กระดาษ ฉนวนกระดาษ - การใช้ประโยชน์ ข้อดี และข้อเสีย

ฉนวนกระดาษน้ำมันประกอบด้วยชั้นกระดาษชุบน้ำมันและชั้นน้ำมันอุดช่องว่างระหว่างชั้นกระดาษ ชั้นฉนวนกระดาษสามารถสร้างขึ้นจากแผ่นกระดาษทึบ เช่น ในถุงหรือฉนวนตัวเก็บประจุแบบม้วน หรือโดยม้วนเทปกระดาษที่มีการเหลื่อมกันด้านบวกหรือด้านลบ (รูปที่ 1)

ฉนวนเทปที่ทับซ้อนกันเป็นบวกใช้เพื่อแยกการเลี้ยว หม้อแปลงไฟฟ้า, การแยกตัว หม้อแปลงกระแส, แรงดันไฟฟ้า และอุปกรณ์อื่นๆ เทปถูกพันโดยมีการทับซ้อนกันเต็มอย่างน้อยด้วยตนเองหรือบนเครื่องจักรที่มีความตึงสูงสุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เพื่อให้แน่ใจว่าชั้นต่างๆ มีความหนาแน่นในการยึดเกาะสูง

สายไฟขดด้วยช่องว่าง (การเหลื่อมเชิงลบ) เพื่อให้สายเคเบิลมีความยืดหยุ่นที่จำเป็น ความกว้างของช่องว่างจะแปรผันตามความกว้างของเทป และโดยปกติจะอยู่ที่ 1.5 - 3.5 มม. โดยความกว้างของเทปอยู่ที่ 15 - 30 มม. ความหนาของเทปกระดาษคือ 14 - 120 ไมครอนพวกเขามักจะกลิ้งในลักษณะเพื่อหลีกเลี่ยงการทับซ้อนของช่องว่าง จำนวนช่องว่างที่ตรงกันที่อนุญาตจะถูกทำให้เป็นมาตรฐานเนื่องจากชั้นน้ำมันที่มีความหนามากเป็นพื้นที่ที่มีความแรงทางไฟฟ้าลดลง

ข้าว. 1. ฉนวนกระดาษน้ำมันที่มีการทับซ้อนกันในเชิงบวกและเชิงลบ

ฉนวนกระดาษน้ำมันถูกชุบภายใต้สุญญากาศ ก่อนการเคลือบ ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปจะถูกทำให้แห้งอย่างทั่วถึงในห้องสุญญากาศที่อุณหภูมิสูง (สูงถึง 130 ° C) แรงดันตกค้างระหว่างการทำให้ชุ่มและการทำให้แห้งช่วยให้แน่ใจว่าไม่มีช่องว่างในกระดาษและไล่น้ำมันออกได้เกือบหมด อากาศที่ยังคงอยู่ในน้ำมันมีน้อยกว่าหนึ่งในร้อยของปริมาณอากาศที่ละลายในน้ำมันที่สภาวะสมดุลภายใต้สภาวะปกติ (ความสามารถในการละลายของอากาศในน้ำมัน) เท่ากับ 10-11% โดยปริมาตร

ฉนวนกระดาษน้ำมันมีค่า Epr ในระยะสั้นสูงมากเท่ากับ 50 - 120 kV / mm ที่แรงดันไฟสลับและ 100 - 250 kV / mm ที่แรงดันไฟตรง ดังนั้นจึงใช้ในโครงสร้างที่มีความแรงของสนามไฟฟ้าสูง

ความแข็งแรงทางไฟฟ้าของฉนวนกระดาษน้ำมันขึ้นอยู่กับจำนวนชั้นของกระดาษ สำหรับฉนวนแผ่นที่ทำจากกระดาษตัวเก็บประจุในขั้นต้นเมื่อจำนวนชั้นเพิ่มขึ้นความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้นเนื่องจากความน่าจะเป็นของความบังเอิญของจุดที่อ่อนแอและมีข้อบกพร่องในแผ่นงานลดลงและลดลงเมื่อการกระจายความร้อนแย่ลงและ ความเป็นไปได้ของการสลายตัวเนื่องจากความร้อนเกิดขึ้น และผลกระทบของความไม่สม่ำเสมอของสนามที่ขอบของอิเล็กโทรดก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ความเค้นทำลายสูงสุดสังเกตได้ที่กระดาษ 6-10 ชั้น (รูปที่ 2)

ข้าว. 2.ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงแตกหักของกระดาษ 10 ไมครอนกับความหนาของฉนวน

ความแข็งแรงของฉนวนของกระดาษเคเบิลในช่องที่เป็นเนื้อเดียวกันและไม่เป็นเนื้อเดียวกันเล็กน้อยถูกกำหนดโดยความแรงของสนามสูงสุดและขึ้นอยู่กับความหนา d... เล็กน้อย ในช่องที่เป็นเนื้อเดียวกันมาก เช่น ที่ขอบคมของอิเล็กโทรด ความแข็งแรงของการพังทลายจะลดลง พร้อมเพิ่มความหนาของฉนวน

ภายใต้แรงดันไฟฟ้ากระแสสลับ การแตกตัวของไดอิเล็กตริกหลายชั้นของน้ำมันกระดาษมักจะเริ่มด้วยการสลายชั้นน้ำมันบางส่วนเสมอ ดังนั้นเมื่อออกแบบฉนวนพวกเขามักจะทำให้ชั้นน้ำมันบางลงเพราะชั้นบาง ๆ แรงดันพังทลายในน้ำมันจะเพิ่มขึ้นสิ่งนี้ทำได้โดยการเพิ่มความหนาแน่นของขดลวด การจีบ และเหนือสิ่งอื่นใดโดยการลดความหนาของกระดาษ การใช้กระดาษบางทำให้ค่าความเป็นฉนวนของฉนวนเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด (รูปที่ 3)

ข้าว. 3. ขึ้นอยู่กับความแข็งแรงของการทำลายบนความหนาของกระดาษที่ความถี่ไฟฟ้า

การเพิ่มความหนาแน่นของกระดาษทำให้ค่าความเป็นฉนวนของแผ่นกระดาษเพิ่มขึ้น ดังนั้นความแข็งแรงในระยะสั้นของฉนวนกระดาษน้ำมันจึงเพิ่มขึ้นตามความหนาแน่นของกระดาษ แต่ในขณะเดียวกันความเค้นในน้ำมันจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความแข็งแรงลดลงและอายุการใช้งานของฉนวนลดลงภายใต้ความเค้นต่อเนื่อง ผลกระทบที่เกี่ยวข้องกับการระบายออกบางส่วนในชั้นน้ำมัน

ความแข็งแรงของฉนวนกระดาษน้ำมันในระยะสั้นและระยะยาวจะเพิ่มขึ้นอย่างมากตามแรงดันที่เพิ่มขึ้นเมื่อความดันเพิ่มขึ้น ความแข็งแรงของน้ำมันใน interlayers จะเพิ่มขึ้น และยิ่งกว่านั้น การพัฒนาของการปล่อยในอากาศรวมกลายเป็นเรื่องยากขึ้น

ความแข็งแรงทางไฟฟ้าของฉนวนกระดาษ-น้ำมันในระยะสั้นและระยะยาวลดลงอย่างเห็นได้ชัดเมื่อเปียกน้ำ ความชื้นจะรุนแรงเป็นพิเศษที่อุณหภูมิสูง

ความแข็งแรงของพัลส์ฉนวนกระดาษน้ำมันจะเพิ่มขึ้นตามระยะเวลาพัลส์ที่ลดลง อิทธิพลของความหนาแน่นของกระดาษ ความหนา และจำนวนชั้นของกระดาษที่มีต่อแรงกระตุ้นของฉนวนกระดาษน้ำมันจะเหมือนกับของแรงดันความถี่ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม การเพิ่มแรงดันจะเพิ่มแรงดันพังทลายสำหรับพัลส์ aperiodic มาตรฐานอย่างมีนัยสำคัญ

ความแข็งแรงในระยะสั้นของฉนวนกระดาษน้ำมันในระหว่างการพัฒนาของการปล่อยชั้นนั้นน้อยกว่าที่แรงดันสนามปกติถึง 2-3 เท่าของพื้นผิวของไดอิเล็กตริกที่เป็นของแข็ง

สามารถใช้ของเหลวอื่นๆ แทนน้ำมันในการชุบกระดาษได้ คลอรีนไบฟีนิลใช้ในการทำให้ตัวเก็บประจุอิ่มตัว โพลีคลอริเนเต็ดไบฟีนิล (โซโวล, ซอฟทอล) และสารผสมที่ทำให้ชุ่มเป็นพิเศษซึ่งขึ้นอยู่กับสารเหล่านี้เข้ากันได้กับกระดาษ มีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกเพิ่มขึ้นและความเป็นไดอิเล็กตริกสูงเพียงพอ ที่ความถี่อุตสาหกรรม สนามระหว่างชั้นของกระดาษและของเหลวในกรณีนี้จะกระจายอย่างสม่ำเสมอมากกว่าในโครงสร้างที่คล้ายกันของฉนวนที่เคลือบด้วยน้ำมัน ข้อจำกัดหลักในการใช้ของเหลวที่มีคลอรีนเกี่ยวข้องกับความเป็นพิษสูง

สำหรับการชุบ ฉนวนสายเคเบิล นอกจากนี้ยังใช้ไฮโดรคาร์บอนเหลวสังเคราะห์ (octol, dodecbenzene ฯลฯ )นอกจากนี้ ฟิล์มสังเคราะห์หรือฉนวนฟิล์มกระดาษคอมโพสิตที่ชุบด้วยน้ำมันหรือของเหลวที่เป็นฉนวนอื่นๆ ถูกนำมาใช้แทนกระดาษในสายเคเบิลและตัวเก็บประจุ ในระบบดังกล่าว กระดาษมีบทบาทเป็นไส้ตะเกียงที่ดึงมวลสารที่ซึมเข้าไปในส่วนลึกของฉนวน การเคลือบฟิล์มโพลิเมอร์บริสุทธิ์ทำได้ยากเนื่องจากความสามารถในการเปียกน้ำต่ำ