa värden, som är upprättade för en initiell fyllning av 60 vikt-%, kan naturligtvis modifieras om denna proportion vari- erar.

Tabellerna I, II och III härefter levererar indikationer och numeriska resultat hos i laboratorium utförda försök på en torr transformator, vilka visar verkan av de eldfasta ämnena (här Al(OH)3 och zinkborat) på värdena hos parametrarna som insetts representativa för eldbeteendet hos materialen och i synnerhet 508 250 av överdragshartser för lindningar hos torra transformatorer, nämligen syreindex, förbränningshastigheten och uppvärmningsförmàgan.

TABELL I : Syreindex (O.I) Mätningstemperatur I 2000 I 8O°C I 15O°C: 2oO°C _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ___l_______l________l_______I______ I I I I 02-index (O.I) I 30 I 27 I 23,5 I 21 minimalt I I I I TRIHYDRATISERAD ALUMINIUMOXID fiyfil I70% avßiuz I " 30 I ~ 28 I ~ 24 I ~ 19 halt ; ~~~~~~~~~~~~~~ --: ---- -~; ---- __; ----- ~-; ____ -- fYll' :mm av 5102 och : ” 39 : ~ 37 : N 3:2 : ^ 31 MÉG-Ä :soft avmmfin), ; : ; ; ----- --:-------~-------:------:--~-~-:------:--~~-- I60% af SiO2 I ' 26 I / I / I / I ~~~~~~~~~~~~~ --I ~~~~ --I ---- --I ---- --I ---- -- I50% av SiO= IlO% aVAl(OH)= I I I I I ------------- --I ---- --I ---- --I ---- --I ---- -- I40% av SiOa odï I ~ 27 I / I / I / I20% aV Al(OH)a I I I I Tbtal I ------- -- ---- --I-:----I-:----I ---- --I ---- -- 1ïQt I35% av S102 cnhI 30 I 28 I ~ 25 I " 20 fyll- I25% av A1(OH)= I I I I medel ; _____________ __; ____ __; ____ _-; ____ __: ____ __ 60% :zsab av sioz Och :za-m :za-m :24-27 :19-22 I35% aVAl(OH)3 I I I I I ------------- --I ---- --I ---- --I ---- --I ---- -- I20% av SíO2 GÜIIBO-3 229-33 I25-28 I23-24 I40% aVA1(OH)= I I I I I ------------- --I ---- --I ---- --I ---- --I ---- -- I10% av Sioæ 0Ch I32-35 I30-32 I27-29 I24-26 I50% aV\1(OH)= I I I I ZINKBORA" ¶mzü_ ;10% av 510: cnh;~ 32.5; fïåšrlfšäåïïïïlaïïfšäïïïmí rrrrr eifliïïëiïäïdff rrrrrrr h- halt fylltlffié av 510: OChIN 30.3I b __ medel :5030 av Borat ; ; lnqfi varden 60% ; _________________________________________ __- Iöífif; ¿_\ Borat '" 33 6! inga värden den övre 508 250 s överdragsmaterialet framställes på följande sätt: efter att ha blandats med en lämplig kvantitet av det eldfasta ämnet knåda- des det oorganiska fyllmedlet (här kiseldioxid), den ena halvan med flytande harts (epoxiharts), kommersialiserad genom den schweiziska firman CIBA-GEIGY under benämningen "ARALDITE CY 225") och den andra hälften med härdmedlet, likaledes i fly- tande tillstånd (en anhydrid marknadsförd av den förutnämnda firman under benämningen "HÄRDNINGSMEDEL HY 227"). De båda blandningarna förenades därefter och helheten knâdades och placerades sedan i en ugn (80 till 150°C) för härdning.

För dessa försök var mätningsförfarandena enligt normerna UTE NF T5l-071 vid 20°C och EDF HN20 M40 vid 80, 150 och 200°C.

Notera. - Värdesomràdena återger faktumet att det mätta O.I. i detta fall berodde på källan av den kommersiella aluminiumoxiden som använts.

- Fallen som markerats med ett "/" återger mätvärden som bedöms vara oanvändbara. Motsvarande värden är under hänsynstagande till att de är uppnådda vid 20°C fullständigt oacceptabla, ty de är alltför långt under det ålagda minimala O.I.

Det framgår omedelbart att för en total fyllning av 60% det minimala innehållet av Al(OH)3 att ta hänsyn till är 20-25%.

Under' detta är de ålagda minimala värdena på 02-index inte längre effektivt tillförsäkrade. Tillkommande mätningar, som inte rapporteras här, har gjort det möjligt att demonstrera att med en global laddning av 70 vikt-% (första delen av tabellen) sjunker tröskelvärdet av Al(0H)3 till 20%. Det observeras likaledes att i fallet av zinkborat är den minimala tröskeln mycket högre: åtminstone 50 vikt-%, vilket såsom bekant återger en större effektivitet hos den trihydratiserade aluminiumoxi- den. 9 508 250 De i tabell II härefter rapporterade förbränningshastigheterna har mätts i apparater som används för bestämningen av syreindex på provstycken i form av små làngsträckta plattor med 100 mm längd, 66 mm bredd och 4 mm tjocklek. Provstyckena innefattar två märken som följer varandra utmed längden, varvid det första är beläget vid 10 mm från den ena änden, det andra vid 60 mm.

Förbränningstiden hos provstyckena mellan de bàda märkena noteras vid omgivningstemperatur och därifrån härledes medel- förbränningshastigheten (i mm/sekund) i funktion av syrehalten i en förbränningsblandning av syre och kväve. _________ __'l_ïèïâššål_-_lïl_a_liïztbr_ar_uiíxagslzaaigheten_____________ 1 Ha1t 02 1 05% : 40% 1 45% 1 50% 1 60% 1 : ------------------- -~: ----- --: ---- --: ----- --: ---- --: ~~~~ -~ : 1 Maximal tillåten 1: 1 i I i 1 1 rdrbränningshastimet 1 0.15 1 0.30 1 0.45 1 0.6 : 0.9 1 : (i MSEK) " : : 1 : z : 1 TRIHYDRATISERAD ALuM1N1uM0x1D :ägïïl 1702 av sios : 0.26 : 0.37 1 0.47 1 0 50 1 1 05 1 :f n_ : ----------- --: ----- -~: ---- --: ----- --: ---- --= ----- --'. 1 yll 120% av 6102 +1 0.06 1 0.10 1 0.13 1 0.19 : 0.25 ~ 1 -ox 150% @vA1(0H>=: 2 : : : : - ----- --~ ----------- --- ----- --1 ---- --: ----- -~: ---- -~: ----- --: 1 160% av sioz 1~0.35 :"0.50 :"0.60 :"0 75 :"1 0 : : ----------- --I ----- --I ---- --2 ~~~~~ -71 ---- -~i ----- -~! 1 150% av 5102 +1"0 35 1~0.45 1"0.60 1~0 75 1 ~1 0 1 1 110% aVA1(0H)=1 1 : : 1 : 4 | g | _ __l _ _ _ _ _ __l _ _ _ _ __l _ _ _ _ _ __l 1 | _ * _ " - * * * _ “ _ '""| ” “ _ “ " ”"|" __ | I I s 1 140% HW sioz +1~0.2o 1"0.35 :"0.45 1~0.55 1 71.0 1 ;1u:a1 120% a“A1(0H>=: : : 1 : 1 halt 1 ----------- --1 ----- --1 ---- --: ----- --: ---- --: ----- -~: ;fy1L- ¿35% av s10= +:~0.16 1~0.26 :"0.30 :"0.40 1 “0.05 : rflßflel' 125% awxuofns: z : : : : n 4 | _ I ____ ...__l _____ __' _ _ ~ - __' _ - _ _ _ -.-' | | * _ _ _ - ~ _ _ _ * ~ __l _ _ _ _ _ _' l ' ' ' 1 20% 135% av sioz +1 0.14- 1 0.20-: 0.27- : 0 34-: 0.56- : 1 135% aVA1(0H)=1 0.17 1 0.23 : 0 30 : 0 37 : 0.59 : I I ' _ __| _ _ _ _ __l _ _ _ _ _ ___! _ _ _ _ __l _ _ _ _ _ __l . . ----------- "-|""" '_ u I 1 I ' 1 120% av 5102 +1 0.13- 1 0.19-2 0.24- 1 0.30-1 0.48- I 1 140% avA1<0H)=: 0.16 : 0-20 I 0-27 I 0-35 I 0-56 I 1 1 ----------- --: ----- --I ---- --1 ----- 7-1 ---- --1 ----- --1 1 110% av s10= +1 0.07- 1 0.14-1 0.20- : 0.26-: 0.37- 1 1 150% avA11oH>e1 0.10 1 0.16 : 0.23 : 0.29 1 0.40 1 i p zlmaxrmn E 1§Pï§L%_,¶n1, av 5102 11 1 ~0 16: 70 21 : "0 30: 70 0 : ' -~=*155x .HV Borat 1 I 1 I I I lzïfital nlox aV CIO: 4.: 2 'V0 Zrä: *O fr* :w O 1 2 halt 150% av 05101 : : I I I 1 1 fyll" i _ . . . . _ _ _ _ _ _ - - - - - - - ~ - ~ - - ~ ~ ~ ~ - - ~ - - - ~ - - - - - - ~ - - - - - - - - ~ - -fi 1 “ïhl 9» _ 1 - - ~0_251 ~0.31 1 70 52: 70.96 1 isos 250 10 Notera: angivelserna av värdepar har samma betydelse som i den föregående tabellen.

Såsom det enkelt kan konstateras bekräftar de i tabell II givna värdena de hos tabell I under pàvisande att med avseende pà "förbränningshastighet"-kriteriet likaledes "botten"-värdet att respektera för kvantiteten Al(0H)3 i utgàngsblandningen är väsentligen 25 vikt-% (något mindre än 50% för boratet).

Dessa slutsatser förblir fullständigt giltiga i skenet av tabell III här nedan, vilken visar resultaten av en följd av försök som utförts för den tredje utvalda parametern, den övre uppvärmningsförmàgan (Ö.U.F.). Såsom det kommer att kunna konstateras överskrides aldrig det tillåtna värdet av 11 MJ per kg material.

TABELL III: Den övre unnvärmninqsförmáqan (Ö.U.Fll (Försöksförfarande: adiabatisk kalorimetri enligt standard UTE NF M 03-005) Total halt fyll- [I Total halt fyllnedel : 60% medel 70% V | 'HÜH¶mufl¶SÉW¶1ÅU1flNnPÛfl) "Uf-f _____ “W ____ “ful-u-í--Tuui-"Fuf _______ f".- 7o%s1o= |zo%s1o2|| 60% S102' 40965102 |3s% S102 :zsvssioz |1o% S102. 1 + H^ I + | + | + I + \so% A1 II I 10% AL: 25% A1. 35% A14 50% A1.. ............ _41 _----_-_--___-_¶-----~--1»-----~4_-----~-- ~8'~7|| ~11'~11l~11|~11|~11 I n I | | l i __ __'_ _____ -JL _______ _|_ ______ __! _______ __' ______ _l _______ __ zrmaunzxfr É : : í : : : : : : : Å Ä C-I:|I-II1'-'*___1"_"_'-"*'_'ï'*'_':'_'_-__-_-_:ííí-íííí-ï-ï-líííí-iïïi lO%SíO2+55%Bor.H 10% SiO2 + 50% de Borat 60% de Borat 11 508 250 Av dessa tabeller framgår således klart inverkan på eldbeteen- det vid tillsatsen till utgångshartset, i lämpliga propor- tioner, av ett material som är eldfast.genom bildning och eliminering av vatten, enligt uppfinningen.

Dessa resultat återger en stark frigörelse av vatten från överdragshartset, när det senare når onormalt höga tempera- turer. Ett sådant fenomen verkar som en självstyrd värmeab- sorberare, som fördröjer och bromsar förbränningen av det fyllda hartset och förlänar det senare den eftersökta egen- skapen av självsläckbarhet.

Naturligtvis saknar inte en riklig bildning av vattenmolekyler inuti massan konsekvenser för kvalitén hos hos överdrags- hartset. Det senare försämras under en sådan process och kan i allmänhet inte längre därefter åter användas. Transformatorn måste då ersättas eller rekonditioneras.

Viktsförlusten hos det eldfasta ämnet under stigningen i temperatur är en god indikator på dess förmåga att bilda vatten. Såsom det visas genom leverantörernas specifikationer noteras det att i fallet av Al(OH)3, viktsförlusten redan är nära 30% vid 300°C. För övrigt äger den rum praktiskt taget endast vid denna temperatur i form av en topp som är smal och med hög amplitud, vilket vittnar om energin och intensiteten hos fenomenet, när denna temperaturnivá nås, vilken är karak- täristisk för det använda eldfasta medlet.

Detta verifieras vilken den använda kommersiella trihydrati- serade aluminiumoxiden än må vara, såsom det visas mera exakt i tabell IV härefter.

Denna tabell av värden ges endast i egenskap av information, baserade på angivelser från leverantörerna av Al(0H)3, sålt under benämningen "ALCOA" i màngfalder, vilkas kommersiella 508 250 12 referenser repeteras för identifiering i spalterna hos ta- bellen.

TAßELL IV: Analys av endgtermiska vatgenbildniggstoppar (Temperaturstigningarna utfördes från 25 till 600°C under en konstant stegring av l0°C/minut) För att de väntade effekterna för typen av genom uppfinningen rekommenderat eldfast ämne skall vara fullständigt tillfreds- ställande är det inte endast nödvändigt att den intensiva vattenavgångstoppen. utvecklas vid lämpliga temperaturer, dvs mellan den normala varmfunktionspunkten och den vid vilken överdraget kan antändas, utan även att en bildning av vatten verkligen endast äger rum i fallet av onormal överhettning. Med andra ord är det lämpligt att undvika varje risk av för tidig sönderdelning av överdragshartset, vilket skulle kunna uppträda genom en oläglig bildning av vatten, fràn omgivningstempera- turen till den hos normal varmdrift av transformatorn. 13 i 508 250 Det är denna svårighet som löses genom det andra huvudsärdraget hos uppfinningen, nämligen moderat föràldring av hartset, såsom det kommer att ses mera i detalj härefter: 2) ÖRE ND DE V AV V TI LS TT ._ Det rör sig här om att förorsaka en föregående dehydratisering för att undvika att den produceras längre fram i transforma- torn. Men denna dehydratisering måste endast vara delvis eller partiell, eftersom den eftersöks i övrigt vid hög temperatur, när transformatorn uppvärms onormalt och när riskerna för antändning är att frukta.

Denna dehydratisering kan med fördel utföras genom föregående uppvärmning av Al(OH)3. Syftet som skall uppnås är inte en fullständig eliminering av vattnet ägnat att bildas inom ett temperaturområde från omgivningstemperaturen till "varm" -driftstemperaturen hos transformatorn (och som på liknelsesätt kallas "flyktigt" vatten för att markera att det måste avgå vid låg temperatur), utan en tillräcklig eliminering för att det kvarvarande "flyktiga" vattnet skall vara närvarande i alltför ringa kvantitet för att leda till en nedbrytning av hartset. I själva verket har det kunnat observeras att, när den trihydratiserade aluminiumoxiden inte hade upphettats i förväg innan den tillsattes till det oorganiska fyllmedlet, uppträdde krevader av hartset som överdrager de elektriska spollindningarna hos försökstransformatorerna vid driftstemperaturen, vilket gjorde det nödvändigt att tillbakavisa de senare.

Ett lämpligt sätt att anlända till åstadkommandet. av delvis hydratisering av det eldfasta ämnet genom föruppvärmning är att ta hänsyn till dess viktsförlustkurva i funktion av tiden. För ett för första gången använt ämne kan detta med fördel göras i två steg: 508 250 14 - ett första, för ett analysprovstycke som är avsett för bestämning av kvantiteten vatten som elimineras vid en ut- sträckt tid vid konstant temperatur, som är den (eller nåra den) för normal varm drift av transformatorn; - ett andra steg, denna gång av behandling av allt material, vilket består i att uppvärma det till relativt hög temperatur för att snabbt uppnå, således under industriella förhållanden, en viktsförlust som motsvarar vattenelimineringsvärdet som bestämts i den föregående fasen.

Detta andra steg kommer naturligtvis att repeteras vid varje hartsframställning, under det att det första endast är verkligt nödvändigt en enda gång för karaktäriserande av en typ av eldfast ämne som tidigare aldrig använts.

Kurvorna hos fig 1 och 2 illustrerar väl denna första fas av undersökning av provstycken under visande av gången, vid vissa temperaturvärden, av utvecklingen av viktsförlusten i funktion av tiden för vissa vården av temperaturen. Kurvorna motsvarar några av mångfalderna av trihydratiserad aluminiumoxid "ALCOA" i tabell IV, vilka indikeras genom deras kommersiella hänvis- ningar vid den högra änden av varje kurva. Tre temperaturvärden har det tagits hänsyn till: 140, 160 och 180°C för att väl täcka de vanliga "varm"-gångsförhållandena hos transformatorer.

För att undvika onödiga överbelastningar har de tre motsvarande grupperna av kurvor separerats i de båda figurerna: fig 1 visar tillsammans grupperna vid l40°C (streckade linjer) och l60°C (heldragen linje): fig 2 visar endast gruppen vid 180°C med heldragen linje.

Såsom det framgår är gången hos alla dessa kurvor med fördel allmänt logaritmisk med en mycket snabb ökning i begynnelsen, följd av en platå som är något lutande i förhållande till horisontalen, varvid denna platå nås desto tidigare ju högre arbetstemperaturen är. Vid l80°C (fig 2) bildas sålunda 15 508 250 huvuddelen av det "flyktiga" vattnet (ca 80%) redan vid slutet av endast 140 timmar, av mer än 700 timmar total varaktighet av försöken. Viktförlusten når då mellan ca 5,3% och 2,5%, enligt typen av aluminiumoxid.

Existensen och stabiliteten hos platåerna verifieras under provtagning på aluminiumoxider som i förväg upphettats till en mycket hög temperatur. Proven har sålunda gjorts på två prov- stycken av “M15"-sorten, vilka under 18 timmar hålls, den ena vid 180°C, den andra vid 200°C. Resultaten uppträder i fig 1 i form av två raka linjer (A) och (B), vilkas ursprungsordinater av viktförlust är l,6% och 4,2% för 180 respektive 200°C. Deras så att säga horisontalitet konstateras, vilken klart återger okänsligheten hos provstyckena för en andra uppvärmning vid en lägre temperatur, på grund av faktumet att så att säga allt deras "flyktiga vatten" vid 140" eller 160°C har effektivt eliminerats under den första uppvärmningen.

I övrigt observeras i fig 2 att efter 18 timmar vid 180°C ett provstycke "Ml5" är knappt vid halva höjden av dess kurva av snabb tillväxt av viktförlust genom eliminering av vatten.

Det förstås omedelbart att dessa kurvor har en gynnsam karak- täristisk gång som möjliggör mycket enkelt härledande av graden av' den föregående partiella dehydratiseringen som. man. måste anlända till. Sålunda kan exempelvis begynnelsen hos platt- formen väljas som kriterium och det genom ordinatan vid denna begynnelse av platàn givna värdet kvarhållas som proportion av "flyktigt" vatten som skall elimineras.

Figurerna visar sålunda att för sorten "S65/40" kan 2,5% viktförlust förbehållas, för en funktionstemperatur hos trans- formatørn av 14o°c, 4% vid 1eo°c och 5,596 vid 1eo°c. 508 250 16 Likaså kommer "M15"-sorten att passa en föregående viktsförlust av 2% för en drift av transformatorn vid 160°C och av 3,5% vid 1ao°c.

Vid 140°C har kurvan av denna sort en mindre typisk gång.

Likväl noteras att värdet av O,7%, vilket uppnåtts efter approximativt 500 timmar kommer att vara mycket lämpligt.

För att konkretisera idéerna kan det således mera allmänt sägas att den föregående viktsförlusten som är att sikta pà sträcker sig mellan ca 0,5% och 10% för alla eldfasta ämnen utvalda för att utnyttja uppfinningen.

Den följande övergången till den industriella fasen består följaktligen helt enkelt i att dehydratisera massan av det eldfasta ämnet genom snabba uppvärmningstekniker i en ugn, med övervakning av viktsförlusten, exempelvis genom gravimetri med hjälp av en automatisk våg vars platta är placerad i ugnens inneslutning.

I och för information har i fallet av aluminiumoxid av typen "Ml5" den eftersökta viktsförlusten av 3,5% för en drift av transformatorn vid l80°C kunnat uppnås vid slutet av endast 6 timmars uppvärmning vid 200°C.

Denna uppvärmningsoperation kommer naturligtvis att vara desto snabbare ju högre uppvärmningstemperaturen är. Likväl kommer av uppenbara orsaker av kvarhållande av hög vattenbildningskapa- citet, som är nödvändiga i fallet av onormal överhettning, det att tillses att begynnelsetemperaturen hos den kraftiga elimi- neringstoppen av vatten, vilken är karaktäristisk för det använda eldfasta ämnet och för vilket några värden är angivna i tabellen IV här ovan, inte överskrids och det med fördel StannaS under denna. 17 508 250 Om behovet av att använda gravimetri inte är önskvärt, i synnerhet på grund av alltför betydande kvantitet av material som man eventuellt skulle kunna bli tvungen att behandla, kommer det med fördel att förfaras med ett mellanliggande steg som möjliggör átergivande av den àsyftade viktsförlusten som en uppvärmningstid. Detta kommer att kunna göras med hjälp av ett andra provtagningstycke för mätning av ifrågavarande eldfasta ämne, för vilket man känner till viktsproportionen vatten som skall elimineras och vilket utsätts för en snabb uppvärmning vid en bestämd hög temperatur. Denna uppvärmning kommer att utföras med en kontinuerlig Vägning av provstycket för att kunna mäta den nödvändiga tiden för anländande till en vikts- förlust som motsvarar den kända proportionen vatten som skall elimineras. Värdet hos mätningen definierar varaktigheten av uppvärmningsoperationen vid en temperatur som är strängt identisk med den hos den mellanliggande operationen här ovan, för vilken massan hos det eldfasta ämnet som skall behandlas, kommer att utsättas.

Vid behov kommer det perfekta utförandet av operationen att kunna bekräftas under bestämmande genom gravimetri vid hög temperatur, exempelvis l200°C, av den resterande vattenhalten hos ett för detta ändamål fràn massan hos det eldfasta ämnet som behandlas taget provstycke. Genom jämförelse med den totala initiella vattenhalten (vanligtvis i storleksordningen av ca 20 till 35 vikt-%) som kommer att ha bestämts tidigare på ett liknande sätt för ett referensprovstycke, kan därifrån härledas att kvantiteten av "flyktigt" vatten som verkligen eliminerats är väl i överensstämmelse med det eftersträvade.

Det kommer att noteras att uppvärmningstiden inte är fullstän- digt oberoende av granulometrin hos materialet. Det har under försökens gäng kunnat observeras att en grov granulometri eller kornstorlek resulterade i en mera betydande viktsförlust än en fin granulometri för en given uppvärmningstid. isos 250 18 Det kommer ävenledes att observeras att viktsförlustvärdena bestämda här ovan genom avläsning av försökskurvorna gjorda utifrån provstycken ingalunda representerar en övre gräns som inte skall överskridas. Endast eftersom dessa värden motsvarar begynnelsen av platàn är det i princip ingen mening med att förlänga uppvärmningen i och för vinnande av några 10-dels procent, som i 'vilket fall somr helst. troligtvis är alltför litet signifikativa för att förorsaka en vattenavgång som är kapabel att förstöra kvaliteten hos överdragshartset.

Det. kommer säkerligen att förstås att dessa kurvor, som är giltiga för temperaturerna vid normal drift hos transformatorn när den är varm, återger uppförandet av så kallat "flyktigt" vatten vid dessa temperaturer. Vid högre temperaturer är platåerna belägna vid högre nivåer och uppnås snabbare, i synnerhet vid temperaturen hos toppen, som är karaktäristisk för det använda eldfasta ämnet och som, som det har setts, är belägen i närheten av 300°C för alla undersökta sorter av A1(oH)3.

Det sålunda förbehandlade eldfasta eller brandhindrande ämnet är färdigt för användning. Det återstår att fullständiggöra framställningen av överdragshartset på vanligt sätt: efter att ha intimt blandats med en lämplig kvantitet av det delvis för-dehydratiserade eldfasta ämnet, uppdelas det oorganiska fyllmedlet i två lika delar. Den ena införs då i ett bad av ren harts och den andra i härdmedlet, likaledes i flytande till- stånd. De båda blandningarna knådas separat för bildande av två fast-flytande-suspensioner, förenas sedan till en enda bland- ning som knådas för att tillförsäkra god homogenitet. Den resulterande massan gjutes sedan i en gjutform, i vilken det förutskickat anordnats den elektriska spollindningen hos transformatorn som man önskar överdraga. Efter gjutning bringas gjutformen i en ugn för att få hartset att stelna. Efter avlägsnandet från ugnen och avkylning avlägsnas det 19 508 250 spollindningen inkorporerande hartsblocket från gjutformen och kan då monteras i transformatorn som är avsedd att mottaga det.

Det faller av sig självt att uppfinningen inte kan begränsas till de ovan beskrivna exemplena, utan utsträcker sig till talrika varianter eller ekvivalenta former, så länge som de i följande krav uppräknade särdragen respekteras.

I synnerhet begränsas inte uppfinningen till transformatorer som sådana. Den här utnyttjade benämningen bör i själva verket förstås att mera brett mena alla induktiva elektriska apparater eller utrustningar som kan arbeta vid relativt höga tempera- turer, från 100 till 200°C såsom det setts ovan, och vilkas elektriska lindningar kan inkapslas i ett block av isolerande harts.

Fastän uppfinningen initiellt gjordes för applikationer av termohärdbara hartser (överdrag av induktiva spollindningar, i synnerhet i transformatorer), avser den likaså i själva verket alla dielektriska överdragsmaterial. Den uppvisar en speciellt markerad fördel i fallet av elektriska anläggningar som har en nominell funktion av lång varaktighet vid hög eller måttligt hög temperatur. Det vill säga, det kommer att vara speciellt fördelaktigt att utnyttja den för överdragshartser som redan besitter fallenhet för gott termomekaniskt beteende.

Claims (8)

10 15 20 25 30 35 508 250 _20 Patentkrav

1. Elektrisk lindning som är överdragen med ett isolerande harts som innehåller ett ämne som är eldfast genom vattenbildning när temperaturen stiger, varvid nämnda ämne är förefintligt i en propor- tion>som är lika med åtminstone 20% av överdragshartsets totala vikt, kännetecknad därav, att nämnda eldfasta ämne har delvis dehydratiserats till en viktförlust genom vattenavgång av ca 0,5 till 10%, så att det inte förorsakar någon oläglig bildning av vatten i överdragshartset, vilken kan försämra kvalitén hos det senare, så länge som ledaren används vid dess normala temperaturförhållan- den.

2. Överdragen elektrisk lindning enligt krav 1, kännetecknad därav, att det eldfasta ämnet är trihydratiserad aluminiumoxid.

3. Förfarande för framställning av ett fyllt isolerande harts för över- dragning av elektriska lindningar, enligt vilket det tillsättes till det initiella hartset, förutom fyllmedlet, ett ämne som är eldfast genom bildning av vatten när temperaturen stiger, varvid nämnda ämne tillsätts till en proportion av åtminstone 20% av överdragshartsets totala vikt, kännetecknat därav, att i förväg nämnda ämne har delvis dehydratiserats till en viktförlust genom vattenavgång av ca 0,5 till 10%, i förhållande till sitt initiella icke-dehydratiserade till- stånd, så att det inte förorsakar någon oläglig bildning av vatten, vilken kan vara skadlig för överdragshartsets uppförande, så länge som den elektriska lindningen förblir i drift vid sin nominella funk- tionstemperatur.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat därav, att som eldfast ämne trihydratiserad aluminiumoxid används.

5. Förfarande enligt krav 3 eller 4, kännetecknat därav, att den föregående delvisa dehydratiseringen av det eldfasta ämnet utförs under utsättande av det för en snabb uppvärmning tills dess vikts- förlust motsvarar kvantiteten vatten som skall elimineras enligt en 10 15 20 2] 508 250 proportion som bestämts i det föregående vid ett mätprovstycke, vars utveckling av viktsförlusten i funktion av tiden följts vid en ut- sträckt uppvärmning vid en temperatur som är lägre än den hos toppen för eliminering av vatten som tillhör det använda eldfasta ämnet.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat därav, att nämnda snabba uppvärmning utförs under en tid som har bestämts i förväg genom ett uppvärmningsförfarande lett under en identisk temperatur och utfört med vägande av ett provstycke av det använda eldfasta ämnet, tills detta provstycke uppvisar en viktsförlust som motsvarar kvantiteten vatten som man önskar eliminera.

7. Förfarande enligt krav 6, kännetecknar därav, att nämnda kvan- titet vatten som skall elimineras bestäms i förväg genom ett följan- de av utvecklingen i tiden av viktsförlusten hos ett mätprovstycke som utsatts för en utsträckt uppvärmning vid konstant temperatur, vilken är lägre än den hos toppen för eliminering av vatten, vilken tillhör det använda eldfasta ämnet.

8. Torr transformator, kännetecknad därav, att den innefattar överdragna elektriska lindningar enligt krav 1.