DE2364722C2 - Ölimprägnierter Kondensator - Google Patents
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Description
sator muß einen Potentialgradienten von mindestens 30 V/μΐη aufweisen.
Die mit den beschriebenen Kondensatoren erzielbaren Wirkungen werden anhand der im folgenden erläuterten Experimente verdeutlicht
Modellkondensatoren mit einer Dielektrikumsstruktur gemäß Fig. 2 und 3 wurden hergestellt, indem für
die Beläge eine Aluminiumfolie und als Kunststoffolien Polypropylenfoüen verschiedenen Trübungsgrades verwendet wurden. Die Eigenschaften der Kondensatoren
wurden untersucht Fig.4 zeigt die Koronastartspannung der Modeükondensatoren. Kurve A wurde mit 15 bestimmt ist
einer Dielektrikumsstruktur gemäß F i g. 2, Kurve B mit ~"
einer Dielektrikumsstruktur gemäß F i g. 3 erhalten. Es ist zu erkennen, daß die Koronastartspannung in Abhängigkeit vom Trübungsgrad der Kunststoffolie er-
Öffnung ein der durch die Meßapparatur gestreuten Lichtmenge entsprechender Wert T3 und das andere
Mal bei durch die Probe abgeschlossener Eintrittsöffnung ein der durch den Meßapparat und die Probe gestreuten. Lichtmenge entsprechender Wen T* aufge
nommen. Der totale Lichttransmissionsgrad der Probe ergibt sich aus diesen Werten gemäß
T1 = T2IT,
wogegen der Trübungsgrad durch die Gleichung
Trübungsgrad = ((TaZT2) - (T3ZTt)) x 100
Die gemessenen Werte für den totalen Lichttransmissionsgrad und den Trübungsgrad sind in der Tabelle 1
angeführt Die Tabelle 2 zeigt die Koronastartspannung, tan δ und die Durchbruchsspannung der gleichen Mo-
hebiiche Änderungen erfährt Die Änderuag ist beson- 20 dellkondensatoren. Besonders befriedigende Ergebnisse
ders stark im Falle von Kondensatoren, bei denen aus- konnten dort erzielt werden, wo der totale Lichttransschließlich Kunststoffolien verwendet werden (Kurve
B). F i g. 5 zeigt die Durchbruchsspannung der Modellkondensatoren. Auch hier wurde die Kurve A mit einer
einer Dielektrikumsstruktur gemäß Fig.3 erhalten. ModellNo.
missionsgrad über 80% lag.
Tabellle
Auch die DurchbruchsspannuRg ändert sich, wie der
Figur entnommen werden kann, beträchtlich mit dem Trübungsgrad der Kunststoffolie. Sowohl im Fall von
F i g. 4, wie auch im Fall von F i g. 5 werden zufrieden- 30 stellende Resultate dann erzielt wenn der Trübungsgrad über 20% liegt
Totaler Lichttransmissionsgrad
(0/0)
| 30 1 | 95,3 |
| 2 | 94,5 |
| 3 | 80,2 |
| 4 | 81,5 |
| 5 | 75,0 |
| 35 6 | 74,0 |
Modellkondensatoren des Aufbaus von F i g. 3 wurden unter Verwendung von Kunststoffolien aus Polypropylen hergestellt, wobei jedoch dieses Material unterschiedliehe Werte des totalen Lichttransmissionsgrades (gemessen nach ASTM-D 1003) und der Trübungs-
zahl (gemessen nach ASTM-D1003) aufwies.
Die nach der Normvorschrift ASTM-D1003 durchgeführte Messung des Lichttransmissionsgrades und dem
Trübungsgrad erfolgt mittels einer innen reflektierenden Hohlkugel, deren reflektierende Innenfläche als In-
tegrationsfläche für das Licht dient. Eine in dieser Hohlkugel vorgesehene Eintrittsöffnung, deren Gesamtfläche 4% der reflektierenden Innenfläche der Kugel nicht
übersteigt, ist durch eine Probe der zu messenden Kunststoffolie verschließbar. Eine dieser Eintrittsöffnung gegenüberliegende Austrittsöffnung ist wahlweise
entweder durch eine reflektierende Standardfläche oder durch eine Lichtfalle abschließbar. Die von der reflektierenden Innenfläche der Hohlkugel integrierte Lichtmenge wird durch Fotodioden gemessen.
Zur Durchführung der Messung wird zunächst ein der einfallenden Lichtmenge entsprechender Wert T\ ermittelt indem das Licht in Abwesenheit der Probe durch
die Eintrittsöffnung eingestrahlt und die Austrittsöffnung durch die reflektierende Standardfläche abgeschlossen ist Danach wird die Eintrittsöffnung durch die
Probe verschlossen und somit bei durch die reflektierende Standardfläche abgeschlossener Austrittsöffnung
ein der durch die Probe hindurchgelassenen Gesamt-
43,9
4,2
38,7
5,0
42,5
5,7
Modell No.
Koronastartspannung
(V/μπι)
tan Δ
(%)
spannung
rv/μηι)
| 1 | 88 | 0,005 | 105 |
| 2 | 64 | 0,005 | 70 |
| 3 | η | 0,05 | 95 |
| 4 | 42 | 0,03 | 65 |
| 5 | 65 | 0,10 | 72 |
| 6 | 48 | 0,09 | 60 |
| Experiment 3 |
50
Es wurden Modellkondensatoren des Aufbaus gemäß F i g. 3 mit Kunststoffolien aus Polypropylen hergestellt,
wobei jedoch die Oberflächenrauhigkeit der Modell
kondensatoren verändert wurde. F i g. 6 zeigt die Koro
nastartspannung, F i g. 7 die Durchbruchsspannung dieser Modellkondensatoren in Abhängigkeit von der
Oberflächenrauhigkeit. Den Figuren kann entnommen werden, daß zufriedenstellende Ergebnisse dort zu er
zielen waren, wo die Oberflächenrauhigkeit (gemessen
nach DIN 4768 bzw. J/S-B 0601)0,3 bis 1,5 μπι betrug.
Die obigen Experimente wurden unter Verwendung von Polypropylenfoüen durchgeführt. Gleiche Ergeb
nisse wurden auch mit Kunststoffolien aus Polystyrol, lichtmenge entsprechender Wert T2 ermittelt. Danach 65 Polyäthylen, Polyester und Polycarbonat erzielt.
wird die Austrittsöffnung anstelle der reflektierenden Standardfäche durch die Lichtfalle abgeschlossen und
einmal bei durch die Probe unverschlossener Eintritts-
Ein Beispiel eines ölimprägnierten Kondensators
wird im folgenden erläutert:
struktur gemäß Fig.3 mit Betriebskennwerten von 6,6 kV und 100 kVA wurde hergestellt. Dabei wurden
Kunststoffolien aus Polypropylen verwendet. Ein solcher Kondensator hebt sich deutlich von einem Kondensator
mit einer Dielektrikumsstruktur gemäß F i g. 1 ab und zwar insbesondere bezüglich tan a, der Koronastartspannung,
des mittleren Potentialgradienten, des Temperaturanstiegs und des Gewichtes. Einzelheiten
sind der Tabelle 3 zu entnehmen. Bezüglich der anderen Eigenschaften waren keine wesentlichen Unterschiede
zwischen den beiden verglichenen Kondensatoren festzustellen. Der nach der erfindungsgemäßen Lehre hergestellte
Kondensator wurde für eine Lebensdauer von mehr als 10 000 Stunden erfolgreich getestet.
| Kondensator | Erfindung | Stand der | <45kg | 100 kV A |
| Technik | 27.5 V/μΐη | |||
| Betriebswerte | 6,6 kV, 100 kV A 6,6 kV, | |||
| 0,15% | ||||
| Mittlerer Poten | 41,3ν/μηΊ | >14kV | ||
| tialgradient | ||||
| tanrf(bei20°C) | 0,01% | < 15° | ||
| Koronastart | > 15 kV | |||
| spannung | 65 kg | |||
| Temperaturanstieg < 2° | Hierzu 5 Blatt Zeichnungen | |||
| (bei 30° C) | ||||
| Gewicht | ||||
10
20
25
30
35
45
50
55
60
65
Claims (5)
1. ölimprägnierter Kondensator, bei dem zwi- Kunstharzteilchen durch Niederschlag aus einem Löschen
den Metallagen zweier Beläge jeweils minde- 5 sungsmittel angesiedelt werden. Die damit erreichbare
stens ein Dielektrikumsstreifen aus einer Kunststoff- Oberflächendichte ist mit 50-3000 Erhebungen/cm anfolie,
die eine Oberflächenrauhigkeit aufweist, ange- gegeben.
ordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,die Spandie
Kunststoffolie (3) einen totalen Lichttransmis- nungsfestigkeit eines ölimprägnierten Kondensators
sionsgrad von mindestens 80% und einen Trübungs- io der eingangs genannten Art zu erhöhen,
grad von mindestens 20% aufweist Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst,
2. Kondensator nach Anspruch 1, dadurch gekenn- daß die Kunststoffolie einen totalen Lichttransmissionszeichnet,
daß die Oberflächenrauhigkeh der Kunst- grad von mindestens 80% und einen Trübungsgrad von
stoffolie (3) zwischen 0,3 bis 1,5 μΐη liegt mindestens 20% aufweist
3. Kondensator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch is Bei der Erfindung bestehen somit bestimmte Bedingekennzeichnet,
daß ausschließlich Dielektrikums- gungen, die den Oberflächenzustand der Kunststoffolie
streifen aus Kunststoffolie (3) verwendst sind charakterisieren. Denn der Trübungsgrad beruht auf
4. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dem inneren kristallinen Zustandes der Kunststoffolie,
dadurch gekennzeichnet, daß die Metallagen der Be- während der totale Lichttransmissionsgrad mit der Verläge
(1) aus einem aufgedampften Metallfilm beste- 20 unreinigungskonzentration und Fehlstellen in der
hen. Kunststoffolie zusammenhängt, die bei der Herstellung
5. Kondensator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, der Kunststoffolie entstehen. Der Trübungsgrad und
dadurch gekennzeichnet daß die Kunststoffolie (3) der totale Lichttransmissionsgrad sind durch die Normaus
Polypropylen besteht. Vorschrift ASTM-D 1003 definiert.
25 Das Tränken mit Isolieröl läßt sich einfach und rasch
durchführen. Außerdem ist sichergestellt daß in dem
Dielektrikumsstreifen eine ausreichende Menge an Isolieröl
vorhanden ist, wodurch die Koronastartspannung
Die Erfindung bezieht sich auf einen ölimprägnierten verbersert wird. Weitere vorteilhafte Ausführungsfor-Kondensator,
bei dem zwischen den Metallagen zweier 30 men der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü-Beläge
jeweils mindestens ein Dielektrikumsstreifen aus chen.
einer Kunststoffolie, die eine Oberflächenrauhigkeit Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der fol-
aufweist, angeordnet ist. genden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeich-
Bei einem derartigen bekannten ölimprägnierten nung näher erläutert. Hierin zeigt
Kondensator(GB-PS U 71 560) wird als Kunststoffolie 35 Fig. 1-3 Ansichten eines Modellkondensators mit
ein thermoplastischer Film verwendet, dessen Oberflä- mehreren Dielektrikumsstreifen,
chenrauhigkeit durch Heißprägen zwischen zwei Präge- F i g. 4 eine grafische Darstellung der Beziehung zwi-
walzen oder durch die Erzeugung einer großen Anzahl sehen der Koronastartspannung und dem Trübungsgrad
lokaler Wärmeschrumpfungen des thermoplastischen der Kunststoffolien, Films hervorgerufen wird. Durch die solchermaßen her- 40 F i g. 5 eine grafische Darstellung der Beziehung zwivorgerufene
Oberflächenrauhigkeit, deren Vorsprünge sehen der Durchbruchsspannung und dem Trübungseine
Höhe von 0,5— ΙΟμπι aufweisen, wird bereits das grad der Kunststoffolien,
im Falle einer glatten Kunststoffolie schwierige Imprä- F i g. 6 eine grafische Darstellung der Beziehung zwi-
gnieren des Kondensators mit dem Isolieröl erleichtert sehen der Koronastartspannung und der Oberflächen-Da
jedoch die Oberflächendichte dieser Vorsprünge 45 rauhigkeit für einige Modellkondensatoren, und
aufgrund der Art ihrer Erzeugung noch verhältnismäßig F i g. 7 eine grafische Darstellung der Beziehung zwi-
klein ist, ist dieser bekannte Kondensator hinsichtlich sehen der Durchbruchsspannung und der Oberflächenseiner
Koronastartspannung noch nicht zufriedenstel- rauhigkeit für einige Modellkondensatcren.
lend, so daß eine Verschlechterung seiner Eigenschaften Fig. 1 und 2 zeigen typische Schichtungen von Dioder
eine Zerstörung des Kondensators aufgrund von 50 elektrikumsstreifen aus Kunststoffolien in Kombination
Koronaentladungen noch nicht völlig ausgeschlossen mit Kondensatorpapier. Die Struktur gemäß F i g. 1
>st· wird in Sandwich-Typen verwendet Die Figuren zeigen
Bei einem weiteren bekannten ölimprägnierten Kon- einen Belag 1 aus einer Metallfolie, beispielsweise einer
densator (FR-PS 15 93 695) sind sowohl die Metallagen Aluminiumfolie, Kondensatorpapier 2, eine Kunststoff der
Beläge als auch die dazwischen angeordnete dielek· 55 folie 3 und Isolieröl 4, tnit dem das Kondensatorpapier
trische Kunststoffolie durch Prägen zwischen Walzen und die Kunststoffolie getränkt sind. Die Ausführungsoder andere Verfahren mit einer Oberflächenrauhigkeit form gemäß F i g. 2 ist derjenigen von F i g. 1 überlegen,
versehen. Die mittlere Höhe der bei dieser Oberflächen- da erheblich mehr Kunststoffolie Verwendung findet,
rauhigkeit auftretenden Vorsprünge beträgt zwischen F i g. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der
2,5 bis 5 μΐη. Zwar ist für den mittleren Abstand der 60 als Dielektrikum des Kondensators ausschließlich
einzelnen Vorsprünge angegeben, daß er weniger als Kunststoffolien Verwendung finden. Dargestellt sind
0,8 mm betragen solle, doch ist auch die bei diesem be- die Beläge 1 aus Metallfolie, wie Aluminiumfolie, Kunstkannten
Kondensator erreichbare Oberflächendichte stoffolien 3 und Isolieröl 4, mit dem die Kunststoffolien
der Vorsprünge im Hinblick auf eine Verbesserung sei- getränkt sind. Ein solcher Aufbau macht im Falle oberner
elektrischen Eigenschaften durch eine Erhöhung der 55 flächengiatter Kunststoffolien beim Tränken mit Isolier-Koronaspannungsfestigkeit
verhältnismäßig gering. öl erhebliche Schwierigkeiten. Der in diesem Fall mit
Schließlich ist ein weiterer ölimprägnierter Konden- einer solchen Struktur erzielbare Potentialgradient liegt
sator bekannt (US-PS 35 85 467), bei dem der durch bei etwa 20 V/μΓη. Ein praktisch verwendbarer Konden-
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