DE2006247A1

DE2006247A1 - High voltage insulator

Info

Publication number: DE2006247A1
Application number: DE19702006247
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Phys Dr Ing 6500 Mainz P Baum
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1970-02-12
Filing date: 1970-02-12
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1334164A; FR2079380A1

Description

Hochspannungs isolatorHigh voltage isolator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsisolator mit als Lichtbogensperren wirkenden Schirmen. ■The invention relates to a high voltage insulator with screens acting as arc barriers. ■

Es ist bekannt, die Spannungsverteilung längs der Oberfläche eines Isolators durch Aufbringen sogenannter stabilisierender Glasuren zu beeinflussen. Hierdurch wird zwar das überschlagsverhalten des fremdschichtbehafteten isolators wesentlich verbessert; jedoch ist hierbei ein dauernder Leistungsverlust in Kauf zunehmen. . ..■It is known the stress distribution along the surface of an insulator by applying so-called stabilizing glazes. This is the rollover behavior the insulator with a foreign layer is significantly improved; however, there is a permanent loss of performance in this case Purchase increase. . .. ■

Langwierige Untersuchungen haben gezeigt", daß sich der Überschlag bei Betauung oder nach Beregnung eines fremdschichtbe-" hafteten'Isolators, durch Ausbildung von Trockenzonen zwischen den Schirmen entwickelt, da der Äbleltstrora im feuchten Zustand des Isolators hier die größte Dichte aufweist. Es bilden sich zunächst Qlimjraentladungen aus, die sich nach kurzer Zeit zu stromstarken Glimmbögen ausweiten und den Überschlag einleiten.Lengthy investigations have shown "that the rollover in the event of condensation or after irrigation of a foreign layer " adhered 'isolators, through the formation of dry zones between the umbrellas developed because the Äbleltstrora in the wet state of the isolator has the greatest density here. It is formed initially Qlimjra discharges, which increase after a short time Extend powerful glow arcs and initiate the flashover.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Hochspannungsisolator mit als Lichtbogensperren Wirkenden Schirmen, der eine wesentlicne Verbesserung des Überschlagverhaltens aufweist.The object of the present invention is a high-voltage insulator with screens acting as arc barriers, the one has a substantial improvement in the rollover behavior.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen den Schirmen liegenden Strunkteile mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht, insbesondere aus Metalloxiden, versehen sind.This object is achieved in that the parts of the trunk lying between the screens with a semi-conductive Surface layer, in particular made of metal oxides, are provided.

Erfindungsgemäß* kann die Oberflächenschicht beispielsweise aus TiO₂ oder SnO₂ bestehen.According to the invention *, the surface layer can consist of TiO ₂ or SnO ₂ , for example.

Durch die Erfindung v/ird erreicht, daß sieh das Bilden von Glimmentladungen,-welche den Überschlag einleiten, von vorn-P herein vermieden wird.The invention makes it possible to see the formation of glow discharges, which initiate the flashover, from the beginning in is avoided.

Bei einem Isolator gemäß der Erfindung kann das überschlagsverhalten bei Nebel oder nach Beregnung wesentlich verbessert werden, ohne daß bei nachfolgendem Abtrocknen des Isolators ein dauernder Leistungsverlust in Kauf genommen werden muß.In the case of an insulator according to the invention, the flashover behavior can be significantly improved in fog or after rain, without the insulator being dried off afterwards a permanent loss of performance must be accepted.

Des weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur kapazitiven Feldsteuerung an Spannungs- und Erdpol die- Unter- und/ oder Oberseite des ersten und des letzten Schirmes zusätzlich mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht zu versehen. Diese Wirkung wird noch verbessert, wenn die Schirmausladung des t ersten und des letzten Schirmes um mindestens 50 % gegenüber den anderen Schirmen vergrößert ist. Durch diese Maßnahme kann der Feldverlauf an Spannungs- und Erdpol zusätzlich günstig beeinflußt werden. Diese Wirkung wird noch vergrößert, wenn die Oberflächenschicht in die Kittung der oberen Abschlußmetallkappe einbezogen ist.Furthermore, it has proven to be useful for capacitive field control at the voltage and earth poles, the under and / or to provide the top of the first and the last screen with a semiconducting surface layer. These The effect is even better if the projection of the first and the last screen is at least 50% opposite the other screens is enlarged. With this measure, the field profile at the voltage and earth poles can also be favorable to be influenced. This effect is further increased if the surface layer is cemented into the upper end metal cap is included.

Auch kann zweckmäßig das Kittmaterial leitend oder halbleitend hergestellt werden und aus einem Metalleinguß oder halbleitendem Zement bestehen.The cement material can also expediently be made conductive or semiconductive and made of a metal cast or semiconductive Made of cement.

Um den Leistungsverlust eines Isolators mit stabilisierenderTo reduce the power loss of an isolator with stabilizing

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Oberfläche zu reduzieren, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung auch die gesamte Oberfläche eine halbleitfähige Schicht aufweisen, die einen positiven Temperatürkoeffizienteri des Widerstandes aufweist, ζ. B. aus Mischoxiden von NiO, CdO,To reduce the surface, in a further embodiment of the invention, the entire surface can also be semiconductive Have a layer that has a positive temperature coefficient of resistance, ζ. B. from mixed oxides of NiO, CdO,

FeO besteht. ' FeO consists. '

In konsequenter Durchführung der Erfindung kann der Hochspannungsisolator sogar derart ausgebildet sein, daß die Schirme fortgelassen sind.In a consistent implementation of the invention, the high-voltage insulator even be designed in such a way that the screens are omitted.

Gemäß der weiteren.Ausbildung der Erfindung besteht der Hoch- Spannungsisolator aus einer Glaskeramik mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten um Null. Es hat sich nämlich gezeigt, daß über die halbleitfähigeOberflächenschicht bei Stoßüberspannungen auch relativ hohe Stromstöße abfließen und den Isolator dabei schockartig erwärmen. Jegliche durch diese Belastung auftretende Schädigung wird hierdurch erfindungsgemäß vermieden.According to the further development of the invention, there is the high-voltage insulator made of a glass ceramic with a thermal expansion coefficient around zero. It has been shown that that via the semiconducting surface layer in the event of surge voltages also discharge relatively high current surges and the Rapidly heat the insulator. Any through this Damage occurring under load is hereby according to the invention avoided.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sowie ihre Funktionen schematisch dargestellt.In the drawing are exemplary embodiments according to the invention and their functions are shown schematically.

Es zeigen: |It show: |

Figur 1 eine graphische Darstellung, in welcher in der Ordinate die Spannung S und in der Abszisse der Spannungsabfall V in % angegeben sind. Der Spannungsabfall V ist gegen den Kriöchweg längs der Oberfläche des · daneben dargestellten Isolators abgetragen;Figure 1 is a graph in which the ordinate the voltage S and the voltage drop V in% on the abscissa. The voltage drop V is against the Kriöchweg along the surface of the the insulator shown next to it removed;

Figur ? einen Isolator gemäß der Erfindung in Seitenansicht,Figure? an isolator according to the invention in side view,

teilweise Im Schnitt; ,partly in section; ,

Figur 3 ein Detail des Isolators gemäß Figur 2 im Schnitt inFIG. 3 shows a detail of the insulator according to FIG. 2 in section in

vergrößertem Maßstab; . ^Λ enlarged scale; . ^Λ

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Figur 4 eine besondere Ausführung eines Isolators gemäß der Erfindung.Figure 4 shows a particular embodiment of an isolator according to the invention.

In der Darstellung gemäß Figur 1 zeigt der Linienzug 1 den Verlauf des Spannungsabfalles längs der abgetrockneten Strunkoberflächen 4 und der nassen Schirme 5. Die hohe Feldbeanspruchung führt an den Strunkteilen 4 zur Glimmentladung. In dienern Zustand ist der Spannungsabfall längs des feuchten Schirmweges am größten, da die Wegstrecke über den Strunk jeweils kurzgell schlössen wird. Dieser Zustand ist durch den Linienzug 2 dargestellt, wobei der Übergang von 1 zu 2 diskontinuierlich ist.In the illustration according to FIG. 1, the line 1 shows the course of the voltage drop along the dried-off trunk surfaces 4 and the wet screens 5. The high field stress leads to a glow discharge on the trunk parts 4. In servants State, the voltage drop is greatest along the moist screen path, since the distance over the stalk is always short will close. This state is shown by the line 2, where the transition from 1 to 2 is discontinuous.

Der Linienzug 3 läßt den Spannungsabfall längs des Kriechweges eines Isolators gemäß der Erfindung, bei dem die zwischen den Schirmen liegenden Strunkteile mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht versehen sind, erkennen. Hierbei ist die Leitfähigkeit dieser Schicht etwa gleich groß angenommen wie diejenige der nassen Fremdschicht entsprechend Linienzug 1 im Schirmbereich. Im befeuchteten Zustand müßte der Linienzug 3, unter der idealisierten Annahme völliger Gleichmäßigkeit der Schichtleitfähigkeit auf den Schirmen, der strichpunktierten Geraden folgen, ebenso noch beim Abtrocknen der Oberflächen f der Strünke 4, da diese ihre Leitfähigkeit im Gegensatz zum Isolator gemäß Linienzug 1 beibehalten. Nach vollständigem Abtrocknen des Isolators verschiebt sich die strichpunktierte Gerade allmählich zum Linienzug 3.The line 3 shows the voltage drop along the creepage path of an insulator according to the invention, in which the cord parts lying between the screens are provided with a semiconducting surface layer. The conductivity of this layer is assumed to be approximately the same as that of the wet foreign layer according to line 1 in the screen area. In the moistened state, the line 3, under the idealized assumption of complete uniformity of the layer conductivity on the screens, would have to follow the dash-dotted straight line, also when the surfaces f of the stumps 4 are dried, since these retain their conductivity in contrast to the insulator according to line 1. After the insulator has completely dried off, the dash-dotted straight line gradually shifts to line 3.

Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Isolator gemäß der Erfindung besitzt die Strunkteile 4, die Schirme 5 und die Metallkappen 6.The insulator according to the invention shown in FIGS. 2 and 3 has the stem parts 4, the screens 5 and the Metal caps 6.

Erfindungsgemäß sind die Strunkteile 4 mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht 7 versehen.According to the invention, the stump parts 4 are provided with a semiconductive surface layer 7.

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BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

Gemäß der weiteren Erfindung sind die Unter- und Obersaiten des ersten und letzten Schirmes zusätzlich mit einer halbleitenden Oberflächenschicht 3 ausgestattet. Diese Schichten reichen jeweils bis zur Tropfkante 9 dieser Schirme, so daß die Tropfkante ohne überzug bleibt.According to the further invention are the lower and upper strings of the first and last screen additionally equipped with a semiconducting surface layer 3. These layers extend up to the drip edge 9 of these screens, so that the drip edge remains uncoated.

die Figur erkennen läßt, sind die halbleitenden Oberflächenschichten 7 an dem Strunkende 11 in die Kittung 10 der oberen Metallab3chlußkanpe 6 einbezogen und mit einer kontaktfähigen Metallschicht 12 versehen.the figure reveals, are the semiconducting surface layers 7 at the trunk end 11 included in the cement 10 of the upper metal closure cap 6 and with a contactable Metal layer 12 provided.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Isolator sind in konsequenter Durchführung des Erfindungsgedankens die Schirme weggelassen, da diese nicht mehr als Lichtbogensperren zu wirken brauchen, so daß der Isolator lediglich aus dem Strunk 4 und den Metallkappen 6 besteht, wobei der Strunk auch hier mit der halbleitfähigen Oberflächenschicht 7 versehen ist.In the case of the isolator shown in FIG. 4, the screens are omitted in a consistent implementation of the inventive concept, since these no longer need to act as arc barriers, so that the insulator only consists of the shank 4 and the metal caps 6, the shank being provided with the semiconductive surface layer 7 here as well.

Die Oberflächenschicht 7 ist in die Metallkappe 6 hineingezogen und dort mit einer Metallschicht 12 ausgestattet.The surface layer 7 is drawn into the metal cap 6 and provided there with a metal layer 12.

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Claims

Patent pending> smells:,

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1.7 High-voltage isolator not acting as an arc barrier shields, characterized in that the core parts lying between the shields have a semiconductive surface layer, in particular made of metal oxides.

2. High-voltage insulator according to claim l, characterized in that that the surface layer consists of TiO_.

3. High-voltage insulator according to claim 1, characterized in that the surface layer consists of SnO ₂ .

4. Ilochspannungsisolator according to claims 1 to 3, characterized ge ^v 3nnzeichnet that for capacitive field control of voltage and Erdpol the lower and / or upper side are provided the first and the last screen in addition with a semi-conductive surface layer.

5. High voltage insulator according to claim 4, characterized in that the screen projection of the first and de3 last screen is at least 50% larger than the other umbrellas.

6. High voltage insulator according to claims 1 to 4, characterized * in that the surface layer is included in the cementing of the upper closure metal cap.

7. High-voltage insulator according to claim 6, characterized in that the cement material consists of a metal casting or semiconducting Cement is made.

6. High-voltage insulator according to claims 1 to 7, characterized characterized in that a semi-conductive over the entire surface Layer is applied, which has a positive temperature coefficient of the resistor, e.g. B. from mixed oxides of NiO, CdO and FeO.

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9. Iloch voltage isolator according to claims 1 to 3 and 8, characterized in that the screens are omitted.

10. High-voltage insulator according to claims 1 to 9, characterized characterized in that it is made of a glass ceramic with a thermal There is expansion coefficient around zero.

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