DE1225257B

DE1225257B - Verwendung von Zellulosepapier oder Zellulosepappe, bei welchem bzw. bei welcher in an sich bekannter Weise einige der Hydroxylgruppen der Zellulose in Cyanaethylaethergruppen umgewandelt sind, als Isolierung fuer elektrische Apparaturen

Info

Publication number: DE1225257B
Application number: DEG30737A
Authority: DE
Inventors: Edward Louis Raab; Goldner Frank Lipsey
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1959-10-28
Filing date: 1960-10-20
Publication date: 1966-09-22

Description

Verwendung von Zellulosepapier oder Zellulosepappe, bei welchem bzw. bei welcher in an sich bekannter Weise einige der Hydroxylgruppen der Zellulose in Cyanäthyläthergruppen umgewandelt sind, als Isolierung für elektrische Apparaturen Es ist bekannt, Zellulosepapier, bei welchem einige der Hydrolxylgruppen der Zellulose in Cyanäthyläthergruppen umgewandelt sind, d. h. sogenanntes Cyanäthylpapier, als Dielektrikum für Kondensatoren zu verwenden. Cyanäthylpapiere zeichnen sich im Vergleich zu beispielsweise gewöhnlichen Kraftpapieren durch eine höhere Dielektrizitätskontante aus, ihre Durchschlagsfestigkeit ist jedoch geringer als die von gewöhnlichem Papier. Für den Fachmann bestand daher bisher keine Veranlassung, Cyanäthylpapier als Isoliermaterial zu verwenden, da ja gewöbnliches Papier vorteilhafter zu sein schien.
Es wurde gefunden, daß bei Verwendung von Cyanäthylpapier als Zwischenisolierung für elektrische Leiter, die mit einer Isolierung aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal versehen sind, die Lebensdauer der Drahtisolierung bei Temperaturen zwischen 150 bis 175°C auf das Fünf- und Sechsfache gesteigert werden kann.
Gegenstand der Erfindung ist also die Verwendung von Zellulosepapier oder Zellulosepappe,bei welchem bzw. bei welcher in an sich bekannter Weise einige der Hydroxylgruppen der Zellulose in Cyanäthyläthergruppen umgewandelt sind, als Isolierung für elektrische Apparaturen, deren Leiter in an sich bekannter Weise einen Isolierlacküberzug aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal aufweisen und sich unter dem Einfluß des durch sie hindurchfließenden elektrischen Stromes erwärmen. Cyanäthylätherpapier kann besonders vorteilhaft in mit Öl gefüllten Transformatoren verwendet werden, in denen es mit dem Transformatorenölimprägniert ist.
Zellulosepapier, bei welchem einige Hydroxylgruppen der Zellulose in Cyanäthyläthergruppen umgewandelt sind, kann in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß bei der Herstellung des Papiers der Papierbrei mit einem Akrylnitril umgesetzt und dann in üblicher Weise weiterverarbeitet wird. Der Stickstoffgehalt eines solchen Papiers liegt in der Größenordnung von 1 bis 3 %. Wird der Papierbrei wie bei der Herstellung von gewöhnlichem Kraftpapier aus Holz hergestellt und dann mit einem Akrylnitril umgesetzt, dann erhält man Cyanäthylkraftpapier. Wird jedoch der Papierbrei aus Manilafasern hergestellt und dann mit einem Akrylnitril umgesetzt, dann erhält man Cyanäthylmanilapapier. Manilapapier weist im Vergleich zu Kraftpapier bekanntlich eine größere Festigkeit auf.
Bei einem mit Öl gefüllten Transformator wird beispielsweise die Hochspannungswicklung und die Niederspannungswicklung aus einem Isolierlacküberzug aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal hergestellt, und zur Isolierung der einzelnen Windungslagen der Wicklungen werden aus Cyanäthylpapier bestehende Zwischenschichten verwendet. Die gesamte Transformatorwicklung kann mit einer aus Cyanäthylpappe bestehenden Schicht versehen werden. Die Hochspannungswicklung eines Transformators kann beispielsweise auch ohne Isolierzwischenschichten zwischen den einzelnen Windungslagen hergestellt werden. Jedoch wird zur Isolierung der gesamten Wicklung eines Transformators diese immer mit einer aus Cyanäthylpapier oder Cyanäthylpappe bestehenden Isolierschicht versehen. Auch wird die Niederspannungswicklung von der Hochspannungswicklung durch eine aus Cyanäthylpapier oder Cyanäthylpappe bestehende Isolierschicht isoliert.
Die Erfindung wird nun an Hand von Zeichnungen näher erläutert. In diesen zeigt F i g. 1 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Zugfestigkeit von gewöhnlichem Kraftpapier und Cyanäthylkraftpapier mit verschiedenem Stickstoffgehalt von der Zeit bei Alterung in Transformatorenöl bei 150° C, F i g. 2 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Zugfestigkeit von normalem Kraftpapier und von Cyanäthylkraftpapier mit verschiedenem Stickstoffgehalt von der Zeit bei Alterung in Transformatorenöl bei 175° C, F i g. 3 eine graphische Darstellung der Zugfestigkeit von normalem Kraft- und Manilapapier und von Cyanäthylkraft- und Cyanäthylmanilapapier von der Zeit bei Alterung in Transformatorenöl bei 175° C und F i g. 4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit der Durchschlagsfestigkeit bei 60 Hz von mit einem Isolierlacküberzug aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal versehenen Draht, der mit normalem Kraftpapier, normalem Manilapapier, Cyanäthylkraftpapier oder' Cyanäthylmanilapapier in Berührung steht, von der Zeit bei Alterung in Transformatorenöl bei 175° C.
De untere Kurve der' F i g. 1 zeigt die Abnahme der Zugfestigkeit eines normalen getrockneten Kraftpapiers, wenn es bei 150° C in einem Transformatorenöl gealtert wurde. Es ist ersichtlich, daß die Zugfestigkeit auf unter 20 °/o des ursprünglichen Wertes absinkt. Die drei oberen Kurven zeigen den Verlauf der Zugfestigkeit von Cyanäthylkraftpapieren, die in getrocknetem Zustand unterschiedliche Gewichtsanteile an Stickstoff enthalten und unter ähnlichen Bedingungen gealtert wurden. Die Zugfestigkeit des Cyanäthylpapiers beträgt mindestens 80 % des ursprünglichen Wertes in der gleichen Zeit, in der die Festigkeit des gewöhnlichen Kraftpapiers um 80 % sinkt, d. h. nur noch 20 % des ursprünglichen Wertes beträgt.
F i g. 2 zeigt ähnliche Kurven wie F i g. 1, mit dem Unterschied, daß die Temperatur des Öls, in dem das Papier gealtert wurde, auf 175° C erhöht wurde. Diese graphische Darstellung zeigt, daß die Zugfestigkeit des Cyanäthylpapiers bei höheren Alterungstemperaturen im Vergleich zu gewöhnlichem Kraftpapier noch ausgeprägter ist. Das gewöhnliche Kraftpapier verliert im Vergleich zu Cyanäthylpapier schneller seine Festigkeit. Außerdem ist ersichtlich, daß mit anwachsenden Alterungstemperaturen ein größerer Stickstoffgehalt die Alterungseigenschaften des Cyanäthylpapiers verbessert. F i g. 3 zeigt den Verlauf der Zugfestigkeit von gewöhnlichem Kraft- und Manilapapier und von Cyanäthylinanila- und Cyanäthylkraftpapier, wenn diese Papiere in Transformatorenöl bei 175° C gealtert wurden. Es ist ersichtlich, daß die Zugfestigkeit von gewöhnlichem Manilapapier weitaus schneller abnimmt als die von gewöhnlichem Kraftpapier.
Die Kurven in F i g. 3 stellen lediglich die Zugfestigkeitsverhältnisse und nicht die absolute Zugfestigkeit dar, da ja-das ungealterte Manilapapier eine weit größere Zugfestigkeit als gewöhnliches Kraftpapier besitzt. Durch .die Alterung verliert indessen das Manilapapier einen größeren Prozentsatz seiner Zugfestigkeit in einer kürzeren Zeit als das gewöhnliche Kraftpapier. Wie -F i g. 3 zeigt, verliert sowohl das gewöhnliche Kraftpapier als auch das gewöhnliche Manilapapier bei der Alterung in Transformatorenöl bei 175° C sehr schnell seine anhaltende Zugfestigkeit. Cyanäthylkraftpapier verliert seine Zugfestigkeit erheblich langsamer als das Cyanäthylmanilapapier. Da jedoch das Cyanäthylmänilapapier eine größere anfängliche Zugfestigkeit als das Kraftpapier besitzt, liefert das Cyanäthylmanilapapier, trotz seines größeren prozentualen Zugfestigkeitsverlustes, bei 175° C eine bessere Zugfestigkeit als das Cyanäthylkraftpapier.
F i g. 4 zeigt vergleichsweise die Wirkung des gewöhnlichen Kraft- oder Manilapapiers oder des Cyanäthylmanila- oder des Cyanäthylkraftpapiers auf die Durchschlagfestigkeit bei 60 Hz eines mit einem Isolierlacküberzug aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal versehenen Drahtes, wenn der Draht und das Papier sich gegenseitig berühren und bei 175° C in Transformätorenöl gealtert werden. Aus F i g. 4 folgt, daß die Durchschlagfestigkeit des Drahtes sehr schnell bei Berührung mit gewöhnlichem Manilapapier oder gewöhnlichem Kraftpapier absinkt, während der überzogene Draht bei Berührung mit Cyanäthylmanila- oder Kraftpapier eine erheblich längere Zeit eine gleichmäßige Durchschlagfestigkeit behält, die dann - allmählich absinkt. Außerdem zeigt F i g. 4, daß der Draht finit gewöhnlichem Manilapapier sehr schnell seine Durchschlagfestigkeit einbüßt, d. h. innerhalb einer weit kürzeren Zeit als bei Berührung mit gewöhnlichem Kraftpapier: Ist der Draht jedoch von Cyanäthylmanilapapier um= geben, dann sinkt die Durchschlagfestigkeit nach dem Einsetzen des Abfalls erheblich langsamer als bei Cyanäthylkraftpapier. Man kann erkennen, daß bei einer Isolierung aus Cyanäthylmanilapapier oder Cyanäthylkraftpapier die Durchschlagfestigkeit des Drahtes eine verhältnismäßig lange Zeit unverändert bleibt, ehe ein allmähliches Absinken einsetzt. F i g. 4 zeigt also, daß bei Verwendung von Cyänäthylkraft oder Cyanäthylmanilapapier zur Isolierung in einem elektrischen Gerät die Durchschlagfestigkeit bei 60 Hz des Drahtes eine erheblich längere Zeit, verglichen mit gewöhnlichem Kraft- oder Manilapapier, erhalten bleibt.
Es ist bekannt, daß die Anwesenheit von Wasser in Transförmatoröl die Lebensdauer des Öls verkürzt. Das Wasser wirkt als Katalysator zur Zersetzung des Öls, und also wird auch die Durchschlagfestigkeit ver= ringelt. Folglich. bewirkt die Verwendung von Cyariäthylmanila- oder Kraftpapier auch eine verlängerte Lebensdauer des Öls in den ölgefüllten Transformatoren.

Claims

Patentansprüche: 1. Verwendung von Zellulosepapier oder Zellulosepappe, bei welchen bzw. bei welcher in an sich bekannter Weise einige der Hydroxylgruppen der Zellulose in Cyanäthyläthergruppen umgewandelt sind, als Isolierung für elektrische Apparaturen, deren Leiter in an sich bekannter Weise einen Isoherlacküberzug aus mit Phenol modifiziertem Polyvinylformal aufweisen und sich unter dem Einfluß des durch sie hindurchfließenden elektrischen Stromes erwärmen.
2. Verwendung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, .daß Papier mit einem Gehalt von zwischen 1 und 39/o Stickstoff verwendet wird.
3. Verwendung nach Anspruch 1 oder 2, da= durch gekennzeichnet, daß ein Papier oder eine Pappe aus einem Holzbrei verwendet wird.
4. Verwendung nach den vorangegangenen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß :ein Papier aus einem Manilafaserbrei verwendet wird.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Apparat ein mit Öl gefüllter Transformator ist und daß das Cyanäthylpapier oder .die Cyanäthylpappe mit dem Transformatoröl imprägniert ist. In Betracht gezogene Druckschriften: USA: Patentschriften Nr. 2 535 690, 2 307 588.