Princip rada papira-Obložene žice: električno polje i mehanizam upravljanja toplinom ulja-Papirna kompozitna izolacija

Kao ključni materijal za namotaje za visoko{0}}naponsku opremu i motore velike-snage, princip rada žice obložene papirom- zasniva se na sinergijskom mehanizmu prijenosa struje metalnim provodnikom i suzbijanju koncentracije električnog polja i odgađanju termičkog starenja pomoću kompozitnog izolacijskog sistema papira{3}}ulja. Tokom rada, žica-obložena papirom ne samo da podnosi velika strujna opterećenja već i treba da održi-dugotrajnu pouzdanu električnu izolaciju i termičku stabilnost u okruženjima-uronjenima ili zapečaćenim okruženjima. Njegov radni mehanizam se može objasniti sa dva aspekta: prenosa provodljivosti i zaštite izolacije.

Na nivou prenosa provodljivosti, jezgro žice obložene papirom-je provodnik napravljen od bakra ili aluminijuma visoke provodljivosti. Kada je oprema pod naponom, naizmjenična ili jednosmjerna struja se ravnomjerno raspoređuje duž poprečnog presjeka-provodnika, čime se ostvaruje prijenos energije sa strane izvora napajanja na stranu opterećenja. Odabir površine poprečnog{4}}poprečnog presjeka i materijala provodnika određuje njegovu trenutnu{5}}nosivost i nivo džulovskog zagrijavanja u radnim uvjetima, što je polazna tačka za dizajn mehanizma upravljanja toplinom.

Na nivou zaštite izolacije, izolacijski sloj žice-obložene papirom sastoji se od posebno obrađenog električnog izolacijskog papira koji je čvrsto omotan oko površine provodnika. Izolacijski papir je napravljen od rafiniranih biljnih vlakana i ima odličnu dielektričnu čvrstoću i mehaničku žilavost. Kada se koristi sam, iako sloj papira može blokirati curenje struje, podložan je djelomičnom pražnjenju pod visokim-naponskim uslovima zbog zračnih praznina ili vlage. Stoga je papirni sloj potrebno impregnirati mineralnim ili sintetičkim izolacijskim uljem. Ulje prodire u mikropore papira i uklanja vazduh, formirajući kompozitni izolacioni sistem uljnog{6}}papira.

Princip rada kompozitne strukture ulja-papira leži u korištenju komplementarnih svojstava dvaju medija: visoka dielektrična konstanta i fluidnost izolacijskog ulja pomažu u ravnomjernoj distribuciji električnog polja i uklanjanju lokalne topline; izolacijski papir pruža stabilnu mehaničku potporu i dielektričnu barijeru, inhibirajući stvaranje kanala za pražnjenje uzrokovano nečistoćama u ulju. Pod visokim naponom naizmenične struje, električno polje se uglavnom distribuira u sloju ulja, dok sloj papira deluje kao delilac napona i sprečava površinsko pražnjenje. U DC ili impulsnim poljima, zapreminska otpornost papira može odgoditi akumulaciju naboja i smanjiti vršnu vrijednost lokalne jačine polja.

Što se tiče upravljanja toplinom, džulova toplina stvorena tokom rada papirom{0}}izolovane žice se odvodi do sloja papira kroz provodnik, a zatim se raspršuje u rezervoar za ulje opreme ili sistem za hlađenje kroz konvekciju i provođenje impregnacionog ulja. Sistem ulja-papirnog papira održava stabilne performanse unutar odgovarajućeg temperaturnog raspona, sprječavajući degradaciju izolacije uzrokovanu termičkom razgradnjom sloja papira ili isparavanjem sredstva za impregnaciju.

Općenito, princip rada papirom{0}}izolovane žice je da efikasno provodi električnu energiju kroz metalni provodnik, te da postigne homogenizaciju električnog polja, disipaciju topline i mehaničko puferiranje kroz uljni-kompozitni sistem izolacije od papira. Ovo mu omogućava da održi-dugotrajnu pouzdanu izolaciju i radne performanse u okruženjima visokog-napona, visoke{{5}temperature i ulja-okruženja, pružajući osnovnu garanciju za siguran rad velike-energetske i industrijske opreme.