DE3642509A1 - Duese fuer hochspannungsschalter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse für Hochspannungsschalter aus PTFE.

Zur Beblasung der Lichtbögen in Hochspannungsschaltern mit Isoliergas dienen aus PTFE (Polyetrafluoräthylen) hergestellte Düsen.

Die aus PTFE hergestellten Düsen, welche teilweise Füllstoffe enthalten, sind beispielsweise aus der EP 00 66 298 bekannt. Die Herstellung von Formteilen aus PTFE - so auch die bekannten Düsen - erfolgt durch Pressen (Kompressionsverhältnis etwa 2,5-4, Preßdruck 200-300 kp/cm² mit anschließendem Sintern bei 370-380°C mit langsamem Abkühlen bis unterhalb des Schmelzbereichs von 315°C um hohe Kristallini­ tät zu erzielen).

Aufgrund dieser Herstellungsweise (weil das PTFE keine Flüssigphase hat) ist die Dichte des PTFE nicht konstant über einen Querschnitt verteilt, sondern sie hängt vom Preßvorgang ab. Insbesondere ist es unvermeidbar, daß beim Pressen in Luftatmosphäre Luft mit eingepreßt wird, die auch beim anschließenden Sintern nicht entweichen kann. Diese Luft sitzt in kleinen Spannungsrissen und Poren des Formteils, wobei diese Risse und Poren bei dem für PTFE-Formkörper üblichen Herstellungsverfahren so klein sind, daß die Luft beim Evakuieren eines Schalters mit einem so hergestellten Düsen­ körper nicht aus den Poren und Rissen entweichen kann.

Diese Lufteinschlüsse, die für mechanische Beanspruchungen nicht von Nach­ teil sind, führen bei einer Beanspruchung mit Lichtbögen zu erheblichen Schäden am Düsenkörper:

Die Luft in den Poren und Rissen wird durch die Lichtbogenbeanspruchung erhitzt, die Poren und Risse vergrößern sich und brechen teilweise zur Oberfläche auf. Der Stickstoff der eingeschlossenen Luft verursacht bei Spannungsbeanspruchung Durchschläge, die zu schweren Schäden am Düsen­ körper und zum Versagen des Schalters führen.

Auch ohne Lichtbogenbeanspruchung führen Lufteinschlüsse zu Teilentla­ dungen in den Poren, die zu Langzeitschäden im Material führen können. Je nach Feldstärke beginnt die Luft in den Poren und Rissen, auch wenn sie mikroskopisch klein sind, Teilentladungen zu bilden oder durchzuschlagen. Im Hinblick auf die Lichtbogenbeanspruchungen kann sich dadurch das Gefüge in einer für die Feldstärkeverteilung im Feststoff ungünstigen Weise verändern, so daß es in den bestrahlten Gebieten zu Durchschlägen oder Teildurchschlägen kommt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düse für Hochspannungs­ schalter aus PTFE verfügbar zu machen, die gegenüber der Spannungs- und Lichtbogenbeanspruchung eine hohe Stabilität aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Risse und Poren des PTFE im Betriebszustand des Schalters mit Isoliergas gefüllt sind.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß Aufbrüche und Durchschläge infolge von Lichtbogenbeanspruchung sowie Langzeitschäden durch Teilent­ ladungen vermieden werden, was zu einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer der Düse führt.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Da sich bei der Herstellung von PTFE-Formkörpern Risse und Poren mit Gas­ einschlüssen nicht vermeiden lassen, liegt der Erfindung der Gedanke zu­ grunde, daß zumindest während des Betriebszustandes, also wenn der Schal­ ter mit Isoliergas gefüllt ist, in den Rissen und Poren ein Gas einge­ lagert sein sollte, das nicht die beschriebenen ungünstigen Eigenschaften von Luft aufweist. Vor allem muß die Spannungsfestigkeit hoch sein.

Diese Bedingungen werden von Isoliergas erfüllt, wobei sich zweckmäßiger­ weise in den Rissen und Poren der Düse dasselbe Isoliergas befindet, mit dem der Schalter gefüllt ist. Vorzugsweise wird als Isoliergas SF ₆ ver­ wendet, welches nach dem derzeitigen Stand der Technik als am geeignetsten bekannt ist.

Das Isoliergas kann sich einmal dadurch in den Rissen und Poren des PTFE befinden, daß das PTFE so porös ist, daß beim Evakuieren des Schalters die in den Rissen und Poren des PTFE enthaltene Luft austritt und daß beim Füllen des Schalters mit Isoliergs dieses in die Risse und Poren des PTFE eindringt. Dabei wird eine offenporige bzw. gasdurchlässige Struktur gewählt.

Die Herstellung von PTFE der genannten Porosität erfolgt durch Beimengung von gasabgebendem Material zur PTFE-Preßmasse. Dieses führt beim Sintern die Porosität herbei. Ein solches PTFE ist bekannt aus der Firmenschrift "Fluor-Kunststoff-Produkte" von der Firma Berghof, Katalog 4585.

Eine weitere Möglichkeit zur Herstellung einer PTFE-Düse mit Isoliergas in den Rissen und Poren besteht darin, die PTFE-Düse in einer Isoliergas­ atmosphäre zu pressen und zu sintern, wobei die Parameter des Herstel­ lungsvorgangs sowie die Qualität des eingesetzten Materials so auszuwählen sind, daß die Risse und Poren des PTFE so klein werden, daß das Isoliergas nicht mehr austritt. Dieses Isoliermaterial kann dann auch in Luft oder anderer Umgebung eingesetzt werden.

Selbstverständlich kann eine so hergestellte Düse auch Zusatzstoffe ent­ halten, wie beispielsweise aus der EP 00 66 298 bekannt.

Claims (6)

1. Düse für Hochspannungsschalter aus PTFE, dadurch gekennzeichnet, daß die Risse und Poren des PTFE im Betriebszustand des Schalters mit Isoliergas gefüllt sind.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es sich um dasselbe Isoliergas handelt, mit dem der Hochspan­ nungsschalter gefüllt ist.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Isoliergas SF₆ ist.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PTFE so porös ist, daß beim Evakuieren des Schalters die in den Rissen und Poren des PTFE enthaltene Luft austritt und daß beim Füllen des Schalters mit Isoliergas dieses in die Risse und Poren des PTFE eindringt.

5. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das PTFE in Isoliergas-Atmosphäre gepreßt und gesintert wird und daß die Risse und Poren des PTFE so klein sind, daß das Isolier­ gas nicht mehr austritt.

6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das PTFE Zusatzstoffe enthält.