DE3047761C2

DE3047761C2 - Insulating body made of plastic with mineral filler

Info

Publication number: DE3047761C2
Application number: DE19803047761
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1980-12-15
Filing date: 1980-12-15
Publication date: 1985-04-04
Also published as: DE3047761A1; JPS57123611A

Description

2525th

Die Erfindung betrifft einen kriechstromfesten Isolierkörper für Innenraumanordnung in Hochspannungsgeräten und -anlagen, bestehend aus einem Kunststoff mit mineralischem Füllstoff. Solche Isolierkörper werden in großem Umfang zur Absti^:'.zung spannungsführender Teile gegeneinander oder gegen Erde benötigt. Sie können unterschiedliche Forme aufweisen, z. B. als Stützisolator mit oder ohne Rippen oder als scheibenförmige Isolatoren für metallgekapselte und druckgasisolierte Hochspannungsanlagen, in denen sie zugleich die Funktion der gegenseitigen Abschottung von Gasräumen übernehmen*The invention relates to a leakage current-resistant insulating body for interior arrangements in high-voltage devices and systems, consisting of a plastic with a mineral filler. Such insulating bodies are widely used for Absti ^'.zung live parts against each other or need to ground. They can be of different shapes, e.g. B. as a post insulator with or without ribs or as disk-shaped insulators for metal-encapsulated and compressed gas-insulated high-voltage systems, in which they also perform the function of sealing off gas spaces from one another *

in allen in Betracht kommenden Anwendungsfällen können Überspannungen, Fremdkörper oder Verschmutzungen einen elektrischen Überschlag hervorrufen. In Abhängigkeit von der am Überschlagsweg umgesetzten Energie wird dabei die Oberfläche der Isolierkörper mehr oder weniger geschädigt Unter Umständen kann der Isolierkörper hierdurch unbrauchbar werden, wenn nämlich der Überschlag eine kohlenstoffhaltige, d. h. leitfähige Bahn auf dem Isolator hinterläßt, der die Spannungsfestigkeit stark erniedrigtOvervoltages, foreign bodies or contamination can occur in all possible applications cause an electrical flashover. Depending on the amount implemented on the rollover path Energy will damage the surface of the insulating body to a greater or lesser extent. Under certain circumstances the insulating body can become unusable as a result, namely if the flashover is a carbon-containing, d. H. Leaves a conductive path on the insulator, which greatly reduces the dielectric strength

Es ist bereits bekannt, daß die Bildung kohlenstoffhal- so tiger Überschlagsspiiren an Kunststoffisolatoren durch bestimmte Füllstoffe vermindert werden kann (DE-AS Il 21 670). Ferner ist es bereits bekannt daß bei der Herstellung von Kunststoff-Rippenisolatoren durch Anwendung des Schleudergußverfahrens eine Anreicherung des Füllstoffes im Bereich der Rippen bewirkt werden kann. Dies führt zur Bildung von Zonen unterschiedlicher Wärmekapazität und damit zur Vermeidung einer durchgehenden Betauung (DE-OS 29 Ol 528). Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgäbe zugrunde, unabhängig von einem bestimmten Füllstoff oder dessen räumlicher Verteilung in dem Isolierkörper die Beständigkeit gegen die Bildung leitfähiger Spuren wesentlich zu erhöhen.It is already known that the formation of carbon-containing flashover spirits on plastic insulators certain fillers can be reduced (DE-AS Il 21 670). Furthermore, it is already known that in the Manufacture of plastic rib insulators by using the centrifugal casting process an enrichment the filler can be effected in the area of the ribs. This leads to the formation of zones of different Heat capacity and thus to avoid continuous condensation (DE-OS 29 Ol 528). In contrast, the invention is the task is based on, regardless of a certain filler or its spatial distribution in the insulating body to significantly increase the resistance to the formation of conductive traces.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Kunststoffoberfläche teilweise freiliegende 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 gebildeten 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 nachhaltiger Weise.According to the invention, this is achieved in that the plastic surface has partially exposed particles of the filler. This means a fundamental departure from the surface properties like them Insulating body made of plastic usually have. Namely, according to one of the most frequently used Method an insulating body made of a mixture of a plastic and a filler in a mold produced by casting and hardening so the insulating body has a smooth, from a continuous one Cast skin formed surface. This essentially consists of the carbon-containing plastic. As a result, an electrical discharge on the surface of the insulating body only affects the plastic and changes it in a sustainable way.

Dies ist bei einem Isolierkörper nach der Erfindung in wesentlich geringem Maß der FaIL 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 in an insulating body according to the invention in significantly less of the FaIL because there is no continuous plastic layer and the electrical discharge inevitably covers a considerable part of its length with the particles of the mineral When the filler comes into contact, its thermal stress does not result in carbonaceous residues Tests have shown that insulators according to the invention before and after electrical flashovers have practically the same properties.

Die nach der Erfindung vorgesehene Oberflachenbeschaffenheit 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 Sandstrahl oder spanabhebende Bearbeitung bis zur teilweisen Freilegung des Füllstoffes entfernt. Durch die Art des zian Sandstrahlen verwendeten Granulats o. dgl. sowie der Dauer der Behandlung sowie weiterer für das Sandstrahlen charakteristischer Parameter hat man es in der Hand, die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit des Isolierkörpers zu gewinnen. Durch die Untersuchung in unterschiedlicher Weise behandelter Isolierkörper ist leicht zu ermitteln, wie das Sandstrahlen oder eine entsprechende Behandlung mit dem besten Ergebnis anzuwenden ist.The surface quality provided according to the invention the plastic insulators can be brought about in different ways. According to a preferred The manufacturing process is carried out on the surface of an insulating body produced in the usual way in a mold the plastic by mechanical processing such as sandblasting or machining removed until the filler is partially exposed. Due to the type of granules used by zian sandblasting or the like, as well as the duration of the treatment and other parameters characteristic of sandblasting it is up to you to obtain the desired surface finish of the insulating body. By examining insulators treated in different ways, it is easy to determine how that Sandblasting or an equivalent treatment should be applied with the best result.

Nach einem anderen Verfahren lasten sich Isolierkörper 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 eingebrach·, 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 method is to use insulators on the surface of which the filler is exposed from the start This can be achieved by that a layer of filler is applied to the surface of the insulating body and its particles are only partially be embedded in the plastic. It is advisable to do this during the manufacture of the insulating body in a form, for example, by putting a certain amount of pure in the form Filler introduced ·, so on the later surface an excess of filler is formed. When removing the particles that are not bound into the plastic a structure is obtained with a high concentration of filler material without the formation of a continuous cast skin.

Die Erfindung wird im folgenden anhand in den Figuren dargestellten Ausführungsbcispielen näher erläutert. DieThe invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the figures. the

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

Fig.2 veranschaulicht eine Oberflächenbehandlung durch Sandstrahlen. In derFig. 2 illustrates a surface treatment by sandblasting. In the

Fig.3 sind in einem oberen und einem unteren Teil zwei verschiedene Oberflächenstrukturen eines Isolierkörpers dargestellt. In derFig.3 are in an upper and a lower part two different surface structures of an insulating body are shown. In the

Fig.4 ist ein scheibenförmiger Durchführungs- und Schottisolator für eine metallgekapselte, druckgasisolierte Schaltanlage dargestellt.Fig.4 is a disk-shaped implementation and Partition insulator for a metal-enclosed, compressed gas-insulated switchgear shown.

Fig.5 zeigt eine Vorrichtung zur Herstellung vonFig.5 shows an apparatus for producing

Isolatoren entsprechend der F i g. 3.Isolators according to FIG. 3.

Der in der F i g. 1 gezeigte Stützisolator 1 besitzt eine Bauform, die je nach Dimensionierung einen freizügigen Einsatz in Mittel- und Hochspannungsanlagen ermöglicht. Er besteht aus einer ausgehärteten Epoxid- s harzmasse und einem mineralischen Füllstoff, z. B. Quarzmehl. Zur Herstellung des Isolierkörpers 1 wird die in einer Mischvorrichtung aufbereitete Gießmasse in eine heizbare Stahlform eingefüllt und darin durch Erwärmung zum Aushärten gebracht Eine unerwünschfe 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 F i g. 2 schematisch gezeigt ist Der Isolierkörper ! 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.The one shown in FIG. 1 post insulator 1 shown has a design that, depending on the dimensioning, a revealing one Use in medium and high voltage systems enabled. It consists of a hardened epoxy s resin mass and a mineral filler, e.g. B. Quartz flour. To produce the insulating body 1 is the pouring compound prepared in a mixing device is poured into a heatable steel mold and poured through it Heating caused to cure An undesirable bond between the epoxy resin and the mold The one removed from the mold is achieved by applying a release agent to the walls of the mold The insulating body then initially has a smooth, i.e. H. by essentially just consisting of the epoxy resin existing surface. This so-called cast skin is then subjected to a roughening treatment removed by means of a sandblasting apparatus 2, as shown in FIG. 2 is shown schematically the insulating body ! is located on a turntable 3 opposite a jet nozzle 4, which is along the double arrow 5 can be moved up and down in order to coat the surface of the insulating body 1 evenly.

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 Andererseits sollen die Teilchen des Füllstoffes noch fest in den Kunststoff eingebettet sein, so daß die Oberfläche staubfrei und wischfest ist.The surface of the insulating body 1 depends on the nature and type of the in the sandblasting apparatus 2 The blasting material used as well as the duration of 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. To strive for is a surface of the insulating body 1 in which as many particles of the filler as possible are exposed so far are that no continuous plastic layer is present On the other hand, the particles of the filler still be firmly embedded in the plastic, 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. Dies ist durch die Ausrichtung bzw. Relativbewegung der Strahldüse 4 zu erreichen.Under certain circumstances it may be desirable to roughen the insulating body 1 more in the middle than at the ends. This can be achieved through the alignment or relative movement of the jet nozzle 4.

Die F i g. 3 zeigt in starker Vergrößerung einen Teil der behandelten Oberfläche des Isolierkörpers 1. In dem oberen Teil der F i g. 3 ist dabei eine Oberflächenstruktur dargestellt, wie sie sich aufgrund einer Sandstrahlung etwa entsprechend der F i g. 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 abgei'agen. Ein an dtr Oberfläche 6 brennender Lichtbogen kommt somit bei beiden Strukturen der Oberfläche 6 nicht durchgehend mit dem Kunststoff in Berührung.The F i g. 3 shows a part of the treated surface of the insulating body 1. In the upper part of FIG. 3 shows a surface structure as it is due to sandblasting roughly in accordance with FIG. As can be seen, the particles 8 protrude somewhat from the surface 6 out, but are firmly anchored in the plastic 7. In the lower part of Fig.3 is in contrast to this a smooth surface structure shown, for example can be achieved by turning. The particles 8 of the filler are the same as the plastic 7 canceled. An arc burning on the surface 6 thus occurs in both structures Surface 6 not continuously in contact with the plastic.

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 Überschlagssicherheit besonders wertvoll, weil der Austausch von Isolierkörpern in mctallgekapselten. druckgasisolierten Hochspannungsanlagcn. gleichgültig, ob es sich um Schaltanlagen oder Rohrleiter handelt, einen großen Zeitaufwand und unter Umständen Betriebsunterbrechungen erfordert.The disk-shaped insulating body shown in FIG 10 is used to support a conductor. 11 opposite a metal encapsulation 12. It can also be produced by the method described above be. The improved rollover security made possible by the invention is special for such insulating bodies valuable because the replacement of insulating bodies in metal-encapsulated. Compressed gas-insulated high-voltage systems. Regardless of whether it is switchgear or pipeline, it takes a lot of time and takes less Business interruption required under certain circumstances.

Bei einem weiteren, anhand der Fig.5 erläuterten Herstellungsverfahren wird vor dem Einbringen der iiufbcreiteicn Gießh;irzinasse in eine Form 15 der auch in der Gießharzmasse enthaltene Füllstoff oder ein anderer Füllstuff 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 Oberschuß des Füllstoffes werden nicht alle Teilchen der Schicht 17 in das Gießharz 16 eingebunden, sondern bleiben lose. Der Oberschuß 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 F i g. Z Es ist daher gleichfalls keine durchgehende Kunststoff- bzw. Gießharzschicht vorhanden, auf der sich leitfähige Spuren bilden könnten.In a further, explained with reference to FIG The manufacturing process is carried out prior to the introduction of the spreading casting; irzinasse in a mold 15 of the also In the casting resin compound contained filler or another filler in pure form introduced so that it in a layer 17 covers at least one wall of the mold. The cast resin compound 16 is then introduced and hardened in the mold 15. The excess of the filler means that not all of the particles are formed the layer 17 is bound into the casting resin 16, but remain loose. The excess can be removed from the molding by mechanical processing, e.g. B. by brushing, blowing, washing, brief sandblasting or similar processes, so far that a similar surface is created as with sandblasting according to FIG. Z There is therefore also 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 Kunststoffsystemen verwirklichen, soweit sie für die Zwecke der Mittel- und Hochspannungstechnik geeignet sind.While only epoxy resin compositions have been considered above, the invention can also be used in conjunction Realize with other plastic systems, as far as they are for the purposes of medium and high voltage technology are suitable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Creep-resistant insulating body for indoor arrangement in high-voltage devices and systems, consisting of a plastic with mineral Filler, characterized in that the plastic surface has partially exposed particles of the filler

Z Method for producing an insulating body according to Claim 1, characterized in that an the surface of an insulating body (1) produced in the usual way in a mold by mechanical means Machining such as sandblasting (2,3,4) or cutting Machining the plastic at least up to. partial exposure of the filler removed will.

3. A method for producing an Isolierköroers according to claim 1, characterized in that on the excess of the insulating body a layer (17) of filler is applied and its particles are only partially embedded in the plastic (16).