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Gießharzisolierkörper, insbesondere Durchführung Die Erfindung bezieht
sich auf einen Gießharzisolierkörper, insbesondere Durchführung, mit eine räumliche
Struktur aufweisende Trägermaterialschichten, zwischen denen ebene Schichten vorgesehen
sind.
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Als Trägermaterial ist Wehpapier bekannt, das jedoch den Nachteil
aufweist, daß es nur in einer Ebene ohne Verformung biegsam ist und daher in aufwendiger
Weise für die einzelnen Schichten Wellpapierzylinder von unterschiedlichen Durchmessern
hergestellt werden müssen. Da Wellpapier nicht ohne weiteres in der Form von Bändern
verwendet werden kann, ist die Herstellung langer Durchführungen sehr erschwert
und vor allem gebogener Durchführungen praktisch unmöglich.
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Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung von Wellpapier als Trägermaterial
besteht darin, daß sich dabei durchgehende geradlinige Kanäle gleichen Querschnitts
auf der ganzen Länge der Wellpapierschicht ergeben. Diese Kanäle führen bei der
nachträglichen Füllung mit Gießharz und der darauffolgenden Aushärtung desselben
zur Entstehung von Härtekontraktions- und Wärmedehnungsspannungen. Bei solchen durch
die Wellung des Trägermaterials begrenzten langen geradlinigen, einen kleinen Querschnitt
aufweisenden Stäbchen des Gießharzes machen sich die auf die Erkaltung und auf die
Aushärtungsreaktion zurückzuführenden mechanischen Spannungen in gefährlichem Maße
in der Axialrichtung bemerkbar, so daß leicht Querrisse entstehen, welche im elektrischen
Feld Glimmentladungen und hierdurch die Zerstörung des Isolierkörpers verursachen.
Für ein rißfreies Aushärten nach dem Vergießen ist außerdem die Flexibilität der
Trägerschicht von großer Bedeutung, denn je weniger flexibel das Schichtgebilde
ist, um so leichter können Radialrisse auftreten. Zylindrische Wellpapierschichten
besitzen jedoch nicht genügend Flexibilität, damit sich diese Schichten den beim
Aushärten wirksam werdenden Kräften ohne radiale Rißbildung anpassen können.
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Die langen geraden Kanäle mit gleichbleibendem Querschnitt haben außerdem
den großen Nachteil, daß sich der Füllstoff des Harzes nicht gleichmäßig auf die
ganze Länge verteilt, weil er sich während der Härtungszeit absetzt, was vor allem
bei dünnflüssigen Harzen, und zwar solchen mit großer Gebrauchsdauer der Fall ist.
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Es ist auch schon die Verwendung von profiliertem Papier in der Kabelisolation
bekanntgeworden. Hierbei handelt es sich jedoch nicht um eine Gießharzisoherung,
und die dortige Verwendung der Papierbahnen dient zu ganz anderen Zwecken und hat
ganz andere Aufgaben zu erfüllen als bei Gießharzkörpern. Die Erfindung vermeidet
die vorgenannten Nachteile bekannter Gießharzisolierkörper mit räumliche Struktur
aufweisenden Trägermaterialschichten, dadurch, daß das Trägermaterial senkrecht
zu seiner Ebene hervorragende reliefartige Ausbuchtungen aufweist.
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Die in der Erfindung vorgeschlagenen Trägermaterialien lassen sich
vorteilhaft in der Form von verhältnismäßig schmalen Bändern. schraubenlinienförmig
zu konzentrischen Schichten aufwickeln. Auf diese Weise wird es erst praktisch möglich,
sehr lange bzw. gebogene Durchführungen herzustellen. Bei der Herstellung von geraden
Durchführungen ist es ferner nicht mehr nötig, unter genauer Einhaltung von sorgfältig
gewählten Maßtoleranzen rechteckige Trägermaterialblätter für jede Durchführung
vorzubereiten.
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Das mit reliefartigen Ausbuchtungen versehene Trägerbandmateriar nach
der Erfindung hat eine weit größere Flexibilität als die bekannten Wellpapierzylinder,
und es kann sich daher weit besser durch Verschieben und Nachgeben den Aushärtkräften
anpassen, so daß Querrisse weitgehend vermieden werden.
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Die erfindungsgemäße Verwendung des Trägermaterials hat ferner eine
bessere statische Verteilung des Trägermaterialstoffes im Inneren des Gießharzisolierkörpers
zur Folge. Des weiteren erlauben die Form und Anordnung der reliefartigen Ausbuchtungen
eine weit bessere Verteilung des Gießharzes
gegenüber dem Trägermaterialgerüst.
Gegenüber den vorbekannten, ein Wellkartongerüst enthaltenden Gießharzisolierkörpem
weisen also diejenigen nach der Erfindung eine homogenere, a>isotropere«c Struktur
auf. So können z. B. geradlinige Kanäle gleichen Querschnittes, die sich auf die
ganze Länge des Durchführungskörpers erstrecken, vermieden werden. Somit ermöglicht
die Anwendung des Trägermaterials nach der Erfindung, die Entstehung von weiter
oben erwähnten Querrissen- zu verhindern.
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Auch der Nachteil der unhomogenen Verteilung von insbesondere mineralischen
Füllstoffen, wie z. B. Quarzmehl, infolge der graduellen Entmischung bzw. Absetzung
des Füllstoffes während der Härtungszeit wird durch die Verwendung der Trägermaterialien
nach der Erfindung weitgehend behoben. Die erfindungsgemäß vorgeschlagenen Trägermaterialien
wirken nämlich - wie Versuche bestätigt haben - auf den Absetzungsvorgang des Füllstoffes
im noch flüssigen Harz hemmänd. Die Entmischung des Gießharzes kann dadurch bei
den erfindungsgemäßen Durchführungen weitgehend verhindert werden. Deshalb können
auch viel dünnflüssigere Harzausgangsstoffe Anwendung finden, welche die Herstellung
von größeren bzw.längeren Gießharzkörpern erlauben.
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Die für die erfindungsgemäßen Gießharzisolierkörper verwendeten Trägermaterialien
sind aus einem vorzugsweise saugfähigen, insbesondere porösen flächigen Ausgangsmaterial'hergestellt.
Sie können vorzugsweise aus faserstoffhaltigen oder zellulosefaserhaltigen Materialien,
z. B. aus Papier oder papierähnlichem Stoff bestehen. Für die Anwendung im Sinne
der Erfindung weist das Trägermaterial mindestens auf einer Seite hervorstehende
reliefartige Ausbuchtungen auf. Die Form und die Anordnung dieser Ausbuchtungen
sind derart; 'däß das Trägermaterialblatt in mehr als einer Richtung biegsam ist
ohne Verformung bzw. ohne mechanische Zerstörung, z. B. Rißbildung, bzw. ohne örtliche
Überbeanspruchung der Struktur des Trägermaterials, welche zur Zerstörung derselben
führen könnte.
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Die hervorstehenden reliefartigen Ausbuchtungen bewirken, daß die
Höhe der räumlichen Ausdehnung eines Trägermaterialblattes ein mehrfaches der Dicke
des Ausgangsstoffblattes ausmacht. Solche Trägermaterialien werden z. B: durch Prägung
hergestellt.
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Die Ausbuchtungen bzw. die Prägung des Trägermaterials können vorzugsweise
halbsphärisch oder kugelkalottenförmig sein. Dabei können die Ausbuchtungen abwechslungsweise
auf der einen und auf der anderen Seite des Trägermaterialblattes liegen, d. h.,
es wechseln sich Vertiefungen und Erhebungen ab.
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Die Form der Ausbuchtungen braucht nicht auf kugelkalottenartige Gebilde
beschränkt zu sein. Es kommen auch verschiedene andere Formen von Prägungen in Betracht,
so z. B. dreieckförmige oder viereckförmige, z. B. quadrat- oder rombusförmige (alle
mit mehr oder weniger abgerundeten Ecken) oder auch z: B. ovale oder ellipsenförmige.
Es sind ferner Trägermaterialien mit Kombinationen aus verschiedenen Ausbuchtungsformen
oder mit einer kontinuierlichen, z. B. zickzackförmigen Prägung verwendbar. Des
weiteren kommen Trägermaterialien, deren sämtliche Ausbuchtungen auf der gleichen,
Seite des Blattes hervorstehen, -in Betracht.
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Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen F i g. 1a bis 1c gemäß der Erfindung verwendete Trägermaterialien,
F i g. 2 in schematischer Darstellung einen zylindrischen Gießharzisoherkörper im
Querschnitt (links) und im Längsschnitt (rechts), F i g. 3a eine Ansicht in axialer
Richtung auf eine ungefüllten Gießharzisolierköiper (obere Hälfte) und einen radialen
Querschnitt des gefüllten Gießharzisoherkörpers (untere -Hälfte), F i g. 3b einen
Längsschnitt nach F i g. 2 bzw. 3a, F i g. 4 eine schematische Darstellung einer
Aufschichtung des Trägermaterials.
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Der Hochspannungsleiter 1 ist durch mehrere koaxial- angeordnete Trägermaterialschichten
2 umgeben. Diese Schichten dienen einerseits zur mechanischen Verstärkung des Gießharzisolierkörpers,
andererseits zur -Distanzierung von zwischen den Schichten angeordneten leitenden
Kondensatorbelägen 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Trägermaterial
mit abwechslungsweise auf der einen bzw. der anderen Seite des Trägermaterialblattes
hervorstehenden halbkugelförmigen Ausbuchtungen verwendet, wie es in F i g. 1a gezeigt
ist. F i g. 1b zeigt dreieckförmige und F i g. 1c ovale oder ellipsenförmige Prägungen.
Die durch Aufschichtung des Trägermaterialgerüstes entstandenen, durch axiale und
tangentiale Verbindung untereinander zugänglichen Hohlräume werden mit Gießharz,
vorzugsweise Niederdruckgießharz, ausgefüllt.
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Der Gießharzkörper ist mit 4 bezeichnet.
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Die obere Hälfte der F i g. 3a zeigt eine Ansicht in axialer Richtung
eines aufgeschichteten Gerüstes samt den zwischen den einzelnen Trägermaterialschichten
angeordneten Kondensatorsteuerbelägen, so wie es aussieht vor der Füllung mit dem
Gießharz. Wie hier ersichtlich, versperren die abwechslungsweise auf die eine bzw.
auf die andere Seite des Trägermaterialblattes herausragenden halbkugelförmigen
Ausbuchtungen in axialer Richtung die Sicht durch das Trägermaterialgerüst. Das
Gerüst erscheint also in axialer Richtung, als ob es durch die Aufschichtung von
kugelförmigen bzw. perlartigen Gebilden versperrt wäre.
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Die untere Hälfte von F i g. 3a zeigt einen Querschnitt durch einen
das gleiche Gerüst enthaltenden Gießharzisolierkörper der fertigen Durchführung
nach der Erfindung. Die F i g. 3b zeigt ein Stück eines Längsschnittes durch die
gleiche Durchführung. Dieselben' Bezugszahlen bezeichnen die gleichen Teile wie
bei F i g. 2. Je nachdem, ob der Schnitt zwischen oder durch die Ausbuchtungen gelegt
wird, ergibt das Trägermaterial im Längsschnitt eine aus Halbkreisen und kurzen
geraden Linienabschnitten zusammengesetzte Wellenlinie 2 oder aber eine gerade Linie
2'.
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F i g. 4 zeigt in schematischer Darstellung, wie die Aufschichtung
des Trägermaterials auf dem Hochspannungsleiter 1 durch Aufwicklung in Schraubenlinienform
von schmalen Trägermaterialbändern vorgenommen werden kann. Das schmale Trägermaterialband
2 wird schraubenlinienförmig auf den in gleicher Weise entstandenen Zylinder des
Trägermaterialgerüstes gewickelt. Dieser besteht aus mehreren koaxialen Schichten
des Trägermaterials, zwischen welchen jeweils ein zylindrischer Kondensatorsteuerbelag
angeordnet worden ist. Die im dargestellten Arbeitsgang entstehende Schicht ist
mit 4 bezeichnet, Die Bandbreite sollte vorzugsweise so gewählt werden, daß beide
Ränder entweder zwischen die Ausbuchtungen
fallen oder daß sie
die -Ausbuchtungen halbieren. Die Ausbuchtungen erscheinen abwechslungsweise als
Erhöhungen 5 oder als Vertiefungen 6.
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Das für den Isolierkörper nach der Erfindung benutzte Gi--ßharz kann
in an sich bekannter Weise Füllstoffe enthalten. Es kann insbesondere mit anorganischen
Füllstoffen, wie z. B. mit Quarzmehl oder -sand, vermengt sein.
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Zwischen den einzelnen Schichten des Trägermaterials können konzentrische
Zwischenlagen aus ebenem, vorzugsweise saugfähigem und/oder porösem Material angeordnet
sein. Es. können aber auch Trägermaterialien verwendet werden, welche ein sogenanntes
Deckblatt aus dem gleichen oder aus anderem Stoff aufweisen. Sowohl das Deckblatt
wie auch das Trägermaterial selbst können an verschiedenen Stellen Aussparungen,
Öffnungen oder Perforierungen aufweisen. Deren Form und Anordnung kann z. B. vorteilhafterweise
so gewählt sein, daß sie den freien Durchtritt des Harzes bei dessen Einfüllung
erleichtern. bzw. fördern.
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Das Deckblatt kann auch aus einem elektrisch leitenden Material, z.
B. aus einer metallischen Folie bestehen. Es können aber auch auf jede Trägermaterialschicht
separate Kondensatorsteuerbeläge angeordnet werden.
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Je nach dem Ausgangsstoff des Trägermaterials können die Deckfolien
mit dem Trägermaterial verbunden sein, z. B. indem sie auf den Berührungspunkten
mit den Ausbuchtungen des Trägermaterials verklebt oder verschweißt sind. Es sind
ferner Trägermaterialien verwendbar, die auf beiden Seiten des Blattes eine Deckschicht
aufweisen.
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Nachstehend werden zur weiteren Erläuterung der Erfindung drei Ausführungsbeispiele
ihrer praktischen Anwendung für die Lösung verschiedener, häufig vorkommender Einbauaufgaben
beschrieben. Anwendungsbeispiel 1 Zylindrische, geradachsige Kondensatordurchführung
Auf einen zylindrischen Kupferbolzen von 30 mm Durchmesser und einer Länge von 1400
mm werden sechs Schichten eines Trägermaterials mit der Struktur gemäß F i g. 1a
aufgebracht. Die gesamte Schichtdicke beträgt 18 mm. Zwischen jeder Schicht ist
eine elektrisch leitende gelochte Einlage aus einer auf Papier kaschierten Aluminiumfolie
(sogenanntes Höchstätterpapier) angeordnet. Die leitenden Einlagen haben von Schicht
zu Schicht von innen nach außen eine abnehmende Länge,, wie es bei Kondensatordurchführungen
üblich ist. Die entsprechenden Trägerschichten sind auf jeder Seite um etwa 5 mm
länger als die darüber angeordnete leitende Schicht.
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Das Trägermaterial wird zu 80 mm breiten Streifen geschnitten und,
wie in F i g. 4 dargestellt, wendelförmig um den Leiter gewickelt, so daß sich die
Papierkanten berühren. Die leitenden Einlagen werden in Form eines rechteckig zugeschnittenen
Blattes koaxial auf den Träger aufgelegt und mit Klebstreifen fixiert. Über die
erste Schicht werden fortlaufend in analoger Weise die fünf weiteren Schichten aufgebracht.
Benachbarte Trägerschichten werden gegenläufig zueinander angeordnet.
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Der mit den Distanzierungselementen und leitenden Einlagen versehene
Bolzen wird in einer zylindrischen Gießform von 84 mm Innendurchmesser zentrisch
eingebaut. Die Gießform ist unten geschlossen und oben mit einem Eingußtrichter
versehen. Die Form wird in einen heizbaren Vakuumkessel senkrecht eingebaut und
bei einem Druck von 0;5 mm Hg während 4 Stunden getrocknet und entgast. Unter Vakuum
wird das Gießgemisch von 80°C oben zugegeben, nach 10 Minuten der Druck ausgeglichen
und während 12 Stunden bei 90°-C und 8 Stunden bei 120°C gehärtet. Nach dem Erkalten
wird der Gießling entformt. Der äußerste Belag wird durch eine leitende Verbindung
an Erde gelegt.
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Materialien Distanzierung aus geprägtem Cellulosepapier, maschinenglatt,
Struktur gemäß F i g. 1 a (sogenanntes Kugelpapier oder Papier mit Bienenwabenprägung).
Totale Dicke etwa 3 mm, Dicke ungeprägt etwa 0,5 mm, Gewicht pro 375 g/m2: Gießgemisch
100 Gewichtsteile Epoxydharz auf Basis von p,p'-Dioxydiphenylpropan mit einem Epoxyäquivalentgewicht
von 185 bis 200 und einer Viskosität von 11000
bis 14 000 cP bei 25°C.
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130 Gewichtsteile Dodecenylbernsteinsäureanhydrid, ' 0,2 Gewichtsteile
Methylbenzyldimethylamin, 300 Gewichtsteile Quarzmehl 325 Maschen pro _ Zoll (nach
T y 1 o r).
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Harz und Säureanhydrid werden gut durchgemischt, gut getrocknetes
Quarzmehl zugegeben und zuletzt das Methylbenzyldimethylamin. Die Komponenten werden
während 10 Minuten innig vermischt. Anwendungsbeispiel 2 Gebogene Kondensatordurchführung
Ein mit einem Radius von 500 mm in der Mitte auf einen Winkel von 60° gebogener
Kupferstab von 22 mm Durchmesser und 1600 mm Länge wird mit sechs koaxialen Schichten
eines -Träger- und Distanzierungselementes umhüllt. Zwischen den einzelnen Schichten
befinden sich abgestuft elektrisch leitende Einlagen. Das Trägermaterial wird in
den geraden Teilen der Durchführung in Form von etwa 60 mm breiten Bändern und im
gebogenen Teil mit solchen von 15 mm wendelförmig umhüllt. Im gebogenen Teil sollen
sich die Ränder des Papiers am kleineren Durchmesser berühren, am größeren bleiben
einige Millimeter zwischen den einzelnen Windungen frei. Auf jede Lage des Trägermaterials
werden Bänder von 15 mm Breite aus dem unten beschriebenen Papier zu diesem gegenläufig
wendelförmig aufgewickelt. Das Papier wird auf der gewünschten Länge mit einem Graphitlack
angestrichen. Anschließend folgt die nächste Lage Distanzierungs- und Trägermaterial
und wieder eine Lage glattes Papier usw. Die totale Schichtdicke beträgt 19 mm.
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Der so umhüllte Stab wird in eine Metallform von 67 mm Innendurchmesser
eingebaut, so daß der Abstand zwischen Form und Gießling überall gleich ist. Unten
ist die Form geschlossen, oben befindet sich ein Eingußtrichter. Die Form wird in
möglichst vertikaler Lage in einen Vakuumofen eingebaut, bei 80°C und 0,5 mm Hg
während 5 Stunden getrocknet und entgast. Anschließend wird das Gießgemisch von
80°C
unter Vakuum zugegeben, nach 15 Minuten wieder normaler Druck
hergestellt und während 12 Stunden bei 90°C und 8 Stunden bei 120°C ausgehärtet.
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Distanzierungsmaterial: Geprägtes Cellulosepapier gemäß F i g.1 a.
Totale Dicke etwa 2,8 mm, Dicke urgeprägt 0,25 mm, Gewicht 200 g/m2.
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Glattes Papier als Graphitträger: Kraftpapier 0,15 mm dick, 113 g/m2.
Gießgemisch: Wie im Beispiel 1. Anwendungsbeispiel 3 Zylindrische, geradachsige
Kondensatordurchführung Die Anordnung, Dimension und das Trägermaterial des Isolierkörpers
stimmen mit den entsprechenden Daten überein, im Beispiel 1.
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Gegossen wird mit eirein Gemisch aus 100 Gewichtsteilen ungesättigter
Polyester mit einer Viskosität von 300 cP undeinerHydroxylzahlvon36, 1 Gewichtsteil.
Benzoylperoxyd, 150 Gewichtsteile Quarzmehl, 325 Maschen pro Zoll (nach T y 1 o
r).
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Harz, Härter und gut getrockneter Füllstoff werden innig gemischt
und bei 40°C vergossen.
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Härtung erfolgt während 8 Stunden bei 80°C und 12 Stunden bei 120°C.