RIP-Isolierung und ihre Verwendung
RIP steht für Epoxy Impregnated Crepe Paper. Die Abkürzung RIP steht für harzimprägniertes Papier. Krepppapier hingegen ist Papier, dessen Oberfläche durch kleine Falten gekennzeichnet ist.
RIP ist also ein starres Isoliermaterial aus vakuumgetrocknetem Krepppapier, das mit Epoxidharz imprägniert ist. Eine solche Isolierung wird erfolgreich in elektrischen Hoch- und Mittelspannungsanlagen eingesetzt.
Eine technologisch solide RIP-Isolierung wird wie folgt hergestellt. Mit einer speziellen Epoxidverbindung vakuumimprägniertes Elektropapier wird auf einen Kupfer- oder Aluminiumdraht gewickelt. Es entsteht eine Art Papierskelett. Wenn dieses Skelett gewickelt wird, werden Nivellierplatten darin platziert, um das elektrische Feld auszugleichen. Dank der Vakuumimprägnierung werden Gasblasen vollständig aus dem Kern ausgeschlossen, was zu einer Isolierung mit hohen Isoliereigenschaften führt. Dies ist RIP-Isolation.
Die gleichen Hochspannungsdurchführungen auf Basis der RIP-Isolierung zeichnen sich neben elektrischem Widerstand auch durch eine hervorragende Feuerbeständigkeit aus, wodurch die Brandgefahr ausgeschlossen ist.Eine solche Hochspannungsdurchführung fungiert als Stopfen am Kessel eines mit Transformatoröl gefüllten Leistungstransformators und erschwert im Fehlerfall das Eindringen von Sauerstoff in den Transformatorkessel und das Transformatoröl entzündet sich nicht.
Viele moderne Hochspannungsgeräte sind von strategischer Bedeutung, weshalb die darauf installierten Durchführungen häufig über eine präzise robuste RIP-Isolierung verfügen, die für hohe mechanische und thermische Beständigkeit, Umweltfreundlichkeit, geringe Teilentladungen sowie Brand- und Explosionssicherheit sorgt. Darüber hinaus ermöglicht die feste Isolierung die vollständige Eliminierung von Verlusten bei der Übertragung elektrischer Energie, was angesichts des wachsenden Defizits wichtig ist (Experten zufolge könnte es bis 2020 2750 Gigawatt pro Stunde erreichen).
Historische Phasen der Implementierung der RIP-Isolierung
Die Geschichte der RIP-Isolierung begann im Jahr 1958, als das 1914 gegründete Schweizer Unternehmen MGC Moser-Glaser ein Patent für seine Erfindung erhielt. Die Technologie ist die Grundlage für die Einrichtung phasenisolierter Leiter mit Gussisolierung, die erstmals Anfang der 1970er Jahre nach Australien geliefert wurden und dort noch heute im Einsatz sind.
Heute werden Transformatordurchführungen mit der gleichen RIP-Technologie hergestellt. Zuvor bestand das Isolationsmaterial für Transformatordurchführungen in Russland und der GUS durchgehend aus einer Ölbarriereisolierung – zylindrische Trennwände aus Pappe, an denen Folienelektroden zur Regulierung des elektrischen Feldes angebracht waren, getrennt durch eine Ölfüllung. Diese Lösung (Ölsperrbuchsen) wurde bis 1965 verwendet, aber die Buchsen waren sehr schwer, unhandlich und unterschieden sich nicht in der elektrischen Dauerfestigkeit.
Die beliebteste Innenhülsenisolierung ist heute noch immer Ölpapierisolierung, bei dem der auf ein leitfähiges Rohr gewickelte Papierkern mit Isolieröl imprägniert wird. Im Inneren des Rahmens befinden sich Nivellierplatten zur Einstellung des elektrischen Feldes. Aufgrund der hohen elektrischen Dauer- und Kurzzeitfestigkeit dieser Bauart wird sie nach wie vor schon seit Jahrzehnten in Hochspannungsdurchführungen eingesetzt.
Neben den hohen elektrischen Isoliereigenschaften der Papier-Öl-Isolierung hat eine solche Konstruktion jedoch auch einen Nachteil: Wenn die Isolierung zusammenbricht, explodieren die Drähte einfach und Porzellanfragmente fliegen mehrere Dutzend Meter weit, und manchmal kommt es dadurch zu Bränden Transformer.
Eine durchgebrannte Buchse mit hoher Spannung bedeutet ein Leck Transformatoröl aus dem Transformator und dem Ölbrechertank, was eine Gefahr für die Umwelt darstellt. Dennoch sind die dielektrischen Eigenschaften dieser Isolierung, vorbehaltlich der Technologie und einer strengen Qualitätskontrolle der Komponenten, so, dass sie in Durchführungen aller Spannungsklassen eingesetzt werden können.
Im Jahr 1972 begann Russland mit der Produktion von 110-kV-Hochspannungsdurchführungen mit RBP-Isolierung (Harzständer, Sperrpapier), einem mit Epoxidharz gebundenen Papier. Im Allgemeinen werden Durchführungen mit interner RBP-Isolierung in zwei Typen hergestellt: Transformatordurchführungen für 110 kV und Nennstrom 800 A und Leistungsschalterdurchführungen für 35 kV.
Der Brandschutz von Geräten mit Öl erhöhte sich, allerdings erwiesen sich die elektrischen Isolationseigenschaften als schlechter als bei der gleichen Papier-Öl-Isolierung. Aus diesem Grund waren die wichtigsten Durchführungstypen in Energiesystemen immer noch papier- und ölisolierte Durchführungen.Dennoch besteht in Russland der Trend, Hochspannungsdurchführungen mit RBP- und Ölpapierisolierung zu entfernen und durch massive RIP-Durchführungen zu ersetzen.
Vorteile der RIP-Isolierung
Da RIP-Isolierpapier im Vakuum mit Epoxidharz imprägniert wird, werden Gaseinschlüsse vollständig eliminiert, was zu einer Reduzierung der Teilentladungen (maximal 5 pC unter zweiphasigen Spannungsbedingungen) und einer Reduzierung der dielektrischen Verluste (tangential von 0, 25 bis 0,45 %). Hinsichtlich der thermischen und mechanischen Beständigkeit der RIP-Isolierung sind diese Eigenschaften sehr hoch.
Hochspannungsdurchführungen bedürfen während der gesamten Lebensdauer keiner besonderen Wartung, es reicht aus, das Porzellan bei Verschmutzung nur von außen zu reinigen und alle sechs Jahre zu messen dielektrischer Verlustfaktor und elektrische Kapazität. Die Lebensdauer von Durchführungen mit RIP-Isolierung beträgt mehr als 40 Jahre.
Heutzutage scheint die RIP-Isolierung die beste Option für die Innenisolierung von Hochspannungsdurchführungen zu sein, sie ist sicherer als Papier- und Ölisolierung und weist die besten Eigenschaften einer festen RBP-Isolierung auf, während die Spannungsklasse auf 500 kV erhöht wurde. Eine solche Isolierung wird heute häufig bei der Herstellung hochwertigerer Transformatordurchführungen für Spannungen bis 500 kV verwendet. Darüber hinaus bleibt die RIP-Isolierung ein relevantes Material für die Herstellung phasenisolierter Leiter.