Papel Isolante de Papel - Usos, Vantagens e Desvantagens

O isolamento de papel a óleo consiste em camadas de papel impregnado de óleo e camadas de óleo preenchendo as lacunas entre as camadas de papel. A camada de isolamento de papel pode ser construída a partir de folhas sólidas de papel, como em saco ou rolo de isolamento de capacitor, ou enrolando fita de papel com sobreposição positiva ou negativa (Figura 1).

Isolamento de fita de sobreposição positiva é usado para isolar voltas transformadores de potência, isolamento transformadores de corrente, tensão e outros dispositivos. A fita é enrolada com pelo menos uma sobreposição completa manualmente ou em máquina com a máxima tensão possível, garantindo uma alta densidade de adesão das camadas.

Os cabos de energia elétrica são enrolados com uma folga (sobreposição negativa) para fornecer a flexibilidade necessária ao cabo. A largura da lacuna é proporcional à largura da fita e geralmente é de 1,5 a 3,5 mm com uma largura de fita de 15 a 30 mm, a espessura das fitas de papel é de 14 a 120 mícrons.Eles tendem a rolar de tal forma que, para evitar a sobreposição de lacunas, o número permitido de lacunas correspondentes é normalizado porque as camadas de óleo de espessura significativa são áreas de resistência elétrica reduzida.

Arroz. 1. Isolamento de papel oleado com sobreposição positiva e negativa

O isolamento de papel a óleo é impregnado a vácuo, antes da impregnação, o produto acabado é completamente seco em câmaras de vácuo a temperatura elevada (até 130 ° C). A pressão residual durante a impregnação e secagem garante a eliminação de vazios no papel e a desgaseificação quase completa do óleo. O ar que permanece no óleo é inferior a um centésimo da quantidade de ar dissolvido no óleo em equilíbrio em condições normais (solubilidade do ar no óleo), igual a 10-11% em volume.

O isolamento de papel a óleo tem uma resistência Epr de curto prazo muito alta, igual a 50 - 120 kV / mm em tensão alternada e 100 - 250 kV / mm em tensão contínua e, portanto, é usado em estruturas com alta intensidade de campo elétrico.

A resistência elétrica do isolamento de papel oleado depende do número de camadas de papel. Para isolamento de folha de papel capacitor, inicialmente, à medida que o número de camadas aumenta, a resistência aumenta, devido ao fato de que a probabilidade de coincidência de pontos fracos e defeituosos na folha diminui e depois diminui à medida que a dissipação de calor piora e surge a possibilidade de ruptura térmica e também aumenta o efeito da falta de homogeneidade do campo nas bordas dos eletrodos. A tensão de ruptura máxima é observada em 6-10 camadas de papel (Fig. 2).

Arroz. 2.Dependência da resistência à ruptura do papel de 10 mícrons na espessura do isolamento

A resistência do isolamento do papel do cabo em campos homogêneos e levemente não homogêneos é determinada pela intensidade máxima do campo e depende um pouco da espessura d... Em campos altamente não homogêneos, por exemplo, na borda afiada do eletrodo, a resistência à ruptura diminui com o aumento da espessura do isolamento.

Sob tensão alternada, a quebra de um dielétrico multicamadas de papel-óleo sempre começa com quebras parciais das camadas de óleo. Portanto, ao projetar o isolamento, eles tendem a tornar as camadas de óleo mais finas, porque com camadas finas a tensão de ruptura no óleo aumenta, o que é conseguido aumentando a densidade do enrolamento, crimpagem e principalmente reduzindo a espessura do papel. O uso de papel fino leva a um aumento perceptível na rigidez dielétrica do isolamento (Fig. 3).

Arroz. 3. Dependência da resistência à ruptura na espessura do papel na frequência de energia

O aumento da densidade do papel leva a um aumento da rigidez dielétrica das folhas de papel. Portanto, a resistência a curto prazo do isolamento de papel oleado aumenta com a densidade do papel, mas ao mesmo tempo o estresse no óleo aumenta, levando a uma redução na resistência e uma redução na vida útil do isolamento sob estresse sustentado efeitos que estão associados a descargas parciais nas camadas de óleo.

A resistência de curto e longo prazo do isolamento de papel oleado aumenta significativamente com o aumento da pressão.À medida que a pressão aumenta, a resistência do óleo nas camadas intermediárias aumenta e, além disso, o desenvolvimento de uma descarga nas inclusões de ar torna-se mais difícil.

Uma diminuição perceptível na resistência elétrica de curto e longo prazo do isolamento de papel-óleo é observada ao molhar. A umidade é especialmente forte em temperaturas elevadas.

A força dos pulsos de isolamento de papel oleado aumenta com a diminuição da duração do pulso. A influência da densidade do papel, espessura e número de camadas de papel na resistência ao impulso do isolamento do papel oleado é a mesma da tensão de frequência de energia. Aumentar a pressão, no entanto, aumenta significativamente a tensão de ruptura para pulsos aperiódicos padrão.

A resistência de curto prazo do isolamento de papel-óleo durante o desenvolvimento de uma descarga de camada é 2-3 vezes menor do que em tensões de campo normais à superfície de um dielétrico sólido.

Outros líquidos podem ser usados ​​em vez de óleo para impregnar o papel. Os bifenilos clorados são usados ​​para impregnar capacitores. Os bifenilos policlorados (sovol, sovtol) e misturas especiais de impregnação à base deles são compatíveis com o papel, possuem uma constante dielétrica aumentada e resistência dielétrica suficientemente alta. Em uma frequência industrial, o campo entre as camadas de papel e o líquido neste caso é distribuído de maneira mais uniforme do que em estruturas semelhantes de isolamento impregnado com óleo. As principais limitações no uso de líquidos clorados estão relacionadas à sua alta toxicidade.

Para impregnação isolamento do cabo hidrocarbonetos líquidos sintéticos (octol, dodecbenzeno, etc.) também são usados.Além disso, filmes sintéticos ou isolamento de filme composto de papel impregnado com óleo ou outros líquidos isolantes são usados ​​em vez de papel em cabos e capacitores. Nesses sistemas, o papel desempenha o papel de um pavio que arrasta a massa impregnante para a profundidade do isolamento. A impregnação de filmes de polímero puro é difícil devido à sua baixa molhabilidade.