Поиск по сайту
Начало >> Книги >> Архивы >> Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Исследование свойств заливочных компаундов - Высоконагревостойкая электрическая изоляция

Оглавление
Высоконагревостойкая электрическая изоляция
Введение
Материалы на основе природных слюд
Гибкие, формовочные и прокладочные материалы из природных слюд
Исследование свойств материалов из природных слюд
Электрические свойства природного фторфлогопита
Материалы на основе синтетических фторфлогопитов
Превращения в материалах на основе фторфлогопита под воздействием высокой температуры
Гибкие, формовочные и прокладочные фторфлогопитовые материалы
Исследование свойств материалов из фторфлогопита
Свойства формовочных и прокладочных материалов из фторфлогопита
Исследование свойств материалов на основе титансодержащего фторфлогопита
Пропиточные составы
Пропиточные составы на основе кремнийорганических связующих
Исследование свойств пропиточных составов при высоких температурах в разных средах
Свойства пропиточного состава на основе олигометилсилоксана, наполненного алундом
Покрытия
Органосиликатные, металлофосфатные и стеклокерамические покрытия
Исследования свойств покрытий
Свойства стеклокерамических покрытий
Заливочные компаунды
Фосфатные, органосиликатные и кремнийорганические заливочные компаунды и герметики
Исследование свойств заливочных компаундов
Свойства алюмосиликатфосфатных компаундов
Слоистые и композиционные пластики
Слоистые пластики на основе асбеста, стеклоткани и слюды
Исследование свойств слоистых пластиков при высоких температурах
Свойства слоистых пластиков на основе алюмофосфатов и стеклоткани или асбеста
Свойства слоистых пластиков на основе полиалюмоорганосилоксана и слюдопластовой бумаги
Свойства слоистых пластиков на основе фосфатов и нитевидных кристаллов
Композиционные пластики
Стекла
Стекла, микалексы и ситаллы
Исследование свойств стекол и материалов на их основе
Свойства новомикалексов
Свойства слюдоситаллов
Керамика из тугоплавких оксидов
Корундовая, периклазовая, бериллиевая, циркониевая керамика
Исследование свойств корундовых керамических материалов
Материалы из тугоплавких безоксидных соединений
Исследование свойств пиролитического нитрида бора при высоких температурах
Изоляция проводов
Изоляция проводов со стекловолокнистой изоляцией
Взаимодействие между проводниковыми и электроизоляционными материалами под воздействием высокой температуры
Исследование свойств изоляции проводов при высоких температурах
Свойства стекловолокнистой изоляции проводов
Системы электрической изоляции высокой нагревостойкости
Системы изоляции высоковольтного оборудования высокой нагревостойкости
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротехническом оборудовании
Применение изоляции высокой нагревостойкости в генераторах и трансформаторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электромагнитных насосах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в МГД машинах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в тензорезисторах
Применение изоляции высокой нагревостойкости в электротермическом оборудовании
Заключение, литература

5.4. ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЗАЛИВОЧНЫХ КОМПАУНДОВ ПРИ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ В РАЗНЫХ СРЕДАХ
Рассмотрены изменения свойств заливочных компаундов, полученных на основе алюмофосфатных связующих, наполненных корундом, в зависимости от кислотности связующего, условий термообработки компаунда, кратковременного и длительного воздействия высокой температуры (до 850 °С) в разных средах, влагостойкость компаунда и способы ее повышения. Исследованы свойства компаунда на основе алюмофосфата, корунда и молотой слюды при кратковременном и длительном воздействиях температуры 600 - 700 °С.
Алюмофосфатные заливочные компаунды исследованы на дисках диаметром 50 мм, толщиной 2-3 мм (для определения электрических свойств) и на брусках размерами 25x40x2 или 10x15x2 мм (для определения δизг и δуд соответственно). Электрические и механические свойства определяли по принятым для высоконагревостойких материалов методикам [2]. Коэффициент теплопроводности определяли импульсным методом плоского источника тепла [18] на дисках диаметром 50 и толщиной 9 мм либо по ГОСТ 23630.1-79 на дисках диаметром 15 и толщиной 5 мм.
Были исследованы изменения электрических свойств и пористости алюмосиликатфосфатных компаундов в зависимости от температуры обработки [34, 35], устойчивость их к температурам 500-700 °С, температурные зависимости р, tgδ и ег до 600 °С, а также влагостойкость [36].

5.4.1. Свойства алюмофосфатных компаундов

У алюмофосфатного компаунда АФ-5-1 исследованы электрические и механические свойства в зависимости от кислотности исходного связующего, которое получали при реакции ортофосфорной кислоты с гидратом оксида алюминия, взятых в мольных отношениях от 3 до 8. На основе алюмофосфатных связующих с различной кислотностью (табл. 5.6) и корунда при массовом соотношении 0,7:4 получены и исследованы заливочные компаунды.
Для определения электрических и механических свойств компаунды термообрабатывали при 600 °С - 3 ч (табл. 5.6, 5.7).
Увеличение кислотного числа связующего приводит к снижению значения р компаунда в исходном состоянии, что, по-видимому, связано с повышенным влагопоглощением связующего, имеющего высокую кислотность. При 600 °С (а также и при 900 °С) лучшие показатели электрических свойств имел компаунд на связующем с кислотным числом 290 мг КОН/г.
Так же как и по электрическим свойствам, по механическим свойствам оптимальным является компаунд, полученный на связующем с кислотным числом 290 мг КОН/г.
Температура обработки такого компаунда (600 °С в течение 3 ч) высока и технологически неудобна, поэтому проведена работа по выбору оптимальной, более низкой температуры обработки и ее продолжительности.

Таблица 5.6. Зависимость электрических свойств компаунда АФ-5-1 от кислотности связующего

Таблица 5.7. Зависимость механических свойств компаунда АФ-5-1 от кислотности связующего

Таблица 5.8. Зависимость электрических свойств компаунда АФ-5-1 от температуры и времени обработки


Таблица 5.9. Зависимость механических свойств компаунда АФ-5-1 от температуры и времени обработки

 

Таблица 5.10. Зависимость свойств компаунда АФ-5-1 от времени термообработки при 350 °С


Примечание. Значения и числителе - при температуре испытания 20 °С, в знаменателе - при 600 °С.
В табл. 5.8 и 5.9 приведены зависимости электрических и механических свойств компаунда АФ-5-1 от температуры и времени обработки. С повышением температуры обработки р компаунда повышается, что, по-видимому, связано с удалением влаги из материала, а после термообработки при 350 °С в течение 12-72 ч стабилизируется на уровне 10* 10—1011 Ομ·μ. Этот же уровень определен при термообработке материала при 600 °С - 3 ч. Приведенные результаты получены при 20 °С. Испытания этих образцов при 600 °С показали, что р снижается до 107 -108 Ом-м, а Епр - до 1,3 МВ/м.
Характер изменения механических свойств в этих условиях аналогичен характеру изменения электрических свойств: δизг стабилизируется на уровне 30-35 МПа, δуд - на уровне 1,8—2 кДж/м2, и практически обе величины мало зависят от температуры и времени обработки в рассматриваемых диапазонах. При температуре 600 °С уровень свойств такой же, как при 20 °С. Приняв оптимальной термообработку компаунда АФ-5-1 при температуре 350 °С, уточнили время выдержки при этой температуре. Выше приведены зависимости электрических и механических свойств компаунда АФ-5-1 от времени термообработки при 350 °С, определенные при 20 и 600 °С (табл. 5.10).
С увеличением времени термообработки при 350 °С значение р после 24 ч повышается на один — три порядка, а δуд уменьшается на 15—25%, стабилизируясь в дальнейшем на уровне р - 1011 и 108 Ом-м, оуд - 1,7 и 1,6 кДж/м2 при 20 и 600 °С соответственно. Значения ЕПр и δизг практически не зависят от времени термообработки и составляют: Епр - 2 и 1,3 МВ/м, δизг - 30 и 32 МПа при 20 и 600° С соответственно.
Определяли температурную зависимость р компаунда, обработанного по оптимальному режиму (350 °С - 24 ч), в сравнении с температурной зависимостью р этого материала, обработанного при 600 °С - 3 ч (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Температурная зависимость р компаунда АФ-5-1, термообработанного при разных режимах:

1 - 350 °С - 24 ч; 2, 3 - 600 °С - 3 ч; 1, 2 — в воздушной среде; 3 - в вакууме; *- без напыления платиновых электродов

Значения р определяли без дополнительного нанесения на образцы слоя платины, обеспечивающего надежный контакт, поэтому фактические значения р в области температур 20-600 °С могут быть на один-два порядка ниже приведенных на рис. 5.1. Полученные результаты подтверждают правильность выбора режима термической обработки заливочного алюмофосфатного компаунда АФ-5-1. На этом же рисунке приведена кривая 5, относящаяся к компаунду, обработанному при 600 °С - 3 ч. Результаты получены при испытании в вакууме при безмасляной откачке. Ломаный характер полученных графиков обусловлен различной природой носителей заряда, проявляющейся в различных температурных областях. На кривой 3 наблюдаются изломы при температурах 500-600, 700-800, 900-1000 °С. Как показали физикохимические исследования, в диапазоне температур 500-600 °С продолжается дегидратация алюмофосфата, при температурах 600-800 °С заканчивается дегидратация алюмофосфата и А1(Н2РО4)3 переходит в основном в метафосфат, а затем в ортофосфат алюминия (берлинит). При 800-1000 °С ортофосфат алюминия (берлинит) переходит в ортофосфат алюминия с более высокоорганизованной кристаллической решеткой (кристобафит).
Коэффициент теплопроводности компаунда АФ-5-1 мало зависит от температуры (табл. 5.11).

Таблица 5.11. Зависимость коэффициента теплопроводности, Вт/(м · °С), компаунда АФ-5-1 от температуры

Температурный коэффициент длины компаунда АФ-5-1, определенный дилатометрическим методом, в диапазоне температур 20—300 С


Рис. 5.2. Зависимости p компаунда АФ-5-1 от времени старения в разных средах при 600 °С (а), при 850 °С (б):     
а: 1 - старение в вакууме, измерение в вакууме при 20 С; 2 - старение в воздухе, измерение в воздухе при 100 С; 3 — старение в аргоне, измерение в аргоне при 100 °С; 4 - старение в вакууме, измерение в воздухе при 600 С; 5 - старение в воздухе, измерение в воздухе при 600 С; 6 — старение в аргоне, измерение в аргоне при 600 °С;
б - то же при 850 С без напыления платиновых электродов
равен 910-6 °С-1, 20-600 °С - 8,310-6 °С_1, 20-850 °С - 8,6 10-6 °С-1.

Изменение свойств компаунда в разных средах при длительном воздействии высоких температур показано на рис. 5.2 и в табл. 5.12-5-14.
Из данных рис. 5.2 и табл. 5.12-5.14 видно, что электрические свойства заливочного компаунда АФ-5-1 стабильны во времени старения при температурах 600 и 850 °С, а механические свойства несколько улучшаются с увеличением температуры и времени ее воздействия. Стабильность или некоторое улучшение свойств этого компаунда при высоких температурах, по-видимому, объясняется формированием под воздействием высоких температур стабильного продукта за счет химического взаимодействия наполнителя и связующего, как показано физико-химическими исследованиями.

Таблица 5.12. Зависимость свойств компаунда АФ-5-1 от времени старения  в разных средах при 600 °С


* Испытания в воздушной среде; в остальных случаях - испытания в среде старения.
Примечание. Значение в числителе - при температуре испытания 20 С, в знаменателе - при 600 °С.

На рис. 5.3 приведена зависимость р и ЕПр заливочных компаундов АФ-5, АФ-5-1 и АФ-8 от времени выдержки в среде с относительной влажностью 93% при температуре 20 °С, а также показано восстановление р и увлажненного материала АФ-5 при выдержке его на воздухе при 20 С или в термостате при 120 °С. Из рис. 5.3 видно, что все компаунды гидрофильны вследствие своей пористости, р компаунда АФ-5-1 (с наименьшей кислотностью) несколько выше, чем у других образцов, а р компаунда АФ-8 (с нитридом кремния) имеет наибольшие значения, однако и эти значения находятся на уровне 106 - 107 Ом -м.
Для повышения влагостойкости компаунда АФ-5 применены защитные стеклоэмали, обладающие повышенной проникающей способностью и адгезией к компаунду.
Для получения стеклоэмалей использовали стекла 1 и 2 (табл. 5.15), которые содержат в своем составе SiО2, В2О3, А12О3, РЬО, ТО2, ZnO, Na2О, К2О, СаО, МпО2. Стекло 2 отличается от стекла 1 большим содержанием свинца.

* Испытания в воздушной среде; в остальных случаях - испытания в среде старения.
** Испытания при 20 С на образцах размером 10х15x2 мм.
Примечание. Значения в числителе - при температуре испытания 20 С, в знаменателе - при 600 °С.

Рис. 5.3. Зависимость р (1, 3, 4) Епр (2) заливочных компаундов АФ-5 (1, 2), АФ-5-1 (5) и АФ-8 (4) от времени увлажнения

Таблица 5.13. Зависимость свойств компаунда АФ-5-1 от времени старения в вакууме при температурах 600 и 700 °С
 
(а) и восстановление р и Епp компаунда АФ-5 после пребывания увлажненного материала при 20 °С (1, 2) или при 120 °С (1, 2') (б) ; 1, 2-р; 2, 2'-Епр


* Испытания в воздушной среде; в остальных случаях - испытания в среде старения.
Примечание. Значения в числителе - при температуре испытания 20 С, в знаменателе - при 850 °С.
Таблица 5.15. Характеристика стекол


Рис. 5.4. Температурная зависимость р компаунда АФ-5-1:
1 - незащищенный (контрольный) образец; 2 - защищенный стеклоэмалью 2; 3 — защищенный стеклоэмалью 1
Рис. 5.5. Зависимость р компаунда АФ-5-1 от времени увлажнения в среде с относительной влажностью 93 % при температуре 20 °С:
1 - незащищенный (контрольный) образец; 2 — защищенный стеклоэмалью 2; 3 — защищенный стеклоэмалью 1
Исследование влагостойкости компаунда проводили на дисках диаметром 50 и толщиной 2 мм.
Для защиты компаунда АФ-5-1 использовали стеклоэмали 1 и 2, полученные соответственно из стекол 1 и 2. На образцы материала наносили стеклоэмалевые покрытия толщиной 0,4 мм. При эмалировании тонкоразмельченный порошок стекла (размер зерен 30-60 мкм) смешивали с этиловым спиртом и наносили методом шликерного полива на поверхность образцов. Хорошо просушенные на воздухе образцы подвергали обжигу в муфельной печи.
Исследовали температурную зависимость р (рис. 5.4), а также р и Епρ в процессе увлажнения в течение 240 ч в условиях относительной влажности 93% при температуре 20 °С (рис. 5.5, табл. 5.16) в сравнении с контрольными образцами (не защищенными стеклоэмалями).
Из рис. 5.4 видно, что защита компаунда стеклоэмалью 1 на 1,5-2 порядка повысила уровень р образца, а стеклоэмаль 2 улучшила значение его электрического сопротивления в пределах одного порядка, но только при температурах до 300 °С.
Из данных рис. 5.5 видно, что в процессе увлажнения компаунда АФ5-1 влагозащита его стеклоэмалью 1 повышает значение р примерно на восемь порядков, а стеклоэмалью 2 — на шесть-семь порядков.
Из табл. 5.16 видно, что защита заливочного компаунда стекло- эмалью 1 в 2 раза повышает его электрическую прочность в процессе увлажнения в течение 240 ч.

Таблица 5,16, Зависимость Епр, МВ/м, компаунда АФ-5-1 от увлажнения.


Состояние образцов

Исходное состояние

После увлажнения в течение, ч

24

240

Незащищенные

2,1-2,9

1,2- 2,2

0,6-1,9

Защищенные стекло- эмалью 1

4,4-5,4

4,4

4,8-5

Защищенные стекло- эмалью 2

3,2

2,2

2,2

Примечание. Относительная влажность 93 %, температура 20 С.
Таким образом, стеклоэмаль на основе стекла 1 целесообразно использовать для покрытия компаунда АФ-5-1 в условиях работы до 500 °С, а стеклоэмаль 2 - до 300 °С.



 
« Высоковольтные выключатели переменного тока   Генераторные выключатели и комплексы »
Карта сайта + все метки | Контакты
© Электроэнергетика При перепечатке и цитировании активная гиперссылка на сайт обязательна.