Verfahren zur Herstellung von Hochspannungsdurchführungen auf Styrolbasis
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Durchführungsisolatoren
für höchste Betriebsspannungen, die nur aus festen Stoffen bestehen, wie die aus
Hartpapier gewickelten. Es werden hierbei Erkenntnisse ausgewertet, die bei der
Untersuchung und Prüfung von geschichtetem Papier, das mit Styrol getränkt und kondensiert
wird, gewonnen wurden.Process for the production of high-voltage styrene-based bushings
The present invention relates to a method for producing bushing insulators
for the highest operating voltages that only consist of solid materials, such as those made of
Hard paper wrapped. Findings are evaluated that were obtained from the
Investigation and testing of layered paper soaked and condensed with styrene
is won.
Kombinationen von geeignetem Isolierpapier, vollkommen trocken und
mit getrocknetem Styrol getränkt und polymerisiert, weisen einen sehr kleinen dielektrischen
Verlustfaktor auf, der nach Forschungsergebnissen bei steigender Temperatur eher
abnimmt als zunimmt. Außerdem weist diese Stoffkombination eine sehr hohe elektrische
Durchschlagfestigkeit auf. Mit der Verarbeitung zu großen Dimensionen in radialer
Richtung, also zu dickeren Wickelkörpern und dabei außergewöhnlichen Längen, ist
dann die Möglichkeit gegeben, Isolierkörper in gewickelter Form mit Folieneinlagen
zur Steuerung des elektrischen Feldes herzustellen.Combinations of suitable insulating paper, perfectly dry and
soaked with dried styrene and polymerized, have a very small dielectric
Loss factor, which, according to research results, tends to increase with increasing temperature
decreases than increases. In addition, this combination of substances has a very high electrical level
Dielectric strength. With processing to large dimensions in radial
Direction, i.e. to thicker cores and extraordinary lengths
then given the option of wrapped insulating bodies with foil inserts
to control the electric field.
Es ist bekannt, Durchführungsisolatoren als Weichpapierdurchführungen
für hohe Betriebsspannungen des elektrisch gesteuerten Nageltyps in der Weise herzustellen,
daß ein stromführender Durchführungsbolzen unter Zwischenlage von feldsteuernden
Folien mit Papier endlos umwickelt wird, wonach das Papier unter vorheriger Trocknung
im Vakuum und Erwärmung mit geeignet vorbehandeltem Öl getränkt wird. Der Wickel
wird dann mit einem Mantel aus geeigneten öldichten Stoffen versehen, z. B. Hartpapier,
der den Wickel selbst öldicht einschließt. Diese Ausführung hat neben bestimmten
Vorteilen Nachteile. Bei der
betriebsmäßigen Temperaturschwankung
des damit ausgerüsteten Apparates oder Transformators dehnt sich das 01 aus
und zieht sich wieder zusammen. Im ersteren Falle beansprucht es die Dichtung, im
anderen Falle können sich Hohlräume mit Gasen bilden, die unter der Wirkung hoher
elektrischer Felder zu Glimmentladungen führen und damit eine Erwärmung und Zersetzung
des Öles einleiten. Es müssen also zusätzliche Maßnahmen getroffen werden, um diese
Erscheinung zu verhindern.It is known to produce bushing insulators as soft paper bushings for high operating voltages of the electrically controlled nail type in such a way that a current-carrying bushing bolt is endlessly wrapped with paper with the interposition of field-controlling foils, after which the paper is soaked with suitably pretreated oil under prior drying in a vacuum and heating . The roll is then provided with a jacket of suitable oil-tight fabrics, e.g. B. hard paper, which encloses the winding itself in an oil-tight manner. In addition to certain advantages, this design has disadvantages. In the event of operational temperature fluctuations of the apparatus or transformer equipped with it, the 01 expands and contracts again. In the first case it stresses the seal, in the other case cavities with gases can form which, under the effect of high electrical fields, lead to glow discharges and thus initiate heating and decomposition of the oil. Additional measures must therefore be taken to prevent this phenomenon.
Die öldichte Ausführung des Hartpapiermantels, besonders im Luftteil,
der wegen des Porzellanüberwurfes zum Abschluß des Ganzen gegen die Atmosphäre verjüngt
verlaufen muß, macht erhebliche Schwierigkeiten und Kosten. Der Versand und Einbau
solcher Öldurchführungen erfordert besondere Maßnahmen, um Schäden zu vermeiden.The oil-tight design of the hard paper jacket, especially in the air part,
which, because of the porcelain cover, tapers towards the atmosphere at the end of the whole thing
must run creates considerable difficulties and costs. The shipping and installation
Such oil passages require special measures to avoid damage.
Es ist daher für die Praxis erwünscht, für Betriebsspannungen von
22o kV und höher zu Isolierkörpern zu kommen, die nur aus festen Stoffen bestehen
und sich als solche im Transport und bei der Montage behandeln lassen, ohne daß
Schäden dadurch zu erwarten sind. Es sind zwar Durchführungen aus Kunstharzhartpapier
auch für Apparate von 220 Volt Betriebsspannung mit Erfolg hergestellt worden, sie
setzen aber das-Vorhandensein höchstwertiger Papiersorten bestimmter Vorbehandlung
und Bindemittel ausgesuchter Güte voraus. Ihre Herstellung ist entscheidend abhängig
von der Sorgfalt und Arbeitskunst einer zuverlässigen Arbeitskraft. Bei Fehlanfertigungen
sind nachträgliche Korrekturen zur Nachvergütung nicht anwendbar. Ein Körper ist
entweder gut oder für die Verwendung verloren. Es ist nicht gelungen, für hohe Spannungen
die Wärmeverluste unter elektrischer Beanspruchung so klein zu halten, daß nicht
die im Betrieb anfallende Verlustwärme ohne übermäßige Temperaturerhöhung des Isolators
selbst abgeführt werden kann. Die Größe der Körper nach Außendimension und die stark
wärmeisolierenden Eigenschaften führen zu einem inneren Stau der Erwärrqung und
begrenzen die Anwendung infolge übermäßiger Temperaturerhöhung im Innern.It is therefore desirable in practice for operating voltages of
22o kV and higher to get to insulating bodies that consist only of solid materials
and can be treated as such during transport and assembly without
Damage is to be expected as a result. There are bushings made of synthetic resin hard paper
They have also been successfully manufactured for apparatus with an operating voltage of 220 volts
but require the presence of the highest quality paper types with certain pretreatment
and binders of selected quality. Their production is critically dependent
on the care and skill of a reliable worker. In the case of incorrect production
Subsequent corrections for subsequent payment are not applicable. A body is
either good or lost for use. It failed for high voltages
to keep the heat losses under electrical stress so small that not
the heat loss occurring during operation without excessive temperature increase in the insulator
can be discharged by yourself. The size of the body by external dimension and the strong
heat-insulating properties lead to an internal build-up of heating and
limit the application due to excessive temperature increase inside.
Die Zeichnung veranschaulicht die Anordnung nach der Erfindung in
einer schematischen Darstellung.The drawing illustrates the arrangement according to the invention in FIG
a schematic representation.
Eine Durchführung gemäß der Erfindung wird in folgender Weise hergestellt:
Auf das Bolzenrohr d wird ein übliches elektrisches Isolierpapier b, wie es für
Kabelzwecke Anwendung findet, mit der üblichen Folieneinlage c gewickelt. Der Wickelprozeß
kann praktisch mit beliebiger Geschwindigkeit durchgeführt werden, da hierbei elektrisch
vergütende Prozesse, wie bei Hartpapier notwendig, nicht ausgeführt zu werden brauchen.
Die komplizierten und sehr teueren Wickelmaschinen können also in ganz anderer Weise
für eine Serienproduktion ausgenutzt werden, als dieses bei der Herstellung von
Hartpapierwickelkörpern möglich ist. Nach Herstellung des berechneten Rohwickels
mit Einlage kann auf den genannten Maschinen ohne weiteres ein Hartpapiermantel
d aus klebendem, härtendem Kunstharz aufgewickelt werden. Beide Stirnseiten dieses
Hilfsteiles werden von Kappen e, f dicht abgeschlossen, derart, daß noch Hohlräume
zwischen den Wickelstirnseiten und Kappen verbleiben. Um den Rohpapierwickel zu
trocknen, werden beide Kappen an eine Vakuumpumpe g angeschlossen. Der Wickel selbst
wird erwärmt. Hierauf wird nach Herabsetzung der Temperatur der Kappe e und damit
dem Wickel selbst Monostyrol, vorzugsweise unter Gasdruck von k aus, aus einem Kessel
h zugeführt, während die Kappe f unter Vakuum bleibt. Auf diese Weise
wird der Papierwickel in kurzer Zeit bei steigendem Monostyrolniveau in langsam
aufsteigender Auffüllung der Wickelhohlräume längs der Wickelachse vollkommen durchtränkt.
Auch der Hohlraum der Kappe f und ein angeschlossener Kessel i füllt sich mit Styrol.
Weiterhin wird auch dieser Kessel i an die Druckluftleitung angeschlossen. Nun wird
die Temperatur der Durchführung auf diejenige Temperatur gebracht, die zur Polymerisation
notwendig ist, aber die Bildung von Gasschichten ausschließt. Dies geschieht etwa
in der Weise, daß eine Heizwicklung um den Durchführungskörper gelegt wird, was
den Vorteil gegenüber einer Heizung in einem Ofen hat, daß die Temperatur in der
Mitte höher gehalten werden kann als an den Enden. Damit wird erreicht, daß noch
ein Nachschub von Monostyrol infolge des Schrumpfens bei der Polymerisation eintreten
kann. Wenn die Polymerisation abgeschlossen ist, werden die Kappen entfernt, und
die Durchführung stellt dann ein festes Gebilde dar. Sie kann wie eine Hartpapierdurchführung
aus Kunstharzhartpapier abgedreht, in Form gebracht und montiert werden, ohne daß
Änderungen der Eigenschaften als Isolator eintreten. Das Verfahren kann in der einen
oder anderen Weise abgeändert werden, ohne daß damit das Wesentliche der Erfindung
berührt wird. Es können auch Stoffe, die sich ähnlich verhalten wie Styrol oder
Gemische aus solchen Stoffen mit oder ohne die Polymerisation beschleunigende Mittel
verwendet werden.A bushing according to the invention is produced in the following way: A conventional electrical insulating paper b, as is used for cable purposes, with the conventional film insert c is wound onto the bolt tube d. The winding process can practically be carried out at any speed, since in this case electrically compensating processes, as is necessary with hard paper, do not need to be carried out. The complicated and very expensive winding machines can therefore be used in a completely different way for series production than is possible in the manufacture of hard paper winding bodies. After the calculated raw roll with insert has been produced, a hard paper jacket d made of adhesive, hardening synthetic resin can easily be wound up on the machines mentioned. Both end faces of this auxiliary part are tightly sealed by caps e, f, in such a way that cavities still remain between the end faces of the winding and the caps. In order to dry the raw paper roll, both caps are connected to a vacuum pump g. The wrap itself is heated. Then, after lowering the temperature of the cap e and thus the roll itself, monostyrene, preferably under gas pressure from k, is supplied from a vessel h , while the cap f remains under vacuum. In this way, the paper roll is completely soaked in a short time with increasing monostyrene level in slowly increasing filling of the winding cavities along the winding axis. The cavity of the cap f and an attached boiler i are also filled with styrene. This boiler i is also connected to the compressed air line. Now the temperature of the passage is brought to the temperature which is necessary for the polymerization, but which excludes the formation of gas layers. This is done in such a way that a heating coil is placed around the bushing body, which has the advantage over heating in an oven that the temperature in the middle can be kept higher than at the ends. This means that a replenishment of monostyrene can still occur as a result of the shrinkage during the polymerization. When the polymerization is complete, the caps are removed and the bushing is then a solid structure. Like a hard paper bushing, it can be turned off from synthetic resin hard paper, shaped and assembled without any changes in its properties as an insulator. The method can be modified in one way or another without affecting the essence of the invention. It is also possible to use substances which behave similarly to styrene or mixtures of such substances with or without agents which accelerate the polymerization.