紙紙断熱材 - 用途、利点、欠点
油紙絶縁体は、油を含浸させた紙の層と、紙層の間の隙間を埋める油層で構成されています。紙絶縁層は、インバッグまたはロールコンデンサ絶縁などの固体の紙シートから、または紙テープを正または負のオーバーラップで巻くことによって構築できます (図 1)。
ターンを絶縁するためにポジティブオーバーラップテープ絶縁が使用されています 電源変圧器、 隔離 変流器、電圧、その他のデバイス。テープは手動または機械で可能な限り最大の張力をかけて少なくとも完全に重なり合うように巻き付けられ、層の高い接着密度が保証されます。
電力ケーブルは、必要なケーブルの柔軟性を提供するためにギャップ (負のオーバーラップ) を設けてコイル状に巻かれています。ギャップの幅はテープの幅に比例し、テープ幅が 15 ～ 30 mm の場合、通常は 1.5 ～ 3.5 mm、紙テープの厚さは 14 ～ 120 ミクロンです。これらは、ギャップの重なりを避けるために、一致するギャップの許容数が正規化されるような方法で回転する傾向があります。これは、かなりの厚さの油層が電気強度の低下した領域であるためです。
米。 1. プラスとマイナスを重ねた油紙絶縁
油紙断熱材は真空下で含浸され、含浸前に最終製品は真空チャンバー内で高温（最大130℃）で完全に乾燥されます。含浸および乾燥中の残留圧力により、紙内の空隙が確実に除去され、油がほぼ完全に脱気されます。オイル内に残る空気は、通常の状態で平衡状態でオイルに溶解している空気の量 (オイル中の空気の溶解度) の 100 分の 1 未満であり、体積で 10 ～ 11% に相当します。
オイルペーパー絶縁は、交流電圧で 50 ～ 120 kV/mm、直流電圧で 100 ～ 250 kV/mm に相当する非常に高い短期強度 Epr を持っているため、電界強度の高い構造物に使用されます。
油紙絶縁体の耐電圧は紙の層数によって決まります。コンデンサー紙で作られたシート絶縁の場合、最初は層数が増加するにつれてシート内の弱い欠陥箇所の偶然の確率が減少するという事実により強度が増加しますが、放熱性が悪化するにつれて強度は減少します。熱破壊の可能性が生じ、電極の端における電界の不均一性の影響も増大します。最大の破断応力は紙の層が 6 ～ 10 層のときに観察されます (図 2)。
米。 2.10ミクロン紙の破断強度の絶縁体の厚さへの依存性
均一およびわずかに不均一な電界におけるケーブルペーパーの絶縁強度は、最大電界強度によって決まり、厚さ d にわずかに依存します。たとえば、電極の鋭いエッジなど、非常に不均一な電界では、絶縁破壊強度が低下します。断熱材の厚みが増すにつれて。
交流電圧下では、紙と油の多層誘電体の破壊は常に油層の部分的な破壊から始まります。したがって、絶縁を設計する際には、油層を薄くする傾向があります。これは、層が薄いと油中での絶縁破壊電圧が増加するためです。これは、巻線密度を高め、圧着を高め、特に紙の厚さを減らすことによって達成されます。薄い紙を使用すると、絶縁体の絶縁耐力が顕著に増加します（図3）。
米。 3. 電源周波数における破断強度の紙厚依存性
紙の密度が増加すると、紙シートの絶縁耐力が増加します。したがって、油紙絶縁体の短期強度は紙の密度とともに増加しますが、同時に油中の応力も増加し、応力が持続すると強度が低下し、絶縁体の耐用年数が短くなります。油層内の部分放電に関連する影響。
オイルペーパー絶縁体の短期および長期の強度は、圧力の増加とともに大幅に増加します。圧力が増加すると、中間層内の油の強度が増加し、さらに、空気含有物中での放電の発生がより困難になります。
湿潤すると、紙と油の絶縁体の短期および長期の耐電気強度の顕著な低下が観察されます。高温では湿気が特に強くなります。
オイルペーパー絶縁パルスの強度は、パルス持続時間が減少するにつれて増加します。油紙絶縁の衝撃強度に及ぼす紙の密度、厚さ、紙層の数の影響は、電源周波数電圧の影響と同じです。ただし、圧力を上げると、標準的な非周期パルスの破壊電圧が大幅に増加します。
層放電の進行中の紙と油の絶縁体の短期強度は、固体誘電体の表面に垂直な電界電圧の場合よりも 2 ～ 3 倍低くなります。
紙に含浸させるために油の代わりに他の液体を使用することもできます。塩素化ビフェニルはコンデンサの含浸に使用されます。ポリ塩化ビフェニル (ソボル、ソブトール) およびそれらをベースにした特殊な含浸混合物は、紙との適合性があり、誘電率が高く、十分に高い絶縁耐力を備えています。工業用周波数では、この場合の紙の層と液体の間の磁場は、同様の構造の油含浸絶縁体よりも均一に分布します。塩素化液体の使用における主な制限は、その高い毒性に関連しています。
含浸用 ケーブル絶縁体 合成液体炭化水素 (オクトール、ドデクベンゼンなど) も使用されます。さらに、ケーブルやコンデンサーには紙の代わりに、油やその他の絶縁液体を含浸させた合成フィルムや複合紙フィルム絶縁体が使用されています。このようなシステムでは、紙は含浸物質を断熱材の深さまで引き込む芯の役割を果たします。純粋なポリマーフィルムの含浸は、濡れ性が低いため困難です。