Aus dem Facharchiv: Lernen und Können
Werkstoffkunde - Elektrische Isolierstoffe – Oxide, Öle und Gase (10)
Isolierwerkstoffe gelten in der Elektrotechnik als nichtleitendes Material. Isolierstoffe werden in der Elektrotechnik verwendet, um den elektrischen Stromfluss auf die spannungsführenden Teile zu begrenzen. Bereits im letzten Teil wurden erste anorganische Isolierstoffe besprochen. Daran anknüpfend werden in diesem Beitrag gasförmige, flüssige und natürliche organische Isolierstoffe vorgestellt.
Isolieröle
Öl hat sich als eine effiziente Kühlflüssigkeit mit hoher Durchschlagsfestigkeit bewährt. Bei angemessener Wartung kann es lange im Einsatz bleiben. Viele Faktoren können allerdings zur Schwächung der Isoliereigenschaften führen. Veränderungen der elektrischen Eigenschaften werden hauptsächlich durch Verunreinigungen bzw. aufgrund von Oxidation herbeigeführt. Die Isoliereigenschaften können schnell über das Anlegen einer Prüfspannung an zwei eingetauchten Elektroden gemessen werden, die sich in einem mit einer Ölprobe gefüllten Spezialbehälter befinden (Bild 2). Es wird unterschieden in mineralische und synthetische Isolierflüssigkeiten.
Mineralische Isolierflüssigkeiten
Durch Destillation und Raffinieren werden mineralische Isolierflüssigkeiten aus Erdöl gewonnen. Die Alterung des Isolieröles in elektrischen Feldern wird durch die Berührung mit Stahl oder Kupfer bei gleichzeitiger Anwesenheit von Sauerstoff gefördert.
Eigenschaften:
Mineralische Isolieröle sind brennbar und neigen zu Wasseraufnahme (Wasser kann die Durchschlagsfestigkeit um mehr als 30 % herabsetzen).
Vorteilig sind der niedrige Preis und die Wärmeleitfähigkeit, eine kleine Permittivitätszahl, gute Löscheigenschaften (wichtig bei Lichtbogenbildung im EX-Bereich) und die Regenerationsfähigkeit.
Anwendungen in der Elektrotechnik:
- Kabelöl,
- Transformatorenöl,
- Schaltgeräteöl und
- Kondensatorenöl.
Synthetische Isolierflüssigkeiten
Synthetische Isolierflüssigkeiten, wie z. B. Polychlorierte Biphenyle (PCB, Handelsname u. a. Chlophen), werden aus Chlor und Benzol hergestellt und wurden häufig als Ersatz für mineralische Isolieröle eingesetzt. Man verwendete Chlophen auch in Kühlgeräten als Wärmeträgerflüssigkeit.
Wird Chlophen auf Temperaturen von 300 °C bis 1000 °C erhitzt, z. B. bei einem Hausbrand, können hochgiftige Stoffe wie Dioxin entstehen. Deshalb wurde vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit eine PCB-Verbotsverordnung erstellt, die am 29. Juli 1989 in Kraft getreten ist.