- Бумажная изоляция с пропиткой синтетическими жидкостями
В качестве изоляции конденсаторов среднего и высокого напряжений используется бумага, пропитанная изоляционными жидкостями на базе минерального масла или аскарелями и имеющая технологические и экономические преимущества перед другими видами комбинированных диэлектриков.
В последние годы появилась также комбинированная изоляция, состоящая из пропитанных пропиленовой пленки и бумаги и отличающаяся высокой электрической прочностью и малыми диэлектрическими потерями. При этом речь идет о слоистой изоляции, в которой между двумя полипропиленовыми пленками помещается слой бумаги, облегчающий пропитку благодаря своим фитильным свойствам. Полипропиленовая пленка для повышения прочности и степени кристаллизации в процессе ее изготовления выполняется двухслойной, а в качестве бумажной части изоляции используется обычная конденсаторная бумага высокой плотности [8.93, 8.94].
Рис. 8.97. Схема замещения изоляции со слоями полипропилена (1), целлюлозы (2) и пропиточного состава (3)
До настоящего времени пропиточным материалом часто служили хлорированные дефинилы — ядовитые и опасные для окружающей среды вещества. В настоящее время после прекращения их производства применяются другие жидкости, такие, как РХЕ, BNC, ΜΙΡΒ и баулектроль 4900 (см. 8.1.4.2).
Конденсаторы среднего и высокого напряжения имеют следующую структуру: алюминиевая фольга — полипропиленовая пленка (толщиной 10—15 мкм) — бумага (толщиной 8— 15 мкм) — пропиленовая пленка — алюминиевая фольга.
Чтобы получить представление о распределении поля в такой изоляции, необходимо рассчитать напряженности поля в слоях, используя их характеристики и схему замещения, приведенную на рис. 8.97, при этом слой толщиной d1 представляет собой обе полипропиленовые пленки, d2 — толщину чистой целлюлозы, a d3 — толщину слоя пропиточной жидкости в бумаге, а также в зазорах между слоями, равных примерно 1 мкм. В расчетах примем плотность бумаги γ=1,2 г/см3, что соответствует 80% содержания целлюлозы [8.92]. Таким образом, для трехслойного диэлектрика, мкм, 
где dP — толщина бумаги.
Расчеты проведем для клофена РСВ и фенилксилилэтана РХЕ, так как первый из них часто применялся в качестве пропиточной жидкости, а второй является возможным заменителем токсичного клофена.
Диэлектрические проницаемости рассматриваемых материалов следующие: полипропилена εΓι = 2,2; целлюлозы ег2 = 6,1; РСВ 8гз = 6,0; РХЕ ег3 = 2,7.
Напряженности поля
Чтобы получить представление о порядках напряженностей полей в слоях, примем напряжение между двумя алюминиевыми обкладками секции конденсатора 1,5 кВ.
Эквивалентная диэлектрическая проницаемость изоляции εrт определяется из выражения
Очевидно, что полипропиленовая пленка имеет напряженность 40—50 кВ/мм, а целлюлоза — только 15—20 кВ/мм. В той же конструкции в случае пропитки фенилксилилэтаном снижаются нагрузки на пленку и бумагу, а нагрузка на пропиточную жидкость возрастает приблизительно в 2 раза. Это значит, что фенилксилилэтан и другие применяемые заменители клофена должны обладать более высокой электрической прочностью.
Особым преимуществом чисто бумажной изоляции, пропитанной клофеном, является равномерное распределение электрического поля, так как диэлектрические проницаемости клофена и целлюлозы примерно одинаковы (εr≈6), и получается меньший объем конденсатора при заданной его емкости по сравнению с объемом конденсатора с пропиткой минеральным маслом.
При современной комбинированной изоляции из полипропиленовой пленки и бумаги диэлектрическая проницаемость синтетических углеводородов, не содержащих хлора (ег=2,2ч-3,5), оказывает гораздо меньшее влияние на объем конденсатора, что отчетливо видно из приведенных выше данных. Уменьшение емкости можно скомпенсировать за счет использования более тонких пленок и бумаги. Кроме того, толщину бумаги следует выбирать предельно малой, чтобы уменьшить диэлектрические потери. Толщина полипропиленовой пленки оказывает слабое влияние на диэлектрические потери такой изоляции.
В настоящее время средняя напряженность поля комбинированной изоляции достигает 40 кВ/мм, при этом в бумажных слоях она не должна превышать 20 кВ/мм, а в тонких полипропиленовых пленках может быть повышена до 45—55 кВ/мм [8.95].
