DE2650363A1 - Verbundisolator fuer hochspannungsfreiluft-anwendung - Google Patents

Verbundisolator fuer hochspannungsfreiluft-anwendung

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DE2650363A1 DE19762650363 DE2650363A DE2650363A1 DE 2650363 A1 DE2650363 A1 DE 2650363A1 DE 19762650363 DE19762650363 DE 19762650363 DE 2650363 A DE2650363 A DE 2650363A DE 2650363 A1 DE2650363 A1 DE 2650363A1
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/32Single 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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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·
Beispiel 1
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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Beispiel 2
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.
Beispiel 3
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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Beispiel 4
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.
Beispiel 5
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.
Beispiel 6
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.
Beispiel 7
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.
Beispiel 8
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.
Beispiel 9
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.
Beispiel 10
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
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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
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Claims (1)

  1. Rosenthal Technik AG Seih, den 1. November 1976
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    ANSPRÜCHE
    . 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
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    ... 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.
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    IJ -Ld. Lb J ^
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    6. 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.
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    IH a ( L 4
    9. 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.
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    13· 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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