DE3047761A1

DE3047761A1 - High voltage insulator has mineral filler exposed at surface - to minimise tendency of conducting paths to form

Info

Publication number: DE3047761A1
Application number: DE19803047761
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1982-07-15
Also published as: DE3047761C2; JPS57123611A

Abstract

A high voltage insulator is of plastics contg. a mineral filler. At the surface of the insulator, particles of the filler are at least partially exposed. A conventionally moulded insulator may be mechanically treated, for example by sand blasting, machining or the like to expose the filler particles. In another method, a layer of filler is applied to the insulator, but the particles are only partly embedded in the plastics. For various types of high voltage insulators, e.g. support insulators with or without ribs or disc-type insulators for metal-encapsulating, compressed gas insulated high voltage installations. The effect of the projecting filler particles at the surface is greatly to reduce the risk of conducting paths being formed along the surface by carbon deposits when arcing occurs.

Description

Isolierkörper aus Kunststoff mit mineralischem ZellstoffInsulating body made of plastic with mineral cellulose

Die Erfindung betrifft einen Isolierkörper für Hochspannungsgeräte und -anlagen aus Kunststoff mit einem mineralischen Füllstoff. Solche Isolierkörper werden in großem Umfang zur Abstützung spannungführender Teile gegeneinander oder gegen Erde benötigt. Sie können unterschiedliche Formen aufweisen, z. B. als Stützisolator mit oder ohne Rippen oder als scheibenförmige Isolatoren für metallgekapselte und druckgasisolierte Hochspannungsanlagen, in denen sie zugleich die Punktion der gegenseitigen Abschottung von Gasräumen übernehmen.The invention relates to an insulating body for high-voltage devices and systems made of plastic with a mineral filler. Such insulators are used to a large extent to support live parts against each other or needed against earth. They can have different shapes, e.g. B. as a post insulator with or without ribs or as disk-shaped insulators for metal-enclosed and Compressed gas insulated high-voltage systems, in which they simultaneously puncture the mutual Take over the partitioning of gas compartments.

In allen in Betracht kommenden Anwendungsfällen können tiberspannungen, Fremdkörper oder Verschmutzung einen elektrischen Uberschlag hervorrufen. In Abhängigkeit von der am Uberschlagsweg umgesetzten Energie wird dabei die Oberfläche der Isolierkörper mehr oder weniger beschädigt.Overvoltages, Foreign bodies or contamination can cause an electrical flashover. Dependent on the surface of the insulating body is made up of the energy converted at the flashover path more or less damaged.

Unter Umständen kann der Isolierkörper hierdurch unbrauchbar werden, wenn nämlich der Uberschlag eine kohlenstoffhaltige, d. h. leitfahige Bahn auf dem Isolator hinterläßt, der die Spannungsfestigkeit stark erniedrigt.Under certain circumstances, this can make the insulating body unusable, namely, if the rollover is a carbonaceous, d. H. conductive track on the Leaves an insulator, which greatly reduces the dielectric strength.

Es ist bereits bekannt, daß die Bildung kohlenstoffhaltiger Uberschlagsspuren an Kunststoffisolatoren durch bestimmte Füllstoffe vermindert werden kann (DE-AS 11 21 670). Der Erfindung liegt demgegenüber-die Aufgabe zugrunde, unabhängig von einem bestimmten Füllstoff die Beständigkeit gegen die Bildung leitfähiger Spuren wesentlich zu erhöhen.It is already known that the formation of carbon-containing flashover traces on plastic insulators can be reduced by certain fillers (DE-AS 11 21 670). In contrast, the invention is based on the object, regardless of a certain filler the resistance to the formation of conductive traces to increase significantly.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der Isolierkörper an seiner Oberfläche zumindest teilweise freilttende Teilchen des Füllstoffes aufweist. Dies bedeutet eine grundsätzliche Abkehr von der Oberflächenbeschaffenheit, wie sie Isolierkörper aus Kunststoff üblicherweise besitzen. Wird nämlich nach einem der am häufigsten angewandten Verfahren ein Isolierkörper aus einer Mischung eines Kunststoffes und eines Füllstoffes in einer Form durch Gießen und Aushärten hergestellt, so besitzt der Isolierkörper eine glatte, von einer durchgehenden Gießhaut gebildete Oberfläche. Diese besteht somit im wesentlichen aus dem kohlenstoffhaltigen Kunststoff. Eine elektrische Entladung an der Oberfläche des Isolierkörpers wirkt infolgedessen nur auf den Kunststoff ein und verändert diesen in nachteiliger Weise.According to the invention this is achieved in that the insulating body has at least partially exposed particles of the filler on its surface. This means a fundamental departure from the surface properties, such as they usually have plastic insulators. Namely, after a The most commonly used method is an insulating body made from a mixture of one Plastic and a filler made in a mold by casting and curing, so the insulating body has a smooth, formed by a continuous cast skin Surface. This essentially consists of the carbon-containing plastic. As a result, an electrical discharge acts on the surface of the insulating body only affects the plastic and changes it in a disadvantageous way.

Dies ist bei einem Isolierkörper nach der Erfindung in wesentlich geringerem Maß der Fall, weil eine durchgehende Kunststoffschicht nicht vorhanden ist und die elektrische Entladung zwangsläufig auf einen nennenswerten Teil ihrer Länge.mit den Teilchen des mineralischen Füllstoffes in Berührung tritt, dessen thermische Beanspruchung nicht zu kohlenstoffhaltigen Rückständen führt. Versuche haben ergeben, daß Isolatoren nach der Erfindung vor und nach elektrischen überschlägen praktisch dieselben Eigenschaften haben.This is essential in an insulating body according to the invention the case to a lesser extent because there is no continuous plastic layer is and the electrical discharge inevitably affects a significant part of it Length.mit the particles of the mineral filler comes into contact thermal stress does not lead to carbonaceous residues. try have shown that insulators according to the invention flash over electrically before and after have practically the same properties.

Die nach der Erfindung vorgesehene Oberflächenbeschaffenheit der Kunststoffisolatoren läßt sich auf unterschiedliche Weise herbeiführen. Nach einem bevorzugten Herstellungsverfahren wird an der Oberfläche eines in üblicher Weise in einer Form hergestellten Isolierkörpers der Kunststoff durch mechanische Bearbeitung wie Sandstrahlen Q. dgl. wenigstens bis zur teilweisen Freilegung des Füllstoffes entfernt. Durch die Art des zum Sandstrahlen verwendeten Granulats o. dgl. sowie der Dauer der Behand- lung sowie weiterer für das Sandstrahlen charakteristischer Parameter hat man es in der Hand, die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit des Isolierkörpers zu gewinnen.The surface properties of the plastic insulators provided according to the invention can be brought about in different ways. According to a preferred manufacturing process is on the surface of an insulating body produced in the usual way in a mold the plastic by mechanical processing such as sandblasting Q. the like. At least removed until the filler is partially exposed. By the way of sandblasting granules or the like used and the duration of the treatment lung as well as other parameters characteristic of sandblasting are in the hand, to gain the desired surface quality of the insulator.

Durch Untersuchung in unterschiedlicher Weise behandelter Isolierkörper ist leicht zu ermitteln, wie das Sandstrahlen oder eine entsprechende aufrauhende Behandlung mit dem besten Ergebnis anzuwenden ist.By examining insulators treated in different ways is easy to identify, such as sandblasting or a corresponding roughening Treatment with the best result is to be applied.

Nach einem anderen Verfahren lassen sich Isolierkorper herstellen, an deren Oberfläche der Füllstoff von vornherein freiliegt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß auf die Oberfläche des Isolierkörpers eine Schicht aus Füllstoff aufgebracht und dessen Teilchen nur teilweise in den Kunststoff eingebettet werden. Es ist zweckmäßig, dies bereits bei der Herstellung des Isolierkörpers in einer Form zum Beispiel dadurch zu bewirken, daß in die Form eine gewisse Menge von reinem Füllstoff eingebracht wird, damit an der späteren Oberfläche ein überschuß an Füllstoff entsteht. Bei der Entfernung der nicht in den Kunststoff eingebundenen Teilchen erhält man eine Struktur mit starker Anreicherung von Füllstoff ohne Bildung einer durchgehenden Gießhaut.Another process can be used to manufacture insulating bodies, on the surface of which the filler is exposed from the start. This can be achieved thereby that a layer of filler is applied to the surface of the insulating body and its particles are only partially embedded in the plastic. It is appropriate this already in the manufacture of the insulating body in a mold, for example to cause a certain amount of pure filler to be introduced into the mold so that there is an excess of filler on the subsequent surface. at the removal of the particles not bound into the plastic one obtains a Structure with strong accumulation of filler without forming a continuous Cast skin.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the figures.

Die Fig. 1 zeigt einen Stützisolator, der als Einheitsbauteil mit genormten Abmessungen in elektrischen Anlagen verwendbar ist.Fig. 1 shows a post insulator as a unitary component with standardized dimensions can be used in electrical systems.

Die Fig. 2 veranschaulicht eine Oberflächenbehandlung durch Sandstrahlen.Fig. 2 illustrates a surface treatment by sandblasting.

In der Fig. 3 sind in einem oberen und einem unteren Teil zwei verschiedene Oberflächenstrukturen eines Isolierkörpers dargestellt.In FIG. 3, two different parts are shown in an upper and a lower part Surface structures of an insulating body shown.

In der Fig. 4 ist ein scheibenförmiger DurchfUhrungs- und Schottisolator für eine metallgekapselte, druckgasisolierte Schaltanlage dargestellt.4 shows a disk-shaped bushing and bulkhead insulator shown for a metal-enclosed, compressed gas-insulated switchgear.

Fig. 5 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung von Isolatoren entsprechend der Fig. 3.Fig. 5 shows an apparatus for producing insulators accordingly of Fig. 3.

Der in der Fig. 1 gezeigte Stützisolator 1 besitzt eine Bauform, die Je nach Dimensionierung einen freizügigen Einsatz in Mittel- und Hochspannungsanlagen ermöglicht.The post insulator 1 shown in Fig. 1 has a design that Depending on the dimensions, it can be used freely in medium and high voltage systems enables.

Er besteht aus einer ausgehärteten Epoxidharzmasse und einem mineralischen Füllstoff, z. B. Quarzmehl. Zur Herstellung desIsolierkörpers 1 wird die in einer Mischvorrichtung aufbereitete Gießmasse in eine heizbare Stahlform eingefüllt und darin durch Erwärmung zum Aushärten gebracht. Eine unerwünschte Verbindung des Epoxidharzes mit der Form wird durch Aufbringen eines Trennmittels -auf die Wandungen der Form erreicht. Der aus der Form entnommene Isolierkörper besitzt dann zunächst eine glatte, d. h. durch eine im wesentlichen nur aus dem Epoxidharz bestehende Oberfläche. Diese sogenannte Gießhaut wird anschließend durch eine aufrauhende Behandlung mittels einer Sandstrahlapparatur 2 entfernt, wie dies in der Fig. 2 schematisch gezeigt ist. Der Isolierkörper 1 befindet sich dabei auf einem Drehtisch 3 gegenüber einer Strahldüse 4, die entlang dem Doppelpfeil 5 auf- und abbewegbar ist, um die Oberfläche des Isolierkörpers 1 gleichmäßig zu bestreichen.It consists of a hardened epoxy resin compound and a mineral one Filler, e.g. B. Quartz flour. To produce the insulating body 1, the in a Mixing device filled casting compound into a heatable steel mold and hardened therein by heating. An undesirable compound of the epoxy resin with the mold by applying a release agent to the walls of the mold achieved. The insulating body removed from the mold then initially has a smooth, d. H. by a surface consisting essentially only of the epoxy resin. These So-called cast skin is then used by a roughening treatment a sandblasting apparatus 2, as shown schematically in FIG. 2 is. The insulating body 1 is located on a turntable 3 opposite a Jet nozzle 4, which can be moved up and down along the double arrow 5, around the surface of the insulating body 1 to be evenly coated.

Die Oberfläche des Isolierkörpers 1 hängt von der Beschaffenheit und Art des in der Sandstrahlapparatur 2 eingesetzten Strahlgutes sowie von der Behandlungsdauer, der Bündelung des Strahles, der Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtisches 3 und den Materialeigenschaften des Epoxidharzes und des Füllstoffes ab. Anzustreben ist eine Oberfläche des Isolierkörpers 1, bei der möglichst viele Teilchen des Füllstoffes so weit freigelegt sind, daß keine durchgehende Kunststoffschicht vorhanden ist.The surface of the insulating body 1 depends on the nature and The type of blasting material used in the sandblasting apparatus 2 and the duration of the treatment, the bundling of the beam, the speed of rotation of the turntable 3 and the material properties of the epoxy resin and the filler. Is to be strived for a surface of the insulating body 1, where possible many particles of the filler are exposed so far that no continuous plastic layer is available.

Andererseits sollen die Teilchen des Füllstoffes noch fest in den Kunststoff eingebettet sein, so daß die Oberfläche staubfrei und wischfest ist.On the other hand, the particles of the filler should still be firmly in the Plastic embedded so that the surface is dust-free and smudge-proof.

Unter Umständen kann es erwünscht sein, den Isolierkörper 1 in der Mitte stärker als an den Enden aufzurauhen.Under certain circumstances, it may be desirable, the insulating body 1 in the Roughen the middle more than the ends.

Dies ist durch die Ausrichtung bzw. Relativbewegung der Strahldüse 4 zu erreichen.This is due to the alignment or relative movement of the jet nozzle 4 reach.

Die Fig. 3 zeigt in starker VergröBerung einen Teil der behandelten Oberfläche des Isolierkörpers 1. In dem oberen Teil der Fig. 3 ist dabei eine Oberflächenstruktur-dargestellt, wie sie sich aufgrund einer Sandstrahlung etwa entsprechend der Fig. 2 ergibt. Wie man erkennt, ragen die Teilchen 8 aus der Oberfläche 6 etwas heraus, sind aber in dem Kunststoff 7- fest verankert. In dem unteren Teil der Fig. 3 ist im Unterschied hierzu eine glatte Oberflächenstruktur dargestellt, wie sie beispielsweise durch Abdrehen erzielbar ist. Dabei sind die Teilchen 8 des Füllstoffes gleichermaßen wie der Kunststoff 7 abgetragen. Ein an der Oberfläche 6 brennender Lichtbogen kommt somit bei beiden Strukturen der Oberfläche 6 nicht durchgehend mit dem Kunststoff in Berührung, Der in der Fig. 4 gezeigte scheibenförmige Isolierkörper 10 dient zur Abstützung eines Leiters 11 gegenüber einer Metallkapselung 12. Er kann gleichfalls nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt sein. Für solche Isolierkörper ist die durch die Erfindung ermöglichte verbesserte Uberschlagssicherheit besonders wertvoll, weil der Austausch von Isolierkörpern in metallgekapselten, druckgasisolierten Hochspannungsanlagen, gleichgültig, ob es sich um Schaltanlagen oder Rohrleiter handelt, einen großen Zeitaufwand und unter Umständen Betriebsunterbrechungen erfordert.Fig. 3 shows a large enlargement of a part of the treated Surface of the insulating body 1. In the upper part of FIG. 3, a surface structure is shown, as it arises due to sandblasting approximately in accordance with FIG. As it can be seen that the particles 8 protrude somewhat from the surface 6, but are in the plastic 7- firmly anchored. The difference is in the lower part of FIG. 3 for this purpose, a smooth surface structure is shown, as shown, for example, by Turning off is achievable. The particles 8 of the filler are the same how the plastic 7 is removed. An arc burning on the surface 6 occurs thus not continuously with the plastic in both structures of the surface 6 in contact, the disk-shaped insulating body 10 shown in FIG. 4 is used to support a conductor 11 against a metal encapsulation 12. It can also be prepared by the method described above. For such insulators the improved rollover security made possible by the invention is special Valuable because the replacement of insulating bodies in metal-encapsulated, pressurized gas-insulated ones High-voltage systems, regardless of whether they are switchgear or pipe conductors acts, a large amount of time and possibly business interruptions requires.

Bei einem weiteren, anhand der Fig. 5 erläuterten Herstellungsverfahren wird vor dem Einbringen der aufbereiteten Gießharzmasse in eine Form 15 der auch-in der Gießharzmasse enthaltene FUllstoff oder ein anderer Füllstoff in reiner-Form eingebracht, so daß er in einer Schicht 17 wenigstens eine Wandung der Form bedeckt. Anschließend wird die Gießharzmasse 16 eingebracht und in der Form 15 ausgehärtet. Durch den überschuß des Füllstoffes werden nicht alle Teilchen der Schicht 17 in das Gießharz 16 eingebunden, sondern bleiben lose. Der überschuß läßt sich von dem Formkörper durch mechanische Bearbeitung, z. B. durch Abbürsten, Blasen, Waschen, kurzdauerndes Sandstrahlen oder ähnliche Vorgänge, so weit entfernen, daß eine ähnliche Oberfläche entsteht wie bei dem Sandstrahlen entsprechend der Fig. 2. Es ist daher gleichfalls keine durchgehende Kunststoff- bzw. Gießharzschicht vorhanden, auf der sich leitfähige Spuren bilden könnten.In a further manufacturing method explained with reference to FIG is prior to the introduction of the prepared cast resin compound in a mold 15 of the also-in the filler contained in the casting resin or another filler in pure form introduced so that it covers at least one wall of the mold in a layer 17. The casting resin compound 16 is then introduced and cured in the mold 15. Due to the excess of the filler, not all of the particles of the layer 17 are in the casting resin 16 involved, but remain loose. The excess can be of that Molded body by mechanical processing, e.g. B. by brushing, blowing, washing, short-term sandblasting or similar processes so far away that a similar one Surface is created as in the case of sandblasting according to FIG. 2. It is therefore likewise there is no continuous plastic or cast resin layer on which conductive traces could form.

Während vorstehend lediglich Epoxidharzmassen betrachtet wurden, läßt sich die Erfindung auch in Verbindung mit anderen Kunststoff systemen verwirklichen, soweit sie -für die Zwecke der Mittel- und Hochspannungstechnik geeignet sind.While only epoxy resin compounds were considered above, leaves the invention can also be used in conjunction with other plastic systems, as far as they are suitable for the purposes of medium and high voltage technology.

3 Ansprüche 5 Figuren Leerseite3 claims 5 figures Blank page

Claims

Fatentansrüche U insulating bodies for high-voltage devices and systems made of plastic with a mineral filler, not shown u- r c h at least partially exposed particles (8) of the surface (6) Filler (7).

2. A method for producing an insulating body according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n z e i c h -n e t that on the surface of a common Way in a mold made insulating body (1) by mechanical processing such as sandblasting (2, 3, 4), machining 0. The like. The plastic at least is removed until the filler is partially exposed.

3. A method for producing an insulating body according to claim 1, d a d u r c h e k e n n n z e i c h -n e t that on the surface of the insulating body a layer (17) of filler is applied and its particles only partially be embedded in the plastic (16).