NO852534L

NO852534L - Isolasjonsolje for elektriske apparater.

Info

Publication number: NO852534L
Application number: NO852534A
Authority: NO
Inventors: Wolfgang Edler; Friedwald Schreiber
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1984-07-11
Filing date: 1985-06-24
Publication date: 1986-01-13
Also published as: EP0170054A1; DK315285A; FI852739L; JPS6134805A; DK315285D0; FI852739A7; FI852739A0; GR850003B; ATE49824T1; DE3575630D1; EP0170054B1

Description

Oppfinnelsen angår en isolasjonsolje for elektriske apparater, bestående av en basisblanding av 50-95 vektprosent av en mineralolje og 5-50 vektprosent av en gassopptagende dielektrisk væske samt et additiv.

Elektriske apparater for høye spenninger, eksempelvis kondensatorer, transformatorer, kabler, brytere og måle-transformatorer, blir i alminnelighet fylt med en dielektrisk væske som dels skal forhindre delutladninger i apparatet og dels skal føre bort den tapsvarme som oppstår.

Det har vist seg at delutladninger i en isolasjonsvæske

i lengden bare kan forhindres hvis et av væsken omsluttet gassvolum minker under innflytelsen av et elektrisk felt (gassopptagende væske). I motsetning til dette vokser gass-blæren i en gassavspaltende væske under innflytelsen av et elektrisk felt. Disse egenskaper hos isolasjonsvæsken blir betegnet som "gasstendens" (engelsk: gassing tendency). Gasstendensen avhenger av isolasjonsvæskens kjemiske oppbygning, men også av de anvendte feltstyrker. F.eks. kan en isolasjonsvæske ved relativt liten påkjenning fra feltstyrke i transformatorer ennå være gassopptagende, mens den ved svært meget høyere feltstyrkepåkjenning i kondensatorer vil avspalte gass.

Som gassopptagende væsker har der i eldre tid hovedsakelig vært benyttet polyklorerte bifenyler (PCB^ som imidlertid senere på grunn av sine helseskadelige virkninger i mange stater er blitt forbudt anvendt i elektriske apparater.

En isolasjonsvæske som ofte anvendes istedenfor PCB,

er mineralolje, f.eks. transformatorolje. Denne har riktignok fordelen av å være relativt billig, men vil med tiltagende feltstyrke stadig avspalte mer gass.

Der har derfor i den siste tid vært utviklet syntetiske benzolring-rike dielektriske isolasjonsvæsker som imidlertid stadig er gassopptagende ved høyere feltstyrker. Disse væsker har dog den ulempe at de ved anvendelse i f.eks. selvhelbredende kondsensatorer fører til en tydelig minsket spenningsfasthet. Videre ligger prisene i det minste for tiden ca.

3-5 ganger høyere enn for mineralolje.

Som eksempel på en slik dielektrisk væske med god U^-gassabsorpsjonsevne er der i ETZ bind 104 (1983), side 480-483 angitt en ditolyleter.

Et ytterligere eksempel på slike væsker er diarylalkaner, f.eks. fenyl-xylyl-etan (PXE), som fra EP 00 39 546 er kjent som impregneringsmiddel for kondensatorer. Der er det også beskrevet blandinger av di-2-etyl-hexyl-ftalat (DEHP) og PXE med tilsatt epoksidstabilisator.

Det har også allerede vært forsøkt å kombinere fordelene ved mineralolje med dem ved syntetiske, gassopptagende isolasjonsvæsker, idet disse stoffer blir blandet. Riktignok iakttar man allerede ved de feltstyrker som opptrer i kondensatoren ved blandingsforhold med mer enn 50 vektprosent mineralolje-ande^ at den ugunstige gasstendens av mineraloljen melder seg i forsterket grad, og fra og med et innhold av ca. 60 vektprosent mineralolje er væskene ikke lenger gassopptagende, men gassavgivende. Det er derfor nødvendig ved slike blandinger å påse at mineraloljeandelen blir holdt under 50 vektprosent, så den prismessige fordel ved mineraloljen bare gjør seg gjeldende i svakere grad, og spenningsfastheten av f.eks. selvhelbredende kondensatorer blir sterkt redusert.

Oppfinnelsens oppgave er å gi anvisning på en elektro-isolasjonsolje som består av en blanding av mineralolje og en syntetisk gassopptagende isolasjonsolje, og hvor andelen av mineraloljen kan utgjøre vesentlig mer enn 50 vektprosent uten at væsken mister sin gassopptagende karakter.

Denne oppgave blir ifølge oppfinnelsen løst ved at der til basisblandingen er satt et additiv som består av et antioksidasjonsmiddel og/eller en epoksidstabilisator og/eller en metalldesaktivato^ og at der til 100 g basisblanding settes 0,1-5 g additiver.

Dermed oppnås den fordel at slike isolasjonsstoffers gasstendens blir betraktelig forbedret. Takket være den til-blanding av additiver som oppfinnelsen gir anvisning på, blir det mulig å øke andelen av mineralolje betraktelig.

Til tross for omkostningene til additivene blir resultatet

en lavere pris på isolasjonsvæskene. En ytterligere fordel ved slike blandinger sammenholdt med syntetiske gassopptagende

væsker består i at de gir en vesentlig høyere spenningsfasthet i selvhelbredende kondensatorer, så de ved disse kan bli å foretrekke som impregneringsmidler.

Som antioksidasjonsmidler egner seg additiver på basis av sterisk hindrende fenoler som f.eks. a) 1,3,5-tri-metyl-2,4,6-tris-3,5-di-tert-butyl-4-hydroksy-benzyl-benzol,

b) 2,6-di-tert-butyl-4-metyl-fenol eller

c) alkylerte fenyl-a-naftaliner.

Der kan også anvendes antioksidasjonsmidler på aminisk

basis, f.eks.

a) di-tert-amin-hydrokinon eller

b) fenyl-a-naftylamin.

Epoksidstabilisatoren kan f.eks. bestå av 2,2-bis(4-oksi-2-metyl-oksiranyl-fenyl)-propan, og som metalldesaktivator kan man benytte et triazol-derivat som f.eks. benzotriazol eller metyl-benzyl-triazol.

Foretrukne gassopptagende væsker består av molekyler

som er sammenknyttet innbyrdes direkte eller via et radikal, eventuelt delvis substituerte benzolringer.

Eksempler på syntetiske benzolringrike og derfor gassopptagende væsker er foruten de allerede nevnte ditolyletere og PXE, f.eks. en blanding av mono- og dibenzyltoluen eller isopropyl-bifenyl og etyl-difenyl-metan.

I det følgende vil der i forbindelse med utførelses-eksempler bli anført gunstige blandinger av isolasjonsvæsker.

Tegningen anskueliggjør grafisk gasstendensen hos blandede isolasjonsvæsker uten og med tilsatte additiver.

Utførelseseksempel 1:

Til sammenligning ble det undersøkt hvorledes en basisblanding av mineralolje og ditolyleter forholdt seg ved tiltagende innhold av mineralolje. Gasstendensen av disse blandinger er gjengitt som kurve 1 på figuren, hvor prosentverdiene på abscissen refererer seg til andelen av mineralolje.

Som målemetode for gasstendensen valgte man "Methode

B" som er beskrevet i IEC-dokument 10 A (Sekretariat) 75.

Målespenningen i forhold til "Methode B" ble imidlertid høynet fra 12 kV til 16 kV. Dette betyr en betraktelig skjerpelse av prøvepåkjenningen, men på den annen side ligger spennings-påkjenningen f.eks. i kondensatorer enda vesentlig høyere.

Som ordinat på figuren er angitt verdier (Skt.) fra skalaen

på måleapparaturet, hvorav positive verdier betyr gassavgivelse og negative verdier betyr gassopptak.

Som det fremgår av kurve 1, har mineraloljeandeler under 50 vektprosent ved den nevnte prøvespenning ingen innvirkning på "basisblandingens gassopptakstendens. Over 50 vektprosent mineraloljeandel forringes gassopptaket vesentlig. Fra et mineraloljeinnhold på ca. 65 vektprosent opptar basisblandingen ikke lenger gass, men vil i tiltagende grad avgi gass.

Utførelseseksempel 2:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1 ble der tilsatt 0,3 g epoksistabilisator (2,2-bis-(4-oksi-2-metyl-oksiranyl-fenyl)-propan) og et aminisk antioksidasjonsmiddel (di-tert-amin-hydrokinon). Denne blandings gasstendensn s er gjengitt ved kurve 2 på figuren.

Utførelseseksempel 3:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1

ble der tilsatt 0,5 g antioksidasjonsmiddel på basis av sterisk hindrede fenoler (alkylert fenyl-a-naftalin) og 0,05 g triazol-derivat (f.eks. benzotriazol) som metall-desaktivator. Disse blandingers gasstendens er angitt ved kurve 3 på figuren.

Utførelseseksempel 4:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1

ble der tilsatt 0,35 g fenyl-a-naftylamin som aminisk anti-oksidas jonsmiddel og 0,15 g 2,6-di-tert-butyl-4-metyl-fenol som fenolisk antioksidasjonsmiddel. Disse blandingers gasstendens er vist ved kurve 4 på figuren.

Som det kan utledes av utførelseseksemplene og den til-hørende tegning, er det mulig ved tilsetningene i samsvar med oppfinnelsen å styre gassblandingens gasstendens slik at der opp til mineraloljeinnhold over 90 vektprosent er sikret gassopptak. Dette overraskende forhold, nemlig at det ved hjelp av den ifølge oppfinnelsen foreskrevne tilsetning av i og for seg ubetydelige mengder av additiver fås en vesentlig bedring av den i utførelseseksempel 1 anførte basis-blandings gasstendens, blir å tilskrive en synergistisk effekt av de anførte stoffer som benyttes som additiver.

Spenningsfastheten, som ved synkende mineraloljeinnhold avtar til halvparten, blir likeledes gunstig påvirket av de høyere mineraloljeandeler som oppfinnelsen gjør mulig.

Utførelseseksempel 5:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1

ble der tilsatt 0,5 g 1,3,5-tri-metyl-2,4,6-tris-3,5-di-tert-butyl-4-hydroksy-benzyl-benzol (fenolisk antioksidasjons-midd) og benztriazol som metalldesaktivator.

Utførelseseksempel 6:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1

ble der tilsatt 0,1 g metyl-benzyl-triazol som metalldesaktivator .

Utførelseseksempel 7:

Pr. 100 g basisblanding ifølge utførelseseksempel 1

ble der tilsatt 0,4 g 1-metyl-naftalin og 0,5 g 2-metyl-naftalin.

Claims

1. Isolasjonsolje for elektriske apparater, bestående av en basisblanding av 50-95 vektprosent av en mineralolje og 5-50 vektprosent av en gassopptagende dielektrisk væske samt et additiv, karakterisert ved at additivet består av et antioksidasjonsmiddel og/eller en epoksidstabilisator og/eller en metalldesaktivator, og at der til 100 g basisblanding er satt 0,1-5 g additiver.

2. Isolasjonsolje som angitt i krav 1, karakterisert ved at der er tilsatt et antioksidasjonsmiddel på basis av sterisk hindrede fenoler.

3. Isolasjonsolje som angitt i krav 2, karakterisert ved at antioksidasjonsmiddelet består av a) 1,3-5-tri-metyl-2,4,6-tris-3,5-di-tert-butyl-4-hydroksy-benzyl-benzol, b) 2,6-di-tert-butyl-4-metyl-fenol eller c) et alkylert fenyl-a-naftalin.

4. Isolasjonsolje som angitt i krav 1, karakterisert ved at der er tilsatt et antioksidasjonsmiddel på aminisk basis.

5. Isolasjonsolje som angitt i krav 4, karakterisert ved at antioksidasjonsmiddelet består av a) di-tert-amin-hydrokinon eller b) fenyl-a-naftylamin.

6. Isolasjonsolje som angitt i krav 1, karakterisert ved at epoksidstabilisatoren består av 2,2-bis-(4-oksy-2-metyl-oksyranyl-fenyl)-propan.

7. Isolasjonsolje som angitt i krav 1, karakterisert ved at metalldesaktivatoren består av et triazol-derivat.

8. Isolasjonsolje som angitt i krav 7, karakterisert ved at metalldesaktivatoren består av a) benzotriazol eller b) metyl-benzyl-triazol.

9. Isolasjonsolje som angitt i et av kravene 1-8, karakterisert ved at den gassopptagende væske består av molekyler som utgjøres av benzolringer som er sammenknyttet innbyrdes direkte eller via et radikal og eventuelt er delvis substituert.

10. Isolasjonsolje som angitt i et av kravene 1-9, karakterisert ved at den gassopptagende væske består av a) ditolyleter, b) fenyl-xylyl-etan, c) en blanding av mono- og dibenzyltoluol, d) isopropyl-bifenyl eller e) etyl-difenyl-metan.