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Giessharzisolierkörper, vorzugsweise Durchführung
Es sind bereits Vorschläge bekanntgeworden, bei einem Giessharzisolierkörper einer Durchführung um denHochspannungsleiter das Giessharz mechanisch verstärkenden und gegebenenfalls sich gegeneinander di- stanz1erenden Schichten aus einem im aufgeschichteten Zustand eine räumliche Struktur ergebenden Trä- germaterial, wie z. B. Wellkarton, anzuordnen, wonach die sich ergebenden Zwischenräume vollständig mit einem Giessharz, vorzugsweise einem sogenannten Niederdruckgiessharz, ausgefüllt werden.
Diese vorbekannte Lösung weist mehrere Nachteile auf. So müssen für jede Schicht, sowohl in der
Länge wie auch in der Breite, mit grosser Genauigkeit geschnittene rechteckige Wellkartonstücke vorbe- reitet werden, da die einzelnen koaxial anzuordnenden Schichten aus einem Wellkarton bestehen, der nur parallel zur Wellung biegsam ist. Die Masstoleranzen müssen insbesondere in der Umfangsrichtung sorgfältig gewählt werden, weil andernfalls an der Stelle, wo die beiden Ränder zusammenstossen, ent- weder eine störende Überlappung oder ein ebenso störender Zwischenraum entstehen würde.
Des weiteren ergeben sich bei der Verwendung von Wellkarton für diesen Zweck durchgehende gerad- linige Kanäle gleichen Querschnittes auf der ganzen Länge der Wellkartonschicht. Diese Kanäle führen bei der nachträglichen Füllung mit dem Giessharz und der darauffolgenden Aushärtung desselben zur Entstehung von Härtekontraktions- und Wärmedehnungsspannungen. Bei solchen durch die Wellung des Trägermaterials begrenzten langen, geradlinigen, einen kleinen Querschnitt aufweisenden Stäbchen des Giessharzes machen sich nämlich die auf die Erkaltung und auf die Aushärtungsreaktion zurückzuführenden mechanischen Spannungen in gefährlichem Masse in der Axialrichtung bemerkbar, so dass leicht'Querrisse entstehen, welche im elektrischen Feld Glimmentladungen und hiedurch die Zerstörung des Isolierkörpers verursachen.
Wie oben schon angedeutet, erlaubt die Struktur des bisher verwendeten Trägermaterials, nämlich des Wellkartons, nicht ohne weiteres, das Trägermaterial in Form von Bändern zu verwenden. Dies erschwert die Herstellung langer und namentlich auch gebogener Durchführungen sehr.
Des weiteren haben die langen, geraden Kanäle mit gleichbleibendem Querschnitt den schwerwiegenden Nachteil, dass sich der Füllstoff des Harzes ausserordentlich ungleichmässig auf die ganze Länge verteilt, weil er sich während der Härtungszeit absetzt. Dieser Vorgang ist besonders dann drastisch, wenn dünnflüssige Harze, u. zw. solche mit grosser Gebrauchsdauer (potlife), verwendet werden.
Alle diese Nachteile werden durch den Vorschlag der Erfindung behoben, gemäss welchem ein Trägermaterial verwendet wird, das senkrecht zu seiner Ebene mindestens auf einer Seite hervorstehende reliefartige Ausbuchtungen aufweist, wobei das Trägermaterial in mehr als einer Richtung ohne Verformung biegsam ist bzw. wobei dessen Trägheitsmoment in mehr als einer Richtung ein Minimum aufweist.
Die in der Erfindung vorgeschlagenen Trägermaterialien lassen sich in Form von verhältnismässig schmalen Bändern schraubenlinienförmig zu konzentrischen Schichten aufwickeln. Auf diese Weise wird es erst praktisch möglich, sehr lange bzw. gebogene Durchführungen herzustellen. Bei der Herstellung von geraden Durchführungen ist es ferner nicht mehr nötig, unter genauer Einhaltung von sorgfältig gegewählten Masstoleranzen rechteckige Trägermaterialblätter für jede Durchführung vorzubereiten.
Die erfindungsgemässe Verwendung des Trägermaterials, das mindestens auf einer Seite hervorstehende reliefartige Ausbuchtungen aufweist, hat ferner eine gleichmässigere Verteilung des Trägermaterial-
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stoffes im Inneren des Giessharzisolierkörpers zur Folge. Des weiteren erlaubt die Form und Anordnung der reliefartigen Ausbuchtungen eine zweckmässigere Verteilung des Giessharzes gegenüber dem Trägerma- terialgerüst, Gegenüber den vorbekannten, ein Wellkartongerüst enthaltenden Giessharzisolierkörpern wei- sen also diejenigen nach der Erfindung eine homogenere,"isotropere"Struktur auf. So können z. B. gerad- linige Kanäle gleichen Querschnittes, die sich auf die ganze Länge des Durchführungskörpers erstrecken, vermieden werden.
Somit ermöglicht die Anwendung des Trägermaterials nach der Erfindung, die Ent- stehung von weiter obenerwähnten Querrissen zu verhindern.
Auch der Nachteil der unhomogenen Verteilung von insbesondere mineralischer Füllstoffen, wie z. B.
Quarzmehl, infolge der graduellen Entmischung bzw. Absetzung des Füllstoffes während der Härtungszeit wird durch die Verwendung der Trägermaterialien nach der Erfindung weitgehend behoben. Die erfindung- gemäss vorgeschlagenen Trägermaterialien wirken nämlich - wie Versuche bestätigt haben-auf den Absetzungsvorgang des Füllstoffes im noch flüssigen Harz hemmend. Die Entmischung des Giessharzes kann dadurch bei den erfindungsgemässen Durchführungen weitgehend verhindert werden. Deshalb kann auch viel dünnflüssigerer Harzausgangsstoff Anwendung finden, welche Harzausgangsstoffe die Herstellung von grösseren bzw. längeren Giessharzkörpem erlauben.
Die für die erfindungsgemässen Giessharzisolierkörper verwendeten Trägermaterialien sind aus einem vorzugsweise saugfähigen, insbesondere porösen flächigen Ausgangsmaterial hergestellt. Sie können vorzugsweise aus faserstoffhaltigen oder zellulosefaserhaitigen Materialien, z. B. aus Papier oder papier- ähnlichem Stoff bestehen. Für die Anwendung im Sinne der Erfindung weist das Trägermaterial mindestens auf einer Seite hervorstehende reliefartige Ausbuchtungen auf. Die Form und die Anordnung dieser Ausbuchtungen ist derart, dass das Trägermaterialblatt in mehr als einer Richtung biegsam ist ohne Verformung bzw. ohne mechanische Zerstörung, z. B. Rissbildung bzw. ohne örtliche Überbeanspruchung der Struktur des Trägermaterials, welche zur Zerstörung derselben führen könnte.
Die hervorstehenden reliefartigen Ausbuchtungen bewirken, dass die Höhe der räumlichen Ausdehnung eines Trägermaterialblattes ein Mehrfaches der Dicke des Ausgangsstoffblattes ausmacht. Solche Trägermaterialien werden z. B. durch Prägung hergestellt. Die Ausbuchtungen bzw. die Prägung des Trägermaterials können vorzugsweise halbsphärisch oder kugelkalottenförmig sein.
In den Zeichnungen sind einige Ausführungsformen beispielsweise dargestellt. So zeigen die Fig. la-le verschiedene Ausbildungen des Trägermaterials. Die Fig. 2 gibt eine perspektivische Ansicht eines sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung geschnittenen Isolierkörpers wieder. Die Fig. 3a und 3b zeigen Schnitte von Isolierkörpern. Fig. 4 zeigt schematisch das Aufwickeln des Trägermaterials auf einen Hochspannungsleiter.
Bei dem in den Figuren dargestellten Trägermaterial (Fig. la, 2,3a und 3b) sind die Ausbuchtungen abwechslungsweise auf die eine und auf die andere Seite des Trägermaterialblattes gerichtet, d. h. sie stellen abwechslungsweise Vertiefungen und hervorstehende Erhebungen dar.
Solche Trägermaterialien sind z. B. als Papiere mit sogenannter Bienenwabenprägung (Halbkugelprä- gung) bei der Firma Baumgartner in Lausanne erhältlich. Ferner eignen sich auch sogenannte Dekorationspapiere, wie z. B. die unter der Markenbezeichnung"Carbion"B und C der Firma Baumgartner in Lausanne bekannten Papiere.
Die Form der Ausbuchtungen braucht nicht auf kugelkalottenartige Gebilde beschränkt zu sein. Es kommen auch verschiedene andere Formen von Prägungen in Betracht, so z. B. dreieckförmige (s. Fig. lb) bzw. viereckförmige, z. B. quadrat-oder rhombusförmige (alle mit mehr oder weniger abgerundeten Ecken) o'der auch z. B. ovale oder ellipsenförmige (s. Fig. lc). Es sind ferner Trägermaterialien mit Kombinationen aus verschiedenen Ausbuchtungsformen oder mit einer kontinuierlichen, z. B. zick-zackförmigen Prägung verwendbar. Des weiteren kommen Trägermaterialien, deren sämtliche Ausbuchtungen auf der gleichen Seite des Blattes hervorstehen, in Betracht.
An Hand der Fig. 2,3a, 3b und 4 sind die Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen zylindrischen Giessharzisolierkörper im Querschnitt (links) und im Längsschnitt (rechts). Der Hochspannungsleiter 1 ist von mehreren koaxial angeordneten Trägermaterialschichten 2 umgeben. Diese Schichten dienen einerseits zur mechanischen Verstärkung des Giessharzisolierkörpers, anderseits zur Distanzierung von zwischen den Schichten angeordneten leitenden Kondensatorbelägen 3. Im dargestelltenAusfuhrungsbeispiel ist ein Trägermaterial mit abwechslungsweise auf der einen bzw. der andern Seite des Trägermaterialblattes hervorstehenden, halbkugelförmigen Ausbuchtungen verwendet, wie es in Fig. la gezeigt ist.
Die durch Aufschichtung des Trägermaterialgerustes entstandenen, durch axiale und tangentiale Verbindungen untereinander zugänglichen Hohlräume werden mit Giessharz, vorzugsweise ein Niederdruckgiessharz, ausgefüllt.
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Der Giessharzkörper ist mit 4 bezeichnet.
Die obere Hälfte der Fig. 3a zeigt eine Ansicht in axialer Richtung eines aufgeschichteten Gerüstes samt den zwischen den einzelnen Trägermaterialschichten angeordneten Kondensatorsteuerbelägen, so wie es aussieht vor der Füllung mit dem Giessharz. Wie hier ersichtlich, versperren die abwechslungswei- se auf die eine bzw. auf die andere Seite des Trägermaterialblattes herausragenden halbkugelförmigen
Ausbuchtungen in axialer Richtung die Sicht durch das Trägermaterialgerüst. Das Gerüst erscheint also in axialer Richtung, als ob es durch die Aufschichtung von kugelförmigen bzw. perlartigen Gebilden ver- sperrt wäre.
Die untere Hälfte von Fig. 3a zeigt einen Querschnitt durch einen das gleiche Gerüst enthaltenden
Giessharzisolierkörper der fertigen Durchführung nach der Erfindung.. Die Fig. 3b zeigt ein Stück eines
Längsschnittes durch die gleiche Durchführung. Dieselben Bezugszahlen bezeichnen die gleichen Teile wie bei Fig. 2. Je nachdem, ob der Schnitt zwischen oder durch die Ausbuchtungen gelegt wird, ergibt das Trägermaterial im Längsschnitt eine aus Halbkreisen und kurzen geraden Linienabschnitten zusam- mengesetzte Wellenlinie 2 oder aber eine gerade Linie 2'.
Fig. 4 zeigt in schematischerDarstellung, wie die Aufschichtung des Trägermaterials auf dem Hochspannungsleiter 1 durch Aufwicklung in Schraubenlinienform von schmalen Trägermaterialbändern vorgenommen werden kann. Das schmale Trägermaterialband 2 wird schraubenlinienförmig auf den in gleicher
Weise entstandenen Zylinder des Trägermaterialgerüstes gewickelt. Dieser besteht aus mehreren koaxialen Schichten des Trägermaterials, zwischen welchen jeweils ein zylindrischer Kondensator-Steuerbelag angeordnet worden ist. Die im dargestellten Arbeitsgang entstehende Schicht ist mit 4 bezeichnet. Die Bandbreite sollte vorzugsweise so gewählt werden, dass beide Ränder entweder zwischen die Ausbuchtungen fallen oder dass sie die Ausbuchtungen halbieren. Die Ausbuchtungen erscheinen abwechslungsweise als Erhöhungen 5 oder als Vertiefungen 6.
Das für den Isolierkörper nach der Erfindung benutzte Giessharz kann in an sich bekannter Weise Fallstoffe enthalten. Es kann insbesondere mit anorganischen Füllstoffen, wie z. B. mit Quarzmehl oder-sand vermengt sein.
Zwischen den einzelnen Schichten des Trägermaterials können konzentrische Zwischenlagen aus ebe- nem, vorzugsweise saugfähigem und bzw. oder porösem Material angeordnet sein. Es können aber auch Trä- germaterialien verwendet werden, welche ein sogenanntes Deckblatt aus dem gleichen oder aus anderem Stoff aufweisen. Sowohl das Deckblatt wie auch das Trägermaterial selbst können an verschiedenen Stellen Aussparungen, Öffnungen oder Perforierungen aufweisen. Deren Form und Anordnung kann z. B. vorteilhafterweise so gewählt sein, dass sie den freien Durchtritt des Harzes bei dessen Einfüllung erleichtern bzw. fördern.
Das Deckblatt kann auch aus einem elektrisch leitenden Material, z. B. aus einer metallischen Folie bestehen. Es können aber auch auf jede Trägermaterialschicht separate Kondensatorsteuerbeläge angeordnet werden.
Je nach dem Ausgangsstoff des Trägermaterials können die Deckfolien mit dem Trägermaterial verbunden sein, z. B. indem sie auf den Berührungspunkten mit den Ausbuchtungen des Trägermaterials verklebt oder verschweisst sind. Es sind ferner Trägermaterialien verwendbar, die auf beiden Seiten des Blattes eine Deckschicht aufweisen.
Im folgenden werden drei besondere Ausführungsbeispiele gegeben :
1. Zylindrische, geradachsige Kondensator-Durchführung :
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und oben mit einem Eingusstrichter versehen. Die Form wird in einen heizbaren Vakuumkessel senkrecht eingebaut und bei einem Druck von 0,5 mm Hg während 4 Stunden getrocknet und entgast. Unter Vakuum wird das Giessgemisch von 800 C oben zugegeben, nach 10 Minuten der Druck ausgeglichen und während 12 Stunden bei 900 C und 8 Stunden bei 1200 C gehärtet. Nach dem Abkalten wird der Giessling entformt. Der äusserste Belag wird durch eine leitende Verbindung an Erde gelegt.
Materialien :
Distanzierung aus geprägtem Zellulosepapier, maschinenglatt, Struktur gemäss Fig. la (sogenanntes Kugelpapier oder Papier mit Bienenwabenprägung). Totale Dicke zirka 3 mm, Dicke ungeprägt zirka 0,5 mm. Gewicht pro m2 375 g.
Giessgemisch :
100 Gew.-Teile Epoxydharz auf Basis von p, p'-Dioxydiphenylpropan mit einem Epoxyäquivalentgewicht von 185 bis 200 und einer Viskosität von 11000 bis 14000 Centipoisen bei 250 C.
130 Gew. -Teile Dodecenylbernsteìnsäureanhydrid,
0, 2 Gew.-Teile Methylbencyldimathylamin und
300 Gew.-Teile Quarzmehl, 325 Maschen pro Zoll (nach Tylor).
Harz und Säureanhydrid werden gut durchgemischt, gut getrocknetes Quarzmehl zugegeben und zuletzt das Methylbencyldimethylamin. Die Komponenten werden während 10 Minuten innig vermischt.
2. Gebogene Kondensator-Durchführung :
Ein mit einem Radius von 500 mm in der Mitte auf einen Winkel von 600 gebogener Kupferstab von 22 mm Durchmesser und 1600 mm Länge wird mit sechs koaxialen Schichten eines Träger- und Distanzierungselementes umhüllt. Zwischen den einzelnen Schichten befinden sich abgestuft elektrisch leitende Einlagen. Das Trägermaterial wird in den geraden Teilen der Durchführung in Form von zirka 60 mm breiten Bändern und im gebogenen Teil mit solchen von 15 mm wendelförmig umhüllt. Im gebogenen Teil sollen sich die Ränder des Papiers am kleineren Durchmesser berühren, am grösseren bleiben einige Millimeter zwischen den einzelnen Windungen frei.
Auf jede Lage des Trägermaterials werden Bänder von 15 mm Breite aus dem unten beschriebenen Papier, zu diesem gegenläufig, wendelförmig aufge-
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messer eingebaut, so dass der Abstand zwischen Form und Giessling überall gleich ist. Unten ist die Form geschlossen, oben befindet sich ein Eingusstrichter. Die Form wird in möglichst vertikaler Lage in einen Vakuumofen eingebaut, bei 800 C und 0,5 mm Hg während 5 Stunden getrocknet und entgast. Anschliessend wird das Giessgemisch von O C unterVakuum zugegeben, nach 15 Minuten wieder normaler Druck hergestellt und während 12 Stunden bei 900 und 8 Stunden bei 12U C ausgehärtet.
Distanzierungsmaterial :
Geprägtes Zellulosepapier gemäss'Fig. la. Totale Dicke zirka 2,8 mm, Dicke ungeprägt 0,25 mm, Gewicht pro mg 200 g.
Glattes Papier als Graphitträger :
Kraftpapier 0, 15 mm dick, 113 g/m Giessgemisch : wie in Beispiel 1.
3. Zylindrische, geradachsige Kondensator-Durchführung :
Die Anordnung, Dimension und das Trägermaterial des Isolierkörpers sind genau gleich wie in Beispiel 1.
Gegossen wird mit einem Gemisch aus
100 Gew.-Teilen Rhodester 1108 R (der Fa. Rhne-Poulenc, Paris),
Viskosität bei 250 C 300 Centipoisen
1 Gew.-Teil Benzoylperoxyd
150 Gew.-Teile Quarzmehl, 325 Maschen pro Zoll (nach Tylor).
Harz, Härter und gut getrockneter Füllstoff werden innig gemischt und bei 400 C vergossen. Die Härtung erfolgt während 8 Stunden bei 80 und 12 Stunden bei 1200 C.
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