DE1092529B

DE1092529B - Elektrischer Leiter mit einer geschichteten Isolation

Info

Publication number: DE1092529B
Application number: DEA30172A
Authority: DE
Inventors: Anders Ragner Andersson; Andreas Kelen
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1957-10-07
Filing date: 1958-08-27
Publication date: 1960-11-10

Description

Elektrischer Leiter mit einer geschichteten Isolation Die Erfindung befaßt sich mit einer geschichteten Isolation für z. B. Leiter in Hochspannungswicklungen elektrischer Maschinen.
Die für Herstellung der Isolierungen für Hochspannungsspulen verwendeten Isoliermaterialien dieser Art bestehen meist aus Glimmerschuppen, einem Trägermaterial und einer dünnen Schicht eines Bindemittels, das die Schuppen am Trägermaterial festhält. Das Trägermaterial besteht gewöhnlich aus einem porösen Material, nämlich Papier, Baumwollgewebe, Glasfasergewebe, Asbestgewebe u. dgl. Beim Isolieren elektrischer Leiter wird das Isoliermaterial in Form eines Bogens oder Bandes gemäß einem allgemein bekannten Verfahren um die Leiter gewickelt, wonach diese einer weiteren Behandlung, ebenfalls nach allgemein bekannten Verfahren, unterworfen werden. Dadurch werden die Leiter mit einer Isolierhülse umgeben.
Wenn die elektrische Feldstärke in einem Isoliermaterial mit kleinen Hohlräumen, wie z. B. in einem solchen aus Glimmerschuppen und einem porösen Trägermaterial, einen gewissen Wert überschreitet, treten in den Hohlräumen Glimmerscheinungen, d. h. elektrische Gasentladungen auf. Durch das Glimmen wird das Isoliermaterial angefressen und damit auch die Isolation zerstört. Es ist bekannt, Glimmentladungen im Inneren einer aus mehreren konzentrischen Schichten von Materialien bestehenden Isolation dadurch zu verhindern, daß man bei Herstellung der Isolation nur porenfreie Isoliermaterialien verwendet, poröse Isoliermaterialien vermeidet und die Flächen der porenfreien Isoliermaterialien mit leitenden Belägen versieht, um die Spalten, die sich zwischen verschiedenen Schichten der porenfreien Isoliermaterialien befinden, unschädlich zu machen. Hohlräume, in denen bei hohen angelegten Spannungen Glimmen auftritt, befinden sich auch zwischen der äußeren Oberfläche der Isolierhülse und der Statornute sowie zwischen der inneren Oberfläche der Isolierhülse und dem Leiter. In diesen Fällen ist es bekannt, das Glimmen zu verhindern, indem man die äußere bzw. die innere oder beide Oberflächen durch Metallisierung oder in anderer Weise leitend macht und dadurch Hohlräume an den Grenzen der Isolation kurzschließt. Es ist unter anderem bekannt, daß solche leitende, äußere Oberflächen in der Weise erzeugt werden können, daß ein durch Imprägnierung mit einer leitenden Verbindung schwach leitend gemachtes poröses Material, wie Asbest, auf der Oberfläche des schon isolierten Leiters angebracht wird. In einer Isolation, die aus aufeinanderfolgenden Schichten von Glimmer und einem porösen Trägermaterial, z. B. Papier, aufgebaut ist und somit Hohlräume im Inneren enthält, wird bei allmählicher Erhöhung einer angelegten Spannung Glimmen in den Poren des letztgenannten Materials auftreten, noch bevor die elektrische Festigkeit des Glimmers erreicht ist. Das auftretende Glimmen zerstört erst das Papier und nach und nach auch den Glimmer, d. h., die ganze Isolation wird bei einer elektrischen Beanspruchung zerstört, die bedeutend niedriger ist als diejenige, die der Glimmer selbst aushalten kann. Die gute elektrische Festigkeit des Glimmers wird also nur in geringem Maße ausgenutzt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das nachteilige Glimmen in dem porösen Trägermaterial im Inneren einer Isolierung völlig zu vermeiden.
Dies wird bei einem elektrischen Leiter mit einer geschichteten Isolation, die aus einem um den Leiter herumgewickelten Isoliermaterial aufgebaut ist, das im wesentlichen aus einem porenfreien Material mit guter elektrischer Festigkeit, vorzugsweise Glimmer, und einem porösen Trägermaterial besteht, dadurch erreicht, daß das poröse Trägermaterial erfindungsgemäß eine elektrische Leitfähigkeit hat, die einem spezifischen Oberflächenwiderstand zwischen den Grenzen 10 und 1010 Ohm entspricht. Die Feldstärke im Trägermaterial kann daher kein Glimmen in den Poren verursachen, wenn das Isoliermaterial seiner normalen elektrischen Beanspruchung ausgesetzt wird. Der Träger bildet eine in der Isolierung eingebettete, spiralförmige oder schraubenförmige, leitende Bahn. Bei elektrischer Beanspruchung des Isoliermaterials der Isolierung wird nur eine sehr geringe Feldstärke auf das Trägermaterial und praktisch die gante Beanspruchung auf das porenfreie Material entfällen. Eine Zerstörung des zusammengesetzten Isoliermaterials wird erst dann eintreten, wenn die Durchschlagsfeldstärke des porenfreien Materials überschritten wird.
Die Leitfähigkeit des Trägermaterials darf nicht so groß sein, daß elektrische Leitungsverluste der aus mehreren zusammenhängenden Schichten des Isoliermaterials bestehenden Isolation Schaden zufügen. Im Prinzip wird dem porösen Material diese zweckmäßige Leitfähigkeit in der Weise gegeben, daß seine Porenwände und Oberflächen mit einer elektrisch leitenden Schicht belegt werden. Ein solcher Belag kann durch Imprägnieren des Materials mit der Lösung eines Metallsalzes erreicht werden, wonach das Metall auf chemischem, fotolytischem oder thermischem Wege ausgeschieden wird. Um unerwünschte Elektrolytreste zu entfernen, ist es zweckmäßig, das Material einem nachfolgenden Waschen mit einem Lösungsmittel zu unterwerfen. Auf 'solche Weise kann ein Trägermaterial mit erwünschter Leitfähigkeit z. B. dadurch hergestellt werden, daß ein Papier mit einer Alkohollösung von Silbernitrat imprägniert wird, wonach das Papier mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird, so daß in dem Material befindliche Silberionen zu metallischem Silber reduziert werden. Das Papier wird danach mit Alkohol gewaschen, um zurückbleibende Elektrolytreste zu entfernen, und getrocknet. Auf dem so behandelten Papier können dann die Glimmerschuppen mit Hilfe eines Harzbindemittels aufgebracht werden.
Ein anderes Verfahren, um einen leitenden Belag hervorzubringen, besteht darin, das Trägermaterial mit Suspensionen oder kolloidalen Lösungen von Metallen, Graphit, Halbleitern oder ähnlichen Stoffen zu imprägnieren. Ein zweckmäßiges Trägermaterial kann auf diese Weise z. B. dadurch hergestellt werden, daß ein Glasfasergewebe mit einer Alkoholsuspension von Graphit imprägniert und danach getrocknet wird. Glimmerschuppen können darauf auf das behandelte Gewebe aufgebracht werden, man erhält so ein zusammengesetztes Isoliermaterial.
Auch andere als die obenerwähnten Methoden, dem Trägermaterial eine erwünschte Leitfähigkeit zu geben, sind natürlich denkbar. Das poröse Trägermaterial in dem zusammengesetzten Isoliermaterial der Isolierung gemäß der Erfindung kann aus Papier oder einem Gewebe oder einem Filz von verschiedenen Faserstoffen, wie Glasfaser, Asbestfaser, Baumwollfaser, Polyamidfaser usw., und ferner unter anderem aus Kunststoffolien bestehen, die in der einen oder anderen Weise porös gemacht worden sind. Als porenfreies Material neben Glimmer können auch z. B. Kunststoffolien mit guter elektrischer Festigkeit in Frage kommen.
In den nach den genannten Verfahren hergestellten, zusammengesetzten Isoliermaterialien, in denen die Trägermaterialien eine erwünschte Leitfähigkeit und gut ausgebildete leitende Schichten in Porenwänden und auf den Oberflächen haben, entsteht kein Glimmen, selbst wenn die Materialien erheblich höheren Beanspruchungen ausgesetzt werden als die, die sonst ein kräftiges Glimmen in entsprechenden Isoliermaterialien mit unbehandeltem Trägermaterial verursachen.

Claims

PATENTANSPRCICHE: 1. Elektrischer Leiter mit einer geschichteten Isolation, die aus einem um den Leiter herumgewickelten Isoliermaterial aufgebaut ist, das im wesentlichen aus einem porenfreien Material mit guter elektrischer Festigkeit, vorzugsweise Glimmer, und einem porösen Trägermaterial für dasselbe besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Trägermaterial eine elektrische Leitfähigkeit hat, die einem spezifischen Oberflächenwiderstand zwischen den Grenzen 10 und 1010 Ohm entspricht.
2. Leiterisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial aus Papier besteht, dessen Poren und Oberflächen mit Metallschichten belegt sind.
3. Leiterisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial aus einem Gewebe oder einem Filz aus Faserstoffen besteht und seine Poren und Oberflächen mit Metallschichten belegt sind.
4. Leiterisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial aus Papier besteht, dessen Poren und Oberflächen mit Schichten von Graphit oder einem Halbleiter belegt sind.
5. Leiterisolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial aus einem Gewebe oder einem Filz aus Faserstoffen besteht und Poren und Oberflächen mit Schichten aus Graphit oder einem Halbleiter belegt sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 581761; österreichische Patentschrift Nr. 136 860.