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Die Erfindung betrifft eine gasisolierte elektrische
Hochspannungsvorrichtung, die ein Isolierelement enthält,
insbesondere eine Vorrichtung mit einem mit einem isolierenden
Gas wie SF&sub6; gefüllten Behälter und einem elektrischen
Leiter, an den ein Gleichpotential angelegt wird, wobei das
Isolierelement mit dem Leiter verbunden ist, z.B. um ihn zu
halten.
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Die Oberflächenentladungs- oder
Oberflächenüberschlagscharakteristik, die eine der Charakteristiken eines Isolators
in einer gasisolierten Vorrichtung ist, ist für Wechsel- und
Gleichspannungen unterschiedlich. Die Charakteristik einer
Gleichspannungs-Oberflächenentladung in einem Gas ist im
einzelnen in dem Japanischen Dokument
"Gleichspannungsisolierung eines gasisolierten Schalterantriebs", Technischer
Bericht (Teil II), Nr. 397 (Dezember 1991), Seiten 17 bis
23, herausgegeben vom Institut der Elektroingenieure Japans
beschrieben. Dieses Dokument beschreibt, wie die
Isoliereigenschaften eines Isolators bei Gleichspannungsbedingungen
durch Ladungen beeinflusst werden, die an der Oberfläche des
Isolierelements erzeugt werden, und wie sich die
Oberflächendurchschlagsspannung des Isolierelements abhängig von
der Menge angesammelter Ladungen ändert. Fig. 4 dieser
Beschreibung veranschaulicht diesen Effekt und zeigt, dass
dann, wenn die Menge angesammelter Ladungen zunimmt, die
Tendenz besteht, dass die Durchschlagsspannung abnimmt. Beim
Versuch, dieses Problem zu überwinden, war es, wie in diesem
Dokument beschrieben, übliche Vorgehensweise, die Form des
Isolierelements so auszuwählen, dass es nicht leicht
aufgeladen wird, z.B. durch Anbringen von Rippen an der
Oberfläche des Isolierelements.
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Die Erfinder nehmen an, dass die Ansammlung von Ladungen an
der Oberfläche eines Isolierelements auf einem von mehreren
Gründen beruht, insbesondere auf Leitungsvorgängen im Körper
des Isolators, Leitungsvorgängen an der Oberfläche des
Isolators; Kontakt zwischen der Isolatorfläche und feinem Staub
oder Teilchen von anderen Komponenten der Vorrichtung,
Erzeugung von Ionen aus Gasmolekülen in der Vorrichtung sowie
Ionisierung aufgrund kosmischer Strahlung oder
Röntgenstrahlung. Insbesondere im Fall einer Vakuumschaltvorrichtung
existiert ein Problem hinsichtlich eines Beschusses der
Isolatorfläche durch von einer Emission emittierter Elektronen,
was eine Emission von Sekundärelektronen von der
Isolatoroberfläche hervorruft. Dies ist bei einer gasgefüllten
Vorrichtung kein wesentliches Problem, bei der die Energie
aller emittierten Elektronen stark verringert wird, z.B. durch
lonisierung der Gasmoleküle, so dass keine
Sekundärelektronen erzeugt werden.
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Wie oben angegeben, war es eine versuchte Lösung für das
Problem, die Oberfläche des Isolators so zu formen, dass die
Oberflächenpfadlänge erhöht sein sollte. Eine andere
vorgeschlagene Lösung geht dahin, dem Isolator eine konvex
gekrümmte Oberfläche zu verleihen, die mit den elektrischen
Feldlinien zusammenfallen soll, um den Beschuss der
Oberflächen durch Elektronen oder andere geladene Teilchen zu
verringern. Eine andere vorgeschlagene Lösung besteht darin,
die Isolatoroberfläche durch Wasserstrahlabrieb zu
bearbeiten.
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Das Dokument US-A-4,688,142 beschreibt einen Isolator für
ein gasgefülltes Hochspannungs-Stromübertragungssystem mit
einer Beschichtung aus einem Harzbindemittel, das ein
pulverförmiges Füllmittel aus Teilchen aus Chromoxid und/oder
Eisenoxid enthält, die von Natur aus hohen spezifischen
Widerstand aufweisen sollen. Der Zweck der Beschichtung
scheint der zu sein, an der Isolatoroberfläche eine
kontrollierte Stromverteilung zu erzielen, um dadurch eine
Feldverteilung mit verringerten örtlichen Spitzen der Feldstärke zu
schaffen. Typischerweise enthält die Beschichtung 30
Volumen-% der Oxidteilchen, und sie verfügt über eine Dicke von
bis 300 µm, z.B. 80 µm. Die Hauptkorngröße der Teilchen
beträgt bei einem Beispiel 1,2 µm.
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Durch zwei Forscher (Cross und Sudarshan) wurde es
vorgeschlagen, Oberflächenüberschläge an Isolatoren im Vakuum
durch Auftragen von Kupferoxid (Cu&sub2;O)- oder Chromoxid
(Cr&sub2;O&sub3;)-Beschichtungen auf der Oberfläche eines Isolators zu
verringern (IEEE Transactions on Electrical Insulation, Vol
EI-9, Nr. 4, Dezember 1974, Seiten 146 bis 150, und Vol EI-
11, Nr. 1, März 1976, Seiten 32 bis 35). Cross und Sudarshan
haben herausgefunden, dass ein Kupferoxidüberzug auf einem
Aluminiumoxidkörper den Aufbereitungseffekt beseitigte, wie
er im Fall unbeschichteter Isolatoren sowohl bei Gleich- als
auch Wechselspannungen beobachtet wurde. Der
Aufbereitungseffekt ist die fortschreitende Zunahme der
Überschlagsspannung für den Isolator abhängig von der Anzahl ausgeführter
überschläge. In diesem Fall führte eine Cu&sub2;O-Beschichtung
nach der Aufbereitung zu keiner Zunahme der
Überschlagsspannung. Im Fall von Chromoxidüberzügen existierte eine
beträchtliche Zunahme der Überschlagsspannung, wie auch eine
Verringerung des Aufbereitungseffekts aufgrund des
Aufbringens der Chromoxidschicht. Die Autoren schrieben diese
Effekte der Beseitigung einer positiven Oberflächenaufladung
zu, da die Beschichtung die Sekundärelektronenemission der
Isolatoroberfläche beträchtlich verringerte. Es scheint,
dass sie sich mit Ladungen beschäftigten, die sich infolge
einer Sekundärelektronenemission sehr schnell an der
Isolatoroberfläche ansammeln. Sie beschäftigten sich auch damit,
einen Widerstandsheizeffekt des Isolators zu vermeiden, und
daher schlugen sie eine Beschichtung mit hohem Widerstand
vor, kombiniert mit niedrigem Sekundärelektronenkoeffizient.
Hinsichtlich Kupferoxid wurden eine Beschichtungdicke von 20
bis 200 nm durch Beschichten des Isolators mit Kupfer durch
Abscheidung im Vakuum und anschließendes Erwärmen in einem
abgedichteten Rohr hergestellt. Im Fall von Chromoxid wurde
dieses aus einer wässrigen Lösung abgeschieden.
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Wie bereits angegeben, ist Sekundärelektronenemission in
gasisolierten Systemen kein Problem. Die Erfinder nehmen an,
dass der Aufbau von Ladungen an die Isolatoroberfläche in
einem gasisolierten System viel langsamer ist (eine Sache
von Stunden) als in einem Vakuumsystem (Bruchteile einer
Sekunde) und dass auch Elektronenbeschuss von einer Kathode
kein Problem ist, da die Elektronenenergie aufgrund des
Vorliegens eines Isoliergases wie SF&sub6; viel geringer ist.
Anscheinend gelten daher die von Cross und Sudarshan erfolgten
Vorschläge nicht für gasisolierte Systeme. Cross
und-Sudarshan schlagen vor, dass es unmöglich ist, durch Lei
tungsvorgänge die Ladungen so schnell zu entfernen, wie sie
erzeugt werden, da der erforderliche Strom eine
schwerwiegende Erwärmung der Oberfläche im Vakuum verursachen würde.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine gasisolierte
elektrische Hochspannungsvorrichtung zu schaffen, in der das
Problem einer Verringerung der
Oberflächenüberschlagsspannung aufgrund einer Ladungsansammlung an der Oberfläche des
Isolierelements verringert oder beseitigt ist.
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Die Erfinder haben überraschend herausgefunden, dass eine
Beschichtung mit verringertem spezifischem Widerstand,
bezogen auf das Material des Körpers des Isolierelements in der
gasisolierten Hochspannungsvorrichtung, Ladungen erfolgreich
ableiten kann, die sich tendentiell an der Oberfläche des
Isolators ansammeln, ohne dass der Widerstandsstromfluss in
nichthinnehmbarer Weise ansteigt. Obwohl unter
Beschichtungen, wie sie bei der Erfindung verwendet werden können, die
von Cross und Sudarshan verwendeten geeignet sind, werden
sie bei der Erfindung in einer anderen Vorrichtung
verwendet, nämlich in einer mit Isoliergas gefüllten Vorrichtung,
statt im Vakuum, und es wird angenommen, dass sie eine
deutlich andere Funktion haben, nämlich diejenige einer Leitung
von Ladungen statt einer Verhinderung von
Sekundärelektronenemission.
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So kann die Erfindung für eine Erhöhung der
Überschlagsspannung sorgen, z.B. in einem Bereich von 20 bis 40%; und
alternativ ermöglicht die Erfindung die Verwendung eines
kleineren Isolators mit derselben Überschlagsspannung wie ein
bekannter Isolator. Verschiedene andere Vorteile der
Erfindung oder von Ausführungsformen derselben gehen aus der
folgenden Beschreibung hervor.
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Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung ist eine
gasisolierte elektrische Hochspannungsvorrichtung geschaffen, wie
sie im Anspruch 1 dargelegt ist. Der spezifische
Oberflächenwiderstand des Films ist im allgemeinen niedriger als
der spezifische Oberflächenwiederstand eines Films mit
derselben Dicke, der aus dem Isoliermaterial des Isolierkörpers
besteht, z.B. nicht mehr als 1/10 des letzteren Werts.
Vorzugsweise verfügt der Film über einen spezifischen
Oberflächenwiderstand im Bereich von 10&sup8; bis 5 x 10¹&sup6; Ω. Mit
150lierkörpern aus Epoxidharz wurde ein spezifischer
Oberflächenwiderstand von 10¹³ bis 3 x 10¹&sup6; Ω erzielt, jedoch sind
auch niedrigere Werte, z.B. 10&sup8; bis 10¹² Ω geeignet. Die
Dicke des Films liegt im Bereich von 20 bis 200 nm.
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Der Film wird geeigneterweise bei einem Isolierkörper mit
einem spezifischen Oberflächenwiderstand im Bereich von 10¹&sup4;
bis 10¹&sup8; Ω verwendet.
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Um einen wirkungsvollen Leitungspfad zum Ableiten
elektrischer Ladungen zu schaffen, kann der Film an der Oberfläche
des Isolators mit einer Elektrode oder einem anderen Leiter
an einer oder beiden Seiten des Isolierelements in Kontakt
stehen.
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Während im Prinzip jedes geeignete leitfähige oder
halbleitende Material für den Oberflächenfilm auf dem Isolierkörper
verwendet werden kann, muss ein derartiger Film geeignete
Bindung zur Oberfläche eingehen können und er muss für
geeigneten spezifischen Oberflächenwiderstand sorgen, wie oben
angegeben. Geeignete Verfahren zum Herstellen des Films sind
z.B. chemische Dampfniederschlagung, physikalische
Dampfniederschlagung, Sputtern und Abscheidung im Vakuum. Es ist
erwünscht, dass der Film gleichmäßig auf alle Teile
aufgetragen wird, die dem Isoliergas der gasisolierten
Vorrichtung ausgesetzt sind.
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Der bei der Erfindung verwendete Ladungsableitungsfilm hat
die Funktion, dass er es Oberflächenladungen ermöglicht, den
Isolator entlangzulaufen, wodurch er die Ladungen ableiten
kann. Ein weiterer Vorteil ist es, dass der Film die Tendenz
hat, die Gleichmäßigkeit des spezifischen
Oberflächenwiderstands des Isolators zu erhöhen, wodurch Bereiche mit
besonders hohem spezifischem Widerstand vermieden sind, in denen
die Tendenz einer Ladungsansammlung besteht. Ein anderer
Vorteil ist der, dass die Beschichtung aufgrund ihrer
Leitfähigkeit die Tendenz verringert, dass fremde Metallteilchen
an der Isolatoroberfläche anhaften, was einen Überschlag
hervorrufen kann. Wenn ein geladenes Metallteilchen auf der
Oberfläche des Isolators landet, wird die Ladung durch den
Film schnell abgeleitet, so dass das Teilchen schnell
abfällt und nicht mehr durch elektrostatische Anziehung fest
gehalten wird.
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Ein anderer Vorteil ist es, dass einfacher Transport und
einfache Handhabung des Isolators verbessert sind, da es der
Film ermöglicht, den Isolator mit der Hand zu berühren und
weniger Schwierigkeiten durch Verunreinigung der Oberfläche
des Isolators hervorgerufen werden. In der Vergangenheit
wurde angenommen, dass derartige Isolatoren in gasisolierten
Systemen nicht mit der Hand berührt werden sollten. Ein
weiterer Vorteil ist die erhöhte Sicherheit für Personal, das
Wartungsarbeiten ausführt. Ladungen, die sich auf dem
Isolator angesammelt haben, werden schneller abgeleitet,
wohingegen bei bekannten Vorrichtungen Oberflächenladungen über
lange Zeitspannen, sogar Tage, auf den Isolatoren verbleiben
können, was eine Gefahr für Wartungspersonal schafft.
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Ein Verfahren zum Auftragen des Films, bei dem der Isolator
mit Wasser in Kontakt gebracht wird, wie bei der Abscheidung
von Chromoxid aus einer Lösung, wie von Cross und Sudarshan
vorgeschlagen, ist nicht bevorzugt. Selbst wenn eine kleine
Menge an Restwasser am oder im Isolator verbleibt, verdampft
dieses Wasser innerhalb des gasisolierten Behälters. In
einer derartigen Vorrichtung wird beim Betrieb z.B. des
Unterbrechers SF&sub6; teilweise zersetzt und das Reaktionsprodukt
einer Zersetzungskomponente mit Wasser kann HF sein, das
korrodierend wirkt.
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Bevorzugte Materialien für den Beschichtungsfilm gemäß der
Erfindung sind Cu, Cr, Al, Fe, Kupferoxid, Chromoxid und
Eisenoxid (Fe&sub2;O&sub3;).
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Bei gasisolierten elektrischen Hochspannungssystemen ist es
bekannt, Isolierkörper aus Kunstharz, insbesondere
Epoxidharz zu verwenden. Das Epoxidharz kann ein teilchenförmiges
Filmmaterial wie Aluminiumoxid enthalten, und die Verwendung
eines derartigen Harzes ist bei der Erfindung bevorzugt. Der
bei der Erfindung verwendete Film schafft in diesem Fall
einen besonderen Vorteil, da dieses gefüllte Epoxidharz
aufgrund des Vorhandenseins der Füllmaterialteilchen schlechte
Gleichmäßigkeit seines spezifischen Oberflächenwiderstands
aufweist. Der aufgetragene Film verbessert die
Oberflächengleichmäßigkeit des spezifischen Widerstands. Für die
vorliegende Erörterung ist es auch maßgeblich, dass die
Aufbereitung (d.h. das Anwenden von Überschlägen zum Verbessern
der Überschlagsspannung), deren Verringerung von Sudarshan
und Cross als Vorteil beschrieben ist, für einen
Epoxidharzisolator nicht erforderlich ist und tatsächlich höchst
nachteilig ist, da die zum Bewirken einer Aufbereitung
erforderlichen Überschläge ein Aufschmelzen des Epoxidharzmaterials
verursachen können. Andererseits besteht die
Wahrscheinlichkeit, dass dann, wenn während der Benutzung der
Isolierkomponente bei der Erfindung ein Überschlag auftritt, der
Oberflächenfilm das Epoxidharz vor den Einwirkungen des
Überschlags schützt.
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Die Erfindung ist speziell bei einer gasisolierten
elektrischen Hochspannungsvorrichtung anwendbar, bei der eine
Gleichspannung an den Leiter angelegt wird, insbesondere
eine Hochspannung, z.B. eine Spannung über 50 kV.
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Nun werden Ausführungsformen der Erfindung durch
nichtbeschränkende Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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Fig. 1 ist eine etwas schematische Schnittansicht einer
gasisolierten Vorrichtung, die die Erfindung verkörpert;
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines stabartigen
Abstandshalters, der ein Isolierelement bildet, wie es in der
Vorrichtung von Fig. 1 verwendet ist;
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Fig. 3 ist ein Kurvenbild, das ein Beispiel von Vorteilen
veranschaulicht, wie sie mit der Erfindung erzielt werden;
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Fig. 4 ist ein Kurvenbild, das die Verringerung der
Überschlagsspannung durch Ansammlung von Ladungen auf der
Oberfläche einer Isolierkomponente veranschaulicht; und
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Fig. 5 ist eine Veranschaulichung eines Isolierkörpers, der
einem Überschlagstest unterzogen wird; und
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Fig. 6 ist ein Diagramm zu einem Messverfahren für den
spezifischen Oberflächenwiderstand.
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Die gasisolierte Vorrichtung von Fig. 1 umfasst einen
abgedichteten, geerdeten Behälter 1, einen Leiter 2, eine
Trennvorrichtung 50 mit einer beweglichen Elektrode 12, einem
Stützleiter 11 für die bewegliche Elektrode 12 und eine
feststehende Elektrode 10. Verschiedene Isolierelemente
tragen diese Hochspannungs-Leiterelemente, insbesondere ein den
Gasraum festlegender Isolatorabstandshalter 3, ein einen
Leiter stützender stabförmiger Abstandshalter 4, ein
isolierendes Stützrohr 20 zum Abstützen des Leiters 11, und eine
isolierende Betätigungsstange 30 zum Antreiben der
beweglichen Elektrode 12, wobei diese isolierende Betätigungsstange
30 auf isolierte Weise mit einer Betätigungseinheit 35
verbunden ist. Dies ist ein üblicher, herkömmlicher Aufbau. Das
den Behälter 1 auffüllende, unter Druck stehende Isoliergas
ist im allgemeinen SF&sub6;.
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In dieser gasisolierten Vorrichtung mit dem vorstehend
beschriebenen Aufbau ist als isolierender Abstandshalter 3,
als stabförmiger Abstandshalter 4, als isolierendes
Stützrohr 30 und als isolierende Betätigungsstange 30 jeweils ein
erfindungsgemäßes Isolierelement verwendet. Auf mindestens
der gesamten Oberfläche jeder der Isolierelemente ist im
Bereich oder Bereichen, die mit dem Isoliergas in Kontakt
stehen, ein Dünnfilm aus gesputtertern Metall oder Oxid
ausgebildet.
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Fig. 2 zeigt den in dieser gasisolierten Vorrichtung
verwendeten stabförmigen Abstandshalter 4 im einzelnen. Dieser
stabförmige Abstandshalter 4 umfasst einen Harzkörper 40
auf Epoxidbasis, der Aluminiumoxid-Füllmaterialteilchen
enthält, und eingebettete Elektroden 41, die an den
entgegengesetzten Endflächenbereichen des Harzkörpers 40 auf
Epoxidbasis vorhanden sind, um den stabförmigen Abstandshalter 4 zu
montieren und die elektrische Feldstärke abzuschwächen. Ein
Dünnfilm 45 ist durch Aufdampfen oder sputtern von
Metallteilchen an der Oberfläche des Harzkörpers 40 ausgebildet.
Dieser Film 45 steht mit den Elektroden 41 an den beiden
elektrischen Seiten des Isolators in Verbindung. Obwohl die
Dicke t des Dünnfilms 45 von den erforderlichen
Isolierwiderstandswerten abhängt, ist sie vorzugsweise so ausgewählt,
dass sie ungefähr 20 bis 200 nm beträgt, um den Effekt und
den Vorteil gemäß der Erfindung zu erzielen. Der spezifische
Oberflächenwiderstand des Films ist wesentlich niedriger als
der eines entsprechenden Films (derselben Dicke) aus dem
Material des Körpers 40 auf Epoxidbasis.
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Bevorzugte Materialien für den Dünnfilm 45 sind Cu, Cr, Al
oder Fe sowie die Oxide Cu&sub2;O, Cr&sub2;O&sub3; und Fe&sub2;O&sub3;.
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Fig. 3 zeigt speziell den spezifischen Oberflächenwiderstand
eines Abstandshalters sowie die Ladungsmenge, die sich an
der Oberfläche des Abstandshalters angesammelt hat. Im
Vergleich mit einem herkömmlichen unbeschichteten
Abstandshalter A mit einem spezifischen Oberflächenwiderstand von 10¹&sup4;
bis 10¹&sup8; Ω kann der spezifische Oberflächenwiderstand eines
erfindungsgemäßen Abstandshalters B den niedrigen Wert von
10&sup8; bis 10¹² Ω aufweisen, wodurch die Menge angesammelter
Ladungen auf der Isolatoroberfläche verringert ist. Bei
einem Beispiel der Erfindung war es möglich, die
Nennwiderstandsspannung bei Gleichspannung um 20-40% zu verbessern.
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Übrigens ist es bevorzugt, da ein Isolierelement mit einem
Oberflächenfilm hinsichtlich des spezifischen
Oberflächenwiderstands einen großen Unterschied zu einem unbehandelten
Isolierelement zeigt, dass die Oberflächenfarben der
ersteren und der letzteren Isolierelemente verschieden gemacht
werden, damit sie optisch unterschieden werden können.
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Gemäß der oben beschriebenen Erfindung ist es möglich, die
Standhaltespannung des Isolierelements zu verbessern.
Demgemäß ist es möglich, die Isolierzuverlässigkeit der
gasisolierten Vorrichtung zu verbessern, und es ist auch möglich,
die Größe und das Gewicht der Vorrichtung zu verringern.
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Nun wird ein Verfahren zum Herstellen des Dünnfilms auf der
Isolatoroberfläche durch Sputtern beschrieben.
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Ein Isolierkörper aus Epoxidharz wird an einem Ort zwischen
einer Hochspannungselektrode, entfernt von dieser, und
einer Masseelektrode, die beide aus Kupfer bestehen,
angeordnet. sie werden in einer Vakuumkammer dicht eingeschlossen,
die abgepumpt und dann mit Argon unter niedrigem Druck
gefüllt wird. Zwischen den Elektroden wird eine
halbwellengleichgerichtete Wechselspannung von 50 Hz gelegt. Aufgrund
der Entladung zwischen der Hochspannungselektrode und der
Masseelektrode treffen Ar-Ionen auf die
Hochspannungselektrode, um metallisches Kupfer zu sputtern. Das gesputterte
Kupfer erreicht dann die Epoxidharzprobe, um sich auf dieser
anzusammeln und einen Kupferdünnfilm auszubilden. Die
Sputterbedingungen zum Herstellen eines Sputterfilms auf der
Epoxidharzprobe sind die folgenden:
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Angelegte Spannung 2000 V
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Strom 12 mA
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Ar-Gasdruck ungefähr 0,04 Torr
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Sputterzeit 10 Minuten
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Um eine gleichmäßige Filmdicke zu erzielen, wurde die
Epoxidharzprobe mit ungefähr 30 Umdrehungen pro Minute gedreht.
Der spezifische Oberflächenwiderstand der Epoxidharzprobe,
auf der dieser Sputterfilm ausgebildet war, ergab sich zu
ungefähr 1 x 10¹&sup5; Ω. Da der spezifische
Oberflächenwiderstand einer jungfräulichen Epoxidharzprobe 5 X 10¹&sup6; Ω
betrug, war dieser Wert durch Anbringen des Sputterfilms auf
1/50 verringert.
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Ferner kann durch Ändern des Drucks des Ar-Gases im Bereich
von 0,02 bis 0,05 Torr, wobei die angelegte Spannung auf
2000 V gehalten wird, die Sputterfilmdicke nach Wunsch
variiert werden, um es zu ermöglichen, den spezifischen
Oberflächenwiderstand z.B. im Bereich von 3 x 10¹&sup6; bis 1 x 10¹³ Ω
einzustellen.
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Auf Epoxidharzproben von 40 mm Länge und 50 mm Durchmesser
wurden gesputterte Cu-Filme mit verringertem spezifischem
Oberflächenwiderstand gemäß dem vorstehenden Verfahren
hergestellt. In diesem Fall nahm der spezifische
Oberflächenwiderstand von ungefähr 2 x 10¹&sup6; auf ungefähr 3 X 10¹&sup4; Ω ab.
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Die Überschlagsspannung, wie sie dann gemessen wurde, wenn
dieser Isolator einer Polaritätsumkehr nach einer
Vorbelastung bei einer Gleichspannung von -200 kV unterzogen wurde,
betrug 450 kV. Die Überschlagsspannung bei der
jungfräulichen Epoxidharzprobe ohne Vorbelastung (ohne
Polaritätsumkehr) betrug 380 kV. So wurde die Standhaltespannung durch
den Cu-Film um ungefähr 20% im Vergleich mit dem Fall der
jungfräulichen Probe, die keiner Polaritätsumkehr unterzogen
war, erhöht. Bisher wurde angenommen, dass eine
Polaritätsumkehr die Überschlagsspannung im allgemeinen verringert.
Jedoch verhindert das Anbringen eines Sputterfilms diese
Abnahme.
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Die Anordnung eines Epoxidharzkörpers, der diesem
Überschlagstest unterzogen wird, ist in Fig. 5 dargestellt. Der
Epoxidharzkörper 40 verfügt über eine eingebettete
Al-Elektrode 41 und ist zwischen Elektroden 42 angeordnet. Der
Körper 40 ist ein Zylinder von 40 mm Höhe und 50 mm
Durchmesser. Die Elektrode 41 ist 15 mm hoch und hat einen
Durchmesser von 40 mm.
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Ein geeignetes Verfahren zum Messen des spezifischen
Oberflächenwiderstands eines Isolatorkörpers (mit und ohne den
gemäß der Erfindung angebrachten leitenden Film) ist durch
Fig. 6 veranschaulicht.
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Um die Probe 45 werden drei Kupferbänder 46 mit einer Breite
von 5 mm mit Abständen von 5 mm aufgewickelt, wie es in Fig.
1 dargestellt ist, und sie werden mit einer Schaltung mit
einer Spannungsquelle für 500 V Gleichspannung und einem
Amperemeter verbunden. Das obere und das untere Kupferband
46 dienen als Schutzelektroden, und das mittlere Kupferband
46 dient als Hochspannungselektrode. Dann wird die Probe 45
in einem Abschirmungskasten angeordnet, der auf 25ºC
klimatisiert ist. Nach einer bis zwei Minuten wird eine Spannung
angelegt und dann wird nach einer Minute ein Messwert
abgelesen. Daraus wird der spezifische Oberf lächenwiderstand
berechnet.