CH643676A5 - Verbundisolator aus kunststoff. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbundisolator, insbesondere für Hochspannungsfreiluft-Anwendung, aus Kunststoff, bestehend aus einem Kunststoffstab mit ihn umgebenden Schirmen und einer Zwischenschicht zwischen Stab und Schirmen sowie Armaturen an den Isolatorenden.
Es sind zwei unterschiedliche Isolator-Bauformen bereits bekannt, wobei es sich einerseits um Isolatoren handelt, die innen wie aussen aus dem gleichen Werkstoff bestehen, und andererseits um Isolatoren, die innen einen die mechanischen Kräfte aufnehmenden Teil aufweisen, der aussen mit Schirmen bestückt ist, wobei wegen der unterschiedlichen Funktion der beiden Elemente funktionsgerechte Werkstoffe ausgewählt werden. Dabei dienen die an dem inneren Kunststoffstab befestigten Isolierschirme zur Kriechwegverlängerung. Die letztgenannte Bauweise ist unter der Bezeichnung «Verbundisolator» bekannt. Diese Hochspannungs-Verbund-isolatoren aus Kunststoff sollten bestimmten elektrischen Anforderungen entsprechen. So sollte der tragende Stab in seiner Achsrichtung elektrisch durchschlagfest sein, und die Isolierschirme sollten derart angebracht werden, dass an der Nahtstelle zwischen Schirm und Stab keine elektrischen Durchschläge auftreten können. Weiterhin sollten die Schirme derart dimensioniert sein, dass ihre Dicke ausreichend ist, um elektrische Durchschläge zu verhindern. Darüber hinaus sollte der Werkstoff, aus dem die Schirme bestehen, neben einer guten Witterungsbeständigkeit, eine UV-Beständigkeit und Ozon-Beständigkeit sowie gleichzeitig eine hervorragende Kriechstromfestigkeit aufweisen.
Für Hochspannungs-Verbundisolatoren sind inzwischen verschiedenste Werkstoffe für den inneren Kern und für die an ihn angebrachten Isolierschirme bekannt; z.B. wurden die Schirme aus Porzellan, Glas, Ton, Steingut, oder auch Pressmaterial hergestellt und für den Kern wurde beispielsweise Hartpapier vorgeschlagen. Die Konstruktion des Isolators ist dabei derart, dass zwischen den Schirmen unter sich auch zwischen den an den Enden sich befindenden Schirmen und den Metallarmaturen Dichtungen geschaffen sind, die das Eindringen von Luft bzw. Wasser in die Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab verhindern sollen. Ferner ist auch vorgesehen, dass der Raum zwischen den einzelnen Schirmen und dem Kern mit einer Compounds- oder ähnlichen gut iso-. lierenden Masse ausgegossen wird. Diese Massnahmen werden deshalb für notwendig gehalten, um das Eindringen des Wassers in die Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab wirkungsvoll zu verhindern.
Auch alle weiterhin bekannten Ausführungen zum Aufbau und zur Wahl des Isoliermaterials für Hochspannungs-Verbundisolatoren befassen sich mehr oder weniger mit der Frage des Abdichtens des Stabes gegenüber Umwelteinflüssen durch den ihn umgebenden Mantel.
In der DT-AS 12 96 341 ist beschrieben, die Schirmwerkstoffe aus einer Mischung aus cycloaliphatischem Epoxidharz oder ungesättigtem Polyesterharz mit einem passenden Härter und mit Aluminiumoxidtrihydrat als Füllstoff zu bilden. Als Kern ist eine Giessharzmasse gewählt, die vorzugsweise aus einer Mischung aus einem Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A mit einem passenden Härter und Füllstoff, z.B. Quarzmehl, besteht. Wegen der fehlenden Faserverstärkung des Kerns wird hier keine grosse mechanische Festigkeit erreicht.
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Ausserdem besteht hier eine grosse Gefährdung für den elektrischen Durchschlag in der Fuge zwischen Schirmmaterial und nachträglich eingegossenem Kern, da der Kern als letzte Einheit des Bauteiles von der flüssigen in die feste Phase übertritt, mithin vom bereits festen Material zentral zu seiner Achse hin abschrumpft.
In der US-Patentschrift 3 898 372 ist ein Verbundisolator beschrieben, bei dem die vorgefertigten Isolierschirme mit kleinerem Bohrungsdurchmesser als der Durchmesser des Stabes auf einen harzgebundenen Glasfiberstab aufgeschoben werden, wobei die Fuge zwischen den Schirmen und dem Glasfiberstab mit einem Isolierfett ausgefüllt wird. Die Abdichtung der Fugen zur äusseren Atmosphäre wird dadurch erreicht, dass die Isolierschirme auf den Stab mit einem Axialdruck zusammengepresst werden, so dass sich Dichtungen zwischen den Stössen der einzelnen Schirme und den letzten Schirmen gegenüber der metallischen Aufhängearmatur an den Enden des Isolators ergeben. Die Schirme selbst bestehen aus einem Äthylen-Propylen-Polymer-Gummi, der mit anorganischen Füllstoffen gefüllt ist und kriechstromfest als auch witterungsbeständig ist. Als Werkstoffe für den Glasfaserstab sind Polyesterharze, Bisphenol-Epoxidharze und cycloaliphatische Epoxidharze genannt.
Bei dieser bekannten Ausführung wird zwar davon ausgegangen, dass der Schirmwerkstoff witterungsbeständig und kriechstromfest sein muss, für die Eigenschaften des tragenden Kerns wird jedoch nur gesagt, dass er neben einer hohen Längsdurchschlagsfestigkeit eine hohe mechanische Zugfestigkeit aufweisen muss. Denn es wird davon ausgegangen, dass der Glasfaserstab durch die ihn umgebenden Schirme bzw. den umgebenden Schirmmantel vor äusseren Einflüssen absolut geschützt sei.
Es hat sich jedoch nun gezeigt, dass derartig aufgebaute bekannte Verbundisolatoren nicht die erforderliche elektrische Festigkeit besitzen, insbesondere nicht hinsichtlich ihres Langzeitverhaltens, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, dass die Abdichtung zwischen dem Isolatorkern und den Schirmen noch nicht zuverlässig gelöst ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den bekannten Verbundisolatoren der eingangs beschriebenen Art, diese derart zu verbessern, dass sie allen elektrischen Belastungen und Erfordernissen gewachsen sind, und zwar auch, wenn sie aus einzelnen vorgefertigten Elementen bestehen. Insbesondere sollte dafür gesorgt werden, dass die insbesondere durch eindiffundierendes Wasser entstehende Schädigung der Werkstoffe herabgesetzt, und dass eine Wasserresistenz und damit eine Verhinderung des elektrischen Durchschlages beim Verbundisolator erzielt wird.
Dies lässt sich durch den in Patentanspruch 1 definierten Verbundisolator erzielen.
Es ist vorteilhaft, wenn der polymere Schirmwerkstoff einen mineralischen Füllstoffanteil von 20 bis 70 vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsprozent eines alkalifreien, mit mono-bis polyfunktionellen Silanen, oberflächenbehandelten, hydratisierten Metalloxides aufweist. Dabei hat sich als ein besonders günstiger Schirmwerkstoff ein Silikonkautschuk oder Äthylenpropylen-Kautschuk mit einem Füllstoff, wie mit Vinylsilanen, oberflächenbehandeltem, alkalifreiem Aluminiumhydroxid herausgestellt. Die als Werkstoffe ausgesuchten Polymere zur Herstellung der Schirme sollten neben den Eigenschaften der Hydrophobie und der mindestens annähernden Nichtversteifbarkeit auch witterungs- und ozonbeständig sein. Zudem sollten diese Werkstoffe wegen der notwendigen Kriechstrombeständigkeit frei sein von Aroma-ten und ungesättigten Kohlenwasserstoffverbindungen. Als vorteilhafter Schirmausgangs werkstoff wurde ferner ein Äthylenpropylen-Kautschuk mit einem alkalifreien speziellen Titandioxid mit einem Gewichtsanteil von 50 Gewichtsprozent als Füllstoff herausgefunden.
Geeignet als Polymer für den Stabwerkstoff ist z.B. eine vernetzte Polyarylverbindung ohne verseifbare Anteile. Für die Herstellung des Stabwerkstoffes können auch Epoxidharze verwendet werden, deren funktionelle Gruppen alternativ über Äther- oder Acetalbindungen zusammengehalten werden, wobei das Harz im vernetzten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als + 100 °C aufweist. In Ausgestaltung der Erfindung kann es dabei vorteilhaft sein, wenn als Ausgangsprodukt für den glasfaserverstärkten Stab Epoxidharze vom Diglycidyläther-Typ auf der Basis Bisphe-nol-A mit geeigneten Härtern, vorzugsweise aromatischen Diaminen, verwendet werden, wobei das Harz im vernetzten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als + 100 °C aufweist. Zum anderen kann ein Epoxidharz verwendet werden, dessen endständige Epoxidgruppen an cycloaliphatischen Einheiten gebunden sind, die über Acetalbindungen zusammengehalten werden. Als Härter kann ein Dicarbonsäureanhydrid eingesetzt werden. Die im Harz enthaltenen Arylgruppen wirken sich dabei auf die Beständigkeit insgesamt positiv aus und insbesondere bewirken sie, dass die Glasübergangstempertur auf über + 100 °C angehoben wird, wodurch die mechanische Festigkeit des Isolators auch bei höheren Betriebstemperaturen gewährleistet ist. Die Glasübergangstemperatur des Schirmwerkstoffes unterhalb
— 50 °C erweist sich insofern als positiv, als die Schirme auch bei niedrigeren Betriebstemperaturen des Isolators voll funktionsfähig bleiben.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung besteht die Zwischenschicht aus einem, gegebenenfalls monofunktionelles Polymer enthaltenden, vernetzten polyfunktionellen Polymer mit einer Glasübergangstemperatur kleiner als
— 50 °C, vorzugsweise aus einem vernetzten polyfunktionellen Polyorganodimethylsiloxan. Als besonders zweckmässiges Ausgangsmaterial für die Zwischenschicht hat sich ein lineares Polyorganodimethylsiloxan mit einer silanisierten dispersen Kieselsäure als Füllstoff herausgestellt. Für andere Temperaturanwendungsbereiche kann es vorteilhaft sein, auch Siloxane mit anderen seitenständigen Gruppen zu verwenden, z.B. ein Gemisch von mono- oder polyfunktionellen Polyorganomethylvinylsiloxanen.
Die neuen Isolatoren können nach dem in Patentanspruch 12 definierten Verfahren hergestellt werden.
Die neuen Verbundisolatoren haben gegenüber den bekannten Verbundisolatoren aus Kunststoff den Vorteil,
dass eine einwandfreie Abdichtung der Schirme untereinander und der Endschirme gegenüber der Aufhängearmatur nicht mehr erforderlich ist und der Wasserdampfdurchlässigkeit des Schirmmaterials Rechnung getragen wird. Damit ist das Längsdurchschlagproblem an jeder Stelle des Isolators, einschliesslich der Fuge zwischen dem Stab und den Schirmen, einwandfrei gelöst. Durch die Wahl der Polymere für die Schirme lässt sich ein hoher Fremdschichtisolationswider-stand des Isolators durch die Hydrophobie des Schirmwerkstoffes erreichen. Durch die Wahl des Füllstoffes lässt sich eine hohe Kriechstromfestigkeit erzielen. Der Schirmwerkstoff ist ferner im allgemeinen witterungs- und ozonbeständig. Durch die erfindungsgemässe Auswahl des Polymers im glasfaserverstärkten Stab ist der Isolator auch bei höheren Betriebstemperaturen mechanisch mit hohen Kräften belastbar und resistent gegen Wasser, das durch Diffusion oder durch eine undichte Stelle der Schirmhülle eindringen könnte. Diese Wasserresistanz von Schirm- und Stabmaterial bewirkt, dass die Durchschlagfestigkeit der Werkstoffe über eine lange Zeit erhalten bleibt und der ganze Isolator dadurch durchschlagsfest ist.
Der Verbundisolator kann derart gestaltet werden, dass die Schirme einzeln vorgefertigt und nacheinander auf den
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Stab aufgeschoben sind, wobei sich die Schirme gegenseitig überlappen. Dadurch wird gewährleistet, dass bei thermischen Ausdehnungen der nicht kriechstromfeste und nicht witterungsbeständige, glasfaserverstärkte Stab in jedem Fall von dem kriechstromfesten und witterungsbeständigen Schirmwerkstoff bedeckt ist. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, wenn die Schirme mit einer auf den Stab gleitfähig dichten, verschiebbaren Form an den Stab angegossen sind, wobei das noch flüssige Polymer für den nachfolgend.zu giessenden Schirm an den bereits vorher gegossenen ausgehärteten Schirm herangeschoben wird, so dass ein noch flüssiges Polymer an den bereits ausgehärteten Schirm anhärten kann. Bei einzelnen vorgefertigten und aufgeschobenen Schirmen wird mit Vorteil eine Schirmkonstruktion vorgesehen, wobei die Schirme aus einem rohrförmigen und einem trompetenartig sich öffnenden Teil bestehen, wobei der rohrförmige Teil des einen Schirms sich in das trompetenartig geöffnete Teil des anderen Schirms einfügt. Indem, wie im vorstehenden beschrieben, zwischen den Schirmen und dem glasfaserverstärkten Stab eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die ebenfalls wie die Schirme ein hydrophobes und mindestens annähernd unverseifbares Polymer enthält, dessen Glasübergangstemperatur kleiner als - 50 °C ist, wobei die Schicht so ausgebildet sein kann, dass eine Vernetzung zu den Schirmen bzw. zum glasfaserverstärkten Stab möglich ist, kann erreicht werden, dass Wasser, welches entweder durch die Schirm-stösse oder durch das Schirmmaterial infolge Diffusion zur Staboberfläche hingelangt, an der Kondensation gehindert wird, und somit sich ein Wasserfilm infolge der Hydrophobie der Schicht weder in der Fuge zwischen den Schirmen und der Staboberfläche, noch in den Poren des Schirmmaterials oder an den Grenzflächen zwischen Faserstoff und Polymer des Schirmwerkstoffes ausbilden kann. Wie schon das Schirmmaterial, so kann auch diese Schicht das Diffundieren des Wassers in den Stab hinein nicht verhindern. Dies ist jedoch auch nicht erforderlich, da der glasfaserverstärkte Stab selbst gegen den Wasserangriff auf Grund der vorgenommenen Werkstoffauswahl beständig ist.
Die Verbindungsschicht zwischen den Schirmen und dem Stab weist einen Elastizitätsmodul auf, der grösser ist als der Elastizitätsmodul des Schirmwerkstoffes und kleiner ist als der des glasfaserverstärkten Stabes. Weiterhin kann die Verbindungsschicht hochvernetzt sein oder sie kann aus schwach vernetztem oder aus verzweigtem unvernetztem Polyorganodimethylsiloxan bestehen.
Soll der Verbundisolator als Langstabisolator Verwendung finden, so ist es zweckmässig, wenn er einen voll ausgebildeten Querschnitt aufweist. Bei der Verwendung des Verbundisolators als Geräteisolator oder als Durchführung ist es dagegen zweckmässig, wenn er einen hohlen Querschnitt besitzt.
Die Erfindung soll nun anhand der in bei beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele sowie anhand einer elektrischen Isolatorprüfung mit vorausgehender künstlicher Alterung im kochenden Wasser näher erläutert werden.
Beispiel 1
Der in Fig. 1 dargestellte Verbundisolator wird derart hergestellt, dass seine Schirme einzeln nacheinander mittels einer gleitfähig dichtend auf dem senkrecht hängenden Stab verschiebbaren, oben offenen Giessform aus einem Silikonelastomer der oben beschriebenen Art derart angegossen wurden, dass sich die Schirme überlappen. Auf dem Stab befindet sich eine Zwischenschicht aus polyfunktionellen Polyor-ganodimethylsiloxanan, welche oberflächlich silanisierte disperse Kieselsäure enthält. Der Stab ist aus silanisierter Glasseide mit einem Alkaligehalt von weniger als 0,8% und einem Bindeharz hergestellt, das aus einem Diglycidyläther auf
Basis Bisphenol A und einem aromatischen Diamin als Härter besteht. In Fig. 1 ist der Stab mit 1, die Zwischenschicht mit 2, die Schirme mit 3, die Überlappungsstelle der Schirme mit 4 und die z.B. metallischen Aufhängearmaturen an den Enden des Isolators mit 5 bezeichnet. Der Isolator wurde einem kombinierten Koch- und Temperatursturzversuch unterworfen, dessen Zyklen in Fig. 2 dargestellt sind. Nach diesem Versuch wurde die Stehwechselspannung nach VDE 0433, § 13, ermittelt und mit der vor dem Versuch gefundenen Stehwechselspannung an dem gleichen Isolator verglichen. Die Abweichung lag in der Grössenordnung der Messgenauigkeit des Prüfverfahrens. Anschliessend wurde der Isolator mit 50 Stössen einer Blitzstossspannung beaufschlagt, die bei dem 3fachen Wert seiner Stehstossspannung lag. Dabei wurde kein Durchschlag festgestellt. Der erfindungsgemässe Isolator hat den Versuch demnach ohne Einflussnahme überstanden.
Vergleichsversuch 1
Ein weiterer, baugleicher Verbundisolator wird - wie in Beispiel 1 beschrieben - hergestellt, wurde aber abweichend von Beispiel 1 aus einem Bindeharz aus einem cycloaliphati-schen Diglycidylester auf Basis Hexahydropthalsäure und einem cycloaliphatischen Dicarbonsäureanhydrid als Härter gefertigt. Der Isolator wurde dem gleichen Prüfungszyklus, wie in Beispiel 1 angegeben, unterworfen. Bei der Feststellung der Stehwechselspannung wurde festgestellt, dass der Isolator bei einem Wert von 30% unter der vor dem Temperatur-Zyklusversuch festgestellten Stehwechselspannung in der Fuge zwischen dem Stab und den Schirmen durchgeschlagen ist.
Vergleichsversuch 2
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde hergestellt gemäss Beispiel 1. Abweichend vom Beispiel 1 wurde der Isolator jedoch hergestellt ohne die Zwischenschicht aus polyfunktionellen Polyorganodimethyl-Siloxanen. Nach dem Koch-Temperatursturzversuch schlug der Isolator an der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab bei der Ermittlung der Stehwechselspannung durch.
Vergleichsversuch 3
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden die Schirme hier aus einem Elastomer hergestellt, das aus einem Diisocyanat bestand, welches vernetzt war mit einem verzweigten Poly-ester-Polyol und gefüllt war mit unbehandeltem Quarzmehl. Die Herstellung der Schirme wurde katalysiert durch Dibutyl-zinndilaurat. Nach dem Koch-Temperatursturz-Versuch schlug der Isolator in der Fuge zwischen Schirmen und dem Stab durch.
Vergleichsversuch 4
Ein weiterer baugleicher Isolator wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt. Abweichend vom Beispiel 1 wurde ein glasfaserverstärkter Stab verwendet, dessen Bindeharz aus einem ungesättigten Polyesterharz bestand, das aufgebaut war aus einer ungesättigten Dicarbonsäure und aliphatischen Poly-olen, gelöst in Monostyrol. Bei der Feststellung der Stehwechselspannung nach dem Koch-Temperatursturzversuch schlug der Isolator in der Fuge zwischen dem Stab und den ihn umgebenden Silikonschirmen durch.
Beispiel 2
Ein Verbundisolator wurde hergestellt, indem auf einem glasfaserverstärkten Stab gemäss Beispiel 1 einzeln vorgefertigte Schirme aus einem Silikonelastomer aufgeschoben wurden, deren Bohrungsdurchmesser kleiner war als der Stab-
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Durchmesser. Der Füllstoff des Schirmwerkstoffes bestand aus einem oberflächensilanisierten Aluminiumhydroxid, die Zwischenschicht bestand aus einem linearen Polyorganodi-methyl-Siloxan und einer silanisierten dispersen Kieselsäure. Die Schirme waren ausgebildet, wie in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 ist der Stab mit 1 bezeichnet, die Zwischenschicht mit 2, die Schirme mit 3, die Überlappungsstellen der Schirme mit
4 und die Aufhängearmaturen an den Enden des Isolators mit
5 bezeichnet.
Der Isolator wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, einem kombinierten Koch-Temperatursturzversuch unterworfen. Die nachfolgend durchgeführten Untersuchungen mit der Stehwechselspannung und der Blitzstossspannung ergaben, dass der Isolator den Versuch ohne Einflussnahme überstanden hat.
Beispiel 3
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde gemäss Beispiel 1 hergestellt. Abweichend vom Beispiel 1 bestanden die Schirme aus einem Äthylen-Propylen-Kautschuk mit einem alkalifreien speziellen Titandioxid mit einem Gewichtsanteil von 50% als Füllstoff. Ebenfalls abweichend vom Beispiel 1 waren die Schirme mit einem Bohrungsdurchmesser hergestellt worden, der dem Durchmesser des Stabes entsprach. Ebenfalls abweichend von dem Isolator gemäss Beispiel 1 waren die Schirme so ausgebildet, dass sie sich nicht überlappten. Die elektrischen Messungen nach dem durchgeführten Koch-Temperatursturz-Versuch gemäss Beispiel 1 ergaben, dass der Isolator den Koch-Temperatursturz-Versuch ohne Einflussnahme überstanden hatte.
Vergleichsverusch 5
Ein Verbundisolator wurde hergestellt gemäss Vergleichsversuch 4. Abweichend vom Vergleichsversuch 4 war der Stab aufgebaut wie im Vergleichsversuch 1, aus einem Bindeharz, das aus einem Diglycidylester der Hexahydrophthalsäure und Hexahydrophthalsäureanhydrid als Härter aufgebaut war. Nach dem Koch-Temperatursturz-Versuch schlug der Isolator längs der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab bei der nachfolgend zu ermittelnden Stehwechselspannung durch.
Vergleichsversuch 6
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde hergestellt gemäss Vergleichsversuch 4. Abweichend von diesem Versuch wurde der Isolator ohne die erfindungsgemässe Zwischenschicht hergestellt. Vor dem auch für diesen Isolator vorgesehenen Koch-Temperatursturz-Versuch wurde der Isolator, wie auch die anderen Isolatoren der Stehwechselspan-nungsprüfung und der Blitzstossspannungsprüfung, wie im Beispiel 1 geschildert, unterworfen. Der Isolator schlug bei der Blitzstossspannungsprüfung in der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab durch.
Beispiel 4
Der erfindungsgemässe Verbundisolator kann auch in einem Stück gegossen werden, in dem man eine zweigeteilte Form aus geeigneten Metallen oder Kunststoffen benutzt. Die Form selbst zeigt das negative Abbild des fertigen Verbundisolators, in der ein Stab aus vinylsilanbehandelter Glasseide mit einem Alkaligehalt von weniger 0,8 Gew.-% und einem Bindeharz, das aus einem cycloaliphatischen 1,2 Epoxidharz mit Acetal-Bindung und einem Härter aus cycloaliphatischen Dicarbonsäureanhydrids besteht, eingelegt wird. Der Stab selbst ist mit einer Zwischenschicht aus vernetztem polyfunktionellen Polyorganodimethyl-Siloxan und eingebrachter sila-nisierter, hochdisperser Kieselsäure als Füllstoff vorbehandelt. Anschliessend wird ein mit Aluminiumhydroxid gefülltes, flüssiges Silikon-Polymer in die Form mittels eines Druckgelierverfahrens, Spritzgiessens usw. eingegossen und dieses über geeignete Vernetzer zur Aushärtung gebracht. Nach der Fertigung wurde der Isolator dem Test unterworfen, wie er im Beispiel 2 beschrieben ist. Eine Schädigung am Isolator konnte nicht festgestellt werden.
Wie diese Beispiele zeigen, ist die Werkstoffwahl wesentlich für die Funktion des neuen Verbundisolators. Dabei ergibt sich, dass die Bauweise des Isolators hier eine untergeordnete Rolle spielt, denn der Hochspannungsverbundisolator aus Kunststoffen ist nach verschiedenen Verfahren herstellbar, ohne dass dadurch seine Funktionstauglichkeit beeinträchtigt wird. Es zeigt sich weiterhin, dass die Abdichtung der Schirmstösse gegeneinander nicht für die Funktion des Isolators wesentlich ist. Der Isolator gemäss der Erfindung bietet also den Vorteil, dass er auf billigste und einfachste Weise hergestellt werden kann, ohne seine Tauglichkeit einzubüssen. Diese Herstellung kann in der Vorfertigung der elastomeren Schirme und der des glasfaserverstärkten Stabes bestehen, so dass sie als Halbzeug auf Lager gehalten werden können. Somit kann der Isolator bei Bedarf den gewünschten Anforderungen entsprechend leicht aus Schirmen und Stab zusammengesetzt werden. Der Isolator ist daher schnell verfügbar. Zu seiner Herstellung werden keinerlei Fachkräfte benötigt. Neben diesen bereits aufgezählten wirtschaftlichen Vorteilen können die Schirme aus dem Elastomer entsprechend den elektrischen Erfordernissen im Betrieb materialsparend ausgeführt werden, so dass sich hier ein weiterer Vorteil gegenüber anderen bekannten Herstellungsverfahren für Verbundisolatoren ergibt. Die Freizügigkeit bezüglich der Herstellungstechnik des Isolators erlaubt auch, den Isolator in bezug auf die Zahl der Schirme pro Längeneinheit, den Schirmdurchmesser und auf Schirmanordnungen bezüglich unterschiedlicher Durchmesser individuell zu gestalten. Der Formenaufwand für die Schirme ist sehr gering, da mit einer Form sehr viele Schirme abgeformt werden können. Weiterhin lässt sich die Schirmherstellung automatisieren, so dass auch hier ein wirtschaftlicher Vorteil entsteht. Insgesamt kann gesagt werden, dass durch die Werkstoffauswahl gemäss der Erfindung ein Verbundisolator geschaffen werden kann, der eine optimale Sicherheit in der Praxis gewährleistet.
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2 Blatt Zeichnungen
Claims (12)
1. Verbundisolator aus Kunststoff, insbesondere für Hochspannungs-Freiluft-Anwendung, bestehend aus einem verstärkten Kunststoffstab, den Kunststoffstab umgebenden Schirmen aus einem mineralischen Füllstoff enthaltenden stoffstab und den Schirmen, sowie Armaturen an den Isolator-stofstab und den Schirmen, sowie Armaturen an den Isolatorenden, dadurch gekennzeichnet, dass a) der Kunststoffstab aus einem unverseifbaren vernetzten Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von mehr als 100 °C besteht, das mit Glasfasern verstärkt ist, deren Alkaligehalt weniger als 0,8 Gewichtsprozent beträgt und deren Oberfläche silanisiert ist,
b) die Schirme aus einem unverseifbaren, hydrophoben Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als — 50 °C, wobei das Polymer einen alkalifreien mineralischen Füllstoffanteil von 20 bis 70 Gewichtsprozent, bezogen auf das Polymer-Füllstoffgemisch, aufweist und der Füllstoff ein hydratisiertes Metalloxid ist, dessen Oberfläche silanisiert ist, bestehen, und c) die Zwischenschicht aus einem unverseifbaren, hydrophoben Polymer mit einer Glasübergangstemperatur von weniger als — 50 °C, das disperse Kieselsäure, deren Oberfläche silanisiert ist, als Füllstoff enthält, besteht.
2. Verbundisolator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schirmwerkstoff aus Silikonkautschuk oder Äthylenpropylenkautschuk und einem Füllstoff der im Patentanspruch 1 unter (b) definierten Art, z.B. mit Vinylsilan oberflächenbehandeltem Aluminiumhydroxid, besteht.
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PATENTANSPRÜCHE
3, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer des Kunststoffstabes ein Vernetzungsprodukt einer Polyarylverbindung ist.
3.Verbundisolator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer des Kunststoffstabes ein Vernetzungsprodukt eines auf Äther- oder Acetalbindungen basierenden Epoxidharzes ist.
4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Zwischenschicht vernetzt ist und vorzugsweise ein Polyorganodime-thylsiloxan ist.
4. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht zwischen den Schirmen und dem Kunststoffstab einen Elastizitätsmodul aufweist, der grösser ist als der des Schirmwerkstoffes und kleiner ist als der des glasfaserverstärkten Stabes.
5. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Zwischenschicht (2) hochvernetzt ist.
6. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis
7. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis
8. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Polymer der Zwischenschicht aus schwach vernetztem oder aus verzweigtem unver-netztem Polyorganodimethylsiloxan besteht.
9. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (3) einzeln vorgefertigt und nacheinander auf den Stab aufgeschoben sind.
10. Verbundisolator nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schirme (3) mit einer auf dem Stab gleitfähig dichtend verschiebbaren Form an den Stab angegossen sind.
11. Verbundisolator nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzeln vorgefertigten und aufgeschobenen Schirme (3) aus einem rohrförmigen und einem trompetenartig sich öffnenden Teil bestehen, wobei der rohr-förmige Teil des einen Schirmes sich in das trompetenartig geöffnete Teil des vorhergehenden Schirmes einfügt.
12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundisolators nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine zweigeteilte Form ein vorbehandelter Stab mit einer Zwischenschicht hineingelegt wird und anschliessend flüssiges Silikonpolymer mit dem mineralischen Füllstoff in die Form gegossen wird und zum Aushärten gebracht wird.
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