DE2033880A1

DE2033880A1 - Elektrischer Isolierkörper

Info

Publication number: DE2033880A1
Application number: DE19702033880
Authority: DE
Inventors: Ulrich 1000 Berlin Baumgärtl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-30
Filing date: 1970-06-30
Publication date: 1972-01-05
Also published as: CH537082A; GB1323255A

Description

Elektrischer Isolierkörper ·

Es ist bekannt, in elektrischen Isolierkörpern Steuerelektroden aus leitendem Material anzuordnen,, um die Spannungsverteilung längs des Isolierkörpers zu beeinflussen. Insbesondere dienen solche Steuerelektroden zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes in Bandgebieten, wo wegen unterschiedlicher Dielektrizitätskonstanten kritische Feldstärken auftreten können.

In elektrischen Isolierkörpern aus Gießharz hat man bisher als Elektroden zumeist Drahtgitter verwendet, d ie entsprechend der gewünschten iquipoteiüalfLäche geformt sind. Die einzelnen Drähte eines solchen Gitters haben zwar nur einen kleinen Querschnitt, und sie sollen durch das Einsetzen in die Gießform, mit der der Isolierkörper hergestellt wird, vollständig mit Gießharz umgeben werden. Dennoch kann es deshalb, weil die'Ausdehnungskoeffizienten der üblichen Metalle, die als Leiterwerkstoffe inf rage kommen, gegenüber denen von Gießharzen um mehr als eine Größenordnung verschieden sind, bei Teniperaturänderungen zu Wärmespannungen kommen. Es können sich sogar Hohlräume, bilden, die zu einer fortschreitenden Zerstörung des Isolierstoffes führen. Diese Schwierigkeiten lassen sich auch durch Elektroden aus sehr feinem Drahtwerkstoff nicht zufriedenstellend; beseitigen, zumal die Formsteifigkeit und Verarbeitbarkeit solcher Elektroden bestimmte Mindestdrahtquerschnitte erfordern. In noch stärkerem Maße treten die erwähnten Schwierigkeiten naturgemäß bei massiven Metallkörpern, ζ. B. Abschirmelektroden aus Blech, auf, die in bezug auf die mechanische und elektrische

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Festigkeit des Gießharzisolierkörpers bei Temperaturänderungen noch kritischer sind. ·

Die Erfindung löst das Problem der Feldsteuerung in elektrischen Isolierkörpern aus verfestigtem Isolierstoff, insbesondere Gießharz, mit einer eingebetteten Steuerelektrode aus elektrisch leitendem Material dadurch, daß die Steuerelektrode aus Gießharz mit einem elektrisch leitenden Zusatzstoff besteht. Hierdurch wird das Problem der Wärmespannungen praktisch vollständig beseitigt, weil die Ausdehnungskoeffizienten des Isolierkörpers ™ und der Elektrode übereinstimmen. Außerdem kann man durch Dosierung des Zusatzstoffes eine für die Steuerung im Einzelfall jeweils am besten geeignete Leitfähigkeit einstellen. Man ist also im Gegensatz zu metallischen Elektroden nicht mehr an die Materialkonstanten des Leiterwerkstoffes gebunden. Deshalb sind die Elektroden aus Gießharz nicht nur in mechanischer Hinsicht, sondern auch in elektrischer Hinsicht v/esentlich vorteilhafter als Elektroden aus Metall.

Die Steuerelektrode kann als elektrisch leitenden Zusatzstoff Siliziumkarbid (SiC) enthalten. Dieser Zusatzstoff ergibt schon bei verhältnismäßig geringen Mengenanteilen eine für die Steue-■ rung besonders günstige spezifische Leitfähigkeit von 1 bis 100 /uS/cm. Er zeichnet sich darüber hinaus durch optimale mechanische Festigkeitswerte aus. Die gleiche, im Vergleich zu Metallen schwäche Leitfähigkeit kann aber auch mit anderen Zusatzstoffen, z. B. mit Graphit, erreicht werden, das in feiner Verteilung dem gleichen oder einem ähnlichen Gießharz wie dem des Isolierkörpers beigegeben wird.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben. Es handelt sich um einen Stützisolator für 100 kV₂ der im Rahmen einer

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metallgekapselten Hochspannungsschaltanlage in Schwefelhexafluoridgas von einigen at Überdruck eingesetzt wird.

Der Isolierkörper 1 des Stützisolators, der.mit Kippen 2 versehen ist, besteht aus einem cycloaliphatischen Gießharz, das
im Gewichtsverhältnis .100 : 70 mit Hexahydrophthalsäureanhydrid als Härter versetzt ist. Das Harz wird unter Vakuum vergossen, wie an sich bekannt ist. ·

Von den Stirnseiten 4, 5 des Isolierkörpers 1 ausgehend ragen ' zwei Steuerelektroden 6, 7 symmetrisch in das Volumen des Isolierkörpers, so daß sie mit ihren halbkugelförmigen Oberflächen 8, 9 einander zugekehrt sind. In die Steuerelektroden 6, 7, die in die Gießform des Isolierkörpers 1 eingesetzt und so umgössen sind, sind zwei metallische Befestigungsbuchsen 11, 12 mit zentrischen Gewindebohrungen 13, 14 eingegossen.

Die Steuerelektroden bestehen aus 100 Teilen cycloaliphatischem Gießharz, 70 Teilen Methylhexahydrophthalsäureanhydrid und
175 Teilen Graphitpulver. Ihre Leitfähigkeit beträgt etwa
5./uS/cm. .

Eine andere für Steuerelektroden bewährte Gießharzmischung mit leitfähigem Zusatzstoff hat folgende Zusammensetzung:

100 TeileEpoxidharz auf Bisphenol-A-Basis mit einem
Epoxidäquivalent von 190,

250 Teile eines sauren Esters aus Rizinusöl und Phtalsäure als Härter,

1000 Teile fein gemahlenes Siliziumkarbid. ⁱ . Die Leitfähigkeit beträgt wiederum ca. 5 /US/cm.

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Wie bereits erwähnt, hat das Gießharz der Steuerelektroden 6, 7 praktisch den gleichen Ausdehnungskoeffizienten wie das Gießharz des Isolierkörpers 1 selbst. Deshalb kann es nicht mehr zu Hohlräumen kommen, die durch unterschiedliche Längenänderungen . entstehen. Ferner fällt aufgrund der im Verhältnis zu Metallen wesentlich geringeren.Leitfähigkeit der Steuerelektroden die Möglichkeit fort, daß Rauhigkeiten der Steuerelektroden als Spitzen wirken und zu örtlich hohen Feldstärken führen. Darüber hinaus kann es unter Umständen vorteilhaft sein, wenn das Gießharz der Steuerelektroden 6, 7 eine größere FlexiMLität als das Gießharz/ W des Isolierkörpers 1 aufweist. Durch diese größere Flexibilität, die bei dem vorstehend an zweiter Stelle gegebenen Materialbeispiel durch den besonderen Härter, erhalten wird, ist eine Anpassung der Steuerelektroden an Wärmedehnungen des Gießharzkörpers 1 auch für den Fall gesichert, daß Volumenänderungen aufgenommen γ/erden müssen, die von den eingebetteten Befestigungsbuchsen 11, 12 verursacht werden. Ferner kann ein flexibilisiertes Gießharz der Steuerelektroden leicht mit Anschlußleitungen versehen werden, die aus Metall bestehen.

4 Ansprüche . .

1 Figur

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Claims

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1./Elektrischer Isolierkörper aus verfestigtem Isolierstoff, insbesondere Gießharz, mit einer eingebetteten Steuerelektrode aus elektrisch leitendem Materialj dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode (6, 7) aus Gießharz mit einem elektrisch leitenden Zusatzstoff besteht.

2. Elektrischer Isolierkörper nach Anspruch 1,dadurch gekenn- . zeichnet, daß die Steuerelektrode (6, 7) als elektrisch leitenden Zusatz Siliziumkarbid¹(SiC) enthält. ' ,

3. Elektrischer Isolierkörper nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine spezifische Leitfähigkeit von 1 - 100/uS/cm.

4. Elektrischer Isolierkörper nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gießharz der Steuerelektrode (6, 7)*eine größere Flexibilität als das Gießharz des Isolierkörpers (1) aufweist. ' " ν -

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