DE19839387A1 - Verbundhohlkörper - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrisch isolierenden Körper auf einem metallenen Hohlprofil, der vorzugsweise für Starkstrom- bzw. Hochspannungsanwendungen einsetzbar ist. Es wird daher ein isolierender Hohlkörper 10 mit einem vorzugsweise kreisrunden Querschnitt vorgeschlagen mit einer Isolation 12 der Dicke W. Der glattwandige Leiter 6 hat die lichte Weite D. Die Isolation besteht aus einem vernetzten, thermoplastischen Isolierwerkstoff 12 mit einer inneren 11 und einer äußeren Leitschicht 13. Auf dem Leiter 6 ist eine metallische, gewebeartige Verstärkerschicht 6' aufgebracht.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrisch isolierenden Körper auf einem metallenem Hohlprofil, der vorzugsweise für Starkstrom- bzw. Hochspannungsanwendungen einsetzbar ist.

Speziell bei der Verbindungstechnik von Starkstromkabeln aber auch bei Sammelschienen in Schaltanlagen sind relativ kurze Stücke elektrotechnisch zu isolieren, wobei zur Steuerung des Feldes ein mehrschichtiger Werkstoffverbund eingesetzt wird. Neben einer reinen hochisolie­ renden Materialkomponente werden zur Feldsteuerung in der Regel durch Rußzusätze gering­ fügig leitende Modifikationen dieser Komponenten eingesetzt (sog. halbleitende Materialien).

Materialtechnisch ist bekannt, als Basis für isolierende wie halbleitende Schichten oder Teile Elastomerwerkstoffe einzusetzen. Je nach Anwendungsfall werden zur Herstellung dieser Teile überwiegend diskontinuierliche Verfahren wie Preß- oder Spritzgießverfahren eingesetzt.

Für elektrische Verbindungselemente (beispielsweise Muffen) werden dabei häufig getrennt gefertigte Feldsteuerelemente beim letzten Arbeitsschritt in die Werkzeuge eingesetzt und zum Endelement gefertigt.

Bei stromleitenden Teilen wird zusätzlich der auf Endmaß abgesetzte metallene Leiter bzw. Vorformling in die entsprechende Form eingesetzt und mit den Isoliermaterialien auf Elasto­ merbasis umhüllt.

Speziell für Verbindungsmuffen im Spannungsbereich bis 30 kV sind auch Anwendungen bekannt, aus den dem Stand der Technik entsprechenden Elastomermaterialien kontinuierlich gefertigte Mehrschichtisolierungen herzustellen, die anschließend für den Anwendungsfall abgelängt, vorbereitet und mit bekannten Montagetechniken wie z. B. der Kalt- oder Warm­ schrumpftechnik aufgesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen elektrisch isolierenden Körper vorzuschlagen, dessen Iso­ lierung aus vernetztem, thermoplastischem Material besteht.

Die Lösung wird in den Merkmalen des Hauptanspruchs wiedergegeben. Weitergehende Aus­ gestaltungen sind in den Unteransprüchen zu finden. Der Gegenstand soll im folgenden als Verbundhohlkörper bezeichnet werden.

Die Erfindung geht davon aus, für bestimmte elektrische Anwendungsfälle, speziell für kontinu­ ierlich zu fertigende, montagefähige Einfach- oder Mehrschichtisolierungen, den genannten Werkstoff zu verwenden, anstelle der in der Starkstrom- und Hochspannungskabeltechnik üblicherweise verwendeten Werkstoffe auf elastomerer Basis. Vorzugsweise wird als Isolier­ werkstoff vernetztes Polyethylen vorgeschlagen, welches je nach Verfahren peroxidisch, silan- oder strahlenvernetzt hergestellt ist. Zur Herstellung des Verbundhohlkörper nach der Erfin­ dung wird ein als Hohlprofil ausgebildeter elektrischer Leiter in die Beschichtungs- und Vernet­ zungsanlage kontinuierlich eingebracht und vom thermoplastischen Werkstoff mit vorgegebe­ ner Dicke und Schichtaufbau umhüllt.

Der Verbundhohlkörper soll vorzugsweise kontinuierlich, mit einheitlichem innerem Querschnitt hergestellt werden. Beliebige Gebrauchslängen können vom Strang abgetrennt werden. Die Gebrauchslängen sind als leitende Verbindungen für elektrische Anwendungen - beispiels­ weise als Stromsammelschienen - direkt montierbar.

Das Material des metallenen Hohlprofils ist vorzugsweise Kupfer, Aluminium oder Aluminium­ legierung. Das Hohlprofil ist geschlossenwandig ausgebildet. Der Querschnitt des Hohlprofils muß für die genannten Anwendungen gerundet sein, vorzugsweise kreisförmig oder in ovaler Form. Das Hohlprofil soll vorzugsweise dünnwandig ausgebildet sein. Der elektrische Metall­ querschnitt ist daher deutlich kleiner als 50%, vorzugsweise kleiner als 25% des notwendigen elektrischen Querschnittes eines Leiters für Mittel- oder Hochspannung. Es bietet sich hierzu die Verwendung von Folien an, beispielsweise, indem eine gefaltete Folie mit einer Wanddicke kleiner als 500 µm eingesetzt wird. Bei einer solchen Folienschicht kann man den Leiterquer­ schnitt als unbedeutend ansehen.

Mit einem hier vorgestellten Vorschlag bietet es sich an, ein dünnwandig ausgebildetes Hohl­ profil in einem zweiten Arbeitsschritt innen mit einem für Mittel- oder Hochspannungsanwen­ dungen notwendigen Leiterquerschnitt zu versehen.

Nach einem anderen Vorschlag, bei dem ein "vollgültiger" Leiterquerschnitt hergestellt wird, wird auf das metallene Hohlprofil eine den elektrischen Querschnitt vergrößernde metallische Schicht aufgebracht. Die metallische Schicht kann aus Bändern oder Drähten als Gewebe oder auch Gestrick aufgebaut sein. Die elektrisch leitende Verstärkungsschicht auf dem Hohl­ profil ist materialtechnisch mit der daraufliegenden Isolationsschicht innig verbunden.

Die Isolierkörper kann aus mindestens zwei, vorzugsweise aus drei thermoplastischen Werk­ stoffschichten besteht, wobei mindestens eine davon eine halbleitende Schicht ist, mit einer Dicke von vorzugsweise ≦ 1 mm.

Vorzugsweise kann die innere halbleitende Isolierschicht resistiv steuernd ausgebildet sein. Für eine solche Anwendung sollte der Widerstand der inneren Leitschicht auf 10⁸ bis 10¹⁰ Ω cm eingestellt werden.

Die Isolation besteht aus vernetztem Polyethylen (VPE) oder einem vernetzen Copolymer- Derivat des Polyethylens. Die Vernetzung des Polyethylens kann nach einem der gängigen Verfahren (peroxidische, Silan- oder Strahlenvernetzung) vollzogen sein.

Als halbleitende Materialien sollen ebenfalls die aus der Kabeltechnik bekannten Compounde schwerpunktmäßig auf Basis copolymerer Derivate des Polyethylens eingesetzt werden, wobei sie zur Ausbildung der halbleitenden Schicht mit Ruß gefüllt werden.

Die innere halbleitende Schicht kann durch ein Gewebe aus Kunststoffasern verstärkt sein. Die Verstärkerschicht ist mit der untersten Isolationsschicht innig integriert. Eine solche Schicht könnte jedoch auch aus elektrisch leitend beschichteten Kunststoffasern bestehen.

Es ist Vorteil der Erfindung, daß für montagefähige Hochspannungsisolierungen die aus der Kabeltechnik bekannten Verfahren und Materialien mit großtechnisch nachgewiesener Eig­ nung für elektrische Isolierungen angewandt werden können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Querschnitt in der einzigen Figur dargestellt.

Der erfindungsgemäße, isolierende Hohlkörper 10 hat einen kreisrunden Querschnitt. Die Iso­ lation 12 hat die Dicke W. Der glattwandige Leiter 6, der relativ zu dick gezeichnet ist, hat die lichte Weite D. Die Isolation besteht aus einem vernetzten, thermoplastischen Isolierwerkstoff 12 mit einer inneren 11 und einer äußeren Leitschicht 13. Auf dem Leiter ist eine metallische, gewebeartige Verstärkerschicht 6' aufgebracht.

Claims (12)

1. Elektrisch isolierender Körper auf einem metallenem Hohlprofil (5), dadurch gekennzeich­ net, daß der Isolierkörper (12) aus vernetztem, thermoplastischem Werkstoff besteht.

2. Verbundhohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Quer­ schnitt des Hohlprofils (6) kleiner ist als ein für Anwendungen im Mittel- oder Hochspannungs­ bereich notwendiger Leiterquerschnitt.

3. Verbundhohlkörper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (6) dünnwandig, geschlossen ausgebildet ist.

4. Verbundhohlkörper nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (6) als Folie ausgebildet ist.

5. Verbundhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hohlprofil (6) eine den elektrischen Querschnitt vergrößernde metallische Schicht (6') aufgebracht ist.

6. Verbundhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die metallische Schicht (6') aus Bändern oder Drähten ausgebildet ist.

7. Verbundhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in das Innere des Hohlprofils (6) ein weiterer elektrischer Leiter eingebracht ist.

8. Verbundhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (12) aus vernetztem Polyethylen oder einem vernetzten Copolymer-Deri­ vat des Polyethylens besteht.

9. Verbundhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (12) aus mindestens zwei Schichten (11, 12, 13) besteht.

10. Verbundhohlkörper nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Schicht als innere, halbleitende Schicht (11, 13) ausgebildet ist.

11. Verbundhohlkörper nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitende Schicht (11, 13) mit einer Rußfüllung gebildet ist.

12. Verwendung eines elektrisch isolierenden Hohlkörpers (12) auf einem metallenem Hohl­ profil (6) mit geringem Leiterquerschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß der isolierende Hohl­ körper (12) aus vernetztem, thermoplastischem Werkstoff in kontinuierlicher Weise - vorzugs­ weise durch Koextrusion - mit einheitlichem Querschnitt gefertigt, auf vorbestimmte Länge abgetrennt ist und direkt als leitende Verbindung in Hochspannungsanlagen eingesetzt wird.