DE3337954C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Isolierstoffzylinder für hohe elektrische Beanspruchbarkeit aus unter Vakuum aushärtbaren Harzsystemen mit einer gewickelten Armierung aus Glasfasern für Stufenschalter von Stufentransformatoren.

Aus der DE-AS 22 64 341 ist bereits ein Isolierstoffrohr für hohe dielektrische Beanspruchungen bekannt, bei dem das gewickelte Gewebe mit aushärtbarem Gießharz unter Vakuum imprägniert wird, wobei die erste der Fadenreihen des gewickelten Gewebes aus einem Material höherer Zugfestigkeit und geringerer Dehnung und mit höherer Martens-Temperatur gegenüber dem der zweiten Fadenreihe besteht und wobei weiterhin die erste Fadenreihe parallel zur Rohrlängsachse orientiert ist.

Dieses Isolierstoffrohr weist sehr gute mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe mechanische Festigkeit, auf und ermöglicht eine vergleichsweise platzsparende Bauweise der damit bestückten elektrischen Geräte. Bei den Isolierstoffzylindern für Stufenschalter kommt es jedoch in erster Linie nicht auf eine hohe mechanische Beanspruchbarkeit des Wickelhohlkörpers an, sondern es kommen spezielle dielektrische Anforderungen hinzu, insbesondere wenn an unterschiedlichen Stellen in der Zylinderwand Kontakte unterschiedlichen elektrischen Potentials sitzen. Hier spielt die Spannungsbeanspruchung zwischen den einzelnen Kontakten, d. h. die dielektrische Festigkeit, eine besondere Rolle.

Aufgabe der Erfindung ist es, den eingangs genannten Isolierstoffzylinder so zu verbessern, daß die Zylinderwand neben einer ausreichenden mechanischen Festigkeit vor allem eine hohe dielektrische Festigkeit für möglichst alle Richtungen aufweist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Mittel gelöst.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Wand eines Isolierstoffzylinders aus Epoxydharz mit einer gewickelten Armierung aus Glasfasern, die unter Vakuum ausgehärtet ist, nicht als homogenes Isoliermaterial angesehen werden kann. Bei einem solchen Material muß die dielektrische Festigkeit abhängig von der Beanspruchungsrichtung gesehen werden. Dabei sind vorzugsweise zwei Beanspruchungsrichtungen zu betrachten, und zwar die Beanspruchung in Faserrichtung und die Beanspruchung quer zur Faserrichtung. Dabei wird die Beanspruchung in Faserrichtung immer ungünstigere Werte ergeben als eine Beanspruchung quer zur Faserrichtung. Die Ursache dafür ist darin zu sehen, daß einzelne Fäden mitunter nicht einwandfrei vom Harz benetzt sind und es damit zu gerichteten Durchschlagskanälen entlang den Fäden zwischen zwei Punkten unterschiedlichen Potentials kommen kann. Wird nun - wie vorgeschlagen - die gewickelte Armierung ausschließlich aus einer mehrlagig gewickelten Glasfasermatte, die eine Faserstruktur aus kurzen ungerichteten Fasern aufweist, hergestellt, kann es nicht mehr zu einer direkten Kanalbildung zwischen Metallteilen unterschiedlichen Potentials kommen. Hierbei ist wesentlich, daß dies infolge der ungerichteten Kurzfasern für alle beliebigen Richtungen gilt. Für eine mitunter unregelmäßige Anordnung von Kontakten unterschiedlichen Potentials in der Zylinderwand braucht also nicht mehr besonders berücksichtigt zu werden, ob die dielektrische Beanspruchung quer zur Faser oder längs zur Faser auftritt. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist also darin zu sehen, daß insgesamt die dielektrische Spannungsfestigkeit der Zylinderwand für jede beliebige Richtung verbessert ist. D.h., bei der Anordnung von Kontakten in der Zylinderwand braucht praktisch der Faserverlauf der Armierung nicht mehr besonders berücksichtigt zu werden.

Zwar ist aus der DE 26 20 032 A1 an sich bereits ein Wirrfaservlies als Teil der Wandung eines Rohres bekannt. Beim dort offenbarten Rohr aus wärmehärtbaren Kunstharz besteht allerdings die Wandung aus mindestens drei übereinander angeordneten Verstärkungseinlagen, die aus unterschiedlichen Materialien, nämlich Glasfasern einerseits und einem Wirrfaservlies andererseits bestehen und sich gegenseitig auf besondere Weise überlappen. Dieses Rohr ist in keiner Weise dielektrisch belastbar; andere Anregungen zur Lösung der gestellten Aufgabe sind dieser Schrift ebenfalls nicht entnehmbar.

Die Erfindung ist besonders geeignet für Isolierstoffzylinder für Stufenschalter von Stufentransformatoren, und zwar speziell für Isolierstoffzylinder als Tragkonstruktion für die feststehenden Stufenkontakte eines Stufenwählers. Will man die Tragkonstruktion eines derartigen Stufenwählers - die üblicherweise als Käfig aus Isolierstäben ausgeführt ist - als geschlossenen Isolierstoffzylinder ausführen, so treten wegen der Vielzahl der anzuordnenden feststehenden Stufenkontakte unterschiedlichen Potentials erhebliche Probleme bezüglich der dielektrischen Beanspruchung des Isoliermaterials auf. Bei einem mit fortlaufenden Fäden gewickelten Isolierstoffzylinder ist es relativ wahrscheinlich, daß die gewickelten Fäden direkt von einem Stufenkontakt zum anderen verlaufen, so daß die dielektrische Festigkeit des Isolierstoffes nicht ausreichend ist. Durch die Verwendung einer Matte aus ungerichteten Kurzfasern als Wickelmaterial wird dies Problem gelöst. Die mechanische Festigkeit eines derartigen Isolierstoffzylinders ist gegenüber einem Isolierstoffzylinder, dessen Wickel aus durchgehenden Fäden aufgebaut ist, geringer. Dies kann jedoch für Stufenschalter in Kauf genommen werden, da der genannte Isolierstoffzylinder keinen Druckdifferenzen zwischen innen und außen ausgesetzt ist.

Claims (1)

1. Isolierstoffzylinder für Stufenschalter von Stufentransformatoren, wobei eine Vielzahl feststehender Stufenkontakte die Wand des als Tragkonstruktion dienenden Isolierstoffzylinders durchdringen und wobei weiterhin der Isolierstoffzylinder aus unter Vakuum aushärtbaren Harzsystemen mit einer gewickelten Armierung aus Glasfasern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die gewickelte Armierung ausschließlich aus einer mehrlagig gewickelten Glasfasermatte besteht, die aus ungerichteten Fasern besteht, deren Länge geringer ist als der geringste Abstand zwischen zwei benachbarten feststehenden Stufenkontakten unterschiedlichen Potentials.