Giessharzisolafion mit einem Schutzüberzug gegen äussere Einflüsse, insbesondere für Hochspannungsgeräte, und Verfahren zu ihrer Herstellung Die Erfindung betrifft eine Giessharzisolation mit einem Schutzüberzug gegen äussere Einflüsse, insbe sondere für Hochspannungsgeräte und ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
Hochspannungsgeräte und andere elektrische Anla genteile, wie Stützer und Hochspannungsisolierstücke, mit Giessharzisolation werden vorwiegend unter Innen raumbedingungen eingesetzt, weil die Giessharzoberflä- che gegen atmosphärische Einflüsse nur eine geringe Beständigkeit aufweist. Als schädliche, die Giessharz- isolierungen zerstörende Einwirkungen sind hauptsäch lich die Einflüsse des ultravioletten Strahlungsanteiles des Sonnenlichtes und der im Regenwasser gelösten Salze zu nennen.
Beim Einsatz als Isolationsmaterial für elektrische Geräte ist die geringe elektrische Oberflächenfestigkeit, insbesondere die geringe Kriechstromfestigkeit des Giessharzes, ein wesentlicher Nachteil.
Man hat bereits versucht, diese Nachteile durch Einlagerung von Füllstoffen, wie Tonerdehydrat, Titandioxyd oder Glimmerpulver zu beseitigen. Einla gerungen von Füllstoffen in das Giessharz haben jedoch nur teilweise zu Verbesserungen einzelner Eigenschaften geführt. So wird beispielsweise durch die Anwendung von Titandioxyd zwar die Kriechstromfe- stigkeit erheblich verbessert, doch nimmt die Bestän digkeit gegen atmosphärische Einflüsse nicht wesent lich zu.
Der Abbau der Makromoleküle des Giesshar- zes durch die UV-Strahlung und den chemischen An griff der im Regenwasser gelösten Salze auf das Harz wird nicht verhindert.
Es ist auch bekannt, die Giessharzisolation von elektrischen Geräten mittels eines Überzugs aus hoch- fluorierten Kohlenstoffverbindungen gegen die Ver schlechterung ihres elektrischen Oberflächenwiderstan des durch Witterungseinflüsse zu schützen. Derartige Überzüge werden z. B. als Emulsion auf die Giessharz- isolation aufgebracht, die bei verhältnismässig hohen Temperaturen gesintert wird.
Die hohen Temperaturen wirken sich jedoch sehr schädlich aus, weil eine Zerset- zung des Giessharzes eintritt und die infolge der Erhit zung aus dem Giessharz abgegebenen Gase eine feste Verbindung des Überzugs mit dem Giessharz verhindern. Auch wenn man, wie bei einem weiteren bekannten Verfahren, den als Emulsion oder Lösung auf die Oberfläche aufgebrachten und bei in der Nähe des Sie depunktes des Emulsions- bzw.
Lösungsmittels liegen den Temperaturen getrockneten Schutzüberzug an- schliessend durch kurzzeitige, die Giessharzisolation nur durch Bildung einer dünnen Diffusionsschicht zwi schen Überzug und Giessharz verändernde Einwirkung eines Gas- oder Flüssigkeitsstromen erhöhter Tempera tur auf Sintertemperatur bringt und sintert, erzielt man kein befriedigendes Ergebnis, weil keine geschlossene Deckschicht gegen äussere Einflüsse entsteht und die schädliche Gasabgabe nicht restlos beseitigt ist.
Es ist bei Stützisolation aus Kunststoff weiterhin bekannt, auf den Kunststoffkörper Kunststoffolien hoher Wetterbeständigkeit spiralförmig aufzuwickeln und diese mittels ebenfalls schraubenförmig auf dem Kunststoffkörper angeordneter Kunststoffprofilstränge zu befestigen. Die Realisierung dieses Verfahrens ist in der Praxis mit einem erheblichen Arbeitsaufwand ver bunden und führt weder in mechanischer noch in elek trischer Hinsicht zu einem hochwertigen Schutz gegen äussere Einflüsse, zumal die Kunststoffolien nach län gerem Witterungseinfluss kaum einen besseren Schutz als das Giessharz selbst bieten.
Zweck der Erfindung ist es, die Oberfläche von Giessharzisolierungen gegen atmosphärische Einflüsse beständig zu machen und ihre mechanischen und elek trischen Oberflächeneigenschaften zu verbessern. Der Anwendungsbereich giessharzisolierter Hochspan nungsgeräte und sonstiger elektrischer Anlagenteile wird damit wesentlich erweitert. Nicht zuletzt soll durch die Erfindung auch deren Einsatz in Tropenge bieten mit extremen klimatischen Bedingungen, z. B. bei Pilz- und Insektenbefall, ermöglicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Auffindung eines brauchbaren Materials für den Schutzüberzug und Entwicklung eines geeigneten Ver fahrens zum Aufbringen des Schutzüberzuges auf die Giessharzisolation zu verhindern, dass Giessharzisola- tionen durch länger andauernden direkten Witterungsein- fluss bei ungeschützter Aufstellung im Freien zerstört oder so geschädigt werden, dass sie für den Anwen dungszweck eine nicht ausreichende Lebensdauer besit zen. Es gilt dabei, mehrere Teilaufgaben zu lösen.
Die Intensität des kurzwelligen Teiles der Sonnenstrahlung ist vor dem Auftreffen auf die Harzmoleküle stark zu dämpfen. Die in der feuchten Luft und im Regenwas ser gelösten Salze, die in der Lage sind, bei länger dauernder Einwirkung die Giessharzstruktur zu zerstö ren bzw. aufzulockern, müssen von einem direkten Kon takt mit der Giessharzoberfläche abgehalten werden.
Das Eindringen von Feuchtigkeit in das Giessharz und von korrosiv wirkenden oder elektrisch leitenden Teil chen in eventuelle Haarrisse und Spalte an den Grenz- flächen zwischen Giessharz- und Füllstoffteilchen muss verhindert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch ge löst, dass auf der Giessharzisolation mindestens eine Glimmerschicht in Form eines fest mit ihr verbunde nen Schutzüberzuges aufgebracht ist. Die Glimmer schichten können aus Glimmerfolien oder überlappt geschichteten Glimmerplättchen bestehen. Glimmer ist besonders geeignet, weil er gegen atmosphärische Ein- flüsse aller Art beständig ist und damit dem Giessharz eine wetterbeständige Oberfläche gibt.
Zur Erzielung einer langen Lebensdauer der Erzeugnisse unter un günstigen Bedingungen können zweckmässigerweise mehrere Schichten aufgetragen sein. Das erfindungsge- mässe Verfahren zur Herstellung einer Giessharzisola- tion mit mehreren Glimmerschichten ist dadurch ge kennzeichnet, dass zumindest die inneren Glimmer schichten des Schutzüberzuges angegossen und zuvor so ausgebildet oder durchbrochen werden, dass sie giessharzdurchlässig sind,
sich jedoch von Glimmer schicht zu Glimmerschicht längere Wege längs einer Glimmerschicht bis zum nächsten Harzdurchlass erge ben.
Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausfüh rungsbeispiel näher erläutert. In der zugehörigen Zeichnung ist ein Teil eines Giessharzzylinders 1, der als Stützzylinder für den Aufbau von Hochspannungs- prüfanlagen dient, dargestellt.
Der Giessharzzylinder 1 ist mit einem Schutzüber zug 2, bestehend aus drei einzelnen Glimmerschichten 2a, 2b, 2c versehen. In Ausbildung der Erfindung er folgt das Aufbringen des Schutzüberzuges 2 durch An- giessen, wobei für das Angiessen vorzugsweise das Schleudergussverfahren Anwendung findet. Vor dem Vergiessen werden jedoch die beiden inneren Glimmer schichten 2b, 2c mit feinen, in den einzelnen Schichten gegeneinander versetzten Löchern 3 versehen, durch die das Harz bis an die äussere Schicht dringt und auch diese bindet.
Die Glimmerschichten 2a, 2b, 2c werden als Glimmerfolienband mit nichtausgehärtetem Giessharz bzw. Silikonbindemittel in die Schleuderform eingelegt und können in dieser plastischen Form leicht so eingefügt werden, dass die Stirnseiten mit bedeckt werden.
Zur Erhöhung des UV-Anteiles der Sonnenstrah lung werden die äussersten Schichten mit einem zusätz lichen Schutzmittel, z. B. Lack, gegen UV-Strahlen verklebt oder es wird lediglich die äusserste Schicht mit einem Anstrich eines derartigen Schutzmittels ver- sehen. Zur weiteren Verbesserung der mechanischen Festigkeit, der elektrischen Leitfähigkeit oder anderer Oberflächeneigenschaften ist es zweckmässig, den Schutzüberzug mit auf den jeweiligen Verwendungs zweck zugeschnittenen Deckschichten zu versehen, z. B. mit einer Leitsüberschicht, um ein einheitliches elektrisches Oberflächenpotential zu erhalten.
Die Erfindung führt auf einfache Weise zu einem hervorragenden Schutz von Giessharzisolationen und ermöglicht den Einsatz von giessharzisolierten Hoch spannungsgeräten, Stützisolatoren und sonstigen Hoch spannungsisolierstücken unter schwierigsten Bedingun gen im Freien. Die Verwendung von Glimmer als Bau stoff für den Schutzüberzug schafft ausserdem eine gute Haftgrundlage zum dauerhaften und technisch ein fachen Auftragen von halbleitenden Steuerbelägen, z. B. zur Herabsetzung des Ionisationspegels.
Cast resin insulation with a protective coating against external influences, in particular for high-voltage devices, and a method for its production The invention relates to a cast resin insulation with a protective coating against external influences, in particular special for high-voltage devices, and a method for its production.
High-voltage devices and other electrical system parts, such as supports and high-voltage insulating pieces, with cast resin insulation are mainly used under indoor conditions, because the cast resin surface has little resistance to atmospheric influences. The main harmful effects that destroy the cast resin insulation are the effects of the ultraviolet radiation component of sunlight and the salts dissolved in the rainwater.
When used as an insulation material for electrical devices, the low electrical surface strength, in particular the low tracking resistance of the casting resin, is a major disadvantage.
Attempts have already been made to eliminate these disadvantages by incorporating fillers such as alumina hydrate, titanium dioxide or mica powder. Inclusions of fillers in the casting resin have only partially led to improvements in individual properties. For example, the use of titanium dioxide improves the tracking resistance considerably, but the resistance to atmospheric influences does not increase significantly.
The degradation of the macromolecules of the casting resin by UV radiation and the chemical attack of the salts dissolved in the rainwater on the resin are not prevented.
It is also known to protect the cast resin insulation of electrical devices by means of a coating of highly fluorinated carbon compounds against the deterioration of their electrical surface resistance caused by the weather. Such coatings are z. B. applied as an emulsion to the cast resin insulation, which is sintered at relatively high temperatures.
The high temperatures, however, have a very damaging effect because the casting resin decomposes and the gases released from the casting resin as a result of the heating prevent a firm bond between the coating and the casting resin. Even if, as in another known process, the emulsion or solution applied to the surface and in the vicinity of the point of the emulsion or
Solvent, the temperature-dried protective coating is then briefly brought to sintering temperature and sinters, the cast resin insulation is only changed by the formation of a thin diffusion layer between the coating and the cast resin and sinters, no satisfactory result is achieved because no closed one Cover layer against external influences is created and the harmful gas release is not completely eliminated.
In the case of support insulation made of plastic, it is also known to wind plastic films of high weather resistance in a spiral shape onto the plastic body and to fasten them by means of plastic profile strands likewise arranged helically on the plastic body. In practice, the implementation of this process involves a considerable amount of work and does not result in high-quality protection against external influences, either mechanically or electrically, especially since the plastic films hardly offer better protection than the casting resin itself after prolonged exposure to the weather.
The purpose of the invention is to make the surface of cast resin insulations resistant to atmospheric influences and to improve their mechanical and elec trical surface properties. The area of application of cast resin-insulated high-voltage devices and other electrical system components is thus significantly expanded. Last but not least, the invention should also offer their use in tropical regions with extreme climatic conditions, e.g. B. fungus and insect infestation, are made possible.
The invention is based on the object of finding a suitable material for the protective coating and developing a suitable method for applying the protective coating to the cast resin insulation to prevent cast resin insulations from being destroyed by prolonged direct exposure to the weather in the case of unprotected outdoor installation or so The fact that they do not have a sufficient service life for the intended use can be damaged. There are several subtasks to be solved.
The intensity of the short-wave part of the solar radiation must be strongly attenuated before it hits the resin molecules. The salts dissolved in the moist air and in the rainwater, which are able to destroy or loosen the cast resin structure with prolonged exposure, must be kept from direct contact with the cast resin surface.
The penetration of moisture into the casting resin and of corrosive or electrically conductive particles into any hairline cracks and gaps at the interfaces between the casting resin and filler particles must be prevented.
This object is achieved according to the invention in that at least one mica layer is applied to the cast resin insulation in the form of a protective coating that is firmly connected to it. The mica layers can consist of mica foils or mica flakes layered in an overlapping manner. Mica is particularly suitable because it is resistant to all kinds of atmospheric influences and thus gives the casting resin a weather-resistant surface.
To achieve a long product life under unfavorable conditions, several layers can expediently be applied. The method according to the invention for producing a cast resin insulation with several mica layers is characterized in that at least the inner mica layers of the protective coating are cast on and previously formed or perforated in such a way that they are cast resin-permeable,
However, longer distances from mica layer to mica layer along a mica layer to the next resin passage result.
The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, part of a cast resin cylinder 1, which serves as a support cylinder for the construction of high-voltage testing systems, is shown.
The cast resin cylinder 1 is provided with a protective coating 2 consisting of three individual mica layers 2a, 2b, 2c. In an embodiment of the invention, the protective coating 2 is applied by casting, the centrifugal casting process preferably being used for casting. Before potting, however, the two inner mica layers 2b, 2c are provided with fine holes 3, which are offset from one another in the individual layers, through which the resin penetrates to the outer layer and also binds it.
The mica layers 2a, 2b, 2c are placed in the centrifugal mold as a mica foil tape with non-hardened casting resin or silicone binder and can easily be inserted in this plastic form so that the end faces are also covered.
To increase the amount of UV radiation from the sun, the outermost layers are coated with an additional protective agent, e.g. B. lacquer, glued against UV rays or only the outermost layer is provided with a coating of such a protective agent. To further improve the mechanical strength, electrical conductivity or other surface properties, it is advisable to provide the protective coating with top layers tailored to the respective use, e.g. B. with a conductive layer in order to obtain a uniform electrical surface potential.
The invention leads in a simple manner to an excellent protection of cast resin insulation and enables the use of cast resin insulated high-voltage devices, post insulators and other high-voltage insulating pieces under the most difficult conditions outdoors. The use of mica as a building material for the protective coating also creates a good adhesive base for permanent and technically simple application of semiconducting control coatings, eg. B. to reduce the ionization level.