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Verfahren zur Herstellung eines Dielektrikums für elektrische Anordnungen
mit abgestufter Beanspruchung Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Anordnungen
mit Abstufung der Isolationsbeanspruchung, z.. B. auf Kondensatorkonen oder Kondensatordurchführungen.
Solche Anordnungen zur Abstufung der Beanspruchung können mit Vorteil bei Starkstromkabeln,
oberirdischen Leitungen, Transformatoren, Schaltvorrichtungen und andersartigen
elektrischen Apparaten verwendet werden, z. B. in Konen zur Abstufung der Beanspruchung
bei Endverschlüssen von Starkstromkabeln,. in Kondensato,rkonen für Starkstromleitungen
zur Unterteilung der Spannung, in Hochspannungskondensatoren, in Durchführungen
für Transformatoren oder in Schaltvorrichtungen.
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Zur Herstellung von derartigen Isolationen wird oft Polystyrol verwendet.
Es ist z. B. bekannt, Folien oder Bänder aus Polystyrol um den zu isolierenden Leiter
zu wickeln und durch Erhitzen die Teile der Anordnung miteinander zu verkleben.
Dabei können aber Lufteinschlüsse nicht völlig entfernt werden. Es ist andererseits
bekannt, daß man Polysty rolschichten durch Benetzen der Oberfläche mit Lösungsmitteln
für Polystyrol verkleben kann. Zum Verkleben von Polystyrolbändern beim Wickeln
würde sich die Anwendung eines. Lösungsmittels jedoch nicht eignen, weil sich die
Bänder in eine breiige Masse verwandeln würden, die sich nicht wickeln läßt. Anders
liegt der Fall bei der Verwendung von Bändern aus mit polymerem Material getränktem
Faserstoff. Bei diesen wird das Zusammenhalten der Bänder durch den Faser-
Stoff
gewährleistet, so daß das Aufbringen eines Lösungsmittels für das polymere Material
den Wickelprozeß nicht stört. Die Bänder «erden dabei an der Oberfläche klebrig
und plastisch, so daß sie ohne Zwischenraum aneinander und an den leitenden Schichten
haften. Die Erfindung , ist dadurch gekennzeichnet, daß während der Herstellung
ein Lösungsmittel für das polymere Material auf die Oberfläche der Bänder aufgebracht
wird, so da.ß die verschiedenen Bänder und Schichten miteinander verklebt werden.
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Die @;rerwendung von mit polymeren Stoffen getränktem Material ist
an sich bekannt. beispiels-,veise ist ein Verfahren zur Herstellung von Kabelendverschlüssen
bekanntgeworden, bei dem der Konus mit polymerem Material imprägniert ist. Dieses
Verfahren verlangt jedoch eine ziemlich lange Erhitzung, meist mehr als zwei Tage,
um die monomere Substanz in der Kabelisolation und in der Anordnung zur Abstufung
der Beanspruchung zu polymerisieren. Es hat sich gezeigt, daß die ziemlich lange
Erhitzung, die zur Poly merisation erforderlich ist_, unerwünscht ist und daß, abgesehen
von der Zeitdauer, eine Schwierigkeit dadurch entsteht, daß sich auch dabei Hohlräume
bilden können. Bei dem gekennzeichneten `'erfahren ist es nicht erforderlich, beträchtliche
Mengen von Material zu polymerisieren, um eine lückenlose feste Isolationsschicht
zu erhalten. Als Lösungsmittel kann j vorzugsweise ein polymerisierbares Material
f verwendet werden.
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Das polymerisierba.ne -Material, das auf die getränkten Bänder aufgebracht
wird, kann gleich oder verschieden von dem Polymer sein, das zur Tränkung der Bänder
Verwendung findet. Gegebenenfalls können zur Tränkung zwei oder mehr polymerisierbare
Stoffe miteinander vermengt werden. Dem polymerisierbaren Material, das in der angegebenen
Weise zum Verkleben der Bänder dienen soll, können geeignete plastisch machende
Mittel zugesetzt werden. Von den polymerisierbaren Stoffen, die auf die getränkten
Bänder aufgebracht werden. sei als besonders zufriedenstellend monomeres Styrol
erwähnt sowie Styrol, vermengt mit anderen _Monomeren, z. B. Paradiv inylbenzol,
und/oder vermischt mit geeigneten plastisch machenden Mitteln, z. B. io bis 15 ofo
Abaly n oder einer aromatischen Substanz, wie Methyl, Äthyl oder Propyl. 1 aplithalin
oder Pli-enanthren. Fluoren oder Diphenyl. Die obengenannten polymerisierbaren Stoffe
sind auch sehr vorteilhaft für die Imprägnierung der Bänder.
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Das polymerisierbare Material, das auf die getränkten Bänder aufgebracht
wird, muß ! unter normalen atmosphärischen Bedingungen flüssig oder wenigstens plastisch
sein und muß nach der Polymerisation genügend niedrige dielektrische Verluste aufweisen.
Die Größe der zulässigen dielektrischen Verluste hängt in erster Linie von den Bedingungen
ab, unter denen die Anordnung betrieben wird. Im übrigen muß das polymerisierbare
Material so beschaffen sein, daß sich die oberflächliche Schicht des polymeren Tränkungsmittels
der Faserbänder klebrig machen läßt. Die meisten Monomere zeigen diesen Effekt bei
den zugehörigen Polymeren, und es ist infolgedessen ratsam,' als polcmerisierbares
Material das Monomer zu verwenden, dessen zugehöriges Polymer das Tränkungsmittel
der Faserbänder bildet.
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Das polymerisierbare -Material kann dadurch auf die Isolation aufgebracht
werden, daß das faserige -Material mit polymerisiere barem Material mehrere Male
während des Aufbaus der Isolation übergossen wird. Die Anordnung kann auch nach
dem Aufbau der Isolation in polymerisierbares Material eingetaucht werden. Das polymerisierbare
-Material kann nach dem Aufbau zwischen die Wicklungen gepreßt werden.
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Den Vorgang der Polymerisation faßt man im allgemeinen so auf, daß
die Konzentration des polymeren Stoffes, der in der monomeren Substanz gelöst ist,
so vergrößert wird, daß im wesentlichen iooofo eines polymeren Stoffes erhalten
«-erden. Die Schicht von polymerisierbarem Material, die auf das faserige Material
aufgebracht wird, kann als eine Lösung oder chemische Schwellung des polymeren Stoffes
aufgefaßt «-erden, der in den benachbarten Folien oder Bändern aus Fasermaterial
('oder wenigstens an der Oberfläche der Bänder) enthalten ist. Auf diese Weise besteht
der ganze Aufbau der Anordnung aus Faserstoff und polymerem Material. das nur wenig
mit polymerisierbarem Material verdünnt, d. h. fast vollkommen polymerisiert ist.
Dadurch wird der polymere Stoff klebrig und fest haftend, so daß die aneinanderliegenden
Bänder aneinander und an den dazwischenliegenden leitenden Lagen haften und so die
Anordnung sehr schnell fest wird. Das polynierisierbare Material, das für die getränkte
Isolation Verwendung findet, kann monomer oder teilweise polymerisiert sein. Da
allerdings die Zähigkeit bei einer geringen "Zunahme der Polymerisation beträchtlich
zunimmt, ist es unangebracht, den Polymerisationsgrad zu sehr zu erhöhen. Verständlicherweise
wird hierdurch eine lange Erhitzung (a oder mehr Tage) unnötig: allerdings ist eine
kurzzeitige Erhitzung (bis zu io Stunden) z-,veckmäßig, um eine größere Gleichförmigkeit
zu erzielen.
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Das Fasermaterial soll mit einem geeigneten polymerisierten -Material
getränkt sein.
Es sei erwähnt, daß die Bänder entweder völlig getränkt
oder nur oberflächlich derart bestrichen oder getränkt sein können, daß sich das
Polymer in .der Oberfläche des Fasermaterials bindet und eine genügend gleichmäßige
polymere Oberflächenschicht bildet. Wenn die Bänder nur mit polymerem Material bestrichen
sind, ist es zweckmäßig, die Bänder vorher mit einem Kohlenwasserstoff, z. B. Harz
oder Harzöl, zu tränken.
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Es wurde oben erwähnt, daß ein Anwendungsgebiet dieser Erfindung sich
auf Starkstromkabel erstreckt. Bei der Herstellung einer Verbindungsstelle für Starkstromkabel
werden Papier- oder Stoffbänder, die mit polymerem Material getränkt sind, um die
Kabelseele herumgewickelt, und eine Schicht monömerer Substanz wird über jede Wicklung
gestrichen.. Während des Aufbaus werden metallene Lagen in der Form dünner Folien
eingefügt, um eine vollständige Umhüllung mit entsprechendem Durchmesser zu bilden.
In diesen und ähnlichen Fällen bildet die gekennzeichnete Anordnung zur Abstufung
der Beanspruchung einen 'wesentlichen Teil des Kabels. Die Erfindung kann jedoch
auch in Verbindung mit Anordnungen zur Abstufung der Beanspruchung angewendet werden,
welche sich nicht auf Starkstronikäbel beziehen, z. B. bei Hochspannungskondensatoren
und Durchführungen für Transformatoren oder Schaltgeräte. Ein Konus zur Abstufung
der Beanspruchung kann erfindungsgemäß so hergestellt werden, daß mit polymerisiertem
Material getränkte Papierbänder um Formstücke herumgewickelt und mehrere Male mit
rnonomerem Material übergossen oder nicht übergossen und nach dem Aufbau der Isolation
mit polymerisierbarem Material behandelt werden. -Eine Kondensatordurchführung,
wie sie in den Abbildungen als Beispiel dargestellt ist, wird an einer Stelle verwendet,
an welcher ein Leiter eines Starkstromtransformators durch die Wandung hindurchgeführt
wird. In den Abbildungen bedeutet i den Durchführungsleiter, 2 die Faserisolation,
die mit polymeri- -siertem Material getränkt ist, 3 die leitenden Schichten. Die
innere Lage, die dem Leiter i benachbart ist, liegt auf hohem Potential und die
äußere Lage auf niedrigem. q, ist eine Stütze, "mit welcher die Durchführung an
der Wandung befestigt wird. Bei dem Aufbau der Anordnung zur Abstufung der Beanspruchung
kann die Isolation :2 aus dem getränkten Fasermaterial um- den Leiter 1 herumgewickelt
und mehrere Male mit monornereni Material übergossen werden. Leitende Schichten
3 können mit entsprechenden Duchmessern, wie dargestellt, eingefügt werden, und
die Stütze q. wird in ihre Stellung gebracht und gehalten nach einem bekannten Verfahren.
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Schließlich sei erwähnt, daß die leitenden Schichten aus Metallfolien,
aus auf Papier aufgebrachten Metallisierungen oder aus auf die getränkte Isolation
während der Herstellung der Anordnung aufgesprühtem Metall bestehen können.