"Hochspannungsisolator't Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Verbundisolator,
der aus einem rohrförmigen Isolierkörper besteht, in dessen ;_ohlraum ein die mechanischen
Lasten aufnehmendes Tragelement untergebracht ist, wobei die Oberfläche des Tragelementes
und die Innenfläche des Isolierkörpers mit einer Halbleiterschicht überzogen sind.
Die Halbleiterschicht hat dabei die Aufgabe, einen bestimmten Strom von der zur
geerdeten Elektrode zu führen und dafür zu' sorgen, dass das elektrische Feld in
der Nähe der metallischen Bauteile des Isolators vergleichmäßigt wird und auf diese
Weise frühzeitige Glimmentladungen möglichst vermieden werden. Die üblicherweise
verwendeten Halbleitermaterialien, z.B. Graphit, feinkörniges Karborundum oder ähnliche
geeignete Stoffe, werden in einer Lackschicht gebunden oder'als Glasur aufgetragen
und können einen spannungsabhängigen Widerstand haben, der bewirkt, dass der Strom
bei höheren Spannungen mehr als proportional größer wird. Die Halbleiterschicht
wird auf die Innenfläche das isolierriörpers bzw. die Oberfläche des die mechanischen
Lasten aufnehmenden Tragelementes so aufgetragen, dass der Strom auf dem g@esamten
zur Verfügung stehenden Querschnitt gleichmässig verteilt wird und einen pro Längeneinheit
etwa gleichmässigen Spannungsabfall zur Folge hat. Da jede Halbleiterschicht jedoch
nur bis zu, .;i ncr bestimmten Stromstärke belastungsfähig ist, muss bei sehr hohen
Spannungsbeanspruchungen z.B. bei Stoßwellen, mit einer Überlastung, der Halbleiterschicht
gerechnet werden, die infolge örtlicher Überhitzung zur Verkohlung oder Beschädigung
häufig auf Kunststoffbasis aufgebauten Halbleiterschicht führen kann.
Die
Folgen dieser Beschädigungen sind eine*Herabsetzur4g der Isolationsfestigkeit des
Isolators, die bei fortdauernder Stoßvrellenbeanspruehung zur Aufhebung des Isoliervermögens
führen kann. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Beschädigungen
an den Halbleiterschichten der genannten Hochspannungs-Verbundisolatoren zu verhindern,
somit den Isolatoren eine längere Lebensdauer zu geben und die Betriebssicherheit
zu erhöhen. Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die elektrisch
wirksame Länge der Halbleiterschicht auf dem Tragelement und/oder auf dem Isolierkörper
grösser gemacht wird a.lw ihre geometrische, in Richtung der Längsachse des Isolators
gemessene Länge. In Verwirklichung dieses Gedankens wird die Innenfläche des Isolierkörpers
mit Vertiefungen und/oder Erhöhungen versehen. In besonders zweckmässiger Ueise
wird für die Querschnittsform der Vertiefungen und/der Erhöhungen ein Halbkreis
gewählt. Eine andere, sehr vorteilhafte Lösung der _'_ugabe gemäss der Erfindung
besieht darin, dass auf die Oberfläche aes Tragelementes und/oder auf die Innenfläche
des Isolierkörpers spiralförmige, unter beliebigem Winkel zur Längsachse des Isolators
geneigte Halbleiterschichtbahnen aufgetragen werden. Bei Anordnung der Halbleiterschicht
auf der Innen-.L"läche des Isolierkörpers nach der zuerst angegebenen _=:rt Zaun
dia Innenfläche mit sich abwechselnden Vertiefungen und E%löhu:@.er@ üerart ausgebildet
werden, dass der elektrisch h71r_@sa.4"e O:,er.@lö.::e:@-weg viel grösser ist als
die geometrische ir @xn.esrici@ t:Ä@w Ues Isolators gemessene Länge. Der Oberflächenweg
ist mass@eberd für
die Länge der Halbleiterschicht, in folgedessen kann ein
solcher Isolator mit einer höheren Spannung beaufschlagt @#.-:---
den als ein Isolator mit glatter Innenfjäche. Der angegeb .-
zweite Weg zur Verlängerung der Halbleiterschicht besteht
darin, nicht die gesamte glatte Innenfläche des ysolierkc-l
~s
mit der Halbleiterschicht zu bedecken, sondern spiralförmi,
gewundene Halbleiterschichtbahnen aufzutragen, um damit di#
wirksame Länge der Schicht gegenüber ihrer geometrischen L:-Je
groß auszubilden. Diese zweite Methode für die Auftragung
der Halbleiterschicht läßt sich auch wirkungsvoll*bei dem
Tragelement anwenden.
Beim Auftragen der spiralförmigen Schichtbahnen auf den Isolierkörper ist zu beachten,
daß die metallischen Armatur:. an .beiden Enden des Isolierkörpers elektrisch vollständig
abgeschirmt werden, um zu vermeiden, daß zwischen Armatur und iialbleiterschicht
ein größeres Spannungsgefälle auftritt. In besonders vorteilhafter Weise findet
die erfindungsgemäße Vergrößerung der Halbleiterschichtlänge bei Hochspannungs=
Verbundisolatoren Anwendung, bei denen der zwischen dem Tragelement und dem Isolierkörper
verbleibende Raum z.D. mit Öl oder. Silicon ausgefüllt ist. Dasselbe gilt bei Verwendunü
vca :unststoffschaum, der ebenfalls halbleitend ist. Zwei Ausführungsbeispiele der
'.Erfindung sind in der gärgestellt und werden in folgenden näher beschrieben. _:s
zeigen im iiängssöhri t t Fig. 1 einen :@vchspanrun@s-'r er burwisoya tcr , dessen
halbleitende innere Oberfläche durchaü.r@c:iveln angeordnete Vertiefungen und Erhöhungen
vergrößert ist, Fi. 2 einen fiochspannungs-Varbundisolator, auf dessen innere Oberfläche
die Halbleiterschicht in spiralförmigen Hahnen aufgetragen ist.
Bei
dem aussen mit Schirmen versehenen Isolierkörper 1 in Fig. 1 ist .die innere Oberfläche
in der Weise vergrössert; bzw. der Kriechweg verlängert,.dass sich Vertiefungen
2 und Erhöhungen 3 abwechselnd aneinander reihen.*Die Querschnittsform dieser Vertiefungen
2 und Erhöhungen 3 kann beliebig ausgebildet werden, jedoch ist es aus technologischen
Gründen ratsam, die Form eines Halbkreises zugrunde zu legen, womit eine Verlängerung
der Oberfläche von Z'/2 = 1,57 erreicht wird. Diese Form erweist sich als besonders
zweckmässig, wenn der zwischen Tragelement und Innenfläche des Isolierkörpers vorhandene
Raum mit Kunststoffschaum ausgefüllt wird, da sich dieser den Raumverhältnissen
gut anpasst. Mit -4 ist die aufgetragene Halbleiterschicht bezeichnet. An dem oberen
und unteren Ende der Innenseite des Isolierkörpers 1 sind bei 5 abschirmende Elektroden
angedeutet, die vermeiden, dass zwischen Metallarmatur und Halbleiterschicht ein
grösseres Spannungsgefälle auftritt. Der in Fig. 2 gezeigte Isolierkörper 10 ist
dem soeben beschriebenen Isolierkörper 1 ähnlich, jedoch ist bei ihm die auf der.
innenseite haftende Halbleiterschicht in bandartigen, spiralförmigen Bahnen 11 aufgetragen,
deren Enden durch Anordnung eines Ringbelages 12 leitend miteinander verbunden sind.
"uch bei diesem Ausführungsbeispiel sind wieder an beiden Enden der inneren Oberfläche
-?es isolierkörpers 10 abschirmende -Elektroden 13 vorgesehen. Diese Art, die 1i?lbleiterschicht,
anzubringen, kann in gleicher Weise auch mit Erfolg auf das in der Zeichrung nicht
dargestellte Tragelement übertragen werden."High-voltage insulator" The invention relates to a high-voltage composite insulator, which consists of a tubular insulating body, in the cavity of which a supporting element that absorbs the mechanical loads is accommodated, the surface of the supporting element and the inner surface of the insulating body being covered with a semiconductor layer has the task of conducting a certain current from the electrode to the grounded electrode and of ensuring that the electrical field in the vicinity of the metallic components of the insulator is evened out and in this way premature glow discharges are avoided as far as possible. For example graphite, fine-grain carborundum or similar suitable substances, are bound in a layer of lacquer or applied as a glaze and can have a voltage-dependent resistance, which causes the current to be more than proportionally greater at higher voltages The insulating body or the surface of the supporting element absorbing the mechanical loads is applied to the inner surface in such a way that the current is evenly distributed over the entire available cross-section and results in an approximately even voltage drop per unit length. Since each semiconductor layer can only be loaded up to, . The consequences of this damage are a * reduction in the insulation strength of the insulator, which can lead to the loss of the insulation capacity in the event of continued impact stress. The invention is based on the object of preventing the described damage to the semiconductor layers of the aforementioned high-voltage composite insulators, thus giving the insulators a longer service life and increasing operational reliability. According to the invention, this object is achieved in that the electrically effective length of the semiconductor layer on the support element and / or on the insulating body is made greater, a.lw its geometric length measured in the direction of the longitudinal axis of the insulator. In implementing this idea, the inner surface of the insulating body is provided with depressions and / or elevations. In a particularly expedient manner, a semicircle is chosen for the cross-sectional shape of the depressions and / of the elevations. Another, very advantageous solution of the addition according to the invention is that spiral-shaped semiconductor layers inclined at any angle to the longitudinal axis of the insulator are applied to the surface of a support element and / or to the inner surface of the insulating body. When the semiconductor layer is arranged on the inner surface of the insulating body according to the first specified fence, the inner surface with alternating depressions and depressions are designed in such a way that the electrical h71r_@sa.4 "e O:, er. @ lö. :: e: @ - away is much greater than the geometric ir @ xn.esrici @ t: Ä @ w Ues insulator's measured length. The surface path is mass @ eberd for the length of the semiconductor layer, consequently a
such an isolator has a higher voltage applied @ # .-: ---
as an insulator with a smooth inner surface. The specified .-
The second way is to extend the semiconductor layer
therein, not the entire smooth inner surface of the ysolierkc-l ~ s
to be covered with the semiconductor layer, but in a spiral shape,
to apply winding semiconductor layers in order to
effective length of the layer compared to its geometric L: -Je
train great. This second method of application
the semiconductor layer can also be effective * in the
Apply support element.
When applying the spiral-shaped layer strips to the insulating body, it must be ensured that the metallic armature :. be completely electrically shielded at .both ends of the insulating body in order to avoid that a larger voltage gradient occurs between the armature and the iialbleiterschicht. The increase in the length of the semiconductor layer according to the invention is particularly advantageously used in high-voltage = composite insulators in which the space remaining between the support element and the insulating body is filled with oil or. Silicon is filled. The same applies when using vca: plastic foam, which is also semiconducting. Two embodiments of the invention are fermented in the and are described in more detail below. _: s show in iiängssöhri tt Fig. 1 a: @ vchspanrun @ s-'r er burwisoya tcr, the semiconducting inner surface of which is enlarged by indentations and elevations arranged on the outside, Fi. 2 a high-voltage composite insulator, on the inner surface of which the semiconductor layer is applied in spiral-shaped taps. In the insulating body 1 provided with shields on the outside in FIG. 1, the inner surface is enlarged in this way; or the creepage distance is extended, so that depressions 2 and elevations 3 alternate in a row Extension of the surface of Z '/ 2 = 1.57 is achieved. This shape proves to be particularly expedient if the space present between the support element and the inner surface of the insulating body is filled with plastic foam, since this adapts well to the spatial conditions. The applied semiconductor layer is denoted by -4. At the upper and lower end of the inside of the insulating body 1, shielding electrodes are indicated at 5, which prevent a larger voltage gradient from occurring between the metal armature and the semiconductor layer. The insulating body 10 shown in Fig. 2 is similar to the insulating body 1 just described, but it is the one on the. inside adhesive semiconductor layer applied in band-like, spiral paths 11, the ends of which are conductively connected to one another by the arrangement of a ring coating 12. In this embodiment too, electrodes 13 shielding the insulating body 10 are again provided at both ends of the inner surface. This way of attaching the conductive layer can in the same way be successfully transferred to the support element not shown in the drawing will.
Die Verlängerung der Halbleiterbahnen gegenüber der geometrischen,
in der Längsachse des !solators gemessenen Länge ergibt sich aus der Neigung der
Bahnen zu dieser Achse. Die '.eigung riann angepasst werden. Je grösser man die
?;eigungf zur Langsachse wählt, desto länger wird der Weg, den der Strom in, der
spiralförmigen Bahn zuräcklegen muss und um-so kleiner wird der Spannungsabfall
je Längeneinheit in ;ir_:Ztur@g der Längsachse des iscl a .ors .The extension of the semiconductor tracks compared to the geometric,
The length measured in the longitudinal axis of the solator results from the inclination of the
Paths to this axis. The inclination can be adjusted. The bigger you get
?
spiral path and the smaller the voltage drop
per unit of length in; ir_: Ztur @ g of the longitudinal axis of the iscl a .ors.