CN112640006B - 电气设备及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的技术方案是一种电气设备(1)，具有用玻璃纤维材料(3)包覆的芯子(2)，其中，所述玻璃纤维材料(3)用树脂预浸渍，其特征在于，将由物质构成的层(6)施加到玻璃纤维材料(3)上，该物质至少部分地由“高温硫化”硅橡胶构成。此外，本发明的技术方案还在于一种相应的制造方法。
Description
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的电气设备和根据权利要求10的电气设备的制造方法。
在中压和高压范围内使用过压保护放电器，以安全地将所谓的过电压、即远高于在运行中规定的标称电压的电压排导至大地。由此避免对诸如变压器之类的设备的损坏。例如，可以在架空线上布置用于高压的过压保护放电器，并且在发生雷击或短路时将不允许的大电流朝大地排导。过压保护放电器基本上具有壳体和金属氧化物电阻器、即所谓的压敏电阻器。压敏电阻器是这样的电阻器，其电阻值非常高，直至达到由结构决定的阈值电压，并且在阈值电压以上电阻值剧烈减小，因此过压保护放电器成为良好的电导体。例如，金属氧化物电阻器以盘的形式彼此叠置地布置在壳体中，并且在壳体的各个端部处与高压电势和地电势连接。壳体用于保护电阻器免受外部影响和机械负荷。在此，过压保护放电器在正常运行中几乎不导电，因此仅小的泄漏电流流向大地。与此相反，在故障情况下流过高的漏电电流。
从专利文献EP 1 436 819 B1已知一种过压保护放电器。该过压保护放电器设置用于中压层面并且具有多个压敏电阻块，这些压敏电阻块彼此堆叠成放电器柱。通过用(用树脂)预浸渍的纤维材料缠绕放电器柱(“缠绕”或“包裹”结构)使放电器柱机械稳定。纤维材料实施为织物，即，材料的多个单独的纤维交替地彼此交叉。当预浸渍的纤维材料已硬化时，例如通过注塑工艺施加由硅酮制成的壳体，其具有用于延长爬电距离的伞裙。用于具有伞裙的壳体的RTV硅酮通过注塑施加。根据所需的交联温度区分冷交联(RTV)硅橡胶和热交联(HTV)硅橡胶(RTV＝室温交联，HTV＝高温交联)。
RTV硅酮例如在20℃的室温至大约150℃之间的温度范围内固化。在20℃的温度下，固化通常需要数小时，而在150℃下30分钟可能就够了。在填充用于例如壳体的模具时，通常不提供增大的填充压力。
HTV硅酮在155℃至170℃的温度下固化。通常在165℃下固化需要10分钟和大约800巴的填充压力。
此外已知在约105℃至150℃之间固化的LSR硅酮，其中，在大约40巴的填充压力下，通常使用120℃的温度，持续时长约20分钟。
水蒸气可穿透硅酮。在运行期间，这使得水蒸气能够持续扩散进出壳体。缠绕设计的放电器在缠绕的纤维材料中并且在缠绕的纤维材料和压敏电阻块之间的边界层中具有空腔。这些空腔引起局部放电并且可能填充有水。积水可能导致局部放电和/或设备中的功率损耗增大。两种机制都缩短设备的寿命并且导致过早的故障。对于通过树脂浸渍的玻璃纤维带或玻璃纤维垫机械加强的设备，防止水分渗透特别重要。在此，缠绕的活性部分(根据制造商规定)在定义的时间和定义的温度下固化。由此实现所需的强度。随后将固化的活性部分用硅酮包覆。由于水分的渗透，放电器的使用寿命明显降低。迄今为止，在现有技术中，缠绕设计的放电器的制造在真空下实施，这是费时、耗能且昂贵的。由此避免空腔。
基于已知的电气设备，本发明所要解决的技术问题是提供一种电气设备，该电气设备相对特别耐气候、耐久且能廉价地制造。
本发明通过根据权利要求1的电气设备解决该技术问题。
出乎意料的是，测试表明，在数百巴的非常高的压力下施加高温硫化(HTV)硅橡胶时，通过高的加工压力本身可以用硅酮填充在缠绕体中和在玻璃纤维材料的中间层中的最小空腔。这样的压力例如在注塑过程中达到。
这具有的优点是，不必采取特别的预防措施诸如在真空下作业来施加玻璃纤维材料，以便减少空腔或气塞物的数量和尺寸或者完全避免这些空腔。由此使得例如用玻璃纤维带缠绕芯子的特别廉价的生产过程成为可能。例如可以使用预制的、预浸渍的玻璃纤维带。不需要单线缠绕。
虽然由专利文献EP 1 091 365 B1已知一种用于制造中空复合绝缘子的方法，其中，当在外部在注塑过程中施加“高温硫化”(HTV)硅橡胶时，将塑料管支撑在内部，以便安设具有延长爬电距离的伞裙的外壳。但在现有技术中未公开令人惊讶的效果、即在玻璃纤维带上使用HTV时，能够封闭玻璃纤维带中的空腔。
由于省去了用于玻璃纤维带的额外的处理步骤，因此通过本发明可以实现更快和更廉价的制造。这尤其有利于中压放电器，因为在该市场上许多制造商以同类产品竞争，这导致巨大的价格压力。另外的优点是，HTV硅酮比RTV硅酮固化得更快。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，所述层被如此施加，使得所述芯子和所述玻璃纤维材料之间的空腔基本上被所述物质填充。这可以在制造中例如通过高压、例如在注塑过程中实现。通常，为了将HTV硅酮挤压通过玻璃纤维材料并且在芯子的表面处封闭最小的空腔需要数百巴的处理压力。这有利于减少局部放电，因为水分不能渗透到空腔中。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，所述层被如此施加，使得所述玻璃纤维材料中的空腔基本上被所述物质填充。这可以在制造中例如通过高压、例如在注塑过程中实现。通常，为了将HTV硅酮压入玻璃纤维材料中并且封闭玻璃纤维之间的最小的空腔需要数百巴的处理压力。这有利于减少局部放电，因为水分不能渗透到空腔中。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，玻璃纤维材料通过缠绕芯子被施加。这是有利的，因为可以廉价地购买市面上的成卷的玻璃纤维材料。在芯子被缠绕一层或多层之后，该材料可以通过加热作用硬化，因为该材料已用树脂预浸渍。例如可以使用根据中国标准“中华人民共和国机械行业标准，JB/T 6236-2015，电气绝缘用树脂浸渍玻璃绑扎带”的带状玻璃纤维材料，例如“2845-W”型玻璃纤维材料。这是一种带子，其中，玻璃纤维单向地沿纵向延伸。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，所述玻璃纤维材料设计为带子，该带子的宽度小于所述芯子的长度。这是优点，因为这样的带子是可商购的并且因此可以廉价地使用。该带子例如可以以部分重叠的方式倾斜缠绕，以便包围整个芯子。例如，在多层缠绕的情况下，可以例如交替地沿一个方向缠绕并且此后沿另一方向缠绕。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，带子围绕芯子缠绕多次。这是优点，因为获得了特别良好的(例如抵抗设备承受的弯曲载荷的)机械稳定性。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，在所述层上设置有具有延长爬电距离的伞裙的壳体，其中，所述壳体由至少按比例具有“高温硫化”硅橡胶的物质构成。这是优点，因为HTV硅酮可以在高温下固化，这特别快地进行。这节省了生产时间并且降低了制造成本。
在前述实施方式的扩展设计中，所述层和壳体一体式地施加到玻璃纤维材料上。因此，使用分别包含HTV硅酮的相同的物质。这特别有利，因为在制造中，所述层和具有伞裙的壳体可以在仅唯一的步骤中施加。这例如可以通过相应的模具在注塑过程中进行。由此更简化并且更进一步加速制造。在此节省了成本。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，所述电气设备具有过压保护放电器，该过压保护放电器的芯子具有放电器柱，该放电器柱具有多个压敏电阻盘。这是优点，因为放电器柱已经具有足够的机械稳定性以承受施加层和壳体时的高压。
在按照本发明的电气设备的优选实施方式中，过压保护放电器设计用于中压应用。这是优点，因为尤其对于中压放电器，激烈的价格战使得需要节省成本的设计。
基于已知的用于电气设备的制造方法，本发明所要解决的技术问题是提供一种制造方法，通过该制造方法能够廉价地制造电气设备，该电气设备相对特别耐气候并且耐久。
本发明通过根据权利要求10的用于电气设备的制造方法解决该技术问题。优选实施方式由从属权利要求11至15给出。按照本发明的制造方法及其实施方式按照意义具有如前面针对按照本发明的设备阐述的相同优点。
为更好地阐述本发明，在附图中示意性地
图1示出在过压保护放电器的制造中的中间步骤；和
图2示出过压保护放电器的实施例；和
图3示出根据图1的实施例的详细视图。
该图示出在电气设备的制造中的中间步骤。在此示出用于中压应用的过压保护放电器1，其具有芯子，该芯子具有形成放电器柱的多个压敏电阻盘2。在放电器柱的端部处分别布置有端部配件4、5。放电器柱用带子9缠绕，该带子具有玻璃纤维材料3，其中，玻璃纤维材料3预浸渍有树脂。带子9的宽度d小于芯子2的长度e，因此带子可以环绕地且略微倾斜地缠绕在芯子上。
图2示出完成的过压保护放电器的实施例的横剖面图，但其中仅示出对本发明而言必需的技术细节。压敏电阻盘2或放电器柱完全配设有层6，该层被施加到玻璃纤维材料3上。层6由这样的物质构成，该物质至少部分地由“高温硫化”(HTV)硅橡胶构成。
在层6上设有具有延长爬电距离的伞裙10的壳体11，其中，壳体11同样由该物质构成，即也至少部分地具有“高温硫化”硅橡胶。在此，层6和具有伞裙10的壳体11已在唯一的注塑步骤中制造。
图3示出在高压下通过注塑方法施加具有HTV硅酮的物质，使得芯子2和玻璃纤维材料3之间的空腔7基本上被该物质填充。玻璃纤维材料中的空腔8也基本上被该物质填充。
本发明的该实施例的优点是，可以廉价地并且特别耐气候地制造诸如过压保护放电器之类的设备。此外还减少或很大程度地避免了由于空腔引起的局部放电。
Claims (10)
1.一种电气设备，包括：具有芯子(2)的过压保护放电器(1)，该芯子包括具有多个压敏电阻盘的放电器柱并且用玻璃纤维材料(3)包覆，其中，所述玻璃纤维材料(3)用树脂预浸渍，其中，至少部分地由“高温硫化”硅橡胶构成的物质的层(6)被施加到用树脂预浸渍的玻璃纤维材料(3)上，其中，所述层(6)在数百巴的压力下通过注塑过程被如此施加，使得所述芯子(2)和所述玻璃纤维材料(3)之间的空腔(7)基本上被所述物质填充。
2.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述层(6)被如此施加，使得玻璃纤维材料中的空腔(8)基本上被所述物质填充。
3.根据权利要求1或2所述的电气设备，其特征在于，所述玻璃纤维材料(3)通过缠绕所述芯子(2)被施加。
4.根据权利要求3所述的电气设备，其特征在于，所述玻璃纤维材料(3)设计为带子(9)，该带子的宽度(d)小于所述芯子(2)的长度(e)。
5.根据权利要求4所述的电气设备，其特征在于，所述带子(9)围绕所述芯子(2)缠绕多次。
6.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，在所述层(6)上设置有具有延长爬电距离的伞裙(10)的壳体(11)，其中，所述壳体(11)由至少按比例具有“高温硫化”硅橡胶的物质构成。
7.根据权利要求1所述的电气设备，其特征在于，所述过压保护放电器(1)设计用于中压应用。
8.一种用于电气设备的制造方法，所述电气设备包括：具有芯子(2)的过压保护放电器(1)，该芯子包括具有多个压敏电阻盘的放电器柱，所述制造方法具有以下步骤：
- 通过用玻璃纤维材料(3)包覆来稳定芯子(2)，其中，玻璃纤维材料(3)用树脂预浸渍；
其中，将由物质构成的层(6)施加到用树脂预浸渍的玻璃纤维材料(3)上，其中，“高温硫化”硅橡胶至少部分地用于所述物质，其中所述层(6)在数百巴的压力下通过注塑过程如此被施加，使得所述芯子和所述玻璃纤维材料之间的空腔基本上被所述物质填充。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述层(6)如此被施加，使得所述玻璃纤维材料中的空腔基本上被所述物质填充。
10.根据权利要求8至9之一所述的制造方法，其特征在于，将具有延长爬电距离的伞裙(10)的壳体(11)施加到所述层(6)上，其中，将至少部分地具有“高温硫化”硅橡胶的物质用于壳体(11)。
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