DE1225257B

DE1225257B - Use of cellulose paper or cellulose cardboard, in which or in which some of the hydroxyl groups of the cellulose are converted into cyanaethyl ether groups in a manner known per se, as insulation for electrical equipment

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.Use of cellulose paper or cardboard, which or in which, in a manner known per se, some of the hydroxyl groups of cellulose are converted into cyanoethyl ether groups as insulation for electrical equipment It is known, cellulose paper, in which some of the hydroxyl groups of the cellulose are converted into cyanoethyl ether groups, d. H. so-called cyanoethyl paper, as Use dielectric for capacitors. Cyanoethyl papers stand out in comparison to, for example, ordinary Kraft papers due to a higher dielectric constant but their dielectric strength is lower than that of ordinary paper. So far there has been no reason for the person skilled in the art to use cyanoethyl paper as an insulating material to use, since ordinary paper seemed to be more advantageous.

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.It has been found that when using cyanoethyl paper as intermediate insulation for electrical conductors with a phenol-modified polyvinyl formal insulation the service life of the wire insulation at temperatures between 150 up to 175 ° C can be increased five- and six-fold.

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.The invention therefore relates to the use of cellulose paper or cellulose cardboard, in which or in which, in a manner known per se, some the hydroxyl groups of cellulose are converted into cyanoethyl ether groups, as Insulation for electrical equipment, the conductors of which in a manner known per se have an insulating varnish made of phenol-modified polyvinyl formal and under the influence of the electric current flowing through them heat. Cyanoethyl ether paper can be particularly beneficial in oil-filled transformers in which it is impregnated with the transformer oil.

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.Cellulose paper in which some cellulose hydroxyl groups are converted into cyanoethyl ether groups can thereby be prepared in a known manner that in the manufacture of the paper the paper pulp with an acrylonitrile implemented and then further processed in the usual way. The nitrogen content of such paper is on the order of 1 to 3%. Will the paper pulp as in the production of ordinary kraft paper made from wood and then reacted with an acrylonitrile, then one obtains cyanoethyl kraft paper. Will however the paper pulp is made from manila fibers and then reacted with an acrylonitrile, then cyanoethylmanila paper is obtained. Manila paper exhibits compared to Kraft paper is known to have a greater strength.

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.For example, in the case of a transformer filled with oil, the high-voltage winding and the low voltage winding made of an insulating varnish made of modified with phenol Made of polyvinyl formal, and for the insulation of the individual winding layers of the Interlayers made of cyanoethyl paper are used for windings. the The entire transformer winding can be covered with a layer made of cyanoethyl cardboard be provided. The high voltage winding of a transformer can, for example also produced without intermediate insulating layers between the individual winding layers will. However, in order to isolate the entire winding of a transformer, this always with an insulating layer made of cyanoethyl paper or cyanoethyl paperboard Mistake. The low voltage winding is also carried out by the high voltage winding an insulating layer consisting of cyanoethyl paper or cyanoethyl paperboard is insulated.

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.The invention will now be explained in more detail with reference to drawings. In this is shown in FIG. 1 shows a graph of the dependence of the tensile strength from ordinary kraft paper and cyanoethyl kraft with various Nitrogen content from time of aging in transformer oil at 150 ° C, F i G. 2 is a graph showing the dependence of tensile strength on normal Kraft and cyanoethyl kraft with various nitrogen content from the time during aging in transformer oil at 175 ° C., FIG. 3 a graphic Representation of the tensile strength of normal Kraft and Manila paper and of cyanoethyl kraft and cyanoethyl manila paper from aging in transformer oil at 175 ° C and F i g. 4 shows a graph of the dependency of the dielectric strength at 60 Hz with an insulating varnish made of phenol-modified polyvinyl formal wire provided with normal kraft paper, normal manila paper, cyanoethyl kraft paper or 'cyanoethylmanila paper in contact with aging in transformer oil at 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.The lower curve of FIG. 1 shows the decrease in tensile strength of normal dried kraft paper when it is in transformer oil at 150 ° C has aged. It can be seen that the tensile strength is below 20% of the original Value drops. The three upper curves show the course of the tensile strength of Cyanäthylkraftpapiere, which in the dried state different weight proportions contain nitrogen and have been aged under similar conditions. The tensile strength of the cyanoethyl paper is at least 80% of the original value in the same Time in which the strength of ordinary Kraft paper decreases by 80%, i.e. H. only is still 20% of the original value.

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.F i g. Fig. 2 shows curves similar to Fig. 2. 1, with the difference that the temperature of the oil in which the paper was aged increased to 175 ° C became. This graph shows that the tensile strength of the cyanoethyl paper at higher aging temperatures compared to ordinary Kraft paper is more pronounced. The ordinary kraft paper loses in comparison to cyanoethyl paper faster its firmness. It can also be seen that with increasing aging temperatures a higher nitrogen content improves the aging properties of the cyanoethyl paper. F i g. 3 shows the course of the tensile strength of normal Kraft and Manila paper and of cyanoethylanila and cyanoethyl kraft paper when these papers are in transformer oil aged at 175 ° C. It can be seen that the tensile strength of ordinary Manila paper degrades much faster than that of ordinary kraft paper.

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.The curves in FIG. 3 only represent the tensile strength ratios and not the absolute tensile strength, because yes-the unaged Manila paper is one has far greater tensile strength than ordinary Kraft paper. Due to aging however, the manila paper loses a greater percentage of its tensile strength in a shorter time than the ordinary Kraft paper. Like -F i g. 3 shows loses both the ordinary Kraft paper and the ordinary Manila paper in the Aging in transformer oil at 175 ° C very quickly results in its lasting tensile strength. Cyanoethyl kraft paper loses its tensile strength much more slowly than cyanoethylmanila paper. However, since the cyanoethyl mannila paper has a larger initial tensile strength than that Kraft paper delivers the cyanoethylmanila paper, despite its larger percentage Loss of tensile strength, at 175 ° C a better tensile strength than the cyanoethyl kraft paper.

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.F i g. 4 shows comparatively the effect of the ordinary force or manila paper or cyanoethyl manila or cyanoethyl kraft paper the dielectric strength at 60 Hz of one with an insulating varnish made of phenol modified polyvinyl formal wire if the wire and paper touch each other and aged in transformer oil at 175 ° C. the end F i g. 4 it follows that the dielectric strength of the wire is very rapid when touched with ordinary manila paper or ordinary kraft paper, while the coated wire considerably if it comes into contact with cyanoethylmanila or kraft paper retains a uniform dielectric strength for a long time, which then - gradually sinks. In addition, FIG. 4 that the wire is finite ordinary manila paper very quickly loses its dielectric strength, d. H. within a much shorter one Time than when in contact with ordinary Kraft paper: however, the wire is from cyanoethylmanila paper um = give, then the dielectric strength drops considerably after the onset of the waste slower than with cyanoethyl kraft paper. One can see that with an isolation from cyanoethylmanila paper or cyanoethyl kraft paper, the dielectric strength of the Wire remains unchanged for a comparatively long time before a gradual one Sinking begins. F i g. 4 shows that when using Cyänäthylkraft or Cyanoethylmanila paper for insulation in an electrical device has dielectric strength at 60 Hz of the wire a considerably longer time compared to normal force or manila paper, is preserved.

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.It is known that the presence of water in transformer oil shortens the service life of the oil. The water acts as a catalyst for decomposition of the oil, and thus the dielectric strength is also reduced. Consequently. causes the use of cyariäthylmanila or kraft paper also has an extended lifespan of the oil in the oil-filled transformers.

Claims

Claims: 1. Use of cellulose paper or cellulose cardboard, in which or in which in a manner known per se some of the hydroxyl groups of cellulose are converted into cyanoethyl ether groups as insulation for electrical Apparatus, the head of which consists of an insulating varnish coating in a manner known per se have phenol modified polyvinyl formal and are under the influence of heat the electric current flowing through them.

2. Use according to claim 1, characterized in that paper with a content of between 1 and 39 / o Nitrogen is used.

3. Use according to claim 1 or 2, da = characterized by, that a paper or a cardboard from a wood pulp is used.

4. Use according to the preceding claims, characterized in that: a paper is used from a manila pulp.

5. Use according to one of the preceding claims, characterized in that the electrical apparatus is an oil-filled transformer and that the cyanoethyl paper or .die cyanoethyl paperboard is impregnated with the transformer oil. Contemplated publications: USA: Patents No. 2535690, 2307588..