DE19839388A1

DE19839388A1 - Isolierhohlkörper

Info

Publication number: DE19839388A1
Application number: DE1998139388
Authority: DE
Inventors: Hans-Walter Gitschner; Karl Heinz Osterwohldt
Original assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Current assignee: Felten and Guilleaume Kabelwerke GmbH
Priority date: 1998-08-28
Filing date: 1998-08-28
Publication date: 2000-03-09
Also published as: EP0996133A3; NO994176D0; EP0996133A2; NO994176L; DE29914999U1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Isolierhohlkörper mit einheitlich kontinuierlichem Querschnitt mit mindestens zweischichtigem Aufbau für elektrische, vorzugsweise für Hochspannungsanwendungen. Der vorgeschlagene Isolierhohlkörper 10' hat einen kreisrunden Querschnitt, eine Gesamtwanddicke W und eine lichte Weite D. Er besteht im wesentlichen aus einem vernetzten, thermoplastischen Isolierwerkstoff 12 mit einer inneren 11' und einer äußeren Leitschicht 13. Die innere Leitschicht 11' des Isolierhohlkörpers ist mit einer integrierten Verstärkungsschicht 7 versehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierhohlkörper mit vorzugsweise einheitlich kontinuierlichem Querschnitt mit mindestens zweischichtigem Aufbau für elektrische, vorzugsweise für Hochspannungsanwendungen.

Speziell bei der Verbindungstechnik von Starkstromkabeln aber auch bei Sammelschienen in Schaltanlagen sind relativ kurze Stücke elektrotechnisch zu isolieren, wobei zur Steue rung des Feldes ein mehrschichtiger Werkstoffverbund eingesetzt wird. Neben einer reinen hochisolierenden Materialkomponente werden zur Feldsteuerung in der Regel durch Ruß zusätze geringfügig leitende Modifikationen dieser Komponenten eingesetzt (sog. halblei tende Materialien oder Schichten).

Materialtechnisch ist weitgehend 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 (Muffen) werden dabei häufig die getrennt gefertigten 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 Ela stomerbasis umhüllt. Speziell für Verbindungsmuffen im Spannungsbereich bis 30 kV sind auch Anwendungen bekannt, aus den dem Stand der Technik entsprechenden Elastomer materialien kontinuierlich gefertigte Mehrschichtisolierungen herzustellen, die anschließend für den Anwendungsfall abgelängt, vorbereitet und mit bekannten Montagetechniken wie z. B. der Kalt- oder Warmschrumpftechnik aufgesetzt werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, für die beschriebenen Anwendungsfälle, speziell für kontinu ierlich gefertigte, montagefähige Mehrschichtisolierungen, Werkstoffe auf thermoplastischer Basis einzusetzen.

Die Lösung der Aufgabe findet sich im 1. Patentanspruch. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung beansprucht.

Als Isolierwerkstoff ist dies Polyethylen, das peroxidisch, silan- oder strahlenvernetzt ist. Als halbleitende Materialien sollen ebenfalls die aus der Kabeltechnik bekannten Compounde schwerpunktmäßig auf Basis copolymerer Derivate des Polyethylens eingesetzt werden. Leitschichten können durch Rußfüllung mit einem elektrischen Widerstand im Bereich von 10⁸ bis 10¹⁰ Ω cm erzeugt werden. Für bestimmte Anwendungen kommen Leitschichten als resistiv steuernde Schichten in Frage.

Es ist Vorteil der Erfindung, daß für montagefähige Hochspannungsisolierungen die aus der Kabeltechnik bekannten Verfahren und Materialien mit großtechnisch nachgewiesener Eignung für elektrische Isolierungen angewandt werden können. Der Isolierhohlkörper läßt sich kontinuierlich mit vorzugsweise einheitlichem Querschnitt in beliebigen Längen herstel len. Das Innenprofil kann dem Querschnitt eines elektrischen Leiters angepaßt sein. Als Anwendungen kommen die Isolation von Stromsammelschienen oder von Kabelspleißen - als Muffenkörper - in Frage. Die innere Oberfläche des Isolierhohlkörpers sollte glatt sein, so daß insbesondere bei Hochspannungsanwendungen keine Hohlräume beim Aufschrump fen auf elektrische Leiter entstehen.

Ein montagefähiger Isolierhohlkörper als Hochspannungsisolierung besteht mindestens aus zwei, vorzugsweise aber drei vorzugsweise durch Koextrusion erzeugte Werkstoff- Schichten; eine innere und/oder äußere halbleitende Schicht mit einer Dicke von vorzugs weise dünner als 1 mm. Der Isolierhohlkörper sollte einheitlichen kontinuierlichen Quer schnitt haben, beispielsweise rund oder sektorförmig mit radialer - vorzugsweise zylindri scher - Symmetrie. Mindestens eine Schicht besteht aus einem halbleitendem Polyethylen oder copolymeren Derivat.

In einer beispielhaften Ausführung wird die innere Leitschicht des Isolierhohlkörpers mechanisch verstärkt ausgebildet. Es sollte eine druckbeständige und flexible Schicht sein. Die Schicht besteht vorzugsweise aus beschichtetem hochfestem Gewebe, Geflecht oder Gestrick aus Metall, Glasfasern oder aus Kunststoff, wobei die Verstärkerschicht den ther mischen und mechanischen Anforderungen bei der Beschichtung und Vernetzung des Iso lierwerkstoffs entsprechend ausgesucht ist oder mit dem Material der Innenschicht identisch ist. Insbesondere für die Herstellung in einer Kettenlinie, muß die Verstärkerschicht Längs kräfte aufnehmen können. Die Verstärkerschicht geht bei der Herstellung mit der untersten Isolierschicht eine innige Verbindung ein. Es können auch metallbeschichtete Kunststoffa sern eingesetzt werden. Besonders geeignet sind Gewebe, die auch nach Integration in die innere Leitschicht eine bestimmte Flexibilität oder Dehnbarkeit beibehalten.

Versuche haben gezeigt, daß auch die bei Elastomeren bekannte Warmschrumpftechnik ebenfalls bei Thermoplasten - speziell bei vernetztem Polyethylen, anwendbar ist. Man kann für Anwendungszwecke Gebrauchslängen abtrennen und diese bei Temperaturen knapp oberhalb der Kristallitschmelzpunkt auf einen Dehnkörper mit bis zu zweifachem Durchmesser gegenüber dem Herstelldurchmesser des Isolierhohlkörpers aufspannen. Es kommt hierbei ein Bereich der Aufweitung von etwa dem 1,2fachen bis zum 2fachen in Frage. Bei der anschließenden Abkühlung behält der Isolierhohlkörper etwa den aufgewei teten Durchmesser bei und läßt sich vom Dehnkörper herunternehmen.

Der abgekühlte, aufgeweitete Isolierhohlkörper kann dann auf einen zu isolierenden Leiter mit einem dem Innenprofil des Isolierhohlkörpers angepaßten Querschnitt montiert werden, wobei der Leiter einen Außendurchmesser hat, der vorzugsweise größer ist als der Her stelldurchmesser des Isolierhohlkörpers und nur etwas kleiner ist als der aufgeweitete Durchmesser.

Durch kurze Erwärmung des Isolierhohlkörpers auf etwa Kristallitschmelztemperatur werden die Rückstelleffekte aktiviert und der Isolierhohlkörper umhüllt bei der folgenden Abkühlung durch Schrumpf und Schwindung den elektrischen Leiter äußerst fest.

Bei diesem Verfahren wird eine möglicherweise vorhandene dünnwandige metallene Innenschicht Teil des elektrischen Metallquerschnittes.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der einzigen Figur dargestellt. Sie zeigt einen Querschnitt durch einen Isolierhohlkörper mit Verstärkungsschicht.

Der Isolierhohlkörper 10' hat einen kreisrunden Querschnitt, eine Gesamtwanddicke W und eine lichte Weite D. Er besteht im wesentlichen aus einem vernetzten, thermoplastischen Isolierwerkstoff 12 mit einer inneren 11' und einer äußeren Leitschicht 13. Die innere Leit schicht 11' des Isolierhohlkörpers ist mit einer integrierten Verstärkungsschicht 7 versehen.

Claims

1. Isolierhohlkörper (10') für elektrische Anwendungen mit mindestens zweischichtigem Aufbau - innen eine Leitschicht (11') und darauf eine Isolierschicht (12), bestehend aus vernetztem, thermoplastischem Werkstoff.

2. Isolierhohlkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierhohlkörper (10') einen einheitlich kontinuierlichen Querschnitt hat.

3. Isolierhohlkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff ver netztes Polyethylen (VPE) oder ein vernetztes copolymeres Polyethylen-Derivat ist.

4. Isolierhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitschicht (11') durch Rußfüllung des Werkstoffs gebildet ist.

5. Isolierhohlkörper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitschicht (11') einen elektrischen Widerstand im Bereich von 10⁸ bis 10¹⁰ Ω cm hat.

6. Isolierhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Leitschicht (11') verstärkt (7) ausgebildet ist.

7. Isolierhohlkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) als Gewebe, Geflecht oder Gestrick aus Metall, Glasfasern oder aus Kunststoff ausgebildet ist.

8. Isolierhohlkörper nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung (7) aus metallbeschichteten Kunststoffasern besteht.

9. Isolierhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Innenprofil dem Querschnitt eines elektrischen Leiters angepaßt ist.

10. Isolierhohlkörper nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenstand in vorbestimmter Länge von einem kontinuierlich hergestellten Isolierhohlkörper (10') abgetrennt und auf ein Maß bis zum doppelten des ursprünglichen Innendurchmessers (D) gedehnt ist.