DE2058036A1

DE2058036A1 - Electrical isolator

Info

Publication number: DE2058036A1
Application number: DE19702058036
Authority: DE
Inventors: Mcmahon Eugene Joseph
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1969-11-26
Filing date: 1970-11-25
Publication date: 1971-06-03
Also published as: BE759423A; FR2068660A1; JPS503510B1; CA963115A; FR2068660B1; GB1323129A; NL7017327A

Description

Elektrischer IsolatorElectrical isolator

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Isolatoren und insbesondere Verbesserungen an elektrischen Isolatoren, welche sich zum Halten von elektrischen Hochspannungsleitern eignen.The present invention relates to electrical insulators and, more particularly, to improvements in electrical insulators, which are suitable for holding electrical high-voltage conductors.

Es sind bereits elektrische Isolatoren bekannt, welche aus einem länglichen Stab oder einem Bohr aus harzgebundenen anorganischen Pasern bestehen, die an jedem Ende mit einem Endanschluss versehen sind, wobei ein Endanschluss zur Befestigung des Isolators an einem geeigneten Bezugspunkt dient, während das andere Ende einen elektrischen Leiter trägt. Bei» spielsweise beschreibt die britische Patentschrift Nr. 915 einen elektrischen Isolator, welcher einen harzgebundenen Glasfaser kern aufweist, der eine Abdeckung aus einem elaetomerenThere are already known electrical insulators, which from an elongated rod or a drill made of resin-bonded inorganic fibers, which at each end with an end connection are provided with an end connection for fastening the isolator to a suitable reference point, while the other end carries an electrical conductor. For example, British Patent No. 915 describes an electrical insulator, which is a resin-bonded glass fiber has core, which has a cover made of an elaetomer

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polymeren Material besitzt, welches keine elektrischen Kriechwege bildet und welches sich über den gesamten Teil oder einen grösseren Abschnitt der Stab- oder Sohrlänge erstreckt. Der elektrische Isolator ist mit geeigneten Endanschlüssen versehen und die in der genannten Patentschrift angegebene Anordnung verhindert die Gefahr elektrischer Kriechwege. Unter Kriechwegbildung wird die Ausbildung von Leiterwegen auf der Oberfläche des Isolators verstanden, welche sich zum Teil als Folge der Ansammlung von Schmutz auf der Oberfläche sowie durch die Bildung von elektrisch leitendem Kohlenstoff als Folge einer elektrischen Entladung am Isolator ergeben. Ein merklicher Nachteil des genannten elektrischen Isolators besteht darin, daß derartige Isolatoren in ihrem Anwendungsbereich spürbar eingeschränkt sind, weil sie ein schlechtes Leckstromverhalten aufweisen. Es ist daher ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung, einen elektrischen Isolator zu schaffer, welcher diesen Nachteil nicht aufweist.polymeric material which does not form electrical leakage paths and which extends over the entire part or extends a greater portion of the rod or ear length. The electrical isolator is with suitable end connections provided and the arrangement specified in the cited patent prevents the risk of electrical leakage paths. The formation of creepage paths is understood to mean the formation of conductor paths on the surface of the insulator, which lead to the Part as a result of the accumulation of dirt on the surface and the formation of electrically conductive carbon as a result of an electrical discharge on the insulator. A noticeable disadvantage of the aforementioned electrical insulator is that such insulators are noticeably limited in their field of application because they are a bad one Have leakage current behavior. It is therefore a main object of the present invention to provide an electrical insulator, which does not have this disadvantage.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektrischer Isolator geschaffen, welcher eine längliche Anordnung, wie einen Stab oder*ein Rohr aus verstärktem organischem Harz aufweist, sowie eine Abdeckung aus einem fluorsubstituierten Harz, mit einer Halterung, die an jedem Ende der Anordnung befestigt ist, und mit mindestens einer Abschirmung aus leitendem Material, welche mit der Anordnung zusammenwirkt und einen kontinuierlichen elektrischen^ durch Feuchtigkeit gebildeten Kriechweg zwischen den Enden der Anordnung bei auftretenden Niederschlägen verhindert, wobei der Isolator einen Kriechstrom besitzt, der nicht grosser als etwa 5 mA ist.In accordance with the present invention, there is provided an electrical insulator which has an elongated configuration such as a rod or * a tube made of reinforced organic resin and a cover made of a fluorine substituted resin with a bracket attached to each end of the assembly is, and with at least one shield of conductive material, which cooperates with the arrangement and a continuous electrical ^ formed by moisture Prevents leakage path between the ends of the arrangement in the event of precipitation, the insulator a Has leakage current that is not greater than about 5 mA.

Der Aufbau und die Vorteile des' erfindungsgemässen elektrischen Isolators ergeben sich im einzelnen aus der naohfolgen-The structure and advantages of the 'inventive electrical Isolator result in detail from the subsequent

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den Beschreibung in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen. Es zeigen:the description in conjunction with the attached drawings. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemässen elektrisehen Isolators,Fig. 1 is a side view of an electric view according to the invention Isolator,

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 des Isolators der Fig. 1,Figure 2 is a cross-section along line 2-2 of the isolator of Figure 1;

Fig. 3 eine der Fig. 1 ähnliche Darstellung einer anderen ( Ausführungsform eines erfindungsgemässen Isolators, welcher zwei Abschirmungen besitzt,.3 shows a representation similar to FIG. 1 of another ( embodiment of an insulator according to the invention which has two shields.

Fig. 4 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungeform eines erfindungsgemässen Isolators, welcher eine Abschirmung etwa in der Mitte des Isolators aufweist,4 shows a schematic view of a further embodiment of an insulator according to the invention, which has a shield approximately in the middle of the isolator,

Fig. 5 eine schematische Ansicht, welche der Fig. 4 ähnlich ist aber eine unterschiedliche Abschirmung zeigt,FIG. 5 is a schematic view which is similar to FIG. 4 but shows a different shield,

Fig. 6 eine Seitenansicht eines elektrischen Isolators, welcher ähnlich jenem der Fig. 1 ausgebildet ist aber an einem Ende desselben eine leitende Überschlagsanordnung besitzt, I6 is a side view of an electrical insulator which is designed similar to that of FIG. 1 but has a conductive flashover arrangement at one end thereof, I.

Fig. 7 eine schematische Ansicht eines ähnlich der Fig. 6 ausgebildeten Isolators, welcher jedoch zwei scheibenförmige Abschirmungen aufweist, undFIG. 7 shows a schematic view of an insulator designed similarly to FIG. 6, but which has two disk-shaped Has shields, and

Fig. 8 eine Draufsicht einer mit Perforationen versehenen scheibenförmigen Abschirmung.Figure 8 is a top plan view of a perforated disc-shaped shield.

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Der erfindungsgemässe elektrische Isolator, welcher in den Zeichnungen dargestellt ist, besteht aus einer länglichen Anordnung 10, beispielsweise aus einem Stab und weist einen Kern 11 aus verstärktem Kunstharzmaterial auf, sowie eine Hülse 12, die aich im wesentlichen über die gesamte Länge des Kerns 11 erstreckt. Geeignete Halterungen 13 und 14 sind an den Enden der Anordnung 10 angebracht. Beispielsweise kann die Halterung 13 aus einer Lasche bestehen, welche sich zur Befestigung der Isolatoranordnung an einem geeigneten Pmkt, wie beispielsweise einem Hochspannungsmast, eignet, und die Halterung 14 kann als Einhängelasche ausgebildet sein, um einen elektrischen Leiter zu tragen. Die Endanschlüsse 13 und 14 sind am Stab 11 in beliebiger geeigneter Weise, beispielsweise mittels eines Epoxydharzes, befestigt. Beispielsweise erstreckt sich, wie aus Pig. 2 ersichtlich, die Hülse 12 gerade geringfügig in die Endanschlüsse hinein, während der Raum oberhalb der Hülse 12 und zwischen der Oberfläche des Kerns 11 und der Innenfläche des Endanschlusses mit einem Epoxydharz ausgefüllt sein kann. Eine Abschirmung 15 ist durch eine beliebige geeignete Anordnung mit dem Isolator verbunden. Pig. 2 zeigt eine Abschirmung 15 mit konischer Formgebung, welche mit dem Endanschluss 13 beispielsweise verschweisst ist. Die Abschirmung 15 kann mit dem Isolator gemäss Fig. 4 an dessen Mitte verbunden sein und kann eine beliebige Geometrie aufweisen, beispielsweise die Form einer Scheibe, wie dies aus Fig. 5 hervorgeht, oder auch einer scheibenähnlichen Anordnung.The electrical insulator according to the invention, which is shown in the drawings, consists of an elongated arrangement 10, for example a rod and has a core 11 made of reinforced synthetic resin material, and a sleeve 12 which extends essentially over the entire length of the core 11 . Appropriate brackets 13 and 14 are attached to the ends of the assembly 10. For example, the bracket 13 can consist of a bracket which is suitable for fastening the insulator arrangement to a suitable point, such as a high-voltage pylon, and the bracket 14 can be designed as a hanging bracket to carry an electrical conductor. The end connections 13 and 14 are attached to the rod 11 in any suitable manner, for example by means of an epoxy resin. For example, as from Pig. 2, the sleeve 12 just slightly into the end connections, while the space above the sleeve 12 and between the surface of the core 11 and the inner surface of the end connection can be filled with an epoxy resin. A shield 15 is connected to the insulator by any suitable arrangement. Pig. 2 shows a shield 15 with a conical shape, which is welded to the end connection 13, for example. The shield 15 can be connected to the insulator according to FIG. 4 at its center and can have any geometry, for example the shape of a disk, as can be seen from FIG. 5 , or a disk-like arrangement.

Eine weitere' Ausführungsform des erfindungsgemässen Isolators ist in Fig. 6 dargestellt. Der in Fig. 6 dargestellte Isolator besteht aus einem länglichen Element 10, Endan- Another embodiment of the isolator according to the invention is shown in FIG . The insulator shown in Fig. 6 consists of an elongated element 10, end

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Schlüssen 13 und 14 und einer scheibenförmigen Abschirmung 15, welche in der vorausgehenden Weise ausgebildet sind, wobei zusätzlich eine Überschlagsanordnung, beispielsweise eine Schutzplatte 16 vorgesehen ist, welche mit dem Isolator im Bereich eines Endes desselben befestigt ist. Die Pig. 7 zeigt eine ähnliche Darstellung wie die Pig. 6 und stellt einen Isolator mit zwei Abschirmungen 15 und einer Schutzplatte 16 dar. Die Schutzplatte 16 besteht aus einem leitenden Material, wie. beispielsweise aus Metall, und ihr Zweck liegt darin, den Isolator vor einem Lichtbogen zu schützen, welcher sich längs des Isolators ausbilden kann. Die Schutzplatte 16 hält einen Lichtbogen von der Isolationsfläche des Isolators ab, ohne die Spannung zu verringern, bei welchem ein Überschlag auftreten würde. Beispielsweise wurde gefunden, dass beim Isolator gemäss Pig. 6 die Schutzplatte in Verbindung mit der metallischen Abschirmung 15'dazu dient, jeglichen Lichtbogen oder Überschlag von der Oberfläche des Isolators fernzuhalten, und die Kombination dieser Bauelemente erhöht die Spannung, bei welcher ein Überschlag auftritt.Connections 13 and 14 and a disk-shaped shield 15, which are formed in the preceding manner, in addition, a rollover arrangement, for example a protective plate 16, is provided, which is connected to the insulator is attached in the region of one end thereof. The Pig. 7 shows a representation similar to that of the Pig. 6 and represents an insulator with two shields 15 and a protective plate 16. The protective plate 16 consists of a conductive Material like. for example made of metal, and their purpose is to prevent the insulator from arcing protect, which can form along the insulator. The protective plate 16 blocks an arc from the insulating surface of the insulator without reducing the voltage, at which a flashover would occur. For example, it was found that the insulator according to Pig. 6 the Protective plate in connection with the metallic shield 15 'serves to prevent any arcing or flashover the surface of the insulator, and the combination of these components increases the voltage at which a Rollover occurs.

Pig. 8 stellt eine Draufsicht einer scheibenförmigen Abschirmung 15 dar, welche mit im gleichen Abstand umfangsseitig verteilten öffnungen 17 versehen ist. Die scheibenförmige Abschirmung 15 kann eine Mittelöffnung 18 aufweisen, um einen Stab 10 mit kreisförmigem Querschnitt aufzunehmen, oder eine rechteckförmige Mittelöffnung 18», welche gestrichelt dargestellt ist, um einen Stab mit rechteckförmigem Querschnitt aufzunehmen.Pig. 8 shows a plan view of a disk-shaped shield 15, which is circumferentially at the same distance distributed openings 17 is provided. The disk-shaped shield 15 may have a central opening 18 to to receive a rod 10 with a circular cross-section, or a rectangular central opening 18 », which is shown in dashed lines is shown to be a rod with rectangular Record cross-section.

Der Kern 11 des Isolators besteht vorzugsweise aus einem massiven Stab aus verstärktem Harzmaterial. Geeignete StoffeThe core 11 of the insulator is preferably composed of a solid rod made of reinforced resin material. Suitable substances

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sind beispielsweise Epoxydharze, Acrylharze oder Polyesterharze, die mit Glasfasern, wie beispielsweise Glassträngen, verstärkt sind. Der Kern 11 kann beliebigen Querschnitt aufweisen, beispielsweise dreieckförmigen Querschnitt, ist jedoch vorzugsweise kreisförmig. Ein Kern mit kleinem Querschnitt ist erwünscht, da an der Oberfläche des Isolators Kriechetröme auftreten und daher ein kleiner Durchmesser zu einer Verkleinerung der leitenden Oberfläche des Isoliermaterials führt. Eine derartige Ausbildung fördert das Isola-are for example epoxy resins, acrylic resins or polyester resins, which are reinforced with glass fibers, such as glass strands. The core 11 can have any cross-section, for example triangular cross-section, but is preferably circular. A core with a small cross-section is desirable because creep currents occur on the surface of the insulator and hence a small diameter leads to a reduction in the conductive surface area of the insulating material. Such training promotes the Isola

" tionsverhalten. Der Durchmesser des belasteten Kerns wird durch die erforderliche Festigkeit bestimmt und überschreitet selten 50 mm. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der als Bauelement dienende Kern des Isolators aus einem Stab aus Polyesterharz oder Epoxydharz hergestellt, welches mit Glasfasernverstärkt ist, die vorzugsweise als Glässtränge vorliegen, und der Durchmesser des Isolators^ beträgt 25,4 mm. Die Verwendung von mit Glasfasersträngen verstärkten Polymerkernen gemäss der Erfindung erleichtert die Herstellung und erhöht die Wirtschaftlichkeit und wird aus diesem Grunde vorgezogen. Die Kerne können durch Verfahren hergestellt werden, wie sie aus der USA-Patentschrift 2 871 911 und aus"tion behavior. The diameter of the loaded core is determined by the required strength and rarely exceeds 50 mm. In a preferred embodiment is serving as a component core of the insulator made of a rod made of polyester resin or epoxy resin, which is reinforced with glass fibers, preferably as glass strands exist, and the diameter of the insulator ^ is 25.4 mm. The use of polymer cores reinforced with glass fiber strands according to the invention facilitates production and increases profitability and is preferred for this reason. The cores can be made by processes as described in U.S. Pat. No. 2,871,911 and from

fc "Glas Reinforced Plastics, Iliffe and Sons, ltd., London, 1954" bekannt sind.fc "Glas Reinforced Plastics, Iliffe and Sons, ltd., London, 1954 "are known.

Die Hülse 12 besteht aus einem fluorsubstituierten Kohlenstoffpolymer, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen (PTPE); Polytrifluorchloräthylen, sowie Mischpolymeren, wie beispielsweise Mischpolymeren von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen (FEP) und Mischpolymeren von Tetrafluoräthylen und '. Perfluor (Alkylvinyläther), wie beispielsweise Perfluor (Propylvinyläther), und insbesondere aus solchen Mischpolymeren, die ^ich von mindestens 80 Gew.-# TetrafluoräthylenThe sleeve 12 is made of a fluorine-substituted carbon polymer such as polytetrafluoroethylene (PTPE); Polytrifluorochloroethylene and copolymers such as copolymers of tetrafluoroethylene and hexafluoropropylene (FEP) and copolymers of tetrafluoroethylene and '. Perfluoro (alkyl vinyl ether), such as, for example, perfluoro (propyl vinyl ether), and in particular from such copolymers, which ^ I of at least 80 wt .- # tetrafluoroethylene

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ableiten. Die Perfluorharze sind besonders bevorzugt. Besteht die Hülse Ί2 aus fluorsubstituiertem Kohlenstoffharz aus Polytetrafluoräthylen, so wird die Hülse vorzugsweise hergestellt, indem das Harz in die gewünschte Form vorgeformt und gesintert wird.derive. The perfluoro resins are particularly preferred. If the sleeve Ί2 is made of fluorine-substituted carbon resin Polytetrafluoroethylene, the sleeve is preferably made by preforming the resin into the desired shape and is sintered.

Die schmelzbaren. KBP-Mischpolymere werden wegen ihrer leichten Herstellung bevorzugt. In diesem Falle kann die Hülse 12 durch Extrudieren des FEP-Mischpolymeren als Hülse hergestellt werden, die anschliessend mit dem Kern 11 durch Aufschrumpfen unter Wärme verbunden wird, oder die Hülse wird kontinuierlich stranggepresst und mit dem Kern als Teil des St rangpress Vorgangs verbunden. Die spezifische Schinelzviscosität des !BP-Mischpolymeren liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 1 χ 1Cr bis. 30 χ 1Cr Ps bei 380° C und vorzugsweise zwischen 7 χ tö und 10 χ 10 Ps. Die spezifische Schmelzviscosität wird durch das in der TJSA~Patentschrift 2 946 beschriebene Verfahren bestimmt.The fusible ones. KBP copolymers are preferred because of their ease of manufacture. In this case, the sleeve 12 are produced by extruding the FEP mixed polymer as a sleeve, which is then shrunk onto the core 11 heat bonded, or the sleeve is continuously extruded and incorporated with the core as part of the St rangpress process connected. The specific Schinelz viscosity of the! BP mixed polymer is preferably in the range between 1 1Cr to. 30 χ 1Cr Ps at 380 ° C and preferably between 7 χ tö and 10 χ 10 Ps. The specific melt viscosity is represented by that in TJSA patent 2,946 described procedure determined.

Die Hülse kann beispielsweise durch Strangpressen eines schmelzbaren fluorsubstituierten Ä'thylen/Propylen-Mischpolymeren hergestellt werden, welches in der USA-Patentschrift 2 946 763 sowie im technischen Informationsblatt'der Firma Du Pont (X-82-d) über "Teflon (eingetragenes Warenzeichen) -FEP-Fluorkohlenstoffharz, Verfahren zur Verarbeitung der Schmelzextrusiom% beschrieben ist. Für diese Verwendung ist fluorsubstituiertes Äthylen/Propylen-Polymer, welches als "Teflon 100" von der Firma Du Pont vertrieben wird, besonders geeignet. Dieses fluorsubstituierte Mischpolymer besitzt eine spezifische Seaiielzviscosität von etwa 8 χ 10^ Ps, welohe durch das Verfahren bestimmt wird, das in der USA-Patentschrift 2 946 763 beschrieben wird. ' *The sleeve can, for example, by extrusion molding of a meltable fluorine-substituted ethylene / propylene copolymer which is described in U.S. Patent 2 946 763 and in the company's technical information sheet Du Pont (X-82-d) via "Teflon (registered trademark) -FEP fluorocarbon resin, method of processing the Melt extrusion% is described. For this use is fluorine-substituted ethylene / propylene polymer, which as "Teflon 100" is sold by the Du Pont company, in particular suitable. This fluorine-substituted copolymer has a specific sea viscosity of about 8 χ 10 ^ Ps, welohe is determined by the method described in U.S. Patent No. 2,946,763. '*

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Weitere Verfahren zum Überziehen des Kerns sind ebenfalls geeignet. Beispielsweise kann der Überzug aus einer Schichtung aus Polymerkomponenten zusammen mit einemanderen Kate-* rial bestehen. Es ist jedoch wesentlich, dass die Fluorkohlenstoffpolymerkomponente an der Aussenflache des Überzugs angeordnet ist.Other methods of coating the core are also available suitable. For example, the coating may consist of a layer of polymer components together with another class rial exist. However, it is essential that the fluorocarbon polymer component is arranged on the outer surface of the coating.

Aus wirtschaftlichen Gründen ist es bevorzugt, dass der k Überzug dünn bemessen wird (beispielsweise eine Wanddicke von 0,5 mm aufweist) und aus diesem Grunde besteht die Hülse vorzugsweise aus einem schmelzbaren Polyfluorkohlenstoff·For economic reasons, it is preferred that the k coating be made thin (e.g. one wall thickness of 0.5 mm) and for this reason the sleeve is preferably made of a fusible polyfluorocarbon

-Zwischen dem Überzug und dem länglichen Lastaufnahmeelement darf kein kontinuierlicher Luftspalt vorhanden sein, welcher sich über die gesamte Länge des Isolators erstreckt. Der Überzug kann einen Haftsitz aufweisen, oder der Spalt zwischen dem Überzug und dem Lastaufnähmeelement kann mit einem geeigneten Material gefüllt werden, beispielsweise mit Silicon-Fett. Als Alternative kann der Überzug mit dem Kern mittels eines Epoxydharzes verbunden sein. Wenn ein Fett oder ein Klebstoff verwendet wird, so ist es vorzuziehen, * die Innenfläche des Überzuges mit beispielsweise einer Natrium-Naphthalin-Ätzlösung zu behandeln, um die Adhäsionseigenschaften desselben zu verbessern. - There must be no continuous air gap between the cover and the elongated load bearing element extends the entire length of the isolator. The cover may have an adhesive fit, or the gap between the cover and the load bearing element can be with one suitable material, for example with silicone grease. As an alternative, the coating with the core be connected by means of an epoxy resin. If a grease or glue is used, it is preferable to * To treat the inner surface of the coating with, for example, a sodium naphthalene etching solution in order to improve the adhesive properties of the same.

Bei der Herstellung des Fluorkohlenstoff-Überzuges sollte darauf geachtet werden, die Bildung von Spannungsanhäufun-, gen oder Vorspannungen zu vermeiden, durch welche die zulässigen äusseren Beanspruchungen verringert würden, die vom Überzug ohne Bruch aufgenommen werden können.When producing the fluorocarbon coating, care should be taken to avoid the formation of stress accumulations, conditions or pre-tensioning, which would reduce the permissible external stresses that can be absorbed by the coating without breaking.

Die Abschirmung 15 dient dazu, einen kontinuierlichen Feuchtigkeitsweg über der Oberfläche des Isolators zwischen denThe shield 15 serves to maintain a continuous moisture path above the surface of the insulator between the

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Enden der Hülse 12 zu verhindern, welcher ein Unwirksamwerden des Isolators zur Folge hätte. Überraschenderweise muss die Abschirmung elektrisch leitend sein. Während des Einsatzes kann sich an der oberen freiliegenden Fläche der Abschirmung Schmutz ansammeln. Bei hoher Feuchtigkeit entsteht zwischen den zwei Flächen der Abschirmung eine dielektrische Beanspruchung, falls die Abschirmung nicht leitend ist. Eine derartige Beanspruchung würde einen Durchschlag in der Abschirmung verursachen und deren Funktion möglicherweise zunichte machen.To prevent ends of the sleeve 12, which would result in the insulator becoming ineffective. Surprisingly the shielding must be electrically conductive. During use, the upper exposed surface of the Shield dirt accumulate. In the event of high humidity, a dielectric is created between the two surfaces of the shield Stress if the screen is not conductive. Such a stress would cause a breakdown cause in the shielding and possibly destroy its function.

Die Abschirmung befindet sich vorzugsweise in der oberen Hälfte des Isolators, Die Aufgabe der Abschirmung besteht darin, die Oberfläche des Isolators zumindest teilweise gegen Schmutz und eine kontinuierliche Schicht elektrisch leitender Feuchtigkeit zu schützen. Jedoch kann eine leitende-Abschirmung von beliebiger Formgebung an jeder geeigneten Stelle längs der Isolatorlänge angeordnet sein; vorzugsweise befindet sich die Abschirmung in der oberen Hälfte des Isolators .The shield is preferably located in the upper half of the isolator. The shield is responsible for it therein, the surface of the insulator at least partially against dirt and a continuous layer electrical to protect conductive moisture. However, a conductive shield can be used be of any shape at any suitable location along the length of the isolator; preferably the shield is in the upper half of the isolator.

Ein wesentliches Merkmal des erfindungsgemässen Isolators liegt darin, dass sein Leckstrom nicht mehr als 5 mA beträgt. Unter einem Leckstrom, welcher nicht.grosser als 5 mA ist, wird ein durchschnittlicher Leckstrom verstanden, welcher bei einer elektrischen Beanspruchung von etwa 2,5 kV (50 Hz) pro 2,5 cm Isolatorlänge, ohne Endanschlüsse, auftritt, wenn der Isolator, der nachfolgend beschriebenen abgeänderten Regenkammerprüfung unterworfen wird. Es hat sich herausgestellt, dass der Leckstrom 5 mA nicht überschreiten sollte. Bei höheren Leckströmen wird die Brauchbarkeit des Isolators merklich beeinträchtigt. Liegt der Leokstrom etwa oberhalbAn essential feature of the isolator according to the invention is that its leakage current is not more than 5 mA. If the leakage current is not greater than 5 mA, is understood to mean an average leakage current, which at an electrical load of around 2.5 kV (50 Hz) per 2.5 cm insulator length, excluding end connections, occurs when the insulator is modified to the one described below Rain chamber test is subjected. It turned out that the leakage current should not exceed 5 mA. At higher leakage currents, the usefulness of the isolator becomes noticeably impaired. Is the Leokstrom about above

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20 mA, so wird der einheitliche Aufbau des Isolators zerstört. Wie nachfolgend gezeigt wird, ist der Leckstrom eines Isolators, welcher ähnlich jenem;der Pig. 1 ausgebildet ist, aber keine Abschirmung 15 aufweist, sehr unbefriedigend; beispielsweise besitzt ein Isolator mit einer Länge von 51 cm, welcher einer elektrischen Beanspruchung von 45 kV ausgesetzt wird, einen Leckstrom von etwa 20 mA nach nur einer etwa 18 Stunden währenden Beaufschlagung durch den Sprühstrahl der Regenkammer. Im Gegensatz dazu weist der gleiche mit einer Abschirmung versehene Isolator, welcher bei den gleichen Bedingungen sogar einer höheren Spannungsbeanspruchung ausgesetzt wird, nämlich 6OkV, nur einen Leckstrom von 0,5 mA nach einer Beanspruchungszeit von etwa Stundenlauf.»20 mA, the uniform structure of the isolator is destroyed. As shown below, leakage current is one Isolator, which is similar to that; the Pig. 1 is formed, but has no shield 15, very unsatisfactory; for example, has an insulator with a length of 51 cm, which is exposed to an electrical stress of 45 kV, a leakage current of about 20 mA after only an impact of about 18 hours by the spray jet of the rain chamber. In contrast, the the same insulator provided with a shield, which under the same conditions is even exposed to a higher voltage load, namely 6OkV, only one leakage current of 0.5 mA after an exposure time of around an hour. »

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform besteht der die Last tragende Stab aus einem mit Glasfasersträngen verstärkten Epoxydharzstab mit einem Durchmesser von 25,4 mm, wie er von der Anderson Electric Corporation hergestellt wird. Die Hülse besitzt einen Innendurchmesser von 25,4 mm, eine Wandstärke von 0,5 mm und besteht aus einem stranggepressten Rohr aus FEP-Harz, welches im Handel als Teflon (eingetragenes Warenzeichen) 100 erhältlich ist, das von Du Pont^vertrieben wird. Das' FEP-Harz wird mit 1 % TiO₂ und 1 # eines Siloxans vermischt, bevor das Strangpressen der Hülse erfolgt· Die Endanschlüsse sind als Einhängelasche ausgebildet und bestehen aus einem Stab aus rostfreiem Stahl mit einem Durchmesser von 38 mm, wie er in den vorausgehend genannten Literaturstellen beschrieben ist. Die Abschirmung besteht aus rostfreiem Stahl von einer Wandstärke von 0,8 mra und einer konischen Formgebung, wobei der Konuswinkel beträgt und der Durchmesser an der Konusmündung eine GrosseAccording to a preferred embodiment, the load-bearing rod consists of an epoxy resin rod reinforced with glass fiber strands and having a diameter of 25.4 mm, as manufactured by Anderson Electric Corporation. The sleeve has an inside diameter of 25.4 mm, a wall thickness of 0.5 mm and consists of an extruded tube of FEP resin, which is commercially available as Teflon (registered trademark) 100, which is sold by Du Pont ^. The 'FEP resin is _{mixed with 1% TiO 2} and 1 # of a siloxane before the sleeve is extruded previously mentioned references is described. The shield is made of stainless steel with a wall thickness of 0.8 mra and a conical shape, the cone angle being and the diameter at the cone mouth a large one

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von 203 mm aufweist. Sas kleine Ende des Konus besitzt einen Durchmesser von 38 mm und ist mit der Einhängelasche verschweisst, welche den überzogenen Stab aufnimmt, der einen Durchmesser von 25*4 mm besitzt. Ein mit Aluminium als Füllmaterial versehenes Epoxydharz, wie beispielsweise "Devcon-F-2" (Warenzeichen for Bisphenol-A-Diglycidyläther) wird zum Verbinden der Endanschlüsse mit dem mit FEP überzogenen glasfaserverstärkten Stab verwendet. Die Innenfläche des Überzugs ist mit Tetraetch¹¹ (Warenzeichen der Firma Gore Associates für Hatrium-lfaphthalin-Ätzmittel) geätzt, welches in der USA-Patentschrift 2 809 130 beschrieben ist. Ein klares Epoxyd, wie beispielsweise "Epon 871"» welches von Shell Chemical Go. vertrieben wird, weist Triäthylentetraamin als Vernetzungsmittel auf und wird dazu verwendet, um jeglichen Spalt zwischen der aus fluorsubstituiertem Polymer bestehenden Hülse und dem lasttragenden Stab zu füllen. Zufriedenstellende Endanschlüsse und Verfahren zur Verbindung der Anschlüsse mit dem Isolator sind aus den USA-Patentschriften 2 825 752, 3 129 282, 3 152 392, 3 192 622, 3 226 805, 3 367 686 und der kanadischen Patentschrift 620 243 bekannt.of 203 mm. The small end of the cone has a diameter of 38 mm and is welded to the hanging tab, which holds the coated rod, which has a diameter of 25 * 4 mm. An epoxy resin filled with aluminum, such as "Devcon-F-2" (trademark for bisphenol-A diglycidyl ether) is used to connect the end connections to the FEP-coated glass fiber reinforced rod. The inner surface of the coating is etched with Tetraetch ¹¹ (trademark of Gore Associates for sodium-lfaphthalene etchant), which is described in U.S. Patent No. 2,809,130. A clear epoxy such as "Epon 871" which is available from Shell Chemical Go. has triethylenetetraamine as a crosslinking agent and is used to fill any gap between the fluorine substituted polymer sleeve and the load bearing rod. Satisfactory end connections and methods of connecting the connections to the insulator are known from U.S. Patents 2,825,752, 3,129,282, 3,152,392, 3,192,622, 3,226,805, 3,367,686, and Canadian Patent 620,243.

Die Herstellung des erfindungsgemässen Isolators kann in folgender Weise erfolgen: The isolator according to the invention can be produced in the following way:

Zuerst wird die Innenfläche eines als Überzug dienenden Bohrstücks von einer Länge von 62,5 cm aus "Teflon' (eingetragenes Warenzeichen) 100" geätzt, indem das Rohr für einige Minutenmit einer Natrium-Haphthalin-Ätzlösung gefüllt wird. Das Rohr aus Teflon 100 wird anschliessend über einen Stab aus glasfaserverstärktem Epoxydharz mit einer Länge von 58,5 cm gezogen, so dass Boor und Stab an einem Ende miteinander ·First, the inner surface of a drill bit serving as a cover and having a length of 62.5 cm from "Teflon" (registered Trademark) 100 "by filling the tube with a sodium-haphthalene etching solution for a few minutes Tube made of Teflon 100 is then over a rod made of glass fiber reinforced epoxy resin with a length of 58.5 cm drawn so that the boor and rod are connected at one end

- 11 109823/1274 - 11 109823/1274

AD-403-RAD-403-R

fluchten. Ein Endanschluss wird mit ausreichend Aluminium gefülltem " Epoxydharz gefüllt, so dass durch das Einführen des fluchtenden Endes des überzogenen Stabs das Epoxydharz die Oberfläche des Teflon 100 benetzt, die innerhalb des Endanschlusses liegt. Dieser Endanschluss liegt unten und der überzogene Stab in vertikaler Lage, wobei ein klares Epoxydharz in das offene Ende des Rohrs gegossen wird und um den Stab nach unten fliesst, so dass jeglicher Spalt zwischen dem Überzug und dem Stab ausgefüllt wird. Anschlies send lässt man die Anordnung erhärten, was üblicherweise etwa 12 Stunden erfordert, jedoch vom verwendeten Epoxyd abhängt. Das offene Ende des Rohres, welches über den Stab vorsteht, wird fluchtend mit dem Rohrende abgeschnitten und das schmale Ende der konischen Abschirmung wird mit dem anderen Anschluss verschweisst. Dieser Endanschluss bildet zusammen mit der Abschirmung die obere Einhängelasche und die Abschirmung des Isolators. Dieser Endanschluss wird am anderen Ende des überzogenen Stabs befestigt, wobei das aluminiumgefüllte Epoxydharz verwendet wird.cursing. One end connector is filled with enough aluminum filled "epoxy" so that by inserting it of the aligned end of the coated rod, the epoxy resin wets the surface of the Teflon 100, which is within the End connection lies. This end connection is at the bottom and the coated rod in a vertical position with a clear epoxy resin poured into the open end of the tube and flows down around the rod so that any gap between the coating and the rod is filled. Afterwards Send the assembly to harden, which usually takes about 12 hours, but from the epoxy used depends. The open end of the tube, which protrudes over the rod, is cut flush with the end of the tube and the narrow end of the conical shield is welded to the other connection. This end connection forms together with the shield, the upper hanging bracket and the shield of the insulator. This end connection will be on attached to the other end of the coated rod using the aluminum-filled epoxy.

Bei der Verwendung des erfindungsgemässen Isolators wird die ser an einem Träger eines Mastes mittels des Endanschlusses 13 aufgehängt und der zweite Endanschluss H wird in geeigneter Weis.e mit einem elektrischen Leiter verbunden, damit dieser gehalten wird.When using the insulator according to the invention, the water is suspended from a support of a mast by means of the end connection 13 and the second end connection H is connected in a suitable manner to an electrical conductor so that it is held.

Rain chamber test

Die Versuche wurden in einer Regenkammer durchgeführt, welche entsprechend der genormten Anordnung A,S.A. C77.1-1943 (AIEE Nr. 29) durchgeführt wurde, welche insofern abgeändert war, als Wasser mit einem Widerstand von 5000 Qhm/csr verwen The tests were carried out in a rain chamber which was carried out in accordance with the standardized arrangement A, SA C77.1-1943 (AIEE No. 29), which was modified in that water with a resistance of 5000 Ω / csr was used

- 12 -109823/1274 - 12 - 109823/1274

■'■■!!!!lll'ljlr "" ■■ ■"iiijnil.»';'¹ ,· i| »|i■ '■■ !!!! lll'ljlr "" ■■ ■ "iiijnil.»';' ¹ , · i | »| i

AD-443?-RAD-443? -R

det wurde. Die Sprühdüsen lagen an entgegengesetzten Seiten dee Prüflings, so dass (1) jeder Prüfling ohne Abschirmung über im wesentlichen seine gesamte Oberfläche besprüht wurde und (2) jeder Prüfling mit einer Abschirmung über mindestens 50 io der Oberfläche des Fluorkohlenstoffüberzugs des Prüflings besprüht wurde.was det. The spray nozzles were located on opposite sides of the specimen so that (1) each specimen was sprayed over essentially its entire surface without shielding, and (2) each specimen with a shield was sprayed over at least 50% of the surface of the fluorocarbon coating of the specimen.

Die verwendete Leistungsquelle reichte aus, um während der Prüfung die beabsichtigte Spannung am Isolator aufrecht zu erhalten.The power source used was sufficient to last during the Testing to maintain the intended voltage on the isolator.

Es wurde ein Isolator mit einer Länge von 50,8 cm und einem Querschnitt von etwa 1,27 cm χ 3,8 cm verwendet, welcher einen Epoxydharzkern aufwies, der mit durch Walzen orientierten Bändern aus Polyäthylenterephthalat verstärkt war, sowie ein Überzug aus Teflon (eingetragenes Warenzeichen) 100 mit 1 ^a/o TiO₉ und 1 % Methylphenylsiloxan, wobei keine leitende Abschirmung verwendet wurde, und in der Regenkammer unter einer Spannung von 45 kV getestet.An insulator with a length of 50.8 cm and a cross-section of about 1.27 cm χ 3.8 cm was used, which had an epoxy resin core reinforced with strips of polyethylene terephthalate oriented by rollers, and a cover made of Teflon ( registered trademark) 100 with 1 ^a / o TiO ₉ and 1% methylphenylsiloxane, with no conductive shielding being used, and tested in the rain chamber under a voltage of 45 kV.

Die erhaltene Leckstromkurve in mA über der Zeit, die sich für diesen bei einer Spannung von 45 kV geprüften Isolator ergab, ist in Tabelle I dargestellt.The leakage current curve obtained in mA over time, which is found for this insulator tested at a voltage of 45 kV is shown in Table I.

Table I. Duration (hours) average leakage current (ma)

0,1 0,10.1 0.1

0,5 0,10.5 0.1

1,5 1,0 ^: 1.5 1.0 ^:

3,0 1,83.0 1.8

18 1/2 , 18,0 - 22 1/218 1/2, 18.0-22 1/2

- 13 109823/1274 - 13 109823/1274

AD-4433-RAD-4433-R

Ein zweiter Isolator, welcher wie der erste aufgebaut ist, jedoch eine scheibenförmige Abschirmung mit einem Durchmesser von 20,4 cm und einer Dicke von 6,3 mm aufwies, welche aus rostfreiem Stahl bestand und welche mit jedem Endanschluss verbunden war, wurde der Prüfung unterzogen. Eine der scheibenförmigen Abschirmungen hatte vier Löcher, die gemäss Pig. 8 in gleichem Abstand angeordnet waren und wovon jedes einen Durchmesser von etwa 2,5 cm aufwies. Der Isolator wurde zunächst in solcher Weise getestet, dass die perforierte, scheibenförmige Abschirmung am oberen Endanschluss und die massive scheibenförmige Abschirmung am unteren Endanschluss lag. Die Ergebnisse sind in der Tabelle Ha aufgeführt. A second isolator, which is constructed like the first, however, had a disc-shaped shield 20.4 cm in diameter and 6.3 mm in thickness, which made of stainless steel and which was connected to each end fitting was subjected to the test. One of the disk-shaped shields had four holes, according to Pig. 8 were arranged at the same distance and from what each was approximately 2.5 cm in diameter. The isolator was first tested in such a way that the perforated, disk-shaped shield at the upper end connection and the solid disk-shaped shield at the lower end connection lay. The results are shown in Table Ha.

Table Ha

durchschnittlicher Leckstrom (mA) average leakage current (mA)

Spannung (kV)Voltage (kV) BelastungszeitLoad time (Stunden)(Hours) 4545 0,10.1 4545 0,50.5 4545 1,01.0 4545 4,04.0 6060 0,10.1 6060 0,50.5 6060 1,01.0 6060 10,010.0 6060 15,015.0 6060 18,7518.75

0,1 0,1 0,20.1 0.1 0.2

0,3 0,4 0,3 0,4 0,5 0,50.3 0.4 0.3 0.4 0.5 0.5

Wie aua der Tabelle Ha ersichtlich ist, wies der Isolator nach 4 Stunden bei 45 kV keinen merklichen Leckstrom auf. Salbet als die Spannung am Isolator auf 60 kV erhöht wurde,As can be seen from Table Ha, the insulator exhibited after 4 hours at 45 kV there was no noticeable leakage current. Anointed when the voltage on the insulator was increased to 60 kV,

- 14 109823/127^ - 14 109823/127 ^

ergab sich nach 18 3/4 Stunden kein merklicher Leckstrom.there was no noticeable leakage current after 18 3/4 hours.

Der Isolator wurde nunmehr"in eine umgekehrte Lage gebracht, so dass sich die massive scheibenförmige Abschirmung oben und die perforierte scheibenförmige Abschirmung unten befand, wobei die Ergebnisse der Prüfung in der nachstehend angeführten Tabelle Hb dargestellt sind:The isolator has now been "brought into an inverted position, so that the massive disk-shaped shield was on top and the perforated disk-shaped shield was on the bottom, The results of the test are shown in Table Hb below:

Table Hb

Spannung kVVoltage kV Belastung3zeitLoad3time mittlerer Leckstrom (mA}mean leakage current (mA} (Stunden)(Hours) 6060 0,10.1 0,40.4 6060 0,50.5 0,30.3 6060 1,01.0 0,40.4 6060 6,06.0 0,30.3

Beide Abschirmungen wurden entfernt und die Prüfung mit dem gleichen Isolator bei 45 kV und 60 kV erneut durchgeführt. Das Ergebnis dieser Prüfung ist in der Tabelle III dargestellt. Both shields were removed and the test carried out again with the same isolator at 45 kV and 60 kV. The result of this test is shown in Table III.

Table III

mittlerer Leckstrom (mA)mean leakage current (mA)

Spannung, kVVoltage, kV Belas tungsζ e itLoad it (Stunden)(Hours) 4545 0,10.1 4545 0,30.3 6060 0,10.1 ■ 6.0■ 6.0 0,20.2

2,3 5,8 18,0 23,02.3 5.8 18.0 23.0

Die massive leitende scheibenförmige Abschirmung wurde anschliessend am oberen Endanschluss angeordnet und die Messwerte für diesen Isolator sind in Tabelle IV dargestellt«The massive conductive disc-shaped shield was then used arranged at the upper end connection and the measured values for this isolator are shown in Table IV «

- 15 109823/1274 - 15 109823/1274

AD-4433-RAD-4433-R

Tabelle IVTable IV

Spannung, kVVoltage, kV BelastungszeitLoad time (Stunden)(Hours) 4545 0,10.1 4545 0,30.3 6060 0,20.2 7070 0,10.1

mittlerer Leckstrom (mA)mean leakage current (mA)

0,1 0,1 0,4 0,70.1 0.1 0.4 0.7

- 16 -109823/1274- 16 -109823/1274

Claims

^>i! *■■ * ? *?ψ"^! !■■ ^{> i!} * ■■ *? *? ψ ^"! ■■

AD-4433-R November 25, 1970

• ν ■ -

H ■H ■

Claims

An electrical insulator characterized by the combination of an elongated core assembly with a coating of a Flüorköhlenstöffhärzes, with one at each end of the core - assembly attached bracket, and with at least one shield of conductive material associated with the assembly cooperates, wherein the insulator has a leakage current that is no greater than about 5 mA.

2. Electrical insulator according to claim 1, characterized in that that the elongated core assembly consists of an epoxy resin, which is reinforced with fiberglass.

3. Electrical insulator according to claim 2, characterized in that that al3 fluorocarbon resin polytetrafluoroethylene is used.

4. Isolator according to claim 2, characterized in that as Fluorocarbon resin a perfluorocarbon mixed polymer is used.

5. Insulator according to claim 4 »characterized in that the shield is made of metal.

6. Isolator according to claim 4 »characterized in that, the elongated core assembly consists of a rod.

7 «insulator according to claim 6, characterized in that the Shield has a disc

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8. Isolator according to claim 7, characterized in that

the center line of the disc is aligned with the longitudinal axis of the rod.

9 * isolator according to claim 7, characterized in that this is provided with at least one rollover device.

10. Isolator according to claim 9 »characterized by two disc-shaped shields.

11. Isolator according to claim 9 »characterized in that the shield is perforated.

12. Isolator according to claim 7, characterized in that the shield has a core, which is designed and arranged such that its center line with is aligned with the longitudinal axis of the rod.

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109823/1274109823/1274

L e e r s e i t eL e r s e i t e