DE102016205673A1

DE102016205673A1 - Hohlisolator und Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE102016205673A1
Application number: DE102016205673.5A
Authority: DE
Inventors: Lutz-Rüdiger Jänicke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date: 2016-04-06
Filing date: 2016-04-06
Publication date: 2017-10-12
Also published as: US11114220B2; CN108885927A; EP3414767A1; WO2017174274A1; US20200343024A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator (1) für hohe elektrische Spannungen. Der Hohlisolator (1) umfasst ein Isolierrohr (3) und eine aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3), die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs (3) anliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators.
Insbesondere betrifft die Erfindung Hohlisolatoren für luftisolierte Hochspannungsgeräte bzw. Hochspannungskomponenten wie beispielsweise Freiluftleistungsschalter oder Freiluftdurchführungen. Hohlisolatoren für hohe elektrische Spannungen werden häufig aus keramischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen wie faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Keramische Hohlisolatoren weisen eine hohe mechanische Festigkeit, insbesondere gegenüber Biegungen, auf. Allerdings besteht bei einem unter einem hohen Gasdruck stehenden keramischen Hohlisolator Berstgefahr. Hohlisolatoren aus Verbundwerkstoffen sind mechanisch weniger stabil, aber dafür berstsicherer als keramische Hohlisolatoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Hohlisolators durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen umfasst ein Isolierrohr und eine aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung des Isolierrohrs, die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs anliegt. Das Isolierrohr ist beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt.
Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator kombiniert somit vorteilhaft die mechanische Stabilität eines beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigten Isolierrohrs mit der Berstsicherheit faserverstärkter Kunststoffe. Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator ist daher mechanisch stabiler als ein Hohlisolator, der aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, und berstsicherer als ein Hohlisolator, der beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine um das Isolierrohr und die Ummantelung herum angeordnete elektrisch isolierende Beschirmung vor. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einer Verwendung des Hohlisolators im Freien, bei der er wechselnden Witterungsbedingungen, insbesondere Niederschlägen, ausgesetzt ist.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens einen an einem Ende des Hohlisolators angeordneten Flansch mit einem ringförmig um eine Isolatorlängsachse des Hohlisolators verlaufenden Flanschkragen vor. Dabei ist beispielsweise wenigstens ein Flansch mit dem Isolierrohr oder mit der Ummantelung verbunden. Flansche, die an Enden des Hohlisolators angeordnet sind, ermöglichen vorteilhaft eine zuverlässige und einfache Verbindung des Hohlisolators mit weiteren Bauelementen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines Hohlisolators für hohe elektrische Spannungen wird ein Isolierrohr beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt und das Isolierrohr wird mit einem faserverstärkten Kunststoff ummantelt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Hohlisolators mit den oben genannten Vorteilen.
Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Isolierrohr mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Isolierrohr herum angeordnet wird und in die wenigstens eine Fasermatte anschließend durch eine Vakuumtränkung der Kunststoff eingebracht wird. Eine dazu alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Isolierrohr mit einem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr herum fadengewickelt wird. Beide vorgenannten Ausgestaltungen des Verfahrens ermöglichen das Ummanteln eines Isolierrohrs aus einem keramischen Material mit einem faserverstärkten Kunststoff, wobei die Vorteilhaftigkeit einer dieser Ausgestaltungen von den jeweils zur Herstellung des Isolierrohrs und/oder der Ummantelung verwendeten Materialien abhängen kann.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass vor der Ummantelung des Isolierrohrs an wenigstens einem Ende des Isolierrohrs ein Flansch angeordnet wird. Dabei wird der wenigstens eine Flansch beispielsweise durch eine Zementierung mit dem Isolierrohr verbunden. Alternativ dazu kann nach der Ummantelung des Isolierrohrs an wenigstens einem Ende der Ummantelung ein Flansch angeordnet werden. Dabei wird der wenigstens eine Flansch beispielsweise durch eine Klebeverbindung mit der Ummantelung verbunden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit einer Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigt die einzige Figur eine Schnittdarstellung eines Hohlisolators 1 für hohe elektrische Spannungen. Der Hohlisolator 1 umfasst ein Isolierrohr 3, eine Ummantelung 5 des Isolierrohrs 3, eine Beschirmung 7 und zwei Flansche 9, 11.
Das Isolierrohr 3 ist aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff wie z. B. Polymethylmethacrylat gefertigt. Die Ummantelung 5 ist aus einem faserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem faserverstärkten Gießharz wie Epoxidharz, gefertigt und liegt an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs 3 an. Beispielsweise wird zur Herstellung des Hohlisolators 1 das Isolierrohr 3 mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Isolierrohr 3 herum angeordnet wird und in die wenigstens eine Fasermatte anschließend durch eine Vakuumtränkung der Kunststoff eingebracht wird. Alternativ wird das Isolierrohr 3 mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr 3 herum fadengewickelt wird.
Die Flansche 9, 11 sind an sich gegenüber liegenden Enden des Hohlisolators 1 angeordnet und weisen jeweils einen ringförmig um eine Isolatorlängsachse 13 des Hohlisolators 1 verlaufenden Flanschkragen 15 auf. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Flansch 9, 11 mit einer Außenoberfläche der Ummantelung 5 verbunden. Dazu werden die Flansche 9, 11 beispielsweise an die Ummantelung 5 geklebt. Ein alternatives (nicht dargestelltes) Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Ummantelung 5 nur einen zwischen den Flanschen 9, 11 verlaufenden Abschnitt des Isolierrohrs 3 umgibt und jeder Flansch 9, 11 direkt mit dem Isolierrohr 3 verbunden ist. Dazu werden die Flansche 9, 11 beispielsweise an das Isolierrohr 3 zementiert.
Die Beschirmung 7 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Silikon, gefertigt. Die Beschirmung 7 ist an einer Außenoberfläche der Ummantelung 5 zwischen den Flanschen 9, 11 angeordnet und weist mehrere ringförmig um die Isolatorlängsachse 13 verlaufende schirmartige Lamellen 17 auf.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Hohlisolator (1) für hohe elektrische Spannungen, umfassend – ein Isolierrohr (3) – und eine aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3), die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs (3) anliegt.
Hohlisolator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierrohr (3) aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt ist.
Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine um das Isolierrohr (3) und die Ummantelung (5) herum angeordnete elektrisch isolierende Beschirmung (7).
Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens einen an einem Ende des Hohlisolators (1) angeordneten Flansch (9, 11) mit einem ringförmig um eine Isolatorlängsachse (13) des Hohlisolators (1) verlaufenden Flanschkragen (15).
Hohlisolator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Flansch (9, 11) mit dem Isolierrohr (3) verbunden ist.
Hohlisolator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Flansch (9, 11) mit der Ummantelung (5) verbunden ist.
Verfahren zur Herstellung eines Hohlisolators (1) für hohe elektrische Spannungen, wobei – ein Isolierrohr (3) gefertigt wird – und das Isolierrohr (3) mit einem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierrohr (3) aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierrohr (3) mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Isolierrohr (3) herum angeordnet wird und in die wenigstens eine Fasermatte anschließend durch eine Vakuumtränkung der Kunststoff eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierrohr (3) mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr (3) herum fadengewickelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3) an wenigstens einem Ende des Isolierrohrs (3) ein Flansch (9, 11) angeordnet wird.
Verfahren nach einem Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Flansch (9, 11) durch eine Zementierung mit dem Isolierrohr (3) verbunden wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3) an wenigstens einem Ende der Ummantelung (5) ein Flansch (9, 11) angeordnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Flansch (9, 11) durch eine Klebeverbindung mit der Ummantelung (5) verbunden wird.