CN107251162A - 用于在高压范围中电绝缘的具有低的电导率的绝缘元件 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于在高压范围中对电子器件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件(1)，所述绝缘元件具有天然的纤维材料(2)以及导电颗粒(3)，所述导电颗粒具有不导电的芯(5)和包围芯(5)的、导电的或半导电的包皮(6)。此外，绝缘元件(1)具有阳离子聚合物(4)。

Description

用于在高压范围中电绝缘的具有低的电导率的绝缘元件
技术领域
本发明涉及一种用于在高压范围中对电子器件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件。本发明还涉及一种具有这种绝缘元件的电子器件以及一种用于制造这种绝缘元件的方法。
背景技术
绝缘元件是电子器件并且尤其变压器的重要的组成部分。绝缘元件用于：将在器件运行中处于不同电势下的两个电导体彼此电绝缘。由此，在绝缘元件本身中能够建立电磁场。在变压器绕组的绝缘中经常使用绝缘元件，以便由此实现绕组的有效的冷却，所述绝缘元件用变压器油浸渍。
出于不同原因，在许多应用中并且尤其在高压直流换流变压器中期望：绝缘元件不完全起绝缘作用，而是具有能精确设定的、微小的电导率。绝缘元件的电导率例如能够匹配于变压器油的电导率，以便由此整体上改进变压器绝缘的抗击穿强度。通过绝缘元件甚至具有比变压器油更高的电导率的方式，电场能够更多地进入到绝缘油中，进而防止在绝缘元件中过高的、局部的场强。由此固体绝缘装置的负担或能够设计得更小。一方面，绝缘元件的较小的尺寸、即较低的厚度表示较少的材料消耗，进而在制造绝缘元件时表示较低的成本。但是另一方面，由此，绝缘元件在电子器件中需要小的体积，由此所述电子器件同样能够设计得更小并且能够成本更适宜地制造。根据电子器件的类型和应用，因此，关于在其中应用的绝缘元件，一定的电导率是绝对值得期望的。
为了在电子器件运行时、即例如也在变压器的起动期间具有尽可能恒定的条件，绝缘元件的电性能应当尽可能地与温度无关。然而，大多数常用的绝缘元件的电导率强烈地与温度相关。
文献WO 2008/119705 A1公开一种具有由聚合物材料构成的基体的绝缘元件。为了达到一定的电导率，将导电颗粒嵌入到聚合物材料中。
尤其在变压器中经常使用绝缘元件，所述绝缘元件包含天然的纤维材料，例如纤维素。由纸浆构成的天然的纤维材料并且尤其纤维素具有突出的介电特性和足够的抗击穿强度。此外，所述纤维素能非常良好地作为再生原料来使用从而是成本适宜的。此外，由纸浆制成的绝缘元件的特征在于其借助变压器油的良好的浸渍性。
在EP 0 953 680 A1中公开了一种基于纤维素的材料，所述材料借助嵌入导电颗粒达到一定的电导率。然而，根据在该文献中所制造的材料为了对大量电子器件绝缘并且尤其为了进行变压器绝缘而具有过高的电导率(具有至少2.0mS/cm)。
在DE 29 34 007中公开了一种纸产品或纸板产品，其具有嵌入其中的金属填充材料。对于多种电子应用而言，在该文献中提出的纸产品或纸板产品的电导率因此表现得过强。
DE 10 2010 041 630 A1公开了一种基于纤维素材料的变压器绝缘装置，其电阻率借助半导电的或不导电的纳米颗粒匹配于油的电阻。为此，分布在纤维素材料中的纳米颗粒覆层有导电的聚合物。但是，根据该文献的教导来制造绝缘元件是困难的并且兼具相对高的成本，因为在必需要执行的纤维素材料脱水时纳米颗粒的大部分被冲洗掉并且由此造成显著的颗粒损失。此外，绝缘元件具有不均匀的电导率。
发明内容
因此，本发明的目的是，为了在高压范围中对电子器件电绝缘提供可成本适宜地制造的绝缘元件，所述绝缘元件具有能精确设定的、低的且均匀分布的电导率。
为了实现该目的，提出一种如在权利要求1中提出的绝缘元件。此外，在权利要求14中提出一种具有这种绝缘元件的电子器件以及在权利要求16中提出一种用于制造这种绝缘元件的方法。优选的实施方式在从属权利要求中提出。
因此，本发明提供一种用于在高压范围中对电子器件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件，所述绝缘元件具有天然的纤维材料以及导电的颗粒，所述颗粒具有不导电的芯和包围芯的、导电的或半导电的包皮。此外，绝缘元件具有阳离子聚合物。
阳离子聚合物实现在绝缘元件内部的均匀分布的低的电导率，尤其在绝缘元件的厚度之上均匀分布的低的电导率。优选地，对此，导电颗粒和/或阳离子聚合物均匀地分布在绝缘元件中。优选地，在绝缘元件的厚度之上和有利地在整个绝缘元件之上存在均匀的分布。
优选地，绝缘元件用于在高压范围中电绝缘。但所述绝缘元件也能够用于在低于高压范围的电压中进行绝缘。通常，具有至少1000伏的有效值的交流电压以及至少1500伏的直流电压属于高压范围。优选地，绝缘元件甚至构成为，使得所述绝缘元件在至少100kV的且尤其优选至少350kV的任意的电压中起电绝缘的作用。
有利地，绝缘元件并且尤其天然的纤维材料用油、尤其变压器油浸渍。那么因此，绝缘元件具有油、尤其变压器油并且由此能直接用于相应的电子应用。对于许多电子应用并且尤其对于在变压器中并且特别在高压直流换流变压器中的使用而言，用油、尤其变压器油浸渍的绝缘元件优选具有至少1×10-16S/m，更优选至少1×10-14S/m，还更优选至少1×10-12S/m的电导率。优选地，最大电导率为1×10-7S/m，更优选1×10-8S/m。根据1980年1月1日的第二版的标准IEC 60093，2测量油中的电导率。通过应用导电颗粒能精确地设定绝缘元件的电导率并且尤其设定到该有利的值上，所述导电颗粒具有不导电的芯和包围芯的、导电的或半导电的包皮。
绝缘元件能够具有一个或多个层片，所述层片分别具有天然的纤维材料以及导电颗粒和阳离子聚合物。在此，各个层片有利地彼此连接。如果绝缘元件具有至少两个层片，那么导电颗粒和/或阳离子聚合物优选均匀地分布在至少一个层片中，优选每个层片中。优选地，在至少一个层片的厚度之上、优选在每个层片的厚度之上存在均匀的分布。
优选地，在制造绝缘元件时使用如此多的阳离子聚合物，使得按在干燥状态中绝缘元件的总重量计，阳离子聚合物共计0.1重量％至10重量％、更优选0.2重量％至2重量％并且最优选0.5重量％至1.0重量％。在使用所提出的量的阳离子聚合物的情况下，产生绝缘元件的尤其良好的可制造性。
在本发明的范围中，关于绝缘元件，能够将表述“在干燥状态中”理解为：按绝缘元件的总重量计，绝缘元件具有1重量％或更少的水。借助1997年8月29日的第二版的标准IEC60814，2执行含水量的测量。Metrohm 774样品炉结合831KF库仑计用于水测量。
优选地，导电颗粒共计在干燥状态中绝缘元件的总重量的1重量％至30重量％，更优选4重量％至30重量％，还更优选8重量％至30重量％，最优选10重量％至30重量％。这些颗粒量允许尤其在1×10-16S/m至1×10-8S/m，1×10-14S/m至1×10-8S/m以及1×10-12S/m至1×10-8S/m的范围中限定地设定油中的电导率，所述范围尤其在变压器应用中是重要的。在至少10重量％的导电颗粒的情况下，主要是导电颗粒并且不再是纤维材料对于电导率具有决定性意义，这能用颗粒的渗流效应解释。于是，借助相应的颗粒选择能够精确地设定绝缘元件的电导率并且基本上与颗粒浓度无关。从该颗粒剂量起，绝缘元件的电导率还大部分地与温度无关。如果按在干燥状态中绝缘元件的总重量计，颗粒浓度在10重量％至25重量％的范围中，优选在10重量％至20重量％的范围中，更优选在10重量％至18重量％的范围中，还更优选在10重量％至16重量％的范围中，最优选在10重量％至15重量％的范围中，那么在最小的颗粒耗费下能够达到绝缘元件的清楚限定的、与颗粒浓度和温度尽可能无关的电导率。因为颗粒通常是绝缘元件的尤其昂贵的组成部分，所以以该方式能够减少绝缘元件的总成本。
如果导电颗粒是小板状的，那么能够观察到最佳的渗流效应。因此，借助颗粒的小板状的设计方案能够降低导电颗粒在绝缘元件中的所需要的量。
有利地，从木材和/或一年生植物、尤其棉花中获得天然的纤维材料。但是替选地或附加地，纤维材料也能够基于马尼拉麻，黄麻，大麻，剑麻和/或废纸。
有利地，按在干燥状态中绝缘元件的总重量计，天然的纤维材料共计至少60重量％，尤其至少80重量％。绝缘元件由此能成本适宜地制造并且能用变压器油良好地浸渍。
导电的或半导电的包皮有利地分别完全包围颗粒的芯。所述包皮有利地基于无机材料。优选地，导电颗粒的包皮包含金属，更优选金属氧化物。包括包含金属、尤其包含金属氧化物的包皮的颗粒允许能更好限定地设定绝缘元件中的电导率。此外，这种颗粒能更简单地制造以及是更耐久的。金属氧化物例如能够是氧化锡，氧化锌，氧化铝，氧化锑，二氧化钛，二氧化锆，二氧化铟，二氧化硅或例如所提出的金属氧化物中的个别金属氧化物的混合物。优选地，金属氧化物掺杂有杂质原子。借助适合地选择杂质原子和杂质原子的剂量，能够使绝缘元件的电导率精确地匹配于期望的值。例如，考虑镓、铝、铟、铊、锗、锡、磷、砷、锑、硒、碲和/或氟作为掺杂原子。
导电颗粒的大小有利地为至多200μm(微米)，更有利地至多100μm，并且还更有利地至多60μm。优选地，颗粒大小还为至少2μm。显示出：用在该大小范围中的颗粒与阳离子聚合物组合能尤其精确地设定电导率。尤其如果导电颗粒是小板状的颗粒，导电颗粒的厚度优选位于0.3μm至4μm的范围中，尤其在0.5μm至3μm的范围中。
微粒大小和微粒大小分布能够经由不同的专业方法确定。然而，优选地，根据本发明，使用在标准方法中的借助于Malvern Mastersizer2000，APA2000(英国MalvernInstruments有限责任公司的产品)进行的激光衍射方法。该方法具有的优点是：在标准条件下能够同时确定颗粒大小和颗粒大小分布。
颗粒大小以及单个颗粒的厚度还能够借助SEM(扫描电子显微镜)图像确定。在所述SEM图像中，经由直接的测定能够确定颗粒大小和几何的颗粒厚度。为了确定平均值，单独地评估至少1000个颗粒并且对结果取平均值。
导电颗粒的芯有利地是矿物材料。优选地，芯具有天然的或合成的云母。但芯也能够具有碳酸钙、白垩、滑石、皂粘土、高岭土、玻璃、二氧化钛、二氧化硅(SiO2)、绢云母或氧化铝(Al2O3)。包括云母的导电颗粒具有较高的耐久性并且能够更好地覆层。
在尤其优选的实施方式中，导电颗粒是位于达姆施塔特的Merck公司的商品名称为51CM的产品和/或位于达姆施塔特的Merck公司的商品名称为31CM的产品。导电颗粒也能够是位于达姆施塔特的Merck公司的商品名称为40CM、60CM或42CM的产品。
优选聚乙烯亚胺(PEI)和/或阳离子淀粉用作阳离子聚合物。但阳离子聚合物也能够是聚丙烯酰胺(PAM)，聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDADMAC)，聚乙烯醇，聚酯环氧树脂，聚乙烯胺(PVAm)，聚氧化乙烯(PEO)，双氰胺-甲醛(DCD)，聚乙二胺(PAMAM)，聚酰胺-氯甲基环氧乙烷(PAE)或聚酰胺环氧树脂。
根据本发明的一个改进方案，天然的纤维材料包含按在干燥状态中天然的纤维材料的总重量计占至少50重量％，优选至少70重量％，尤其70重量％至99重量％的纤维素。
在本发明的范围中，关于天然的纤维材料，表述“在干燥状态中”能够理解为，按纤维材料的总重量计，天然的纤维材料具有1重量％或更少的水。借助1995年6月1日的第二版的标准ISO 4119，2执行含水量的测量。
除天然的纤维材料之外，绝缘元件也还能够包含微米级的和/或纳米级的纤维素。显而易见地，除天然的纤维材料之外，所述绝缘元件能够包含任意数量的其他材料。因此，除天然的纤维材料之外，在绝缘元件中例如也能够包含聚烯烃(尤其聚乙烯)、聚砜、聚酯树脂、陶瓷、芳族聚酰胺、聚四氟乙烯、直链淀粉、支链淀粉、淀粉褐藻胶、果胶、角叉菜胶、刺槐豆胶、黄原胶、瓜尔胶、琼脂、红藻胶、羧甲基纤维素(CMC)和/或罗望子提取物。
优选地，绝缘元件呈纸、卡或纸板形式存在。
本发明还涉及一种用于高压范围的、具有绝缘元件的电子器件，所述绝缘元件如详述的那样构成。电子器件尤其能够是变压器，如高压直流换流变压器。
本发明还提出一种用于制造绝缘元件的方法，所述绝缘元件如所详述的那样构成。方法具有至少下列方法步骤：
-将天然的纤维材料与导电颗粒混合，所述导电颗粒具有不导电的芯以及包围芯的、导电的或半导电的包皮；并且
-将与导电颗粒混合的天然的纤维材料脱水。
方法还具有方法如下步骤：在脱水之前将阳离子聚合物混合给天然的纤维材料。阳离子聚合物的混合能够在天然的纤维材料与导电颗粒混合之前、在天然的纤维材料与导电颗粒混合之后或与天然的纤维材料与导电颗粒混合一起执行。
附图说明
在下文中借助附图描述本发明的优选的实施方式，所述附图仅用于阐述并且不能够理解为是限制性的。在附图中示出：
图1示出根据本发明的第一绝缘元件的示意横截面图，所述第一绝缘元件具有相对小剂量的导电颗粒；
图2示出根据本发明的第二绝缘元件的示意横截面图，与图1对比，所述第二绝缘元件具有提高剂量的导电颗粒；
图3a，图3b，图3c示出导电颗粒的示意横截面图；以及
图4示出图形，所述图形示出根据本发明的绝缘元件的电导率和其导电颗粒的含量之间的关联。
具体实施方式
紧接着，提出一种用于制造用于在高压范围中对电子器件电绝缘的根据本发明的绝缘元件1的优选的实施例的方法。在图1和图2中示出这种绝缘元件1的示意横截面图，所述绝缘元件分别具有不同剂量的导电颗粒3。
天然来源的纤维材料2用于制造该实施例的根据本发明的绝缘元件1，所述纤维材料由按在干燥状态中天然的纤维材料的总重量计占至少60％，在理想情况下70％至99％的纤维素构成。在此，纤维素例如从天然的纤维材料2，例如木材或一年生植物、例如棉花中获得。碾碎纤维材料2，使得所述纤维材料为了进一步处理而以碾碎形式存在。所述纤维材料具有10SR(Schopper-Riegler肖伯尔-瑞格勒)至80SR，然而最好25SR至35SR的脱水阻力。原材料、即天然的纤维材料2的平均单位长度重量的纤维长度位于优选在0.6mm和6.0mm之间的范围中，然而更优选在0.9mm和2.2mm之间的范围中。根据1999年3月1日的第二版的标准ISO 5267-1确定脱水阻力。根据1991年的标准TAPPIT271，pm-91确定纤维长度。
碾碎的纤维材料2悬浮于水中。呈阳离子聚合物形式的添加剂、例如阳离子淀粉，阳离子聚乙烯亚胺，阳离子聚丙烯酰胺，阳离子聚二烯丙基二甲基氯化铵(PolyDADMAC)或阳离子聚乙烯醇与悬浮于水中的纤维材料2混合。添加剂的剂量应当特别在0.1重量％至10重量％，然而最好0.5重量％至1.0重量％的材料密度下进行。阳离子聚合物实现：在绝缘元件1内部实现均匀分布的低的电导率。
在优选的实施例中，聚乙烯亚胺(BASF，SK)以如下量使用，所述量对应于按在干燥状态中绝缘元件1的总重量计占0.5％至1.0％的干燥物质的份额。
在制造工艺的另一进程中，向由纤维材料2和阳离子聚合物构成的悬浮液添加导电颗粒3，所述导电颗粒具有不导电的芯和包围芯的、导电的或半导电的包皮。该颗粒3的不导电的芯是矿物填充材料，例如碳酸钙、白垩、滑石、皂粘土或者尤其优选的是云母。导电的或半导电的包皮层优选具有锡、锌、铟、钛、锆、硅和/或锑构成的氧化物。包皮层优选共计单个导电颗粒3的总质量的20重量％至60重量％。与此相应地，颗粒3的矿物填充材料具有按导电颗粒3的总质量计占40重量％至80重量％的重量份额。
导电颗粒3的大小位于2μm至200μm，但优选100μm或更小，更优选甚至60μm或更小，然而，有利地最小2μm。在此，矿物填充材料本身优选具有99.5％的灰分含量。微粒大小和微粒大小分布能够经由不同的专业方法确定。然而，优选地，根据本发明，使用在标准方法中的借助于Malvern Mastersizer 2000，APA2000(英国Malvern Instruments有限责任公司的产品)进行的激光衍射方法。该方法具有的优点是：在标准条件下能够同时确定颗粒大小和颗粒大小分布。
单个颗粒的厚度以及颗粒大小还能够借助SEM(扫描电子显微镜)图像确定。在所述SEM图像中，经由直接的测定能够确定颗粒大小和几何的颗粒厚度。为了确定平均值，单独地评估至少1000个颗粒并且对结果取平均值。
在优选的实施例中，导电颗粒3通过位于达姆施塔特的Merck公司的产品31CM(图3a)或51CM(图3a)形成。在31CM的情况下，导电颗粒3具有在2μm至15μm范围中的颗粒大小。在51CM的情况下，导电颗粒3具有在10μm至60μm范围中的颗粒大小。由氧化锑构成的包皮层6的份额在31CM中占38重量％至54重量％并且在51CM中占21重量％至36重量％，进而由云母构成的不导电的芯5的份额在31CM中占46重量％至62重量％并且在51CM占64重量％至79重量％。
替选地或附加地，应用导电颗粒3是可行的，所述导电颗粒分别具有两种云母颗粒，所述云母颗粒具有导电层，尤其包皮层6并且附加地经由石英颗粒或滑石颗粒7彼此连接。该颗粒3的导电层6在理想情况下具有由锑构成的氧化物。位于达姆施塔特的Merck公司的商品名称为40CM(图3b)、60CM(图3b)的产品的导电颗粒具有石英颗粒7。位于达姆施塔特的Merck公司的商品名称为42CM(图3c)的产品的导电颗粒包含滑石颗粒7。
在另一制造步骤中，悬浮于水中且与阳离子聚合物4以及导电颗粒3混合的纤维材料2借助筛子脱水。在紧接着的压制过程中，分离出仍留在纤维材料2中的水。
通过对悬浮液脱水形成单层片的组织结构，所述悬浮液具有60％至94％份额的天然的纤维材料2、0.8％至1.2％份额的阳离子聚合物4和5.2％至39.2％份额的导电颗粒3。最后，绝缘元件1优选由小于10个的，更优选小于8个的，并且最优选由1至7个这些单独的层片形成。这些层片能够通过在格式辊上缠绕直至50mm的厚度来形成厚的卡或纸板，所述厚度涉及在50％至90％的含水量下的潮湿状态。
在脱水过程期间，纤维材料不仅借助压力脱水，而且也借助热加热到50℃至160℃来脱水。
在脱水之后，与阳离子聚合物4和导电颗粒3混合的纤维材料2以纸、卡或纸板形式存在，并且优选具有20g/m2至12000g/m2的单位面积重量。卡优选具有225g/m2至小于600g/m2的单位面积重量。纸板优选具有600g/m2至12000g/m2的单位面积重量。纸优选具有小于225g/m2的单位面积重量。
在另一制造步骤中，面状的、脱水的纤维材料2借助粘接材料粘接，以便由此达到直至500mm的厚度。粘接材料例如能够基于聚酯类树脂、酪素或微米级或纳米级的纤维素。同样可行的是：与导电颗粒3和阳离子聚合物4混合的纤维材料2在压制过程中转化成任意三维结构的形状，并且紧随于该成型工艺之后以热学方式干燥。
导电颗粒3的量选择为，使得在脱水的绝缘元件1中存在在干燥状态中的绝缘元件的总重量的1重量％至30重量％的，优选4重量％至30重量％的，更优选8重量％至30重量％的，最优选10重量％至30重量％的含量。这些颗粒量允许尤其在1×10-16S/m至1×10-8S/m，1×10-14S/m至1×10-8S/m以及1×10-12S/m至1×10-8S/m的范围中限定地设定油中的电导率，所述范围尤其在变压器应用中是重要的。结果在图4中示出的实验得出：与没有导电颗粒3的情况对比，在明显小于10重量％的颗粒3的情况下，也就是说，尤其在小于6重量％的情况下几乎不提高绝缘元件1的油中的电导率。从大约6重量％含量并且直至大约10重量％含量的导电颗粒3起，干燥的且用油浸渍的绝缘元件1的电导率从在1×10-16S/m至1×10-11S/m之间的范围中的值升高至在1×10-9S/m至1×10-7S/m之间的范围中的值、尤其大约1×10-8S/m的值。在导电颗粒3在绝缘元件1中的浓度进一步提高到超过10重量％的情况下，绝缘元件1的电导率在1×10-9S/m至1×10-7S/m之间的范围中、尤其在大约1×10-8S/m下保持恒定。在图4中示出的油中的电导率在绝缘元件1处测量，所述绝缘元件一方面构成为纸并且另一方面构成为纸板。在纸和纸板的情况下，分别根据1980年1月1日的第二版的标准IEC 60093，2以及在23℃以及90℃的温度下确定油中的电导率。
尤其根据图1和图2能够阐述通过非常低的颗粒量几乎不影响电导率并且电导率自一定的颗粒浓度起提高，以便接着自特定的颗粒浓度起具有大致恒定的值的效果：
在如图1中示出的绝缘元件1中的导电颗粒3的浓度非常低的情况下，颗粒3均匀地嵌入在纤维材料2的各个纤维之间并且几乎不相互接触。于是，因此，对于绝缘元件1的电导率具有决定性意义的因素是纤维材料2。因此，绝缘元件1的电导率大约对应于没有导电颗粒3的相应的绝缘元件1的情况。
自导电颗粒3的大约6重量％的一定的浓度起，颗粒3彼此开始接触(图2)。绝缘元件1的电导率此后增加地通过颗粒3确定。自一定的浓度起，颗粒3形成彼此接触的颗粒3的大量的链，所述链从绝缘元件1的上侧延伸直至其下侧。因此，发生渗流效应。于是，颗粒浓度的进一步提高不再引起绝缘元件1的电导率的进一步提高，而是其达到一种饱和状态。
因此，为了用尽可能小的颗粒量达到绝缘元件1的对于许多应用值得期望的如下电导率，应当选择1重量％至30重量％，优选4重量％至30重量％，更优选8重量％至30重量％，还更优选10重量％至30重量％的颗粒浓度，所述电导率在1×10-16S/m至1×10-7S/m的范围中，尤其在1×10-14S/m至1×10-9S/m的范围中。
令人惊讶地，在所执行的实验中还显示出：绝缘元件1的电导率从超过大约10重量％的颗粒浓度起显著地与温度无关。借此，这也能够解释为：自该颗粒浓度起，主要是导电颗粒3并且不再是受温度更强烈影响的纤维材料2对于绝缘元件1的电导率具有决定性意义。
分别按在干燥状态中的绝缘元件1的总重量计，绝缘元件1的尤其优选的实施方式具有下列组分：
-10重量％的51CM；
-1重量％的阳离子聚合物4；
-0.5重量％至1重量％的水；和
-88.0重量％至88.5重量％的天然的纤维材料2。
在此，按天然的纤维材料的总重量计，天然的纤维材料2的70重量％至99.5重量％是纯的纤维素。按天然的纤维材料的总重量计，天然的纤维材料2的0.5重量％至20重量％、优选15重量％是半纤维素。按天然的纤维材料的总重量计，天然的纤维材料2的0重量％至19.5重量％，优选3重量％至5重量％是木质素。
在此描述的本发明显然并不局限于所提及的实施方式并且可以进行大量的变型。绝缘元件1例如不必强制性地是变压器的组成部分。绝缘元件1也能够用于其它电子器件、例如补偿扼流圈或者移相器的绝缘装置。此外，在变压器的情况下，其不必强制性地是油填充的变压器。根据本发明的绝缘元1显然也例如能够在气体绝缘的变压器中使用。可以设想大量的其它变型。
附图标记列表
1 绝缘元件 3 导电颗粒
2 纤维材料 4 阳离子聚合物
5 芯 6 包皮
7 石英颗粒或滑石颗粒

Claims (16)

1.一种用于在高压范围中对电子器件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件(1)，所述绝缘元件具有
-天然的纤维材料(2)；以及
-导电颗粒(3)，所述导电颗粒具有不导电的芯(5)和包围所述芯(5)的、导电的或半导电的包皮(6)；
其特征在于，
所述绝缘元件(1)还具有阳离子聚合物(4)。
2.根据权利要求1所述的绝缘元件(1)，
其中按在干燥状态中所述绝缘元件(1)的总重量计，所述阳离子聚合物(4)共计0.1重量％至10重量％，优选0.2重量％至2重量％，更优选0.5重量％至1.0重量％。
3.根据权利要求1或2所述的绝缘元件(1)，
其中按在干燥状态中所述绝缘元件(1)的总重量计，所述导电颗粒(3)共计1重量％至30重量％，优选4重量％至30重量％，更优选8重量％至30重量％，还更优选8重量％至30重量％，最优选10重量％至30重量％。
4.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中按在干燥状态中所述绝缘元件(1)的总重量计，所述天然的纤维材料(2)共计至少60重量％，尤其至少80重量％。
5.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述导电颗粒(3)的所述包皮(6)包含金属。
6.根据权利要求5所述的绝缘元件(1)，
其中所述包皮(6)包含金属氧化物，所述金属氧化物尤其掺杂有杂质原子。
7.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述导电颗粒(3)的大小位于2μm至200μm的范围中，尤其位于2μm至100μm的范围中。
8.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述导电颗粒(3)的所述芯(5)具有天然的或合成的云母。
9.根据权利要求8所述的绝缘元件(1)，
其中所述导电颗粒(3)为51CM和/或31CM。
10.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述阳离子聚合物(4)是聚乙烯亚胺或阳离子淀粉。
11.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述天然的纤维材料(2)包含按在干燥状态中所述天然的纤维材料(2)的总重量计占至少70重量％的纤维素。
12.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述天然的纤维材料(2)由木材和/或一年生植物，尤其棉花制成。
13.根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)，
其中所述天然的纤维材料(2)用油、尤其变压器油浸渍，并且其中所述绝缘元件具有1×10-16S/m至1×10-7S/m，尤其1×10-14S/m至1×10-9S/m的电导率。
14.一种用于高压范围的电子器件，
所述电子器件具有根据上述权利要求中任一项所述的绝缘元件(1)。
15.根据权利要求14所述的电子器件，
其中所述电子器件是变压器，尤其高压直流换流变压器。
16.一种用于制造根据权利要求1至13中任一项所述的绝缘元件(1)的方法，所述方法具有至少下列方法步骤：
-将天然的纤维材料(2)与导电颗粒(3)混合，所述导电颗粒具有不导电的芯(5)以及包围所述芯(5)的、导电的或半导电的包皮(6)；并且
-将与所述导电颗粒(3)混合的所述天然的纤维材料(2)脱水；
其特征在于，
所述方法具有附加的方法步骤：在脱水之前，将阳离子聚合物(4)与所述天然的纤维材料(2)混合。
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