DE2650363A1 - Verbundisolator fuer hochspannungsfreiluft-anwendung - Google Patents
Verbundisolator fuer hochspannungsfreiluft-anwendungInfo
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
- H01B17/32—Single insulators consisting of two or more dissimilar insulating bodies
Description
Eosenthai Technik AG Selb, den 1. November 1976
RT.P. 1313
Verbundisolator für Hochspannungsfreiluft-Anwendung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbundisolator, insbesondere für Hochspannungsfreiluft-Anwendung,
aus Kunststoff, bestehend aus einem Kunststoffstab mit ihn
umgebenden Schirmen und einer Zwischenschicht zwischen Stab
und Schirmen sowie Armaturen an den Isolatorenden.
Es sind zwei unterschiedliche Isolator-Bauformen bereits bekannt,
wobei es sich einerseits um Isolatoren handelt, die innen wie außen aus dem gleichen Werkstoff bestehen und andererseits
um Isolatoren, die innen einen die mechanischen Kräfte aufnehmenden Teil aufweisen, der außen mit Schirmen bestückt
ist, wobei wegen der unterschiedlichen Funktion der beiden Elemente funktionsgerechte Werkstoffe ausgewählt werden. Dabei
dienen die an dem inneren Kunststoffstab befestigten Isolierschirme
zur Kriechwegverlängerung. Die letztgenannte Bauweise ist unter der Bezeichnung "Verbundisolator" bekannt. Diese
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Hochspannungs-Verbundisolatoren aus Kunststoff müssen bestimmten elektrischen Anforderungen entsprechen. So muß
der tragende Stab in seiner Achsrichtung elektrisch durchschlagfest sein, und die Isolierschirme müssen derart
angebracht werden, daß an der Nahtstelle zwischen Schirm und Stab keine elektrischen Durchschläge auftreten können.
Weiterhin müssen die Schirme derart dimensioniert sein, daß ihre Dicke ausreichend ist, um elektrische Durchschläge
zu verhindern. Darüber hinaus muß der Werkstoff, aus dem die Schirme bestehen, neben einer guten Witterungsbeständigkeit,
eine UV-Beständigkeit und Ozon-Beständigkeit sowie gleichzeitig eine hervorragende elektrische Kriechstromfestigkeit
aufweisen.
Für Hochspannungs-Verbundisolatoren sind inzwischen verschiedenste
Werkstoffe für den inneren Kern und für die an ihn angebrachten Isolierschirme bekannt; z. B. werden die Schirme
aus Porzellan, Glas, Ton, Steingut oder auch Preßmaterial hergestellt und für den Kern wird beispielsweise Hartpapier
verwendet. Die Konstruktion des Isolators ist dabei derart, daß zwischen den Schirmen unter sich auch zwischen den an
den Enden sich befindenden Schirmen und den Metallarmaturen Dichtungen geschaffen sind, die das Eindringen von Luft bzw.
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Wasser in die Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab verhindern sollen. Ferner ist auch vorgesehen, daß der Raum
zwischen den einzelnen Schirmen und dem Kern mit einer Compounds- oder ähnlichen gut isolierenden Masse ausgegossen
wird. Biese Maßnahmen werden deshalb für notwendig gehalten, um das Eindringen des Wassers in die Fuge zwischen
den Schirmen und dem Stab wirkungsvoll zu verhindern.
Auch alle weiterhin bekannten Ausführungen zum Aufbau und zur Wahl des Isoliermaterials für Hochspannungs-Verbundisolatoren
befassen sich mehr oder weniger mit der Frage des Abdichtens des Stabes gegenüber Umwelteinflüssen durch den
ihn umgebenden Mantel.
In der DT-AS 12 96 341 ist beschrieben, die Schirmwerkstoffe
aus einer Mischung aus cycloaliphatischem Epoxidharz oder ungesättigtem Polyesterharz mit einem passenden Härter und
mit Aluminiumoxidtrihydrat als Füllstoff zu bilden. Als Kern ist eine Gießharzmasse gewählt, die vorzugsweise aus einer
Mischung aus einem Epoxidharz auf Basis von Bisphenol A mit einem passenden Härter und Füllstoff, z. B. Quarzmehl, besteht«
Wegen der fehlenden Faserverstärkung des Kerns wird hier keine
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große mechanische Festigkeit erreicht. Außerdem besteht hier eine große Gefährdung für den elektrischen Durchschlag
in der Fuge zwischen Schirmmaterial und nachträglich eingegossenem Kern, da der Kern als letzte Einheit des
Bauteiles von der flüssigen in die feste Phase übertritt, mithin vom bereits festen Material zentral zu seiner Achse
hin abschrumpft.
In der US-Patentschrift 3 898 372 ist ein Verbundisolator beschrieben,
bei dem die vorgefertigten Isolierschirme mit kleinerem Bohrungsdurchmesser als der Durchmesser des Stabes auf
einen harzgebundenen Glasfiberstab aufgeschoben werden, wobei die Fuge zwischen den Schirmen und dem Glasfiberstab mit einem
Isolierfett ausgefüllt wird. Die Abdichtung der Fugen zur äußeren Atmosphäre wird dadurch erreicht, daß die Isolier—
schirme auf den Stab mit einem Axialdruck zusammengepreßt werden, so daß sich Dichtungen zwischen den Stoßen der einzelnen Schirme
und den letzten Schirmen gegenüber der metallischen Aufhängearmatur an den Enden des Isolators ergeben. Die Schirme selbst
bestehen aus einem Äthylen-Propylen-Polymer-Gummi, der mit anorganischen
Füllstoffen gefüllt ist und kriechstromfest als auch witterungsbeständig ist. Als Werkstoffe für den Glasfaserstab
sind Polyesterharze, Bisphenol-Epoxidharze und cycloalipha-
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- sy\
2 β -^! 1 ^ R 3
tische Epoxidharze genannt.
Bei dieser bekannten Ausführung wird zwar davon ausgegangen, daß der Schirmwerkstoff witterungsbeständig und kriechstromfest
sein muß, für die Eigenschaften des tragenden Kerns wird
jedoch nur gesagt, daß er neben einer hohen Längsdurchschlagsfestigkeit eine hohe mechanische Zugfestigkeit aufweisen muß.
Denn es wird davon ausgegangen, daß der Glasfaserstab durch die ihn umgebenden Schirme bzw. den umgebenden Schirmmantel
vor äußeren Einflüssen absolut geschützt sei.
Es hat sich jedoch nun gezeigt, daß derartig aufgebaute bekannte Verbundisolatoren nicht die erforderliche elektrische Festigkeit
besitzen, insbesondere nicht hinsichtlich ihres Langzeitverhaltens, was insbesondere darauf zurückzuführen ist, daß die
Abdichtung zwischen dem Isolatorkern und den Schirmen noch nicht zuverlässig gelöst ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ausgehend von den bekannten Verbundisolatoren der eingangs beschriebenen Art,
diese derart zu verbessern, daß sie allen elektrischen Belastungen und Erfordernissen gewachsen sind, und zwar auch,
wenn sie aus einzelnen vorgefertigten Elementen bestehen.
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Insbesondere soll dafür gesorgt werden, daß die Grenzflächenprobleme
zwischen den einzelnen Polymeren und Füllstoffen beseitigt werden, und daß eine Wasserresistenz und möglicherweise
auch eine Alkaliresistenz beim Verbundisolator vorliegt.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die füllstoffhaltigen
Schirme und die Zwischenschicht aus hydrophoben, unverseifbaren Polymeren hergestellt sind und der Stab mit
alkaliarmer Glasseidenfaser verstärkt ist, wobei das Binde— harz für die Glasseide unverseifbar ist. Die Erfindung beruht
auch auf der Erkenntnis, daß die Werkstoffauswahl so getroffen ist und die einzelnen Werkstoffe derart konzipiert sind, daß
sie die einzelnen Funktionsbereiche des Isolators mit speziellen Eigenschaften decken und daß die anderen Eigenschaften, die
wegen des Wasserangriffs aus der freien Atmosphäre notwendig
sind, sowohl von dem Werkstoff der Schirme als auch dem Werkstoff der Zwischenschicht und des Kerns ebenfalls gleichzeitig
aufgebracht werden.
Überraschenderweise wurde dabei gefunden, daß Schirmwerkstoffe geeignet sind, die auf Äther- oder Acetal-Bindungen
aufgebaut sind, obwohl von denen bekannt ist, daß sie eine hohe Wasseraufnahmefähigkeit wegen der Wasseranlagerung an
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diese Gruppen infolge Wasserstoff-Brückenbildung aufweisen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist es weiterhin vorteilhaft, wenn der polymere Schirmwerkstoff einen mineralischen Füllstoffanteil
von mindestens 20 bis 70 Gew.-$, vorzugsweise
20 bis 30 Gew.-$ eines alkalifreien, mit mono- bis polyfunktionellen
Silanen, oberflächenbehandelten, hydratisierten Metalloxids aufweist, wobei die Glasübergangstemperatur des
Polymeranteils kleiner als -50 C beträgt. Dabei hat sich als ein besonders günstiger Werkstoff als Schirmwerkstoff ein
Silikonkautschuk oder Äthylen-Propylen-Polymer mit einem Füllstoff wie Aluminiumhydroxyd mit Vinylsilanen oberflächenbehandelt
herausgestellt. Die als Werkstoffe ausgesuchten Polymere zur Herstellung der Schirme sollen neben den Eigenschaften
der Hydrophobie und der Nichtverseifbarkeit auch
witterungs- und ozonbeständig sein. Zudem müssen diese Werkstoffe wegen der notwendigen Kriechstrombeständigkeit frei
sein von Aromaten und ungesättigten Kohlenwasserstoff-Verbindungen.
Weiterhin ist es erfindungsgemäß zweckmäßig, wenn das Bindeharz eine vernetzbare Polyaryl-Verbindung ohne verseifbare
Anteile besitzt.
Als Bindeharz können auch Epoxidharze verwendet werden, deren funktionelle Gruppen alternativ über Äther- oder Acetal-
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Bindungen zusammengehalten werden, wobei das Harz im vernetzten
Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als +100 C aufweist. In Ausgestaltung der Erfindung kann
es dabei vorteilhaft sein, wenn als Bindeharze für den glasfaserverstärkten Stab Epoxidharze vom Diglycidyläthertyp
auf der Basis Bisphenol A mit geeigneten Härtern, vorzugsweise aromatischen Diaminen, verwendet werden, wobei
das Harz im vernetzten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als +100 C aufweist. Zum anderen kann
ein Epoxidharz verwendet werden, dessen endständigen Epoxidgruppen an cycloaliphatischen Einheiten gebunden sind, die
über Acetal-Bindungen zusammengehalten werden. Als Härter kann ein Dicarbonsäure—Anhydrid eingesetzt werden. Die im
Bindeharz enthaltenen Arylgruppen wirken sich dabei auf die Beständigkeit insgesamt positiv aus und insbesondere bewirken
sie, daß die Glasübergangstemperatur auf über +100 C angehoben wird, wodurch die mechanische Festigkeit des
Isolators auch bei höheren Betriebstemperaturen gewährleistet ist. Die Glasübergangstemperatur des Schirmwerkstoffes unterhalb
-50 C erweist sich insofern als positiv, da die Schirme auch bei niedrigeren Betriebstemperaturen des Isolators voll
funktionsfähig bleiben. Erfindungsgemäß ist es ebenfalls zweckmäßig,
wenn der Alkaligehalt der alkalihaltigen Glasseide kleiner als 0,8 Gew.-$ ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht die
Zwischenschicht aus einem mono- bis polyfunktionellen Polymer mit einer Glasübergangstemperatur kleiner als -50 C,
vorzugsweise aus einem polyfunktionellen Polyorganodimethylsiloxan. Als besonders zweckmäßiger Werkstoff für die Zwischenschicht
hat sich ein lineares Polyorganodimethylsiloxan mit einer silanisierten dispersen Kieselsäure als Füllstoff herausgestellt.
Für andere Temperaturanwendungsbereiche kann es vorteilhaft sein, auch Siloxane mit anderen seifenständigen
Gruppen zu verwenden, z. B. Polyorgano-Methylvinylsiloxane, die mono-die oder polyfunktionell mit einander vernetzt sind.
Als vorteilhafter Schirmwerkstoff wurde ein Athylen-Propylen-Kautschuk
mit einem alkalifreien speziellen Titandioxid mit einem Gewichtsanteil von 50 Gew.-^ als Füllstoff herausgefunden.
Die erfindungsgemäß hergestellten Verbundisolatoren haben gegenüber
den bekannten Verbundisolatoren aus Kunststoff den Vorteil, daß eine einwandfreie Abdichtung der Schirme untereinander
und der Endschirme gegenüber der Aufhängearmatur nicht mehr erforderlich ist und der Wasserdampfdurchlässigkeit des
Schirmmaterials Rechnung getragen wird. Damit ist das Längsdurchschlagsproblem
in der Fuge zwischen dem Stab und den Schirmen
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Ak,
einwandfrei gelöst. Durch die erfindungsgemäße Wahl der
Füllstoffe in den Polymeren für die Schirme vird eine hohe Fremdschichtbeständigkeit des Isolators durch die Hydrophobie
des Schirmwerkstoffes erreicht. Der Schirmwerkstoff
ist ferner kriechstromfest, witterungs- und ozonbeständig. Durch die erfindungsgemäße Auswahl des Bindeharzes im glasfaserverstärkten
Stab ist der Isolator auch bei höheren Betriebstemperaturen mechanisch mit hohen Kräften belastbar.
Erfindungsgemäß kann der "Verbundisolator derart gestaltet werden, daß die Schirme einzeln vorgefertigt und nacheinander
auf den Stab aufgeschoben sind, wobei sich die Schirme gegenseitig überlappen. Dadurch wird gewährleistet, daß bei thermischen
Ausdehnungen der nicht kriechstromfeste und nicht witterungsbeständige, glasfaserverstärkte Stab in jedem Falle
von dem kriechstromfesten und witterungsbeständigen Schirmwerkstoff
bedeckt ist. Weiterhin kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, wenn die Schirme mit einer auf den Stab
gleitfähig dichten verschiebbaren Form an den Stab angegossen sind, wobei das noch flüssige Polymer für den nachfolgend
zu gießenden Schirm an den bereits vorher gegossenen ausgehärteten Schirm herangeschoben wird, so daß ein noch
flüssige Polymer an den bereits ausgehärteten Schirm anhärten
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kann. Bei einzelnen vorgefertigten und aufgeschobenen Schirmen
wird erfindungsgemäß eine Schirmkonstruktion vorgesehen, wobei
die Schirme aus einem rohrförmigen und einem trompetenartig sich öffnenden Teil bestehen, wobei der rohrförmige Teil des einen
Schirms sich in das trompetenartig geöffnete Teil des anderen Schirms einfügt. Indem - wie im vorstehenden beschrieben zwischen
den Schirmen und dem glasfaserverstärkten Stab eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die ebenfalls wie die Schirme
einen hydrophoben Charakter hat und aus einem mono- bis polyfunktionellen
Polymer besteht, dessen Struktur unverseifbar ist und dessen Glasübergangstemperatur kleiner als -50 C
ist, wobei die Schicht erfindungsgemäß so ausgebildet ist,
daß eine Vernetzung zu den Schirmen bzw. zum glasfaserverstärkten Stab möglich ist, wird erreicht, daß Wasser, welches
entweder durch die Schirmstöße oder durch das Schirmmaterial infolge Diffusion zur Staboberfläche hingelangt, an der Kondensation
gehindert wird, und somit sich ein Wasserfilm infolge der Hydrophobie der Schicht in der Fuge zwischen den Schirmen
und der Staboberfläche nicht ausbilden kann. Wie schon das Schirmmaterial, so kann auch diese Schicht das Diffundieren des
Wassers in den Stab hinein nicht verhindern. Dies ist jedoch auch nicht erforderlich, da erfindungsgemäß der glasfaserverstärkte
Stab selbst gegen den Wasserangriff aufgrund der vorgenommenen
Werkstoff-Auswahl beständig ist.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsschicht zwischen den Schirmen
und dem Stab weist einen Elastizitätsmodul auf, der größer ist als der Elastizitätsmodul des Schirmwerkstoffes und kleiner
ist als der des glasfaserverstärkten Stabes. Weiterhin kann die Verbindungsschicht hochvernetzbar sein und sie kann aus
schwachvernetzten oder verzweigten und vernetzten Polyorganodimethylsiloxanen bestehen.
Soll der erfindungsgemäße Verbundisolator als Langstabisolator
Verwendung finden, so ist es zweckmäßig, wenn er einen voll ausgebildeten Querschnitt aufweist. Bei der Verwendung des
erfindungsgemäßen Verbundisolators als Geräteisolator oder als
Durchführung ist es dagegen zweckmäßig, wenn er einen hohlen Querschnitt besitzt.
Die Erfindung soll nun anhand der in den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Beispiele näher erläutert werden·
Der in Fig. 1 dargestellte Verbundisolator wird derart hergestellt,
daß seine Schirme einzeln nacheinander mittels einpr gleitfähig dichtend auf dem senkrecht hängenden Stab verschiebbaren,
oben offenen Gießform aus einem Silikonelastomer gemäß
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vorliegender Erfindung derart angegossen wurden, daß sich die Schirme überlappen. Auf dem Stab befindet sich eine Zwischenschicht
aus polyfunktionellen Polyorganodimethyl-Siloxanen. Der Stab ist erfindungsgemäß aus silanisierter Glasseide
mit einem Alkaligehalt von weniger als 0,8 % und einem Bindeharz hergestellt, das aus einem Diglycidyläther auf
Basis Bisphenol A und einem aromatischen Diamin als Härter besteht. In Fig. 1 ist der Stab mit 1, die Zwischenschicht
mit 2, die Schirme mit 3» die Überlappungsstelle der Schirme mit 4 und die z.B. metallischen Aufhängearmaturen
an den Enden des Isolators mit 5 bezeichnet. Der Isolator wurde einem kombinierten Koch- und Temperatursturzversuch
unterworfen, dessen Zyklen in Fig. 2 dargestellt sind. Nach diesem Versuch wurde die Stehwechselspannung nach VDE
0433» § 13» ermittelt und mit der vor dem Versuch gefundenen
Stehwechselspannung an dem gleichen Isolator verglichen. Die Abweichung lag in der Größenordnung der Meßgenauigkeit des
Prüfverfahrens. Anschließend wurde der Isolator mit 50 Stoßen
einer Blitzstoßspannung beaufschlagt, die bei dem 3-fachen
Wert seiner Stehstoßspannung lag. Dabei wurde kein Durchschlag festgestellt. Der erfindungsgemäße Isolator hat den
Versuch demnach ohne Einflußnahme überstanden.
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Ein weiterer, baugleicher Verbundisolator wird - wie in Beispiel 1 beschrieben - hergestellt, wurde aber abweichend
von Beispiel 1 aus einem Bindeharz aus einem cycloaliphatischen Diglycidylester auf Basis Hexahydropthalsäure und
einem cycloaliphatischen Dicarbonsaureanhydrid als Härter gefertigte Der Isolator wurde dem gleichen Prüfungszyklus,
wie in Beispiel 1 angegeben, unterworfen. Bei der Feststellung der Stehwechselspannung wurde festgestellt, daß der
Isolator bei einem Wert von 30 $ unter der vor dem Temperatur-Zyklusversuch
festgestellten Stehwechselspannung in
der Fuge zwischen dem Stab und den Schirmen durchgeschlagen ist.
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde hergestellt gemäß Beispiel 1. Abweichend vom Beispiel 1 wurde der Isolator
jedoch hergestellt ohne die erfindungsgemäße Zwischenschicht aus polyfunktionellen Polyorganodimethyl-Siloxanen.
Nach dem Koch-Temperatursturzversuch schlug der Isolator an der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab bei der Ermittlung
der Stehwechselspannung durch.
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Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt, jedoch wurden die Schirme hier aus einem
Elastomer hergestellt, das aus einem Diisocyanat bestand, welches vernetzt war mit einem verzweigten Polyester-Polyol
und gefüllt war mit unbehandeltem Quarzmehl. Die Herstellung der Schirme wurde katalysiert durch Dibutylζinndilaurat.
Nach dem Koch-Temperatursturz-Versuch schlug der Isolator in der Fuge zwischen Schirmen und dem Stab durch.
Ein weiterer baugleicher Isolator wurde gemäß Beispiel 1 hergestellt.
Abweichend vom Beispiel 1 wurde ein glasfaserverstärkter
Stab verwendet, dessen Bindeharz aus einem ungesättigten Polyesterharz bestand, das aufgebaut war aus einer ungesättigten
Dicarbonsäure und aliphatischen Polyolen, gelöst in Monostyrol. Bei der Feststellung der Stehwechselspannung nach dem Koch-Temperatursturzversuch
schlug der Isolator in der Fuge zwischen dem Stab und den ihn umgebenden Silikonschirmen durch.
Ein Verbundisolator wurde hergestellt, indem auf einem glasfaserverstärkten
Stab gemäß Beispiel 1 einzeln vorgefertigte Schirme
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CC <C
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aus einem Silikonelastomer aufgeschoben wurden, deren Bohrungsdurchmesser kleiner war als der Stab-Durchmesser.
Der Füllstoff des Schirmwerkstoffes bestand aus einem oberflächensilanisierten Aluminiumhydroxid, die Zwischenschicht
bestand aus einem linearen Polyorganodimethyl-Siloxan und einer silanisierten dispersen Kieselsäure.
Die Schirme waren ausgebildet, wie in Fig. 3 dargestellt. In Fig. 3 ist der Stab mit 1 bezeichnet, die Zwischenschicht
mit 2, die Schirme mit 3, die Uberlappungsstellen der Schirme mit 4 und die Aufhängearmaturen an den Enden
desIsolators mit 5 bezeichnet.
Der Isolator wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben, einem kombinierten Koch-Temperatursturzversuch unterworfen. Die
nachfolgend durchgeführten Untersuchungen mit der Stehwechselspannung und der Blitzstoßspannung ergaben, daß der Isolator
den Versuch ohne Einflußnahme überstanden hat.
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde gemäß Beispiel 5
hergestellt. Abweichend vom Beispiel 5 bestanden die Schirme aus einem Äthylen-Propylen-Kautschuk mit einem alkalifreien
speziellen Titandioxid mit einem Gewichtsanteil von 50 % als
Füllstoff. Ebenfalls abweichend vom Beispiel 5 waren die
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Schirme mit einem Bohrungsdurchmesser hergestellt worden, der dem Durchmesser des Stabes entsprach. Ebenfalls abweichend
von dem Isolator gemäß Beispiel 5 waren die Schirme so ausgebildet, daß sie sich nicht überlappten.
Die elektrischen Messungen nach dem durchgeführten Koch-Temperatursturz-Versuch gemäß Beispiel 1 ergaben, daß
der Isolator den Koch-Temperatursturz-Versuch ohne Einflußnahme überstanden hatte.
Ein Verbundisolator wurde hergestellt gemäß Beispiel 5·
Abweichend vom Beispiel 5 war der Stab aufgebaut wie in Beispiel 2, aus einem Bindeharz, das aus einem Diglycidylester
der Hexahydrophtalsäure und Hexahydrophtalsäureanhydrid als Härter aufgebaut war. Nach dem Koch-Temperatursturz-Versuch
schlug der Isolator längs der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab bei der nachfolgend zu ermittelnden
Stehwechselspannung durch.
Ein weiterer baugleicher Verbundisolator wurde hergestellt
gemäß Beispiel 5· Abweichend vom Beispiel 5 wurde der Isolator ohne die erfindungsgemäße Zwischenschicht hergestellt. Vor dem
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auch für diesen Isolator vorgesehenen Koch-Temperatursturz-Versuch
wurde der Isolator, wie auch die anderen Isolatoren der Stehvechselspannungspriifung und der Blitzstoßspannungsprüfung,
wie im Beispiel 1 geschildert, unterworfen. Der Isolator schlug bei der Blitzstoßspannungsprüfung
in der Fuge zwischen den Schirmen und dem Stab durch.
Der erfindungsgemäße Verbundisolator kann auch in einem
Stück gegossen werden, in dem man eine zweigeteilte Form aus geeigneten Metallen oder Kunststoffen benutzt. Die
Form selbst zeigt das negative Abbild des fertigen Verbundisolator,
in der ein Stab aus vinylsiloxanbehandelter Glasseide mit einem Alkaligehalt von weniger 0,8 Gew.-%
und einem Bindeharz, das aus einem cycloaliphatischen 1,2 Epoxidharz mit Acetal-Bindung und einem Härter aus cycloaliphatischen
Dicarbonsäureanhydrids besteht, eingelegt wird. Der Stab selbst ist mit einer Zwischenschicht aus polyfunktionellen
Polyorganodimethyl-Siloxan und eingebrachter silanisierter, hochdisperser Kieselsäure als Füllstoff vorbehandelt.
Anschließend wird ein mit Aluminiumhydroxid gefülltes, flüssiges
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Silikon-Polymer in die Form mittels eines Druckgelierverfahrens, Spritzgießens etc. eingegossen und dieses
über geeignete Vernetzer zur Aushärtung gebracht. Nach der Fertigung wurde der Isolator dem Test unterworfen,
wie er im Beispiel 6 beschrieben ist. Eine Schädigung am Isolator konnte nicht festgestellt werden.
Wie diese Beispiele zeigen, ist die Werkstoffwahl wesentlich
für die Funktion des erfindungsgemäßen IIochspannungsfreiluftisolators
in Verbundbauweise. Dabei ergibt sich, daß die Bauweise des Isolators hier eine untergeordnete Rolle spielt,
denn gemäß der Erfindung ist der Hochspannungsverbundisolator aus Kunststoffen nach verschiedenen Verfahren herstellbar,
ohne daß dadurch seine Funktionstauglichkeit beeinträchtigt
wird. Es zeigt sich weiterhin, daß die Abdichtung der Schirmstöße gegeneinander nicht für die Funktion des
Isolators wesentlich ist. Der Isolator gemäß der Erfindung bietet also den Vorteil, daß er auf billigste und einfachste
Weise hergestellt werden kann, ohne seine Tauglichkeit einzubüsen.
Diese Herstellung kann in der Vorfertigung der elastomeren Schirme und der des glasfaserverstärkten Stabes bestehen,
so daß sie als Halbzeug auf Lager gehalten werden. Somit kann der Isolator bei Bedarf den gewünschten Aiii orderungen
0 0 [1 /, β / 0 G 4 2
entsprechend leicht aus Schirmen und Stah zusammengesetzt werden. Der Isolator ist daher schnell verfügbar. Zu seiner
Herstellung werden keinerlei Fachkräfte benötigt. Neben diesen bereits aufgezählten wirtschaftlichen Vorteilen
können die Schirme aus dem Elastomer entsprechend den elektrischen Erfordernissen im Betrieb materialsparend
ausgeführt werden, so daß sich hier ein weiterer Vorteil gegenüber anderen bekannten Herstellungsverfahren für
Verbundisolatoren ergibt. Die Freizügigkeit bezüglich der Herstellungstechnik des Isolators erlaubt auch, den Isolator
in bezug auf die Zahl der Schirme pro Längeneinheit, den Schirmdurchmesser und auf Schirmanordnungen bezüglich unterschiedlicher
Durchmesser individuell zu gestalten. Der Forme'naufwand für die Schirme ist sehr gering, da mit einer
Form sehr viele Schirme abgeformt werden können. Weiterhin läßt sich die Schirmherstellung automatisieren, so daß auch hier ein
wirtschaftlicher Vorteil entsteht. Insgesamt kann gesagt werden,
daß durch die Werkstoffauswahl und durch die erfinderischen
Schritte ein Verbundisolator geschaffen worden ist, der eine optimale Sicherheit in der Praxis gewährleistet.
ANSPRÜCHE
7098 4 6/0642
Claims (1)
- Rosenthal Technik AG Seih, den 1. November 1976RT.P. 1313ANSPRÜCHE. Verbundisolator, insbesondere für Hochspannungsfreiluft-Anwendung, aus Kunststoff, bestehend aus einem Kunststoffstab mit ihn umgebenden Schirmen und einer Zwischenschicht zwischen Stab und Schirmen sowie Armaturen an den Isolatoren, dadurch gekenn zeichnet, daß die füllstoffhaltigen Schirme (3) und die Zwischenschicht (2) aus hydrophoben, unverseifbaren Polymeren hergestellt sind, und der Stab (l) mit alkaliarmer Glasseidenfaser verstärkt ist, wobei das Bindeharz für die Glasseide unverseifbar ist.2« Verbundisolator nach Anspruch 1, dadurch gekenn ζ ei chnet, daß der polymere Schirm— werkstoff einen mineralischen Füllstoffanteil von mindestens 20 bis 70 Gew.-^, vorzugsweise 20 bis 30 Gew«-$, eines alkalifreien, mit mono- bis polyfunktio nellen Silanen oberflächenbehandelten hydratisierten/27 η Q R ι, r> / 0 G /» 2265Π363... Metalloxids aufweist, wobei die Glasübergangstemperatur des polymeren Anteils kleiner als -50° C beträgt.3· Verbundisolator nach. Anspruch 1, dadurch, gekennz e i cb.net, daß die Schirme (3) aus einem Äthylen—Propylen—Kautschuk mit einem alkalifreien speziellen Titandioxid mit einem Gewichtsanteil von 50 % als Füllstoff bestehen.4. Verbundisolator nach Anspruch 2, dadurch gekennze ichnet, daß der Schirmwerkstoff aus Silikon-Kautschuk oder Äthylen-Propylen-Kautschuk und einem Füllstoff wie Aluminiumhydroxid mit Vinylsilanen oberflächenbehandelt besteht.5. Verbundisolator nach Anspruch 1, dadurchgekenn zeichnet, daß die als Stabwerkstoff verwendeten Polymere auf Äther- oder Acetal— Bindungen aufgebaut sind./3703R4R/0642IJ -Ld. Lb J ^26.Sn.3636. Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Bindeharz des Stabes eine vernetzbare Polyaryl-Verbindung ohne verseifbare Anteile ist.7. Verbundisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzei chnet, daß als Bindeharz Epoxidharze verwendet werden, deren funktioneile Gruppen über Äther— oder Acetal-Bindungen zusammengehalten werden, wobei das Harz im vernetzten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als +100° C aufweist.8. Verbundisolator nach Anspruch 6 und 7» dadurch gekennzeichnet, daß als Bindeharz für den glasfaserverstärkten Stab Epoxidharze vom Diglycidyläther-Typ auf der Basis Bisphenol A mit geeigneten Härtern, vorzugsweise aromatischen Diaminen, verwendet werden, wobei das Harz im vernetzten Zustand eine Glasübergangstemperatur von mehr als +100 C aufweist.709846/0642IH a ( L 49. Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzei chnet, daß eine oberflachensilanisierte Glasseide verwendet wird, deren Alkaligehalt kleiner als 0,8 Gew.-% ist.10. Verbundisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (2) aus einem mono- bis polyfunktionellen Polymer mit einer Glasübergangstemperatur kleiner als -50 C, vorzugsweise Polyorganodimethylsiloxanen, besteht.11. Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus einem linearen Polyorgano— dimethylsiloxanen mit einer silanierten dispersen Kieselsäure als Füllstoff besteht.12. Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche bis 11, dadurch gekennzei chnet, daß die Zwischenschicht (2) zwischen Schirmen (3) und Stab (l) einen Elastizitätsmodul aufweist, der größer ist als der des Schirmwerkstoffes und kleiner ist als der des glasfaserverstärkten Stabes./ 5 709846/064213· Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht (2) hochvernetzbar ist.14« Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht aus schwachvernetzten oder verzweigten unvernetzten PoIyorganodimethy1si1oxanen besteht.15» Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (3) einzeln vorgefertigt und nacheinander auf den Stab aufgeschoben worden sind*16» Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme (3) mit einer auf den Stab gleitfähig dichtend verschiebbaren Form an den Stab angegossen sind./6 709846/0642■17· Verbundisolator nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis l6, dadurch geken nzei chnet, daß die einzeln vorgefertigten aufgeschobenen Schirme (3) aus einem rohrförmigen und einem trompetenartig sich öffnenden Teil bestehen, wobei der rohrförmige Teil des einen Schirmes sich in das trompetenartig geöffnete Teil des vorhergehenden Schirmes einfügt.18. Verbundisolator nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß in eine zweigeteilte Form ein vorbehandelter Stab mit einer Zwischenschicht hineingelegt wird und anschließend flüssiges Silikon-Polymer mit geeignetem Füllstoff in die Form gegossen wird und zum Aushärten gebracht wird.709846/0842
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