CC BY
15
УДК 621.315.616:621.319.48
Малюшевська А. П.1, Топоров С. О.2
1К.т.н., доцент, старший науковий сп1вроб1тник, iHcmumym ¡мпульсних процеав i технологй НАН УкраТни,
МиколаТв, E-mail: dphc@iipt.com.ua 2npoeidHuü нженер, Нститут iмпyльсних процеав i mехнологiй НАН УкраТни, МиколаТв
ВПЛИВ СКЛАДУ I МОРФОЛОГИ КОНДЕНСАТОРНИХ ПОЛ1МЕРНИХ ПЛ1ВОК НА ТЕРМОСТАБ1ЛЬН1СТЬ IX КОРОТКОЧАСНО1 ЕЛЕКТРИЧНО1 М1ЦНОСТ1
Здшснення cyKynHocmi цтеспрямованих diü щодо тдвищення pieня розвитку сучасног електротехнжи та електpоiзоляцiйних матеpiалiв потребуе чтких уявлень про природу й характер деструктивних процеав у дiелектpикy. В pоботi вперше вивчено термостабтьтсть компонентiв полiпpопmеново-полiетилентеpефта-латного просоченого дiелектpика в xüdi гх термостимульованог взаемоди. Запропоновано i обгрунтовано кри-теpiальнi параметри, що дозволяють достовipно оцтювати термостабтьтсть експлуатацшних властивос-тей конденсаторних полiмеpних плiвок. Пpоаналiзовано змту короткочасног електричног мiцностi полтрот-леновог i полiетилентеpефталатно'i плiвок в pезyльтатi термостартня в сеpедовищi трансформаторного масла. Виявлено вплив моpфологiчних особливостей поверхн плiвки на термостабтьтсть плiвкового просоченого дiелектpика. Отримаш результати е засадами для розробки комплексних заходiв, що спрямоваш на тдвищення пpацездатностi маслонаповненого електротехнчного обладнання з полмерним дiелектpиком, а саме методики вхiдного контролю полшерного плiвкового матеpiалy, наприклад, для виробництва силових конденсатоpiв.
Ключов1 слова: полiмеpнi плiвки, короткочасна електрична мщтсть, пробш, плiвкова просочена дiелект-рична система
ВСТУП
Сучаст уявлення про елекгроiзоляцiйнi компоненти дiелекгричноl сисгеми, що ввдповщають вимогам силового конденсаторобудування, дозволяють затверджува-ти, що це - плiвковий дiелекгрик, просочений (з метою шдвищення експлуатацшних характеристик) еколопчно безпечними газостшкими неполярними даелектричними рвдинами [1-3]. Птвкова просочена дiелектрична система тддаеться багатофакторному впливу насамперед електричного, теплового й мехашчного навантаження в хода роботи пристрот. За цих умов саме даелектрик бага-то в чому визначае не тшьки конструкцш, техшко-еко-номiчнi показники та режим експлуатацп, але й працез-даттсть конденсатора в цiлому. Однак, на сьогодшшнш день рiвень розвитку електроматерiалознавства не забез-печуе реалiзацiю всього комплексу вимог (найчастiше суперечливих i жорстких) до твердих i рщких компоненпв дiелекгричноl системи. Тому свiтовi тенденцп, спрямо-ванi на тдвищення надшносп й енергоемностi силових конденсак^в, тiсним образом пов'язаш iз завданням вибору, удосконалення властивостей, дiагностики й ство-рення нових елекгроiзоляцiйних матерiалiв та 1х компо-зицiй. Створення плiвкових просочених силових конден -саторiв потребуе усввдомленого вибору твердих i рiдких iзоляцiйних матерiалiв, який передбачае поеднання 1хшх елекгрофiзичних характеристик. Найбiльш вдалою ком -бшащею полiмерних плiвок i просочуючих рiдин для виробництва конденсак^в згiдно з роботами [4, 5] е полшропшенова i полiетиленгерефгалатнi плшки та транс-форматорне масло.
©Малюшевська А. П., Топоров С. О., 2016
Однак практика показала, що сукуптсть переваг ком -поненпв плiвкового пол^ошленово-щотетилентереф-талатного просоченого трансформаторним маслом дiе-лектрика високовольтних iмпульсних конденсаторiв не е достатньою умовою забезпечення 1хньо1 надiйносгi при експлуатацп. Необхiдна розробка комплексних заходiв, що спрямованi на тдвищення працездатносп плiвкових силових конденсак^в iз просоченням, як1 повиннi базу-ватися на чiтких уявленнях про природу й характер деструктивних процеав у даелектрику. Встановлено [6, 7], що в силових итвкових конденсаторах iз просоченням син-тетичними рiдинами процес руйнування просочуючо-го даелектрика вде як за рахунок термоокислювально! де-струкцп, так i внаслiдок термостимульовано! взаемоди твердих i рiдких компонентiв. Iнтенсивнiсть тако1 взаемоди визначаеться не ильки хiмiчним складом i будовою компоненпв дiелекгричноl системи, але й морфолопч-ними особливостями плiвки.
МЕТА
Визначення умов термостабiльностi короткочасно1 електрично1 мщносп полiмерних дiелекгричних плiвок рiзного складу i морфологи, щдданих до щдвищених температур в середовищi трансформаторного масла.
МЕТОДИКА ДОСЛ1ДЖЕНЬ
Короткочасна електрична мщшсть (Епр) е одшею з основних елекгрофiзичних характеристик конденсатор -но! плiвки, величина яко1 може iстотно мiнятися пiд час взаемоди полiмерноl плiвки з просочуючою рiдиною i, особливо, при одночасному впливi на систему «рщина
- потмерна плiвка» теплового поля. Формування «нит-кощдабних» або «дендритоподабних» розрядних каналiв у дiелектриках (яш вiдрiзняються за опором на порядок [8]) мае iмовiрнiсний характер, обумовлений насампе-ред локальною напруженiстю електричного поля та мор-фологiчними особливостями матерiалу. Тому змiна структури полiмеру, яка обумовлена одночасним впли-вом тдвищено! температури i хiмiчно активно! рщини, безсумнiвно позначиться на величин Епр плiвки. Вiдмiнною рисою взаемодл плiвкових матерiалiв на ос-новi високомолекулярних сполук i рiдких розчиннишв е iснування стадп набрякання, що передуе саме розчинен-ню. Згодом часткове набрякання полiмерного матерiа-лу переходить у необмежене, тобто в розчинення. Розр-iзняють чотири основних енергетичних етапи процесу взаемодп плiвок з рiдкими розчинниками [9], на другому етат система «рiдина-полiмерна плiвка» гетероген-на, iснують двi фази (набряклий полiмер i рщина). Такий стан шотмерно! плiвки повинен вщповщати деякому тдви-щенню 11 короткочасно! електрично! мщносп за рахунок «залговування» дефекпв та вирiвнювання неоднорщно-стей в результат! проникнення рiдини в полiмер. Наступи етапи, що характеризуються збiльшенням ступеню розчинення матерiалу плiвки в рщиш, повиннi проявлятися в зниженш 11 Епр через необоротнi структурш змiни ма-терiалу, як1 викликаш переходом аморфно! фази гошме-ру в розчинник . Якщо розглядати полiмерну плiвку, як складну систему мiкрооб'емiв рiзно! морфологi!, то роз-подiл аморфних i кристалiчних дшянок, а також рiзнома-нiтних неоднорщностей i мiкротрiщин мае випадковий характер. Можна припустити, що дифузiя рвдини в щiльнi кристалiчнi об'еми i часткове розчинення пухких аморфних об'емiв полiмеру в рiдинi можуть розвиватися од-ночасно i мати локальний характер. Тобто, к1нетика Ер визначаеться двома протилежно спрямованими проце-сами, а перевага одного з них залежить вiд ряду фак-торiв, серед яких: температура, час взаемодп компонентiв i морфологiя конкретного електроiзоляцiйного матерiа-лу. Зафiксувати руйнування структури полiмеру, вивча-ючи ильки змiну його Е , можливо пiсля суттевого зни-
^ пр7 ^
ження його електрично! мщносп, хоча розчинення може починатися рашше. В той же час авторами [7] показано, що присутшсть розчиненого полiмеру в рiдинi може бути виявлена вже на початковiй стадп термостарiння компо-зицi! оптичними методами. Таким чином, одночасно з вивченням кшетики Ер плiвки необхщно аналiзувати стан просочуючо! рiдини зi зразшв для отримання вiрогiдно! iнформацi! про шнетику процесу термостимульовано! взаемодi! компонент.
Для порiвняльного аналiзу термостабiльностi короткочасно! електрично! мщносп плiвкових компоненпв дiе-лектрично! системи силових конденсатс^в проводилося вивчення к1нетики Епр таких плiвок: №2 1 - слабкошорст-ка полiетилентерефталатна товщиною 8 мкм; №2 2 - гладка шотетилентерефталатна товщиною 10 мкм; №2 3 - гладка полiпропiленова товщиною 10 мкм; № 4 - двобiчно двовiсноорiентована шорстка полiпропiленова товщиною 10 мкм. Вщомосп про структуру об'ему плiвок ввдсутт. Зразки плiвки розташовували в скляних емнос-
тях, заливали вiдфiльтрованим i дегазованим трансфор-маторним маслом марки Т-1500, пiсля чого емносп вста-новлювали в термостат. Витримувалось наступне сшввщношення компонентiв: 15 масових частин рщини на одну масову частину полiмерноï плiвки. Температура старшня зразк1в у рiдинi витримувалася поспйною -100 оС (такий рiвень термовпливу зумовлений прагнен-ням забезпечити високий рiвень надiйностi плiвкових просочених високовольтних iмпульсних конденсаторiв, що працюють в заглибних свердловинних пристроях при зазначенiй температурi), загальний час старiння - 300 годин. Визначення короткочасно! електрично! мiцностi здшснювали для плiвок у вихщному сташ та для плiвок, пiдданих термостаршню в середовищi елега^тазоляцш-но! рвдини, кожнi 50 годин зпдно ГОСТ 6433.3-71 «Материалы электроизоляционные твердые. Методы определения электрической прочности» за допомогою апара-ту АИИ-70, реестращя значення напруги пробою ( U пр ) здiйснювалась за допомогою к1ловольтметру електрос-татичного С196. При розрахунку Е^ за формулою Eпр = Uпр ср використовувалося середне значення товщини дiелектрика ( hCp ) у сухому сташ. Товщина сухих зразшв дiелектрика у вихщному станi визначалася зпдно ГОСТ 17035-86 «Пластмассы. Методы определения толщины пленок и листов» за вибiркою 10 зразшв зi 100. Величина вщносного свилопропускання просочуючо! рщини визначалася за допомогою колориметра фотоелектричного концентрацiйного КФК-2 за методикою, докладно описаною в [7].
При вивченш короткочасно! електрично! мiцностi щотмерних плiвкових матерiалiв необх1дним е залучен-ня методiв статистично! обробки експериментальних результапв у зв'язку зi стохастичним характером явища пробою твердих дiелектрикiв. Данi аналiзувалися стан-дартними методами статистично! обробки за допомогою повнофункцюнально! демонстрацшно! версiï про-грами «Weibull++10.0» (розробник - ReliaSoft Corporation, Tucson, AZ, USA.)
РЕЗУЛЬТАТИ I ОБГОВОРЕННЯ
Отримаш експериментальнi результати з визначення короткочасно! електрично! мщносп були представлен у виглядi емпiричних функцш сумарно! частоти значень Епр. Таю емшричш функцi! можуть бути апроксимо-ванi теоретичною функцiею розподiлу. Апроксимащя емпiричних даних складаеться з ощнки параметрiв, зоб-раження функцi! розподшу на iмовiрнiснiй сiтцi й розра-хунковому дослiдженнi розподiлу. Попередня обробка показала, що отриманi емпiричнi даш найкращим чином описуються функщею вейбуловського розподiлу. Функцi! вейбуловського розтдалу пробивно! напруже-ностi дослiджуваних полiмерних плiвок наведено на рисунках 1-4.
Порiвнюючи короткочасну електричну мiцнiсть слаб-кошорстко! (№1) та гладко! (№2) плiвок з щшетиленте-рефталату у вихщному станi, можна стверджувати, що
РгоЬзЬШГ) - №я!и||
шюадм ' сто,кв/„„ чмода
мтггПЯЯГтЖ
Рисунок 1 - Функц11 вейбуловського розподiлу Епр плiвки №1 у ходi термостаршня в середовищi трансформаторного масла Т-1500
1 - без на^вання; 2 - 100 год термостаршня; 3 - 200 год термостаршня; 4 - 300 год термостаршня
середне значения Епр гладко! пл1вки, визначене за функ-
щею вейбуловського розпод1лу, трохи вище, шж шорст-кувато!: 510 проти 500 кВ/мм. Аналопчне ствввдношен-ня, у цiлому, зберiгаеться у ходi термостарiиия просоче-них полiетилеитерефталатиих плiвок. Це, очевидно, по-в'язано з наявтстю на поверхиi плiвки № 1 мшрокапшяр-но! системи, що складаеться з мiкропiкiв i м^озападин. За рахунок остаииiх вiдбуваеться бшьш iитеисивие про-иикиеиия рвдини в товщу плiвки, однак, з iншо! сторони, деформована поверхня матерiалу, збшьшуючи нео-диорiдиiсть електричного поля в дiелектрику, полегшуе стадiю формування пробою. Термостарiння плiвок №1 i
№2 викликае зменшення Епр ср шсля 100 годин (до 480
та 500 кВ/мм вiдповiдио) та 200 годин (до 450 та 480 кВ/ мм ввдповвдно) i це явище пояснюеться, очевидно, впли-вом тдвищено! температури на саму плiвку, без сутте-во! термостимульовано! взаемоди системи «плiвка-рiди-на». Нахил функцп розподiлу у порiвияннi з функщею розподiлу для вихiдно! плiвки ютотно змiнюеться для плiвки № 1 тшьки пiсля 300 годин термостаршня в просо-чуючому середовищi, на цьому ж етапi вiдбуваеться збшьшення у порiвияннi з попереднiми стадiями взае-модi! плiвки й просочуючо! рiдини (до 480 кВ/мм). Це е сввдченням початку хiмiчно!' взаемоди плiвки й просочуючо! рщини, наслiдком яко! е залiковувания дефекпв i
% РгоЬа№у-Шх|Н
//А 1 / /ш (Л ГУМ СИ 1Г,-!,^ Г О «Кем о ОШКю — СП 1 и* а ПН П* — сязи* — ОМ 41*«
«до / (у
О лдо м
ё I 1 5 ига ' У/т и\ГУГ
Ж7/
/ / ,/■/ / / п.или КЙИ?
юо.ооо Епр, кВ/нн 1ЮО|00
ки 1 -№?"И, аи-мияш *>
Рисунок 2 - Функци вейбуловського розподiлу Епр плiвки №2 у ходi термостарiиия в середовищi траисформаториого масла Т-1500
1 - без на^вання; 2 - 100 год термостаршня; 3 - 200 год термостаршня; 4 - 300 год термостаршня
згладжування неоднорвдностей плiвки. Процес набрякан-ня, а тим бшьше розчинення полiетилентерефталатно!' плiвки в трансформаторному масл не вiдрiзняеться висо-кою швидюстю навiть при нагрiваинi через низьку хiмiчиу спорiдненiсть розчинника та матерiалу плiвки [10].
Спiввiдношення короткочасних електричних мiцнос-тей гладко! (№3) i шорстко! (№4) полiпропiленових птвок у вихiдному станi аналогiчно сшввщношенню мiж Епр полiетилентерефталатних плiвок з вщповщною морфо-лопею поверхнi. Епр ср шорстко! плiвки №4 (585 кВ/мм) в первинному станi нижче Епр ср гладко! плiвки №3 (625 кВ/мм). Це розходження також вiдноситься на раху-нок особливостей морфологи поверхонь дослiджуваиих плiвок. Подальше термостаршня полшропшенових плiвок у трансформаторно! олi!' показало, що для плiвки № 4 уже пiсля 100 годин вщбуваеться зниження (до 565 кВ/ мм) короткочасно! електрично! мщносп. Рiдина досить активно проникае в плiвку №4 через мiкрозападини та мжровиступи поверхиi, можливi дефекти кристалiчних утворень i порожиечi менш щ№но! аморфно! фази пол-iмеру Активна взаемодiя матерiала плiвки з просочую-чою рiдиною призводить по зашнченню 300 годин тер-мостарiния до значного зниження Епр (до 430 кВ/мм). Привертае увагу той факт, що нахил функцп розпод^ Епр змшюеться для плiвки №4 вже тсля 200 годин термостаршня в середовищi просочуючо! рiдини. Разом зi зни-
%
■рги^лу яда!
/ У ' // 1 II 1 1/
#/ и ГШ■ % ч Й ш * - /6 а й л А" «• / 0' / 1
00 0 °/ /
Епр, кВ/мм
Рисунок 3 - Функци вейбуловського розподiлу Епр плiвки №3 у ходi термостарiння в середовищi трансформаторного масла Т-1500
1 - без на^вання; 2 - 100 год термостаршня; 3 - 200 год термостаршня; 4 - 300 год термостаршня
Рисунок 4 - Функцй вейбуловського розподшу Епр плiвки №4 у ходi термостарiння в середовищi трансформаторного масла Т-1500
1 - без на^вання; 2 - 100 год термостаршня; 3 - 200 год термостаршня; 4 - 300 год термостаршня
женням середньо! короткочасно! електрично! мщносп це е сввдченням початку х1м1чно! взаемодп матер1алу пл1вки та просочуючо!' рщини у вигляд1 розчинення аморфно! складово! пол1меру.
Залежносп Епр пол1прошленово! пл1вки №3 ввд часу термостаршня в середовищ1 трансформаторно! оли сввдчать про 61льш високу гермосгабiльнiсгь зазначено! птвки в пор1внянш 1з птвкою .№4: за 300 годин термости-мульовано! взаемодп ввдзначено ввдносно невелике зни-ження Епр - до 560 кВ/мм. Важливо, що для ще! пл1вки не вщзначаеться зростання короткочасно! електрично! мщносп в пор1внянш з попередньою стад1ею термостаршня на жодному часовому в1др1зку. Деякий спад Епр ср (до 580 кВ/мм) фшсуеться тсля 200 годин термостарш-ня, а пот1м середне значення короткочасно! електрично! мщносп ще! пл1вки зм1нюеться несуттево, однак нахил функцш розподшу Епр для вах еташв залишаеться практично однаковим. Вщсутшсть помпно! змши нахилу функци розпод1лу Епр та вщносно невелике зменшення Епр дозволяли зробити припущення про вщсутшсть х1м1чно! взаемодп пл1вки № 3 1 просочуючо! рщини, 1, як наслщок, ввдсутносп навиъ набухання поверхш пл1вки. Проте даш про зм1ну коефщента вщносного свилопро-пускання (К ) просочуючо! рщини на 18% за 300 годин термостар1ння (таблиця) системи «пл1вка №2 3 - рщина» спростовують таку гшотезу. В робот1 [7] встановлено,
що термостаршня трансформаторного масла за вщсут-носп будь-яких компоненпв даелектричних систем у ньо-му упродовж 300 годин при температур! 100оС призво-дить до пад1ння К т1льки на 10 % за рахунок появи про-дукт1в термоокислювально! деструкц1! рщини. Тобто можна припустити, що взаемод1я трансформаторного масла { пл1вки № 3 мае м1сце, але в основному вщбу-ваеться не з поверхш, а через зр1зи пл1вки та поверхнев1 м1кродефекти.
Це е аргументом, що дозволяе висунути гшотезу про структурну модиф1кац1ю пл1вки № 3, наприклад, на-явн1сть на !! поверхн1 зм1цнюючого (транскристал1чно-го) шару. Саме наявшсть транскристал1чного шару в поверхш д1електрично! пл1вки перешкоджае проникнен-ню просочуючо! р1дини в об'ем пол1мерного матер1алу та вщграе роль своер1дного бар'ера, що сповшьнюе про-цес розчинення пол1меру в просочуючш рщиш [9], нав1ть за умов !х високо! х1м1чно! спорщненосп, як у випадку
Таблиця - Коефщент вiдносного свiтлопропускання трансформаторного масла тсля термостаршня упродовж 300 годин з полшропшеновою та полiетилентерефталатними плiвками
Номер плгвки №1 №2 №3 №4
Коефщет' в1дносного свггаопропускання, % 76 78 82 69
взаемодп пол1пропилену 1 ароматичних структур, що входять до складу трансформаторного та шших нафто-вих масел. Кр1м того наявшстю транскристал1чного ут-ворення на поверхш пл1вки можна пояснити !! пщвище-ну короткочасну мщшсть - вщомо, що збшьшення сту-пеня кристатчносп пол1мерних даелектришв призводить до зниження !хньо! електропровщносп на к1лька порядк1в, що пов'язують з1 зменшенням рухливосп й концентрацл ютв.
Точш вщомосп про надмолекулярну транскристаль чну структуру волокноутворюючих пол1мер1в, як1 е си-ровиною для конденсаторних пл1вок, дають прям1 мето-ди рештешвсько! й електронно! дифракци, електронно! м!кроскопл, свилорозсшвання й ядерно-магштного резонансу [11]. З шшого боку, загальновщомим е вплив фазового стану й структури пол1меру на його мехашчш властивосп. Тому можна оч1кувати, що вивчення реоло-пчних характеристик конкретно! пол1мерно! пл1вки дозволить одержати важливу 1нформац1ю про морфолопчт особливост1 д1електричного матер1алу (яш впливають 1 на його електроф1зичш властивост1) без застосування проблемних (з економ1чно! та експлуатацшно! точок зору) метод1в. Доц1льно одночасно досл1дити електричш 1 ме-хан1чн1 властивост1 пол1мерних пл1вок для тдтвердження наявност1 надмолекулярних утворень на поверхн1 та зад-ля розробки основ комплексно! методики для визначен-ня ступеня взаемод1! пл1вкового пол1меру та просочуючо! рщини даелектричних систем.
ВИСНОВКИ
Таким чином, наведен! результати поб!чно св1дчать про особливосп структури полшропшеново! пл!вки №9 3 ! дозволяють прогнозувати б!льш високу термо-стаб!льн1сть електроф!зичних характеристик пл!вково! просочено! трансформаторним маслом д1електрично! системи на основ! ще! пол!пропшеново! пл!вки у по-р!внянн! з шшими вар!антами. Встановлено, що в ход! термостаршня просочено! пл!вково! д!електрично! системи при температур! 100 °С час зниження коефщента в!дносного свилопропускання К трансформаторного масла Т-1500 на 20 % вщповщае початку падшня короткочасно! електрично! м!цност! шорстко! пол!пропшено-во!, а також слабкошорстко! й гладко! шотетилентерефта-латно! пл!вок внасл!док нев!дновних зм!н структури при частковому розчиненн! в просочуюч!й рщиш. Цей параметр разом !з короткочасною електричною м!цн!стю пл!вки та коефщентом дестабшзаци редкого д!електрика може бути використано як критер!альний, що вщобра-жае !нтенсивн!сть термостимульовано! взаемодп рщкого д!електрика з пол!мерною пл!вкою при проведенн! по-р!вняльних випробувань термостабшьносп пл!вково! просочено! !золяцл.
СПИСОК Л1ТЕРАТУРИ
1. Yashida Y. Evolution of power capacitor as a result of new material development / Y. Yashida, M. Nishimatsu, S. Mukai, T. Kashiwasaki, S. Yasufuku // CIGRE. - 1980.
- Report 15-01.
2. Samat, J. The development of dielectric all-film capacitors and evaluation of their endurance / J. Samat // CIGRE. - 1986. - Report 15-06.
3. Кучинский, Г. С. Изоляция установок высокого напряжения / Г. С. Кучинский, B. E. Кизеветтер, Ю. С. Пингаль. - М. : Энергоатомиздат, 1987. - 368 с.
4. Гунько В. И. Применение пленочного диэлектрика в высоковольтных импульсных конденсаторах / Они-щенко Л. И., Дмитришин А. Я., Гунько В. И.// Электрическая изоляция-2006: Материалы IV Международной научно-технической конференции (16-19 мая 2006 г). - С-Пб: изд-во Политехи. ун-та. - С. 134-135.
5. Топоров С. О. Исследование конструкций пленочного диэлектрика для высоковольтных импульсных конденсаторов /Гунько В. И., Дмитришин А. Я., Они-щенко Л. И., Топоров С. О., Фещук Т. А. // Электронная обработка материалов. - 2012. - №2. - С. 93-96.
6. Андреев A. M. Изменение эксплуатационных характеристик пленочно-пропитанной изоляции силовых конденсаторов вследствие взаимодействия ее компонентов / A. M. Андреев, Н. М. Журавлева, Н. П. Александрова, Л. H. Галахова // Электротехника. - 1991. - № 3. - С. 69-71.
7. Малюшевська А. П. Дослщження впливу пщвище-них температур на експлуатацшт властивосп трансформаторного масла Т-1500 в плiвкових iзоляцiйних системах/ А. П. Малюшевська, С. О.Топоров, А. Я. Дмитршин // Електротехшка та електроенер-гетика. - 2015. - №1. - С. 21-25.
8. Воробьев Г. А. Пробой тонких диэлектрических пленок / Г. А. Воробьев, В. А. Мухачев. - М.: Сов. радио, 1977. - 72 с.
9. Геллер Б. Э. Практическое руководство по физико-химии волокнообразующих полимеров / Б. Э. Геллер, А. А. Геллер, В. Г. Чиртулов. - М. : Химия, 1996.
- 431 с.
10. Журавлева Н. М. Термостабильность пропитанных конденсаторных диэлектриков на основе полиэтилен-терефталата / Н. М. Журавлева, С. П. Журавлев, Т. Н. Муравьева, Е. Н. Склянчук // Электрическая изоляция-2006: Материалы IV Международной научно-технической конференции (16-19 мая 2006 г.).
- С-Пб: изд-во Политехн. ун-та. - С. 149-150.
11. Перепелкин К. Е. Структура и свойства волокон. -М. : Химия, 1985. - 208 с.
Малюшевская А. П.1, Топоров С. О.2
'К.т.н., доцент, старший научный сотрудник, Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев
2Ведущий инженер, Институт импульсных процессов и технологий НАН Украины, Николаев
ВЛИЯНИЕ СОСТАВА И МОРФОЛОГИИ КОНДЕНСАТОРНЫХ ПОЛИМЕРНЫХ ПЛЕНОК НА ТЕРМОСТАБИЛЬНОСТЬ ИХ КРАТКОВРЕМЕННОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ПРОЧНОСТИ
Осуществление совокупности целенаправленных действий по повышению уровня развития современной электротехники и электроизоляционных материалов требует четких представлений о природе и характере деструктивных процессов в диэлектрике. В работе впервые изучена термостабильность компонентов полипропиле-ново-полиэтилентерефталатного пропитанного диэлектрика в ходе их термостимулированного взаимодействия. Предложены и обоснованы критериальные параметры, позволяющие достоверно оценивать термостабильность эксплуатационных свойств конденсаторних полимерных пленок. Проанализировано изменение кратковременной электрической прочности полипропиленовой и полиэтиленетерефталатной пленок в ходе их термостарения в среде нефтяного масла. Установлено влияние морфологических особенностей поверхности пленки на термостабильность пленочного пропитанного диэлектрика.
Полученные результаты являются основой для разработки комплексных мероприятий, направленных на повышение работоспособности маслонаполненного электротехнического оборудования с полимерным диэлектриком, а именно, методики входного контроля полимерного пленочного материала, например, для производства силовых конденсаторов.
Ключевые слова: полимерные пленки, кратковременная электрическая прочность, пробой, пленочная пропитанная диэлектрическая система
Malyushevskaya A. P.1, Toporov S. O.2
'Ph.D., associate professor, senior staff scientist of Institute of Pulse Processes and Technologies of NAS of Ukraine
2Advanced engineer of Institute of Pulse Processes and Technologies of NAS of Ukraine
COMPOSITION AND MORPHOLOGY OF CAPACITOR POLYMER FILMS' INFLUENCE ON THE THERMOSTABILITY OF THEIR SHORT-TERM ELECTRIC STRENGTH
The implementation ofpurposeful actions set with the view of the level ofmodern electronics' and electrical insulating materials' development increasing requires a clear understanding of the nature and character of destructive processes in the dielectric. The thermal stability of the components of impregnated polypropylene — polyethyleneterephthalate dielectric system during their thermally stimulated interaction was studied in the work for the first time. The criterion parameters are proposed and validate, allowing to estimate reliably the stability of operational properties of capacitors' polymer films of film impregnated dielectric systems — short-term electric strength of the film and the coefficient of the relative light transmission of electrical insulating liquids. Changes of short-term electric strength of polypropylene and polyethyleneterephtalate films are analyzed during their thermoaging in the petroleum oils medium. Statistically reliable data on the form of the kinetic dependences ofpolymer films' .short-term electric strength are obtained. The influence of morphological features of the film's surface on the thermal stability of a film, impregnated with a dielectric liquid, is established. Higher thermal stability of operational properties of the impregnatedfilm dielectric system, based on the one of the investigated polymer films is projected reasonably.
The obtained results are the basis for the development of complex procedure aimed at the improving the operability of oil-filled electrical equipment with polymeric dielectric, namely the method of entrance control ofpolymer film material, for example, for the production of power capacitors.
Keywords: polymer films, short-term electric strength, breakdown, impregnated film dielectric system
REFERENCES
1. Yashida Y. Evolution of power capacitor as a result of new material development. Moscow, CIGRE, 1980, Report 15-01.
2. Samat J. The development of dielectric all-film capacitors and evaluation oftheir endurance. CIGRE, 1986, Report 15-06.
3. Kuchinskij G. S. Izolyaciya ustanovok vysokogo napryazheniya. Moscow, Energoatomizdat, 1987, 368 s.
4. Gun'ko V. I., Onishchenko L. I., Dmitrishin A. Ya. Primenenie plenochnogo diehlektrika v vysokovol'tnyh impul'snyh kondensatorah. Elektricheskaya izolyaciya-2006: Materialy IV Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii (16-19 maya 2006g.). S-Pb: izd-voPolitekhn. un-ta, рр.134-135;
5. Toporov S. O., Gun'ko V I., Dmitrishin A. Ya., Onishchenko L. I., Toporov S. O. Feshchuk T. A. Issledovanie konstrukcij plenochnogo diehlektrika dlya vysokovol'tnyh impul'snyh
kondensatorov. Elektronnaya obrabotka materialov, 2012, No 2, pp. 93-96.
6. Andreev A. M., Zhuravleva N. M., Aleksandrova N. P., Galahova L. H. Izmenenie ehkspluatacionnyh harakteristik plenochno-propitannoj izolyacii silovyh kondensatorov vsledstvie vzaimodejstviya ee komponentov. Elektrotekhnika, 1991, No 3, pp. 69-71.
7. Malyushevs'ka A. P, Toporov S. O., Dmitrishin A. Ya. Doslidzhennya vplivu pidvishchenih temperatur na ekspluatacijni vlastivosti transformatornogo masla T-1500 v plivkovih izolyacijnih sistemah. Elektrotekhnika ta elektroenergetika, 2015, No 1, pp. 21-25.
8. Vorob'ev G. A. Proboj tonkih diehlektricheskih plenok. Muhachev, Moscow, Sov. radio, 1977, 72 s.
9. Geller B. E., Geller A. A., CHirtulov V G. Prakticheskoe rukovodstvo po fiziko-himii voloknoobrazuyushchih polimerov. Moscow, Himiya, 1996, 431 s.
10. Zhuravleva N. M., Zhuravlev S. P., Murav'eva T. N.,
Sklyanchuk E. N. Termostabil'nost' propitannyh kondensatornih diehlektrikov na osnove poliehtilentereftalata. Elektricheskaya izolyaciya-2006: Materialy IV Mezhdunarodnoj nauchno-tekhnicheskoj konferencii (16-19 maya 2006 g.),S-Pb: izd-vo Politekhn. un-ta, pp. 149-150.
11. Perepelkin K. E. Struktura i svoistva volokon. Moscow, Himiya, 1985, 208 s.
