CS229792B1 - Laminated high voltage wind insulant - Google Patents

Description

- 1 - 229 792

Vynález sá týká naví jatel’ného, pásového izolačného mate-riálu sl’udového typu, určeného pre izolovanie jednotlivých vo-dí čov pravoúhlého prierezu, používaných pre vytváranie vinutiavysokonapáťovýeh elektrických, najmg točivých strojov. Účelomriešenia je získat? vhodný izolant, umožňujúci zvýšenie kvalityu daných izolovaných vodičov a vinutia, a v spojení s tým i a-plikáciu náročnějších a produktivnějších spracovatefských po-stupov, ktorými sa významnou mierou zefektivni výroba aj, údrž-ba příslušných elektrických strojov. Z vodičov pravoúhlého prierezu, tzv, profilových vodičovsa vytvárajú vysokonapSťové vinutia elektrických strojov, kto-rých cievky mdžu mať už před vložením do drážok konečný tvar.Izolovanie týchto vodičov mdže byť uskutočnené viacerými spd-sobmi. Ak sa použije holý vodič s izolačnými vložkami medzi pri-1’ahlými plochami vinutia, například s vložkami na báze polyami-dového papiera, prevádzková bezpečnost, vzhladom na nízku elektrickú pevnost takej to izolácie medzi. závitmi je malá, pre to rieše-nie je vhodné len pre malé stroje a pre nízké napatia. Přednos-tou lakovaných profilových vodičov je nízký' izolačný prírastok,t.j. malá hrúbka izolácie. Výroba bezchybného izolačného lako-vého filmu na vodičoch pravoúhlého prierezu je však velmi obtaž-ná, preto vzhladom na mieru a na možnosti výskytu chýb, ich po-užitie je prevažne obmedzené na nízké napatia. Len u niektorýchlakovaných, připadne i nelakovaných vodičov uvedeného typu, pří-davným opradením, ovinutím bavlněným, polysterovým, skleným,resp. iným vláknom, alebo s ich kombináciou, je zabezpečená ajurčitá dištancia po navinutí vodičov, čo umožňuje ich použitieaj pre napátia nad 1 kV. Pre náročné spracovatel’ské a prevádzko-vé požiadavky sú vhodné a používajú sa vodiče ovinuté izolačný-mi páskami, jednovrstvovými alebo viacvrstvovými, pričom sú zná-me i rdzne kombinácie izolačných zložiek, například vodič s pás- - 2 - 229 792 kovou izoláciou je opradený aj vláknom, je lakovaný a podobné.

Požiadavky na vlastnosti izolovaných vodičov, na zloženiea zhotovenie ich izolácie, sú v rovnakej miere determinovanéspósobom výroby pri aplikácii týchto na vinutia, najmá potře-bou a spósofcmi ich formovania, ako aj prevádzkovými podmienka-mi, v ktorých vinutie a vodiče majú pracovat. Sféra rozmedziateplotného využitia izolovaných vodičov je daná teplotnou odol-nostou použitých izolačných zložiek. Výberom týchto zložiek, la-ku, vlákien, folií, možno získat podl’a potřeby izolované vodičeteplotných tried E, B> P, H, C. Napátová spósobilost je přitom,okrem materiálovéj stránky, najmá funkciou Strukturálněj formypoužitých izolačných komponentov.

Pre prevádzkové napátie nad 6 kV je najvhodnejším riešenímizolovanie sludovými páskami, pretože tieto obmedzujú pósobeniehlavného elektrického póla. Pre izolovanie jednotlivých vodičovpravoúhlého prierezu sú takéto sludové pásky vytvořené zo sludo-vé j vrstvy, ktorá je zdrúžená s nosným mateřiálom pomocou adhe-zíva na báze například kaučukov, termopl^tov, připadne epoxidovalebo iných živíc. Pri použití doterajších pások tohto druhu přivýrobě izolovaných vodičov pravoúhlého prierezu na vinutia elek-trických strojov, dochádza však v značnej miere k závažným nedo-statkom, ktoré sa tu prejavujú, okrem iného, hlavně v odštěpova-ní lístočkov, resp. častíc sludy, v oddělovaní vrstiev nosnéhomateriálu a sludy, v přilepovaní sa pásky na povrch vodičov užv procese výrobyjvinutia, před definitívnym tvarováním cievok.

Odštepovánie sludy má za následok zníženie elektrickéj pevnostiizolácie. Příčinu tohto nedostatku možno přitom hladat v nevyho-vujúcich vlastnostiach spojiva vrstiev ako integrujúcej izolač-ně j zložky. Spojivo tu zrejmepre svoju nízku penetračnú schopnostnie je schopné pri zvýšenom dilatačnom pósobení sil při navíja-ní pásky vrstvenéj Struktury čiastočky sludy viazat do kompakt-ně j vrstvy. K rovnakým dósledkom dochádza aj pri použití živič-ných, například epoxidových spojiv vyššej konzistencie. Ak saoproti tomu použijú spojivá nižšej konzistencie, dochádza k prie-niku týchto do Struktury sludy, čoho dósledky sa potom prejaviaabsenciou vyvážených a dos tatočných adhezívnych sil v medzivrst-ve medzi nosičom a sludou, čo potom vedie k rozvrstvovaniu pás-ky. Zvýšením obsahu spojiva v páske je možné dosiahnuť požadova-ná súdržnosť vrstiev ako aj kompaktnost sludovej vrstvy, alev procese spracovania izolovaných vodičov dochádza pósobením - 5 - 229 792 zvýšenej teploty k výtoku časti spojiva, ktorá tu potom spósobu-je prilepenie pásky na vodič, čoho negativným dósledkom je včíalšom poškodenie izolácie jednotlivých vodičov při formovanívinutia, cievok.

Nevýhody doterajšieho stavu sa podl’a vynálezu odstranujúriešením podlá ktorého izolant je vytvořený z vrstvy sludovéhopapiera, ktorá je prilahlými plochami adhezívne združená s no-sičom z tepluvzdorného materiálu Specifickým dvojkompozičným,adhezívno-impregnačným spojivom. Toto spojivo obsahuje v pomě-re k celkovej hmotnosti vrstveného izolantu v množstve maximál-ně 20 hmotnostných percent adhezívny kompozičný podiel z reak-toplas tu, ktorý má bod mgknutia 35-6O°C a jeho lepivost k no-sičů je vyššia než je hodnota súdržnosti medzíjčasticami apli-kované j vrstvy sludového papiera. Salším podielom tohto dvojkom-pozičného spojiva je přitom impregnačná kompozíeia, ktorá je zreaktoplastického alebo tepelne odolného termoplastického mate-riálu kvapalnej alebo polotuhej konzistencie, ktorého bod mak-nutia je najviac 30°C, a přitom tento materiál je v aplikova-né j vrstvě sludového papiera integrovaný v množstve tVoriacomobsah najmenej 10 hmotnostných percent v pomere k hmotnostisludového papiera. Vhodnou konkretizáciou je přitom riešenie,kde izolant je vytvořený z vrstvy sludového papiera, združenejs ňosičom prostredníctvom takého dvojkompozičného spojiva, vktorom vzájomné poměry adhezívneho kompozičného podielu a impreg-načného kompozičného podielu sú v reláciách 15:85 až 85:15 hmot-nostných dielov. ífalšou alternativou výhodnej konkretizácie rie-šenia je případ·, kde dvo jkompozičným spojivom zdr úžených vrstievje spojivo, ktorého adhezívnym kompozičným podielom je reakto-plastická epoxidová živica na báze glycidyléterov s epoxyekvi-valentom 200-600, a přitom impregnačným podielom spojiva je tunízkomolekulový polymér kvapalnej až polotuhej konzistencie nabáze polysiloxánov alebo epoxidov.

Riešením podlá vynálezu je daný technicky aj ekonomickyefektívny vysokonapgfový plošný izolant typu fólií alebo pásokz navíjatelného vrstveného materiálu, vhodný pre izolovanie jed-notlivých vodičov, pravoúhlého prierezu pri vytváraní vinutiavysokonapěťových elektrických strojov. Vrstva sludového papieraa vrstva nosného materiálu sú spojené dvojkompozičným spojivom,ktorého adhezívna funkcia zabezpečuje tu potřebná súdržnosf med- - 4 - 229 792 zi etudovou vrstvou a nosičom, pričom ale svojim súčasným póso-be ním ako impregnantu zložiek výsledným efektom je tu aj poža-dovaná kompaktnost a integrita u vrstvy studového papiera vprevádzkových podmienkach pri aplikácii izolantu.

Adhezívnu funkciu v spojive móže zabezpečovat tak termo-plastický ako reaktoplastický kompozičný podiel z polyméru,resp. živičného materiálu, pričom tento podiel v celkovej hmot-nosti izolantu tvoří výhodné 2-15 hmotnostných percent a výhod-né je z materiálu na báze epoxidových živíc. Impregnačnú fun-kciu spojiva móžu plnit kompozičně podiely z polymérov nižšie-molekulových, kvapalnej až polotuhéj konzis tencie, pričom prevyššie teplotně využitie sa javia ako najvhodnejšie polysilo-xány. Kompozičný podiel zabezpečujúci impregnačnú funkciu tvo-ří přitom 2-20 hmotnostných percent z celkovej hmotnosti danejvrstvenej izolačnej pásky.

Izolačně pásky podl’a vynálezu sú vhodné zvlášt pre vinutiavysokonapátových elektrických strojov s prevádzkovým napátím6-20 kV, zařáděných v teplotných triedach B až H, a to najmgpri aplikáciach, kde definitivně priestorové formovanie vinutísa uskutočňuje až po olisovaní drážkovej časti vinutia hlavnouizoláciou.

Vrstva etudového papiera na izolačnej páske je obvykle 0,05až 0,06 mm, pričom typy tohto materiálu sú volitelné praktickybez obmedzenia. Vrstva tepluvzdorného nosiča je výhodné z nepo-rézneho materiálu z fólií, tkanin, vláknin a podobné, organické-ho, anorganického alebo zmesného druhu, obvykle hrůbky 0,02 až0,05 mm. Množstvo dvojkompozičného spojiva epoxy-epoxidového,polysiloxán-polysiloxánového, epoxysi loxánového alebo iného typunepřevyšuje v izolante podiel 25 hmotnostných percent. Spojivána báze epoxidov móžu přitom obsahovat nižší podiel aj tvrdiv,spósobujúcich pri zvýšenej teplote prevažne lineárny charakterpolymerizácie.

Pre izolačně pásly podlá vynálezu je najmá charakteristickásúdržnost vrstiev, kompaktnost etudového papiera a schopnost sle-dovat tvar ovinutého vodiča bez toho, že by dochádzalo k prile-peniu pásly na vodič při jeho spracovaní do tvaru cievky. U vo-dičov izolovaných páskou podta vynálezu zvýši sa prierazné na-pa tie a spotahlivost medzi pritahlými izolovanými plochami vinu-tia o ca 20-25 percent. - 5 - 229 792

Možnost využitia riešenia podTa vynálezu je daná bezpro-středná v sektore výroby navíjatél’ných sl’udových elektroizolač-ných materiálov. Aplikačná využitelnost je tak v odbore pria-mej výroby, příslušných izolovaných vodičov, ako aj daných elek-trických strojov vysokonapátových typov, pri ich opravách a ú-držbe. Příklad 1

Sludový papier vyrobený tepelne-chemiekým spósobom z prí- rodnej sTudy typu muskovit, charakterizovaný plošnou hmotnos- tou 80 g/m^, združil sa s fóliou na báze polyetyléntereftalá- tu hrubky 0,025 mm prostredníctvom dvojkompozičného spojiva, ktorého adhezívny kompozičný podiel tvořila strednemolekulová epoxidová živica komerčného označenia CHS Epoxy 1/8 a impreg- načný kompozišný podiel tvořila polymérna polymetylsiloxanová-3 2 —1 kvapalina o viskozite 5.10 m s .V spojive, ktorého hmot-nostný podiel, v pomere k hmotnosti celého vrstveného izolantupředstavoval 20 percent, kompozičně podřely adhezívnej a impreg-načně j časti boli zastúpené v pomere 1:1. Izolant hrůbky 0,08mm sa nařezal na pásky, ktorými sa ovinul vodič pravoúhlého prieřezu 2x8 nim z lisovanej médi dvorní vrstvami s polovičným překry-tím prilahlých vrstiev pri ovíjaní. Priemerná hodnota prierazo-vého nap&tia meraného podlá ČSN 34 5640 bola na izolovanom vo-diči 8,2 kV. Příklad 2

Axiálně orientovaná termoplatická folia z polye tylénteref-talátu, hrůbky 0,03 mm, združila sa procesom suchého kašírova-nia s vrstvou sludového papiera plošnéj hmotnosti '70 g/m , apli-káciou adhezívno-impregnačného, dvojkompozičného spojiva.. V tom-to spojive adhezívny kompozičný podiel bol na báze zmesí diane-poxidových Živíc komerčného označenia CHS Epoxy 15 a CHS.Epoxy1/16, epoxyekvivalent ktorého bol 320 a bod maknutia 45°C. Nafóliový materiál sa zo strany sludového papiera naniesol ako im-pregnačný podiel spojiva 30 percentný acetonový roztok na bázeživíc CHS Epoxy 15 a CHS Epoxy 1003, ktorého epoxyekvivalent bol205 a bod maknutia 18°C. Eozpúštadlo sa z izolantu odpařilo pře-chodem cez sušiaci kanál. Epoxidové zložky obsahovali ako tvrdi-vo 0,5 hmotnostných percent BF^-e ty laminu. Poměr adhezívneho kom 229 792 — 6 — pozičného podielu k impregnačnému bol v apojive 2:1 hmotnost-ných dielov, pričom podiel tohto spojiva v pomere k hmotnostiizolantu ako celku bol 15 hmotnostných percent.

Izolantom vo formě pások šířky 16 mm sa ovinul vodič pra-voúhlého prierezu 2,24 . 8 mm, a to dvomi vrstvami s 50 per-centným překrytím. Priemerné prierazné napMtie vodiča bolo 10,2kV, pričom po vystavení teplotnému zaťaženiu 45 minut pri 160°CoPo nasledujúcom ohnutí izolovaného vodiča na vysoko - na polo-měr 40 mm, hodnota nameraného prierazného napatia bola 7,0 kV.

Claims (3)

1. - 7 - PREDMBT VYNÁLEZU 229 792

   1. NavíjateTný vysokonapgťový vrstvený izolant pre izolova-nie jednotlivých vodičov pravoúhlého prierezu vinutia vysokona-patových elektrických strojov, vyzná Suj úc i satým, že izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera, ktorá je priTahlými plochami adhezívne združená s nosičmi z teplu- * vzdorného materiálu dvojkompozičným, adhezívno-impregnačným spo-jivom, obsahujúcim v pomere k celkovej hmotnosti vrstveného i- » zólantu maximálně 20 hmotnostných percent adhezívneho kompozic-·ného podielu z reaktoplastu, ktorý má hod maknutia 35-6O°C a ktorého lepivost k nosičů je vyššia než hodnota súdržnosti medzičasticami v aplikovanéj vrstvě sTudového papiera a pričom Salšímpoďielom spojiva je impregnačná kompozícia, ktorá je z reakto-plas tického alebo tepelne odolného termoplastického materiálukvapaTnej alebo polotuhej konzistencie, bod maknutia ktorého jenajviac 30°C, a tento materiál je přitom v aplikovanej vrstvěsTudového papiera integrovaný najmenej v množstve 10 hmotnost-ných percent v pomere k hmotnosti sTudového papiera.
2. 2. NavíjateTný vysokonapaťový vrstvený izolant podTa bodu 1vyznačujúci sa tým, že izolant je vytvořený z vrstvy sTudového papiera združenej s nosičom takým dvojkompo-zičným spojivom, v ktorom vzájomné poměry adhezívneho kompozič-ného podielu a impregnačného kompožičného podielu sú v reláciach15:85 až 85:15 hmotnostných dielov.
3. 3. NavíjateTný vysokonapaťový izolant podTa bodu 1, 2,vyznačujúci s a tým, že dvojkompozičným spoji-vom zdrúžených vrstiev izolantu je spojivo, ktorého adhezívnymkompozičným podielom je reaktoplastická epoxidová živoca na bázeglycidyléterov s epoxyekvivalentom 200-600, a přitom impregnač-ným kompozičným podielom spojiva je nízkomolekulový polymér kva-paTnej až polotuhej konzistencie na báze polysiloxánov alebo e-poxidov.