DE1640111C3 - Elektro-Isolationsformteil - Google Patents
Elektro-IsolationsformteilInfo
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Description
Elastomer dient w spannung an der Einrichtung findet eine elektrische
3. Elektro-Isolationsformteil nach Anspruch 1. Entladung.a" solc D he" Partielle" ^.Ιδ1β»?,η s}aX[ und
dadurch gekennzeichnet, daß als Material für den m&T ^1 {ed^m Polantatswechsel der Wechselspan-Grundwerkstoff
Kunsts off ein hochdich es Poly" 35 nung Solche häufigen elekinschen Entladungen infolge
äthylen oder weniger dichtes Polyäthylen oder eines partie"er Fehlstellen verursachen erne Verschlechteder
lonomer-Äthylen-Äthyl-Akrylai-Kopolyrnere ^ung des gesamten Isolat.onskorpers mit der Folge des
oder der Äthyl-Vinyl-Azetat-Kopolymere und dafauS filierenden dielektrischen Durchschlags.
Polyvinylchlorid dient Unter den zuvor erwähnten Ursachen fur partielle
4. Elektro-Isolationsformteil nach Anspruch 1 4o Fehlstellen können die, die auf kleine Luftspalte
dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff zwischen den Oberflächen halbleitender und isolieren-Gummi
zumindest eines der bei der Vulkanisierung der Schichten zurückzuführen sind, durch sorgfältige
gebräuchlichen Vernetzungsmittel wie Peroxyde Behandlung verhindert und die, die auf Fremdstoffe
Schwefel und Chinon-Dioxime enthält zurückzuführen sind, durch Sauberkeit am Arbeits-
5. Elektro-Isolationsformteil nach Anspruch 1 45 Platz ausgeschaltet werden. Die Entstehung kleiner
dadurch gekennzeichnet, daß in dem Grundwerk- Hohlräume ist bei den gegenwärtigen Techniken für
Stoff Kunststoff ein organisches Peroxyd enthalten die Form8ebung von Gummi- oder Kunststoff-Ist,
mischungen aber unausbleiblich. Es ist auch sehr
6. Elektro-Isolationsformteil nach Anspruch 1 schwierig, das Auftreten von Entladungen in kleinen
dadurch gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff 5° Hohlräumen oder Lunkern mit einem Durchmesser
Gummi in vorgegebener Menge zumindest einen von wen'Ser als einigen zehn Mikron zu entdecken.
Füllstoff oder Weichmacher oder Stabilisator oder Tatsächlich verschlechtern Entladungen, die durch
Beschleuniger in Form eines sich mit Gummi ver- Anlegen einer hohen Wechselspannung bewirkt wermischenden
Additivs enthält. den- an s°lcnen kleinen Lunkern in der Isolation all-
7. Elektro-Iso'ationsformteil nach Anspruch 1. 55 mählich das Isolationsmaterial, das die Lunker umiadurch
gekennzeichnet, daß der Grundwerkstoff ®bt' und kolken es aus, um einen »Baum« zu bilden,
Kunststoff in vorgegebener Menge zumindest oder eine wacnsende »baumartige« Verschlechterung,
•inen Füllstoff oder Weichmacher oder Stabilisator die si?h schließlich in einem dielektrischen Durchschlag
in Form eines sich mit Kunststoff vermischenden a"swirkt.
Additivs enthält. So um einige Mittel zu finden, die es gestatten, die zu-
vor erwähnten Fehlstellen der Gummi -oder Kunst-
Die Erfindung betrifft ein Elektro-Isolationsformteil stoff-Isolierung für Hochspannungsanlagen zu beseitizur
Verwendung-von Spannungen von 5 kV oder dar- gen, sind umfangreiche Bemühungen gemacht worden,
über aus Gummi, einer isolierenden Kunststoff- und man hat ein Isolationsmaterial mit hohem Koronamischung
oder einer Mischung aus beiden mit einem 65 Widerstand gefunden. Aber bisher ist ein solches Matespezifischen
Volumenwiderstand von mehr als rial nicht entwickelt worden, auch ist kein praktisches
Ohm · cm im ausgeformten Zustand. Verfahren zur Untersuchung des Korona-Widerstandes
Derartige Formteile sind insbesondere zur Verwen- der Isolationsmaterialien geschaffen worden.
Ein anderes Mittel, um die »Bäume«, die bei Entladung«*
i° Gummi- oder Kunststoff-Isolationen auftreten, zu vermeiden, ist die Verwendung von
einigen Arten vom Zusätzen. Das untersuchten Kitchin, Pratt u. a. (»Power Apparatus and
Systems«, Juni 1962, S. 112 bis 121, veröffentlicht durch American Institute of Electrical Engineers). Bei ihren
Untersuchungen bereiteten sie einige Profilkörper verschiedener Mischungen von Polyäthylen und verschiedenen
Zusätzen vor, stachen eine Nadel hinein, leisten eine Spannung an und maßen die Spannung, bei
der sich »Bäume« in den Körpern zu bilden begannen. So wählten sie solche Zusätze aus, die die höchste
•Raunw-Bildungs-Spannang ergaben und entwickelten
flächenaktiver Stoffe vom Amido-Amin-Typ oder Mischungen aus diesen sind.
Solche halbleitenden organischen Verbindungen, wie Alkylamin-Äihylenoxid-Addukte und Alkylamin-Propylenoxid-Addukte,
wurden bisher bei Gummi- und Kunststoffmischungen lediglich deshalb eingesetzt,
um die antistatischen Eigenschaften dieser Mischungen zu verbessern (FR-PS 1 345 827, BE-PS
645 800 und GB-PS 781 774, 820 54? und 867 176). Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß die
Lunker in geformten Gummi- oder Kunststoff-Isolationen bei den gegenwärtigen Techniken der Behandlung
zwar unausbleiblich sind, daß aber die häufige partielle Entladung an solchen kleinen Lunkern verhindert
* «n Isolationsmatenal, das eine gute Widerstands- 1S werden kann, wenn der Spannungsgradient oder cue
fähigkeit gegen »Bäume« hatte, was durch Hinzufügen von z- B. Diphenyl-p-phenylendiamin gelang.
Ein anderes Mittel ist, Isolationsmaterial mit einer flüssigen Substanz zu mischen, etwa Paraffinöl und
Alkylbenzol, mit im wesentlichen der gleichen Dielektrizitätskonstaniien
wie das Isolationsmaterial, wodurch das Auftreten von Entladung darin verhindert
wird (britische Patentschrift 1028 110). Dieses Verfahren ist jedoch mit zahlreichen Problemen im Hinwerden
kann, wenn der Spannungg elektrische Feldstärke an jedem dieser Lunker vermindert wird Als Ergebnis
J161. theoretischen und experimentellen
Untersuchungen derMittel zur Verminderung der Feldstärke an den Lunkern wurde gefunden, daß,
wenn der spezifische Oberflächenwiderstand der Lunker auf eine Höhe von weniger als 10lls Ohm vermindert
wird, die Feldstärke E1 innerhalb des Lunkers geringer wird als die Feldstärke E0 in der Gummi- oder
Kunststoff-Isolation in der Umgebung des Lunkers, ß dh Hifü illr halbleitender
blick auf die Bearbeitbarkeit der damit hergestellten a5 und daß durch Hinzufügen spezieller halbierender
MUchuneen behaftet und hat keine praktische Anwen- organischer Verbindungen zur Gummi- oder Kunstdune
gefunden stoff-lsolationsmischung eine solche Lunkeroberflache
Nach einem weiteren Verfahren zur Schaffung einer mit geringem spezifischem Oberflächenwiderstand erhochspannungsfesten
Isolierung für Kabel und Leitun- zielt werden kann.
«n auf der Basis von festen Olefinpolymerisaten wu-de 30 Beispiele für die Grundwerkstoffe oder fur diesen
vorgeschlagen, Olelinpolymerisate, vorzugsweise Poly- beigefügte Zusätze werden im Verlauf der /olgenden
äthylen, zu verwenden, die einen niedrigen Gehalt,
insbesondere bis zu etwa 20°/0 eines geradkettigen
oder verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffes mit einem
Schmelzpunkt unterhalb 20'C und einem Siedepunkt 35 einem Lunker
insbesondere bis zu etwa 20°/0 eines geradkettigen
oder verzweigten Paraffinkohlenwasserstoffes mit einem
Schmelzpunkt unterhalb 20'C und einem Siedepunkt 35 einem Lunker
oberhalb 120 C aufweisen, der auch mit aromatischen Darstellung;
Ringen substituiert werden kann. Nach einem anderen
Verfahren mit der igleichen Basis und dem gleichen Ziel
wird als Isolierung eine Masse aus Polyolefinen und
eerineen Mengen ungesättigter perhalogenierter Koh-4O ker-Oberfläche;
SwaLrstoffverbmdungen mit einem Schmelzpunkt4 F i g. 3 zeigt eine schematiche .parstellung_der
unterhalb 20 C und einem Siedepunkt über 120 C
Mischungen oder Lösungen derartiger Verbin-
Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen und Versuchsergebnissen gegeben.
F i g. 1 ist eine der Berechnung der Feldstärke in eines Isolationsformteils dienende
'aisiciiung,
F i g. 2 ist ein Diagramm über die Zusammenhänge zwischen der Feldstärke im Inneren des Lunkers und
dem spezifischen Oberflächenwiderstand an der Lun-
Vorrichtung zur Feststellung partieller Entladungen
uv, „..„ _,...
„ _ innerhalb des Isolationsformteils.
du 4en verwendet (deutsche Auslegeschrift 1 141081). Es sei angenommen, daß sich ein kugelförmiger
Aufgabe der Erfindung ist es, einen für cm Elektro- 45 Lunker mit einem Durchmesser α und einem spezifi-Isolationsformteil
geeigneten Werkstoff zu schaffen, sehen Oberflächenwiderstand ρ* in einem Isolationsder
infolge der Verminderung des spezifischen Oberflächen-Widerstandes des Formteils an dessen Oberfläche
wie auch an der Oberfläche von eingeschlossenen IlClJU-Ui., , — «^wV ...
Lunkern eine verbesserte Entladungsspannung besitzt 50 Dann wird die maximale Feldstärke E1 innerhalb
und einen geringen spezifischen Oberflächenviderstand eines jeden Lunkers mit einer Dielektrizitätskonstan-
auf weist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Gummi, dem Kunststoff oder der
Mischung aus beiden ein Zusatz in Höhe von 0,01 bis 10,0 Gewichtsprozent von halbleitenden organischen
Verbindungen, die mit den Grundwerkstoffen Gummi oder Kunststoff verträglich sind und in den Grundwerkstoffen
geringe Löslichkeit besitzen, zugefügt
sehen Oberflächenwiderstand ρ5 in einem Isolat
formteil mit einer spezifischen Dielektrizitätskonstante befindet. Eine Feldstärke Eosina>f (ω = Winkelfrequenz,
ί = Zeit) wirkt auf das Isolationsformteil, i dk E ihlb
eines jeuen luhrcis um ein« uiviv«u.<..~
tene0 durch die folgende Gleichung dargestellt:
E1
Die Gleichung ist auf das Meter-Kilogramm-Sekunde-System bezogen. Die spezifische Dielektrizitätskonstante
ε, von Gummi und Kunststoff, wie sie
wird und daß die halbleitenden organischen Verbin- 6o ah Isolationsmaterial verwendet werden, ist im allge-
4ungen Alkylamin-Äthylenoxyd-Addukte oder Alkyl- meinen 2 bis 5, der Durchmesser der Lunker in
4iamin-Äthylenoxyd-Addukte oder Imidazolin-Äthy- lsolationsformteilen ist meistens 1 mm. Das Verhältnis
lenoxyd-Addukte oder Alkylamin-Propyienoxyd-Ad- E1JE0 wird für verschiedene Werte des spezifischen
dukte oder Metallsalze amphoterer oberflächenaktiver Oberflächenwiderstandes o, unter der Annahme einer
Stoffe vom Alamin-Typ oder Metallsalze amphoterer 55 spezifischen Dielektrizitätskonstante von 2,2 sowie
oberflächenaktiver Stoffe vom Diamin-Typ oder einem Lunkerdurchmesser von 1 mm und einer Win-
Metallsalze amphoterer oberflächenaktiver Stoffe vom kelfrequenz von 100 π (50 Hz) berechnet. Das Ergebnis
Imidazolin-Typ oder Metallsalze amphoterer ober- ist in Fig. 2 dargestellt, die zeigt, daß für eine gege-
bene Feldstärke £0 der Wert der Feldstärke E1 im
Lunker geringer wird, wenn der spezifische Oberflächenwjderstand os bei 10ia Ohm liegt, und daß bei
Qs = 1011 Ohm die Feldstärke auf den 0,36fachen
Wert gegenüber ρ,.S 10I2Ohm gesunken ist. Wenn
der spezifische Oberflächenwiderstand gs weiter auf
eine Höhe von 1010 Ohm vermindert wird, wird die Feldstärke £i auf den O,O36fachen Wert gegenüber
Qs £? 1012 Ohm vermindert.
Mit anderen Worten heißt das, daß durch Verminderung des spezifischen Oberflächenwiderstandes
des Lunkers die Feldstärke innerhalb des Lunkers auf eine sehr geringe Höhe begrenzt werden kann, so daß
partielle Entladungen an solchen Lunkern verhindert werden können.
Bei der Berechnung des Wertes £, wird unter Berücksichtigung
von E0 der Durchmesser eines jeden Lunkers mit 1 mm angenommen, welcher größer ist
als der der meisten tatsächlichen Lunker in der Isolation. Aus der Gleichung (1) ergibt sich, daß die Feldstärke
E1 um so kleiner wird, je kleiner der Lunker ist,
und daher sind die Werte für das Verhältnis £i/£„,
wie sie in F i g. 2 dargestellt wurden, auf der sicheren Seite. Der Wert der spezifischen Dielektrizitätskonstante
cs für verschiedene Isolationsmaterialien
schwankt nicht stark, und somit ist die Feldstärke £, an solchen Lunkern nicht merkbar durch die Art des
Isolationsmaterials oder dessen spezifische Dielektrizitätskonstante
beeinflußt. Es kann daher mit Sicherheit angenommen werden, daß durch Verminderung des
spezifischen Oberflächenwiderstandes der Lunker im Isolationsformteil auf eine Höhe unter 1012 Ohm die
partiellen Entladungen innerhalb dieses Formteils erfolgreich unterdrückt werden können, und zwar unabhängig
vom Isolationsmaterial.
Wenn ein Isolationsmaterial einen geringen spezifischen Volumenwiderstand bei Frequenzen der kommerziellen
Energieversorgung, z. B. einen Wert kleiner als 10X0Ohm-cm bei 50 Hz, besitzt, wird der dort
hindurchfließende Strom größer als der Verschiebestrom. Solch ein Material kann nicht als wirkliches
Isolationsmaterial betrachtet werden. Dementsprechend kann die Feldstärke innerhalb der Lunker in solch
einem Material nicht in einem merkbaren Ausmaß durch die Verminderung des spezifischen Oberflächenwiderstandes
entsprechend der Erfindung verbessert werden.
Es wurden experimentelle Untersuchungsreihen durchgeführt, um spezifische Oberflächenwiderstände
von weniger als 1018 Ohm zu finden, während der spezifische Volumenwiderstand auf einer Höhe von
mehr als 1010 Ohm · cm gehalten wurde. Hierbei wurde gefunden, daß, wenn eine bestimmte halbleitende organische Verbindung einer Gummi- oder
Kunststoffmischung hinzugefügt wird, Teile dieser organischen Verbindung innerhalb einiger Stunden
oder einiger Tage sowohl auf die äußeren Oberflächen des Profilkörpers als auch auf die inneren Oberflächen
der eingeschlossenen Lunker übergreifen und halbleitende Schichten mit verhältnismäßig geringem spezifischem
Oberflächenwiderstand bilden.
Erfindungsgemäß werden der Gummi- oder Kunststoffmischung besondere halbleitende organische Verbindungen,
die in geeigneten Anteilen einen oder mehrere bekannte Füllstoffe, Weichmacher, Stabilisatoren,
Beschleuniger und einen geringen Betrag Vernetzungsmittel enthalten, hinzugefügt. Die so zusammengesetzte
Verbindung dient der Herstellung eines Isolationsformteils mit hervorragender Enlladungsspannung,
die bedeutend höher ist als die eines Isolationsformteils aus bekannten Mischungen, ohne
daß irgendwelche physikalischen oder elektrischen Kennwerte oder deren Beeinflußbarkeiten entscheidend
geopfert würden.
Weiterhin treten bei dem erfindungsgemäßen Isolationsformteil
keine partiellen Entladungen infolge eines örtlich begrenzten starken Feldes auf. womit die
ίο Möglichkeit eines dielektrischen Durchschlags, veranlaßt
durch solche partiellen Entladungen, sogar nachdem das Isolationsformteil für längere Dauer einem
starken elektrischen Wechselfeld ausgesetzt worden ist, ausgeschlossen wird. Dabei kann das erfindungsgemäße
Isolationsformteil bei Spannungen verwendet werden, die erheblich höher sind als die bei bekannten Isolationsformteilen
ähnlichen Aufbaus anwendbaren.
Wie vorher erwähnt wurde, werden zur Verbesserung der dielektrischen Werte der Isolationsmischung,
zo die im wesentlichen aus Gummi und Kunststoff besteht, spezielle halNeitende organische Verbindungen,
die eine Verträglichkeit mit und eine Löslichkeit in solchen Isolationsmischungen besitzen, hinzugefügt,
wobei diese Verbindungen die Eigenschaften haben, »5 sich zu verteilen, um eine Schicht mit einem spezifischen
Oberfiächenwiderstand von weniger als 1012 Ohm zu
bilden. Wird diese Isolationsmischung für einen Hochspannungs-Isolatiorsformteil verwendet, dann
verteilen sich die speziellen organischen Verbindungen sowohl auf der äußeren Oberfläche des Formteils wie
auch auf der inneren Oberfläche der Lunker, die sich
unausbleiblich im Formteil bilden, so daß die halbleitenden Schichten mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand
von weniger als 1012 Ohm darauf verteilt werden. Damit werden partielle Entladungen
an den Lunkern, die die Ursache für einen dielektrischen Durchschlag sind, verhindert. Die Isolationsmischung, die eine spezielle halbleitende organische
Verbindung enthält, kann durch Pressen oder in Bandform oder in vorgeformter Weise für Hochspannunnsanlagen
verwendet werden.
In dem aus der Verbindung mit eingelagerten halbleitenden organischen Substanzen gebildeten Formteil
verteilen sich diese eingelagerten Substanzen partiell auf der Grenzschicht des Formteils in abschnittweiser
Abhängigkeit von der Löslichkeit im Verlauf der Zeit und bilden eine Schicht mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand
von weniger als 10'2 Ohm. Der Rückstand bleibt im Innern in einem solchen Zustand,
daß die Nachbarschaft der Oberflächenschicht des Formteils eine hohe Konzentration aufweist, so daß
selbst dann, wenn der benetzte Abschnitt entfernt wird, die halbleitenden organischen Substanzen vom Innern
her nach und nach auströmen und unmittelbar füi Ersatz sorgen. So kann ein sehr beständiges Formtei
über lange Zeit erhalten bleiben.
Als halbleitende organische Verbindungen, die ein« Verträglichkeit mit und eine geringe Löslichkeit ir
isolierenden Mischungen haben und die im wesent So liehen aus Gummi und Kunststoff oder Mischunget
daraus bestehen und eine Schicht auf allen Grenz schichten der Isolation bilden, deren spezifischer Ober
flächenwiderstand geringer ist als IC* Ohm, sind zi
erwähnen: Alkylamin-Äthylenoxid-Addukte. wie etwi 65 Laurylamin-Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:21
Stearyl - Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:51 und Talgamin- Äthylenoxid Addukt (Moheriiältni
1:61): Alkyldiamin-Äthylendioxid-Adduktc. wie etw
Kokospropylendiamjn - Äthylenoxid - Addukt (Molverhältnis
1:7), Talgpropylendiamin - Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:21); lmidazolin-Äthylenoxid-Addukte,
wie etwa 1-Hydroxy-2-heptadecyl-2-imidazolin
- Äthylenoxid - Addukt (Molverhältnis 1:3), l-Aminoälhy]-2-undecy]-2-imidazolin-Äth\lenoxid-Addukt
(Molverhältnis 1:1); Alkylamin-Propylenoxid-Addukte,
wie etwa Laurylamin-Propylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:1); ampholere oberflächenaktive
Substanzen, z. B. Metallsalze vom Imidazolin-Typ nach der allgemeinen Formel
N CH,
N CH,
R-C
HO
CH,
CH,CH„OH
Mc
CH2COO
wobei R ein Kohlen wasserstoff rest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen
und Me ein Metall außer Alkalimetallen, wie etwa Calcium, Magnesium, Cadmium. Zink, Barium, Aluminium, Zinn, Blei, Eisen, Nickel.
Magnesium usw., wie etwa Calciumsalz von 1-Hydroxy-, 1-Hydroxyäthylen- oder 2-Heptadecylimidazolinyl-Essigsäure,
Magnesiumsalz von 1-Hydroxy-, 1-Hydroxyäthylen- oder 2-Undecylimidazolinyl-Essigsäure;
Alanin-Metallsalze nach der allgemeinen Formel:
(R _ NH · CH2CH2COO)
oder
NCH2COO
CH,C00
wobei R ein KohlenwasserstofTrest mit 8 bis 22 Kohlenstoffatomen
und das Metall ein Metall außer Alkalimetall, wie etwa Calcium, Magnesium, Cadmium,
Zink. Barium. Aluminium, Zinn, Blei, Eisen, Nickel, Magnesium usw. ist, wie etwa Bleisalz von
N-Oktadecyl-/?-Alanin, Zinksalz von N-Dodecyl-/3-Alanin,
Calciumsalz von N-Oktydecyl-/?-Alanin,
Magnesiumsalz von N-Dodecyl-N-Carboxyäthyleni?-Alanin,
Metallsalze vom Amido-Amin-Typ, wie etwa Calciumsalz von N-Heptylamidoäthylen-N-hydroxyäthylen
- N - Carboxymethylen - Amin, Magnesiumsalz von N-Heptadecylamidoäthylen-N-hydroxyäthylen-N-Carboxyäthylen-Amin,
Metallsalze vom Diamin-Typ. wie etwa Bariumsalz von N-Kokospropyl-N-Carboxyäthylen-Trimethylen-Diarnin.
Zinksalz von N-Kokosalkyl-N'.N'-di-Carboxyäthylen-Trimethylen-Diamin,
Aluminiumsalz von N-Kokospropyl-N.N',N'-Tricarboxyäthylen-diamin und andere oberflächenaktive Substanzen.
Wenn der Anteil dieser halbleitenden organischen Substanzen, auf denen die Verbindung beruht, geringer
ist als 0,01 Gewichtsprozent, ist es unmöglich.
den spezifischen Oberflächenwiderstand der Überzugs-Grenzschichten
der Isolation geringer als 10'2Ohm zu machen, und wenn der Anteil höher ist als 10,0 Gewichtsprozent,
so steigen die Gleiteigenschaften an, und es ist oft schwierig, einen Preßvorgang durchzuführen.
W'enn der Betrag ansteigt, wird die Wirkung
sogar nicht verbessert, sondern es steigen nur die Kosten, so daß also der Anteil der halbleitcndcn organischen
Verbindungen in der Verbindung am besten
ίο zwischen 0.01 und 10.0 Gewichtsprozent hegt, vorzugsweise
jedoch zwischen Ό.05 und 5.0 Gewichtsprozent
Die Isolaiionsmaicridlicn. die crlindungsgemäß verwendet
werden, sind Natur- oder synthetische Gummi.
ζ. B. Bulylgummi. Äthylen-Piopylen-Gummi. Athylen-Pvopylen-Dien-Terpohmcr-Guinmi
oder Nalurgummi und Kunststoff, z. B. Polyäthylen höherer oder
niederer Dichte. Alhylcn-Mctallsal/ von Acrylsäure-Copolymerisat.
Äilulenäthylacrylat - Copolymcrisat.
ao Äthylen-Vinylacetai-Copolymensat und Polyvinylchlorid,
und es kann, falls notwendig, das Isolationsmaterial
mi! Schwefel, Chinondioximen. vernetzten
Substanzen organischer Peroxide wie etwa Dicumylpero\ideunü2.5-Dimcthyl-2.5-diieributylperoxyhexyn:
Füllstoffen wie Ton. Talkum und Ruß; Weichmachern wie Polybuten, aromatischen Kohlenwasserstoffen,
Paraffinkohlcnwasscrsloffen, Dioctylphthalaten und
Diisodecylphthalaten; Anlioxydantien oder Stabilisatoren wie 4,4'-Thio-bis-(fi-tert-butyl-m-krcsol). Phenylisopropyl-p-phenylendiamin.
Antitnonirioxid und dreibasisches Bleimaleat; Beschleunigern, z. B. Thiazol-Kcttcn
wie Mercaplobciuothiazol, Thiuram-Ketten
wie Tetrameihylthiuramdisuliid. Dithiocarbamat-Kctlen
wie Kupfcrdimcthyldithiocarbamat und B!eio\id-Kctten wie Bleimennige und Bleiglätte;
Aktivierungsmitteln wie Zinkoxid, in einem Anteil, wie er üblicherweise für Iso'ationsmischungcn verwendet
wird, versetzt werden.
Verschiedene Mischungen, die sich aus den in der folgenden Tabelle 1 beschriebenen Bestandteilen aufbauen,
wurden mit einer gegebenen Menge verschiedener halblcitender Verbindungen zusammengebracht,
wie sie in der folgenden Tabelle 2 beschrieben sind.
Die sich daraus ergebenden Mischungen wurden einer Preßformgebung unterzogen, um I lachmaterial mit
einer Dicke von 1 mm und einer Abmessung von 10-10 cm herzustellen. Das 1 !aehmalcrial wurde
48 Stunden stehengelassen, dann einer Gleichspannung von 500 V in einer Entfernung von 10 mm /wischer
Elektroden ausgesetzt und der spezifische Oberflächen und Volumenwiderstand des Materials bei 4O1V0 R H
(relativer Luftfeuchtigkeit) gemessen, wobei die ir Tabelle 2 zusammengestellten Ergebnisse erhaltet
wurden.
GrundwerKstoffmischung | Bestandteile |
Gewichts-
teilc |
Polyäthylen
lonorner Vulkanisiertes Polyäthylen |
Polyäthylen »NUC 2005« (hergestellt von Nippon Unicar Co.) Ionomer »Surlyn A 1600« (duPont) Polyäthylen .NUC 2005« (hergestellt von Nippon Unicar Co.) Dtcumylperoxid 4,4-Thio-bis-(6-ter.- butyl · ρ-methyl kresol) |
100
100 100 3.0 0,5 |
509 629/33
1 640 1 1 I
Fortsetzung von Tabelle 1
10f
Grund werkstoffmischung | Bestandteile | Gewichts- leilc |
Butylgummi | Bulylgummi (Polymer corp. »Polysar butyl 100«) 7 1 1Λ L' ίΛΥ Ι /Ί |
100 5 |
£—\ 11NUAI ti Stearinsäure |
0.5 | |
Gebrannter harter Ton (»Whitetex No. 2«) | 10.0 | |
[hergesteh ve η Freeport Kaolin Co.] | ||
MiltcltemperalurruB | 10 | |
Bleimennige | IO | |
Dibenzochinondioxim | 6 | |
Schwefel | 0,5 | |
Flüssiger aromatischer Kohlenwasserstoff | 7 | |
(Kenrich Petro Chemicals, Inc. »Kenflex n«) | ||
Äthylen-Propylen-Gummi | Äthylen-Propylen-Gummi »Dutral N« | 100 |
(hergestellt von Montecatini Soc. Gen. Ind.) | ||
Zinkoxid | 5 | |
Polymerisiert Trimethyldihydrochinolin »Age Rite Resin D< | 1,5 | |
Bleioxid | 3 | |
SRF-RuK | 5 | |
Gebrannter Ton | 11,0 | |
Triallylcyanurat | 1.5 | |
Dicumylperoxid (Wirksamkeit 40(l/n) »Di-cup 40C« | 7 | |
(hergestellt von Hercules Co.) | ||
Polyvinylchlorid | Polyvinylchlorid | 100 |
Dioclylphthalat | 50 | |
Dre«basisches Bleisulfat | 5 | |
Dreübasisches Bleistearat | 1 | |
Gebrannter Ton | 10 | |
Antimontrioxid | 3 |
* | Tabelle 2 | Formteil Spezifischer „ .„ . Oberflächen- j v . Spezifischer widerstand Volurnenwtderstand (Ohm) (Ohm · cm) |
I ίο8 I |
mehr als 1013 | Zugesetzu Menge (Gewichts teile) |
|
Grundwerkstofi- mischung |
Polyvinylchlorid | Halbleitende organische Verbindung | 3.2- | I | 1.0 | |
Polyäthylen | Laurylamin-Äthylenoxid-Addukt | ίο8 ι | mehr als 1013 | |||
(Molverhältnis 1:2) | 1,8· | ! | 1,0 | |||
Stearylamin-Äthylenoxid-Addukt | 109 ; | mehr als 1013 | ||||
(Molverhältnis 1:100) | 1,0· | 1.0 | ||||
Kokospropylendiamin-Äthylenoxid-Addukt | 109 ; | mehr als 1013 | ||||
(Molverhältnis 1:7) | 3,8· | 1.0 | ||||
Talgpropylendiamin-Äthylenoxid-Addukt | 10s l | mehr als 10'3 | ||||
(Molverhältnis 1:21) | 1.4· | 1.0 | ||||
l-Hydroxy-2-heptadecyl-2-imidazolin-Äthylen- | 10" | mehr als 1013 | ||||
oxid-Addukt (Molverhaiinis 1:3) | 9,2 | 1.0 | ||||
l-AminoäthyI-2-undecyl-2-imidazolin- | 10e | mehr als 1013 | ||||
Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:1) | 1.2 | 108 | mehr als 10IS | 1.0 | ||
»Denon-331-L« (von Marubishi Yuka Co.. Ltd.) | 3.0 | 1.0 | ||||
Calciumsalz von (1-Hydroxy-, 1-Hydroxyäthy- | 10» | mehr als 10ls | ||||
len-, 2-Heptadecyl-. lmidazolinyI-)-essigsäure | 4.0 | 10le | mehr als 10ls | 1.0 | ||
Bleisalz von N-Octadecyi-^-alanin | 1.2 | 10» | mehr als 10's | 1.0 | ||
Vulkanisiertes | »Denon-331-L« | 1,0 | 1.0 | |||
Polyäthylen | Laurylamin-Äthylenoxid-Addukt | 10" | mehr als 1013 | |||
(Molverhältnis 1:2) | 3.5 | 1.0 | ||||
Magnesiumsalz von (1-Hydroxy-, 1-Hydroxy- | • 1010 | mehr als 10'3 | ||||
äthylen-, 2-Undecyl-, ImidazolinylVessigsäure | 8.8 | 4.0 | ||||
Stearylamin-Äthylenoxid-Addukt | • 10» | mehr als 10ls | ||||
(Molverhältnis 1:100) | 2,0 | 2.0 | ||||
Calciumsalz von N-Heptylamidoäthylen-, | ||||||
N-Hydroxyäthylen-. N-Carboxymethylen- | ||||||
Amin | ||||||
Fortsetzung von Tabelle
Hulblcitcndc organische Verbindung | Formteil | Spezifischer Oberfiächen- widerstand (Ohm) |
Spezifischer Volumenwiderstand (Ohm · cm) |
Zugesetzte | |
Talgpropylendiamin-Äthylenoxid-Addukt | 6,5 · 10'° | mehr als 1013 | Menge (Gewichts teile) |
||
GrundwerkslofT- mischung |
(Molverhältnis 1:21) | 4,0 | |||
Äthylen- | Calciumsalz von N-Heptylamidoäthylen-, | 3,4 ■ 1010 | mehr als 1013 | ||
Propylen- | N-Hydroxyäthylen-, N-Carboxyäthylen-Amin | 2,0 | |||
Gummi | Stearylamin-Äthylenoxid-Addukt | 9,8 ■ 1010 ' mehr als 1013 | |||
(Molverhältnis 1:100) | 4,0 | ||||
Bulylgummi | Bariumsalz von N-Kokospropyl-, N'-Carboxy- | 7,9· 1010 mehr als 1013 | |||
äthylen-, Trimethylen-Diamin | 2,0 | ||||
Wi ϊ der Tabelle 2 zu entnehmen ist, haben einige
Mischungen einen geringen Oberflächenwiderstand von weniger als 1012Ohm und einen Volumenwiderstand
von mehr als 1010 Ohm · cm.
Eine Probe von einer Dicke von 5 mm. Abmessungen von 15· 15 mm und einem Hohlraum mit einem
Durchmesser von 1 mm sowie einer Vertiefung von 1 mm in der Mitte, wie sie in F i g. 3 dargestellt ist,
wurde aus einer Polyäthylenmischung hergestellt, indem 1 Gewichtsprozent der halbleitenden organischen
Verbindung, die in der folgenden Tabelle 3 beschrieben wird, einem Polyäthylen (»NUC 2005«) zugesetzt
wurde. Diese Probe wurde zwischen Messingelektroden 32 mit einem Durchmesser von 50 mm und einer
Dicke von 3 mm gebracht, die Elektroden und die Probe wurden vollständig in Siliciumöl getaucht, um
eine schleichende Entladung zu verhindern, und dann wurde die obere Elektrode mit einem Hochspannungstransformator
und die untere mit einer Entiladungsanzeigevorrichtung verbunden. Daraufhin wurde eine
50-Hz-Sinus-Wechselspannung angelegt und die Empfindlichkeit der Entladungsanzeigevorrichtuing auf
10 Pikocoulomb eingestellt. Die an der oberen Elektrode angelegte Spannung wurde mit einer Geschwindigkeit
von 500 V/sec gesteigert und die Spannung, bei der partielle Entladungen stattfinden, gemessen.
Die erhaltenen Ergebnisse werden in der Tabelle 3 wiedergegeben.
Halbleitcnde organische Verbindung
Entladungs | Spezifischer |
spannung KV | Oberflächenwider |
(r.m.s.) | stand (Ohm) |
15 | mehr als 10" |
26,3 | 3,2-10" |
über 40 | 3,2 ■ 108 |
über 40 | 1,8 · 10» |
über 40 | 3,8 · 10» |
über 40 | 1,0 · 10» |
über 40 | 1,2 · 10»° |
über 40 | 3 · 10» |
über 40 | 4· 109 |
Polyäthylen (NUC 2005) allein
Stearylamin-Propylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:2)
Laurylamin-Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:2)
Stearylamin-Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:100)
Talgpropylendiamin-Äthylenoxid-Addukt (Molverhältnis 1:21)
Kokospropylendiamin-Äthyienoxid-Addukt (Molverhältnis 1:7)
»Denon-331-L« (Marubishi Yuka Co.. Ltd.)
Calciumsalz von (1-Hydroxy-, 1-Hydroxyäthylen-, 2-Heptadecylimidazo-
linyl)-essigsäure
Bleisalz von N-Octadecyl-^-alanin
Anmerkung:
Die Menge an zugesetzter halbleitender organischer Verbindung beträgt 1 Gewichtsprozent.
Der Ausdruck »über 40« in der vorstehenden Tabelle bedeutet, daß selbst bei 40 kV noch keine teilweise
Entladung stattfindet.
Die Probe, die nur aus Polyäthylen (NLJC 2005) ohne halbleitende Verbindungen besteht, zeigte partielle
Entladungen bei 15 kV, während die Probe mit Stearylamin - Propylenoxyd - Addukt (Molverhältnis
1:2) bei 26,3 kV partielle Entladungen zeigte. Die anderen Proben mit einem geringeren spezifischen
Oberflächenwiderstand zeigten nicht einmal bei 40 kV partielle Entladungen.
Aus den Ergebnissen der Beispiele 1 und 2 ist offensichtlich, daß die Spannung, bei der die Entladung
im Hohlraum eingeleitet wird (Entladungsspannung), von dem spezifischen Oberflächenwider
stand im Hohlraum abhängt, und es läßt sich nach weisen, daß das oben erwähnte Ergebnis der theoretischen
Analyse korrekt ist.
Weitere Versuche wurden mit Starkstromkabeln, die mit erfindungsgemäßen Isolierform teilen verseher
waren, durchgeführt, wobei sich ebenfalls erwies, daC
die Fntladungsspannungen sehr hoch lagen.
Ein erfindungsgemäß zusammengesetztes Isolations
Formteil kann also für Elektroanlagen bei Spannunger benutzt werden, das haben die durchgeführten Versuche
gezeigt, die ein Vielfaches der Spannungen betragen, die für Anlagen mit bisher bekannten Isolationen
zulässig sind.
Schutz wird nur für ein Elektro-Isolationsformteii gemäß der Patentansprüche begehrt.
Claims (1)
1 640 1 1Ϊ Q
1 U 2
Patentansprüche: dung für Starkstromkabel, Kabel verbindungen. Kabel·
I. Elektro-Isolationsformteil zur Verwendung βη^^ Jlfr^fchfvernetzte Kunststoffe und vul-
bei Spannungen von 5 kV oder darüber aus katuäene oder nichtvulkanisierte Gummi-Werkstoffe
Gummi, einer isolierenden Kunststoffmischung werden ab lsoIationsmaterial für Starkstromanlagen
oder einer Mischung aus beiden mit einem 5 fQr 5kV und mehr, verwendet. Bei Isolationen
K^£hen Volumenwiderstand y/>n mehr als aus soJchen bekannten Verbindungen bricht die Jsola-
10'» Ohm cm im ausgeformten Zustand, da- manchmal nach langzeitiger Verwendung für
durch gekennzeichnet, daß dem Gummi, Wechse,spannungen, die erheblich unter der Anfangs-
dem Kunsmoff oder der Mischung aus beiden en. Durchschlagspannung liegen, zusammen, sogar dann
Zusatz mHohe νοηΟ,ΟΙ bis 10 0Gewichtsprozent i· Durchschlagsspannung sehr hoch ist. Demi
von hnlhlpitpnHpn nreanicchm Vflrhindnncen. die "*·"" f i j„ i„i..:«„» »„, v„.rf.,„e . .
Zusatz mHohe νοηΟ,ΟΙ bis 10 0Gp Durchschlagsspannung sehr hoch ist. Demi
von halWeitenden organischen Verbindungen die ß hend wurden Isolationen aus Kunststoff- und
mit den| Grundwerkstoffen Guinmi,oder Kunststoff Q^y nur für niedrige Spannungen
vertraglich sind und m den Grundwerkstoffen ge- für s unterhalb der Em-
nnge ^slicr^eit besitzen zugefugt wd und daß dnu ^ wesent]ich niedriger ,,, ^
diehalbleitendenorgamschenVerbindungenAlkyl- »5 o^Kagsspannung des Materials sind. Die vor-
T'i yHT£~£ Uite °deT "W3T" handene dielektrische Größe des Materials wurde
Λ,ί inudazohn-Atfrylen- nicht in voIlem Ausmaß ausgenutzt.
°, f." ^kylamin-Propylenoxyd-Ad- Nfiuere Untersuchungen des Verhaltens der Kunst-
°, f." ^kylamin-Propylenoxyd-Ad- Nfiuere Untersuchungen des Verhaltens der Kunst-
ikWver^o^ ι6 ?*$"*"? °iflfl^fhf - 2D stoff- und Gummi-Isolationen bei hohen Spannungen
imnhLri IT1,A/amn~Ty? °der Metallsalze - h ben offenbart, daß partielle Fehlstellen der Isolation
amphoter«- oberflächenaktiver Stoffe vom Diamin- def w§hrend des Herstellungsprozesses oder
Stiver Snf^,Ze amp,h °*rer °b"1S*"!" während des Betriebes hervorgerufen werden. nämlich
Llze amnhnU ^^^ oder„Meta11" Bildung von unvermeidlichen kleinen Hohlräumen,
^οΤηΪΓηΤνη r? t™l Γ StO"e H VOn<
« Zumischen von Fremdstoffen, wie etwa Metall· Am,do-Amin-Typ oder Mischungen aus d.esen %äUchen oder Staubteilchen, Verunreinigung während
J Fi^it™ itn|a,;nn * , ·ι UA ui der Herstellung, Entstehung kleiner Luftspalte an den
ä^Ä Grenzwachen zwischen den Oberflächen von halb-
μ fUr i" blenden Schichten und den geformten lsolations-
ϊ en Nftur8ummi. oder ,„schichten während des Betriebs der elektrischen Ein-
Applications Claiming Priority (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8006966 | 1966-12-08 | ||
JP8007066 | 1966-12-08 | ||
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JP1190566 | 1966-12-09 | ||
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JP1190666 | 1966-12-09 | ||
JP2541567 | 1967-03-29 | ||
JP2541467 | 1967-03-29 |
Publications (3)
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---|---|
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DE1640111B2 DE1640111B2 (de) | 1972-09-07 |
DE1640111C3 true DE1640111C3 (de) | 1975-07-17 |
Family
ID=27571710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19671640111 Expired DE1640111C3 (de) | 1966-12-08 | 1967-12-08 | Elektro-Isolationsformteil |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE1640111C3 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2869435A1 (de) * | 2013-11-05 | 2015-05-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Isolieranordnung, elektrisches Betriebsmittel und elektrische Maschine mit erhöhter Lebensdauer |
-
1967
- 1967-12-08 DE DE19671640111 patent/DE1640111C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE1640111B2 (de) | 1972-09-07 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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