DK161994B - Elektrisk isolatorarrangement og fremgangsmaade til dets fremstilling. - Google Patents

Description

i

DK 161994 B

o

Den foreliggende opfindelse angår et elektrisk isolator-arrangement og en fremgangsmåde til fremstilling af et sådant arrangement.

Isolatorarrangementet kan f.eks. omfatte en høj-5 spændingsisolator (dvs. til en spænding på 1 kV eller mere) / en afslutning til et elektrisk kabel, en bøsning, en lynafleder eller en anordning til tilvejebringelse af jordforbindelse til et fiberoptisk kabel, der fungerer i omgivelser med høj spænding.

ίο Elektriske isolatorer, som de f.eks. anvendes til kraftoverføring og -fordeling, omfatter typisk et aflangt legeme af elektrisk isolerende materiale og en metalfitting ved hver ende til respektiv elektrisk forbindelse til en kilde med højt potential, f.eks. en kraftledning, og 15 et punkt med et andet potential. Det isolerende legeme kan omfatte keramisk materiale, f.eks. porcelæn eller glas, som sædvanligvis har skærme på sin ydre overflade, eller en glasfiberkerne inden i et hylster eller en belægning med samme udstrækning, f.eks. af polymert materiale, der også 20 kan være forsynet med skærme. I begge tilfælde er skærmene tilvejebragt til forbedring af de elektriske egenskaber, f.eks. ved at nedsætte krybestrømmen, der kan løbe langs med overfladen, ved at forøge isolatorens krybeafstand, og til forhindring af dannelsen af en kontinuert fugtigheds-25 bane fra den ene ende af isolatoren til den anden. I sidstnævnte henseende kan skærmene være underskårede. I nogle tilfælde er skærme imidlertid ikke nødvendige, og den ydre overflade kan alternativt være bugtet, således at der f.eks. fås en sinusformet facon med lav profil.

30 Eksempler på porcelænsisolatoranordninger er ka- belendemuffer, der har en ydre bugtet porcelænskomponent fyldt f.eks. med olie eller bitumen eller andet isolerende materiale, hvorved et énleder-højspændingskabel kommer ind i porcelænskammeret ved den ene ende og afslut-35 tes ved en forbindelsesklemme ved den anden ende. Ved kabelindløbsenden er kabelhylsteret af metal elektrisk for-

O

2

DK 161994 B

bundet til en jordet bundplade, der er fastgjort til porcelænet, og forbindelsesklemmen er fastgjort til den anden ende af porcelænslegemet. Sådanne kabelendemuffer fremstilles f.eks. af Joslyn, 3M og Pirelli. Når kab-- 5 let er et trelederkabel, anvendes en samlekasse, hvori kablet kommer ind ved den ene ende, lederne adskilles og derefter afsluttes i individuelle bugtede hule porcelænskomponenter, der ligner de ovenfor beskrevne kabelendemuf fer. Kravet til en bugtet eller skærmformet ydre over-10 flade på en hul porcelænskomponent bidrager betydeligt til prisen på disse anordninger.

En polymer-isolator er beskrevet i GB-patentskrift nr. 1.292.276 og omfatter en central understøtning, der kan være en glasfiberstang eller -rør, der har en metal-15 fitting ved hver ende og et ydre overfladelag dannet af et varmekrympeligt, ikke-spordannende isolerende polymert hylster, der strækker sig i hele længden af understøtningen og overlapper hver endefitting. Kabelafslutninger, hvori der anvendes polymere isolerende materialer, således.

20 som de f.eks. kan fås fra Raychem, kan, selv om de har forskellige udformninger til forskellige kabeltyper og spændingsområder, f.eks. have et ydre isolerende ikke-spordannende, vejrbestandigt, varmekrympeligt polymert hylster, der ved den ene ende overlapper den jordforbundne metal-25 skærm af kablet, og hvis anden ende støder op til en metal--forbindelsesdel, der er krympet på kablets leder. Polymer-anordninger i almindelighed er egnede til mange anvendelser og er anvendt i vidt omfang og med godt resultat, specielt på grund af deres lave vægt, især i forhold til 30 porcelæn og andre keramiske materialer og deres bestandighed mod forurening under de strengeste betingelser, f.eks. ved højere spændinger og under ugunstige driftsbetingelser, især stærk forurening. Imidlertid kan elektrisk aktivitet, lokalt høj temperatur og elektrokemisk .angreb, 35 især ved metalgrænser, påvirke polymert materiale uheldigt og nedsætte isolatorens levetid. På den anden side vil polymere materialer sædvanligvis bevare deres mekaniske 3

DK 161994 B

integritet, hvis de udsættes for mekanisk overlast, og de er relativt lette at forme til komplekse faconer.

-5 Porcelæn er et foretrukket isolationsmateriale ved nogle anvendelser på grund af dets særdeles gode bestandighed mod skader forårsaget af elektriske udladninger, vejrlig og kemisk angreb. Det er imidlertid relativt tungt, og det er et skørt materiale, der kan 10 splintres af slag. I denne henseende er bugtningerne eller skærmene særlig sårbare. Endvidere har porcelæn en høj overflade-fri-energi, som gør, at det tilbageholder snavs. Fremgangsmåden til dets fremstilling kræver brænding i en ovn, og dette bidrager ikke til en let 15 fremstilling af komplekse former. Det er imidlertid ikke et kostbart materiale til anvendelse til fremstilling af isolatorer.

I US-A-3.812.284 beskrives en elektrisk isolator, som har et legeme af organisk materiale, hvor dannelsen af 20 et ledende spor langs det organiske materiale undgås ved hjælp af et krybestrøms-modstandsdygtigt element, der er placeret mellem det organiske materiale og en elektrode af isolatoren.

I GB-A-l.313.609 beskrives en elektrisk isolator, 25 der omfatter en porcelænsstang, der er udformet til at modtage en afslutningsfitting ved hver ende. Ringformede skiver af ikke-spordannende materialer kan være fastgjort til stangen med mellemrum hen over denne, eller porcelænsstangen kan alternativt være fuldstændig indkapslet i et formet 30 legeme af cycloaliphatisk epoxyharpiks, som danner skiverne.

Det er et formål med den foreliggende opfindelse at tilvejebringe et elektrisk isolatorarrangement, der o-vervinder eller i det mindste reducerer de problemer, der er knyttet til kendte isolatorarrangementer, som f.eks.

35 højspændingsisolatorer.

4

DK 161994 B

Generelt vil der under forurenede betingelser foregå to typer af elektrisk udladningsaktivitet på overfladen af en isolator. Den første type foregår tilfældigt o-‘5 ver hele overfladearealet, og selv om overfladen eroderes, er denne aktivitet ikke særlig intens og fremkalder generelt ikke nogen alvorlig skade på isolationen. Den anden type af aktivitet er den, der slår sig ned ved f.eks. en grænse af isolationen med en metal-endefitting eller under 10 en skærm og således fortrinsvis foregår på en bestemt del af den isolerende overflade. Den sidstnævnte aktivitet er mere intens end den førstnævnte og er ofte en begrænsende faktor for isolatorens levetid.

Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes 15 et elektrisk isolatorarrangement med en ydre overflade, der omfatter mindst én elektrisk ledende komponent, der giver en elektrisk forbindelse for arrangementet, en elektrisk isolerende ikke-spordannende polymer komponent og en isolerende modstandsdygtig komponent, som skiller den/de ledende 20 komponent(er) fra den polymere komponent langs den ydre overflade, hvilket arrangement er ejendommeligt ved, at den polymere komponent udgør størstedelen af det isolerende overfladeareal af arrangementet.

I arrangementet ifølge opfindelsen tilvejebringes 25 kun en mindre del af den isolerende overflade, dvs. mindre end 50% og fortrinsvis en meget mindre andel, f.eks. 20%, af det modstandsdygtige materiale, således at der fås en relativ bestandighed mod mekanisk overlast og andre fordelagtige egenskaber af det polymere materiale over størstede-30 len, dvs. mindst 50% og fortrinsvis mindst 80%, af det isolerende overfladeareal.

Mindst én af de nævnte komponenter, f.eks. den modstandsdygtige komponent, kan danne en understøtning for mindst én anden af de nævnte komponenter. Alternativt kan 35 der være tilvejebragt en separat understøtning for komponenterne. Den ledende komponent kan være fastspændt på under- 5

DK 161994 B

støtningen.

Ifølge den foreliggende opfindelse kan det elektriske isolatorarrangement omfatte en aflang understøtning med i det væsentlige ensartet tværsnit i hele sin længde, hvor 5 understøtningen har en ydre overflade, der omfatter mindst én elektrisk ledende komponent, som i det væsentlige er ved den ene ende af denne, en isolerende, ikke-spordannende polymer komponent, som strækker sig langs med denne, og en isolerende modstandsdygtig komponent, der er placeret i et 10 område, hvor der forventes den mest intense elektriske udladningsaktivitet under driften.

Understøtningen kan omfatte den nævnte modstandsdygtige komponent. I arrangementerne ifølge opfindelsen er det elektrisk kritiske område ved grænsen mellem isolerende og 15 ledende materiale således mellem den ledende komponent og det udladningsbestandige modstandsdygtige materiale. Den særlige konfiguration af modstandsdygtige og polymere komponenter i de her omhandlede arrangementer udnytter fordelene ved begge typer af materiale, samtidig med at deres respek-20 tive ulemper undgås. Dette vil sige, at det udsatte overfladeareal af det modstandsdygtige materiale er relativt lille til minimering af arrangementets sårbarhed over for mekanisk overlast og forurening, og desuden sikrer grænsen mellem de ledende og isolerende områder af arrangementet, 25 at enhver skadelig krybestrømsudladning, som normalt er knyttet til et sådant grænseområde, foregår på den mere bestandige modstandsdygtige komponent og ikke på den mere sårbare polymere komponent.

I denne henseende vælges adskillelsen af den poly-30 mere komponent fra den eller de ledende komponenter således, at det i videst mulige udstrækning sikres, at det meste af den elektriske udladningsaktivitet, der kan foregå på den ydre overflade af arrangementet, begrænses til 35

« DK 161994 B

O

den modstandsdygtige komponent og holdes væk fra den polymere komponent. Således bør den samlede længde af det modstandsdygtige materiale, der ligger frit på den ydre overflade af arrangementet, være større end den afstand ,5 i luft, der under tørre betingelser vil være tilstrækkelig til at modstå dr i f t s s pændi ngen af arrangementet, hvis denne spænding blev påtrykt direkte over den nævnte længde af modstandsdygtigt materiale.

Længden langs med isolatorarrangementet af den udlo satte del af det modstandsdygtige materiale skal vælges som den minimumsværdi, som kræves til opnåelse af de ovenfor anførte fordele af både de modstandsdygtige og polymere komponenter. Denne længde, og således det udsatte modstandsdygtige overfladeareal, skal vælges i afhængig-15 hed af f.eks. isolationsarrangementets udformning, dets driftsspænding og driftsbetingelserne, såsom forureningsgraden, og den vil være større, jo højere driftsspændingen er, og jo strengere driftsbetingelserne er. For en cylindrisk understøtning med en diameter på ca. 7,5 cm 20 vil den valgte minimumslængde dog sædvanligvis ikke være mindre end ca. 10 mm og typisk være ca. 20 mm og sædvanligvis ikke være større end ca. 40 mm. Endvidere forholder det sig således, at jo større diameteren af den modstandsdygtige komponent er, desto større er sandsynlighe-25 den for, at en eventuelt udladningsaktivitet mellem den ledende komponent og den polymere komponent hen over overfladen af den modstandsdygtige komponent vil foregå på et eller flere lokale steder ved omkredsen snarere end at blive spredt jævnt omkring denne. En sådan lokal aktivtet vil 30 være tilbøjelig til at være mere skadelig for den polymere komponent på grund af de højere strømtætheder, der er tale om. Ved sådanne arrangementer kan det derfor være nød- 35

7 DK 161994 B

o vendigt, at længden af den modstandsdygtige komponent, der adskiller de ledende og polymere komponenter, er større end, hvad der ellers ville være nærliggende.

.5 Arrangementerne kan have en generelt aflang kon figuration, og komponenterne kan være co-lineære. Den modstandsdygtige komponent kan hensigtsmæssigt fremstilles med en simpel form, f.eks. en cylindrisk stang eller rør.

En fordel ved denne simple konfiguration er, at en cylin-10 der, der ikke har nogen fremspring, såsom skærme eller bugter, og er fremstillet af et modstandsdygtigt materiale, såsom porcelæn, i sig selv har en meget stor mekanisk styrke. Den ønskede ydre konfiguration af arrangementet, f.eks. med bugter eller skærme, kan hensigtsmæs-15 sigt tilvejebringes ved passende formning af den polymere komponent. Endvidere har anvendelse af polymert materiale i stedet for modstandsdygtigt materiale den fordel, at vægten af arrangementet nedsættes betydeligt.

Ved én særlig fordelagtig udførelsesform danner den mod-20 standsdygtige komponent en generelt cylindrisk kerne i arrangementet, en ledende komponent er monteret på én ende deraf, og den polymere komponent har en generelt cylindrisk konfiguration med en ydre overflade med bugter eller skærme og er monteret på den modstandsdygtige komponent 25 aksialt adskilt fra den ledende komponent. Endvidere kan den polymere komponent strække sig fra en ende af den modstandsdygtige komponent mod en yderligere, ledende komponent ved den anden ende af arrangementet og være adskilt fra denne yderligere komponent af en yderligere, 30 modstandsdygtig komponent. Den yderligere modstandsdygtige komponent kan omfatte en forlængelse af den nævnte modstandsdygtige komponent, f.eks. ved at være en understøtning for den polymere komponent.

Det forudses, at mere end én polymerkomponent 35 kan være inkluderet i arrangementet, og disse komponenter kan være adskilt af isolerende modstandsdygtige kom-

O

8

DK 161994 B

ponenter. I f.eks. et lineært arrangement kan følgende komponenter i rækkefølge udgøre den ydre overflade: en ledende komponent, f.eks. en metalfitting, ved én ende, . 5 en modstandsdygtig komponent, en polymer komponent, en yderligere, modstandsdygtig komponent, en yderligere, polymer komponent, endnu en modstandsdygtig komponent og en yderligere, ledende komponent, f.eks. en metalfitting, ved den anden ende af arrangementet.

10 Den polymere komponent eller hver polymer kompo nent eller nogle af en flerhed af polymere komponenter kan have skærme på den ydre overflade eller være bugtet.

Det forudses også, at en polymer komponent kan omfatte en ydre overflade med skærme eller bugter.

15 Den polymere komponent kan restitueres (f.eks.

med varme) eller formes eller prespasses på en understøtning, der kan være en kerne, som udgøres af arrangementets modstandsdygtige komponent.

En restituerbar artikel er en artikel, hvis dimen- 20 sionsmæssige konfiguration kan ændres, når den underkastes en passende behandling. Artiklen kan være varme-restituer-bar, således at dens dimensionsmæssige konfiguration kan ændres, når den underkastes en varmebehandling. Sædvanligvis restitueres disse artikler ved opvarmning mod en op-25 rindelig form, som de tidligere er blevet deformeret fra, men udtrykket "varme-restituerbar", således som det anvendes i den foreliggende beskrivelse, omfatter også en artikel, der ved opvarmning antager en ny konfiguration, selv om den ikke er blevet deformeret tidligere.

30 I deres mest almindelige form omfatter sådanne artikler et varmekrympeligt hylster fremstillet af polymert materiale, der udviser elastisk eller plastisk "hukommelse" som f.eks. beskrevet i US patentskrift nr. 2.027.962, 3.086.242 og 3.597.372. Som der f.eks. redegøres for i 35

O

9 DK 161994 B

US patentskrift nr. 2.027.962, kan den oprindelige, dimensionsmæssigt varmestabile form være en forbigående form ved en kontinuerlig proces, hvorved f.eks. et ekstruderet rør ekspanderes, medens det er varmt, til en dimensions-•5 mæssigt varmeustabil form, men ved andre anvendelser deformeres en forud formet, dimensionsmæssigt varmestabil artikel til en dimensionsmæssigt varmeustabil form i et særskilt trin.

Det polymere materiale kan tværbindes i ethvert 10 trin af dets fremstilling, der vil forøge den ønskede dimensionsmæssige restituerbarhed. Én metode til fremstilling af en varmerestituerbar artikel omfatter formning af det polymere materiale til den ønskede varmestabile form, efterfølgende tværbinding af det polymere materiale, 15 opvarmning af artiklen til en temperatur over krystalsmeltepunktet eller, når der er tale om amorfe materialer, blødgøringspunktet, alt efter omstændighederne, af polymeren, deformering af artiklen og afkøling af artiklen, medens den er i den deformerede tilstand, således at ar-20 tiklens deformerede tilstand bibeholdes. Ved anvendelsen vil påføring af varme bringe artiklen til at antage sin oprindelige varmestabile form, da den deformerede tilstand af artiklen er varmeustabil.

I andre artikler, som f.eks. beskrevet i GB-patent-25 skrift nr. 1.440.524, holdes en elastomer del, såsom en ydre rørformet del, i en strakt tilstand af en anden del, såsom en indre rørformet del, der ved opvarmning bliver svagere og således tillader restituering af den elastomere del.

3° Ifølge den foreliggende opfindelse tilvejebringes der ved udførelsesformer, hvor et modstandsdygtigt materiale indesluttes i et polymert materiale, endvidere mekanisk beskyttelse mod brud af f.eks. et hult procelæns-rør, fra hvilket skarpkantede splinter ellers kunne spre-35 des på farlig måde i luften. For eksempel kan en lynaf-

O

10 DK 161994 B

leder omfatte et langt hult hus af porcelæn, der indeholder samlinger af halvledere og måske også gnistgab. Ved delvis indeslutning i en polymer komponent ifølge den foreliggende opfindelse forbedres bestandigheden mod hær--5 værk og desuden bestandigheden mod enhver skade, som forekommer ved et tilfældigt nedslag.

I en anden udførelsesform for opfindelsen kan en polymer komponent danne en generelt cylindrisk understøtning, og den modstandsdygtige komponent kan også væ-10 re generelt cylindrisk og være monteret på den polymere komponent med en ledende komponent monteret på en ende af den modstandsdygtige komponent og i kontakt med den polymere komponent.

Arrangementet ifølge den foreliggende opfindel-15 se kan også anvendes med et fiberoptisk kabel, dér anvendes i omgivelser med høj spænding. Et sådant kabel og dets anvendelse er f.eks. beskrevet i GB-patentansøgning nr. 8235441 og 8311048. Det her omhandlede arrangement kan anvendes i jordforbindelsessystemet til et fiberop-20 tisk kabel, der strækker sig fra en leder med høj spænding. I et sådant system kan en polymer ydre kappe af kablet udgøre den polymere komponent af det her omhandlede arrangement, en modstandsdygtig komponent, f.eks. i form af en krave, kan være forseglet på kablet, og en leden-25 de komponent til påfølgende jordforbindelse, f.eks. dannet af to metalhalvkapper, kan krympes på kablet- og forsegles til den ende af den modstandsdygtige komponent, der er længst vade fra højspændingsområdet af kablet.

Den ledende komponent af arrangementet vil sæd-30 vanligvis omfatte et metal eller en legering, men den kan være af andet materiale, f.eks. et ledende polymert materiale.

Den isolerende polymere komponent af arrangementet, der fordelagtigt i det væsentlige er elektrisk'ikke-spor-35 dannende, bør ønskeligt have gode vejrbestandighedsegenska-

O

u DK 161994 B

ber, når den skal anvendes udendørs, og den kan omfatte et termoplastisk materiale, der eventuelt kan være tværbundet, et termohærdet materiale eller et elastomert materiale. Eksempler på egnede termoplastiske materialer er poly-‘5 ethylen, ethylen-copolymere, såsom copolymere af ethylen og ethylacrylat eller copolymere af ethylen og ethylace-tat, eller blandinger af ethylen-copolymere og andre polymere eller copolymere, såsom copolymere af ethylen og pro-pylen eller elastomere, såsom ethylen, propylen og sili-10 cone. Eksempler på egnede termohærdede materialer er polyester- og epoxyharpikser. Eksempler på egnede elastomere materialer er EDPM og siliconegummier. De ovennævnte materialer vil sædvanligvis indeholde fyldstoffer til forbedring af deres egenskaber, f.eks. med hensyn til vejrbe-15 standighed, spordannelse og erosionsbestandighed. Sådanne fyldstoffer kan omfatte aluminiumoxidhydrat og siliciumdi-oxid. Egnede materialer ud over de ovennævnte er beskrevet i GB-patentskrift nr. 1.337.951 og 1.337.952. Materialerne kan eventuelt være restituerbare.

20 Den isolerende modstandsdygtige komponent kan f.eks.

omfatte porcelæn, en halvledende glasur eller andet keramisk materiale eller glas eller andet glasagtigt materiale eller glimmer eller andet naturligt mineralsk isolerende materiale, herunder de materialer, der i øjeblikket 25 anvendes som elektrisk isolationsmateriale i højspændingsisolatorer.

Det vil også forstås, at det kan være nødvendigt, at komponenterne i arrangementet er forseglet til hinanden for at forhindre, at der trænger fugt ind imellem dem.

30 Dette kan opnås med et overtræk af et klæbestof, et forseglingsmiddel eller en harpiks mellem komponenterne. Hvis det ikke kræves, at forseglingsmaterialet giver en mekanisk binding, kan der f.eks. anvendes siliconefedt. Forseglingsmaterialet bør placeres således, at det udelukker 35

DK 161994 B

12 vand eller andre forureninger, og det bør have en sådan viskositet, at det ikke under arrangementets anvendelse '$ løber ud fra mellemrummet mellem komponenterne.

Fortrinsvis støder komponenterne i arrangementet op til hinanden.

Ifølge opfindelsen tilvejebringes der også en fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk isolatorarrange-10 ment, hvorved mindst én elektrisk ledende komponent anordnes til at give en elektrisk forbindelse for arrangementet, og en elektrisk isolerende, ikke-spordannende, polymer komponent er adskilt langs en ydre overflade af arrangementet fra den eller hver ledende komponent af en isolerende modstandsdygtig 15 komponent, hvilken fremgangsmåde er ejendommelig ved, at den polymere komponent anordnes således, at den udgør størstedelen af det isolerende overfladeareal af arrangementet.

Arrangementet tilvejebragt ved fremgangsmåden kan have ethvert eller alle de særlige træk ved de ovenfor be-20 skrevne arrangementer ifølge den foreliggende opfindelse.

Udførelsesformer for elektriske isolatorarrangementer og fremgangsmåden· til fremstilling af sådanne arrangementer, hver især ifølge den foreliggende opfindelse, beskrives i det følgende eksempelvis med henvisning til 25 den vedføjede tegning, på hvilken: fig. 1 viser et tværsnit gennem en højspændingsisolator ifølge en udførelsesform for arrangementet, fig. 2 viser et skematisk tværsnit gennem en del af en isolator, der ligner den i fig. 1 viste, med fire 30 alternative konfigurationer ved enderne af denne, og fig. 3 viser et tværsnit gennem et jordforbindelsessystem til et fiberoptisk kabel, som anvendes i omgivelser med høj spænding, hvorved der er anvendt en anden udførelsesform for arrangementet.

35 13

DK 161994 B

O

I fig. 1 er den viste isolator en 25 kV jernbane--isolator og omfatter en fast cylindrisk isolerende kerne 2 af porcelæn med en kappe 4 af galvaniseret jern, der har et befæstelsesøje 6, fastgjort til hver ende af denne.

Et varmerestituerbart isolerende hylster 8 er restitueret over og forseglet vandtæt til størstedelen af længden af porcelænskernen 2 mellem endekapperne 4 og efterlader en frilagt kernedel 10 mellem hylsteret og hver endekappe.

Hylsteret 8 er formet af tværbundet modificeret polyethy-len, der har en i det væsentlige ikke-spordannende ydre overflade. Hylsteret 8 har generelt cylindrisk konfiguration, således at det ved restituereing kommer til at passe til kernen 2, men har flere ringformede fremspring eller skærme 12, der rager frem fra den ydre overflade.

Skærmene kan danne en integreret del af hylsteret 8. Alternativt, som vist ved den stiplede linie 14 i den nedre halvdel af fig. 1, kan hylsteret 8 være af en todelt komponent omfattende en rørformet restituerbar del, på hvilken flere særskilte skærme 12 er fastgjort.

I eksemplet med 25 kV jernbane-isolatoren vist i fig. 1, der ikke er målestokstro, har en testet prøve sådanne dimensioner, at længden a af det polymere hylster og den frilagte længde b af porcelæn ved hver ende af isolatoren er henholdsvis 205 mm og 65 mm. Denne prøve ud-25 sættes for en salttågeprøve, hvorved saltopløsning sprøjtes ind i et kammer med prøven med en koncentration på 3 25 kg NaCl pr. m vand (dvs. ca. 2,5 vægt-%) og med en

O

hastighed på 1,2 liter/m /time. Salttågesprøjtningen foretages i 2 minutter, hvorefter prøven efterlades i 1 time, 30 og denne cyclus gennemføres 50 gange. Under de to første cycler påtrykkes en 50 kV vekselspænding over enderne af arrangementet, og under de resterende 48 cycler påtrykkes driftsspændingen på 25 kV.

35

DK 161994 B

14 0

Der sker ikke overslag, og selv om der observeres udladningsaktivitet på porcelænskomponenten, observeres der ingen på den polymere kompnent. Den polymere kom-* 5 ponent er således på den ene side blevet beskyttet mod skadelig elektrisk aktivtet af de modstandsdygtige komponenter, og på den anden side er det frilagte overfladeareal af porcelæn kun en lille andel af det samlede iso-lerende overfladeareal, og de særlig sårbare dele af arrangementet, nemlig skærmene 12, er af polymert materiale, der ikke splintres af slag og også har en relativt lav overflade-fri-energi og derfor ikke er særlig smudstil-bageholdende.

Tabel I nedenfor viser resultaterne af prøver gen- 1 5 nemført til bestemmelse af mekaniske skader forårsaget af affyring af ammunition fra små våben mod en isolator som vist i fig. 1, betegnet "hybrid stang", og til sammenligning en isolator med samme generelle ydre konfigura-2Q tion, men fremstillet af porcelæn og betegnet "standard- -porcelæn". Fordelene ved den hybride stang fremgår klart.

25 30 35 15

DK 161994 B

Tabel I.

Geværskudstest.

Prøve Test Resultat hybrid stang haglgevær i en haglene indkapsles, intet brud afstand af 6 m standard- haglgevær i en alvorlig skade på skærme porcelæn afstand af 6 m hybrid stang 0,22-riffel i en træffer ved siden af midten får afstand af 10 m stangen til at revne; træffer i midten får stangen til at knække.

I begge tilfælde tilbageholdt af hylsteret.

standard- 0,22-riffel i en isolatoren knust, flyvende splin- porcelæn afstand af 10 m ter, isolatoren bryder sammen.

Tabel II nedenfor viser resultaterne af elektriske tests gennemført på prøver af isolator ifølge den foreliggende opfindelse. Prøverne omfatter et glasrør med en diameter på ca. 1,0 cm med et polymerhylster med en tyk- — -kelse på ca. 1,1 mm over en del af dets længde. Metalelektroder med en indbyrdes afstand på 50 mm fastgøres til røret således, at den ene elektrode er i kontakt med polymerhylsteret nær den ene af dettes ender, og den anden elektrode er fastgjort til glasset efter den anden ende af polymerhylsteret. Den frie glasdel mellem enden af polymerhylsteret og elektroden betegnes bredden af båndet af modstandsdygtigt materiale, og der gennemføres tests som vist med forskellige båndbredder og med den angivne spænding påtrykt over elektroderne. Prøverne underkastes skrå-plan-spordannelsestesten defineret i ASTM D2303 til vurdering af polymere materialer, med båndet af modstandsdygtigt materiale strækkende sig fra polymerhylsteret til den nederste af elektroderne. Tabel II viser den tid, der forløber, før prøverne svigter, eller det tidspunkt, hvor testen afbrydes.

16

DK 161994 B

Tabel II.

Skråplanstest.

Bredde af bånd af Test afsluttet modstandsdygtigt tid spænding materiale (mm) (min.)_(kV) Observationer 0 180 3,00 svigt, kun erosion 5 430 4,25 svigt, kun erosion 10 600 4,75 intet svigt, let erosion 20 600 4,75 intet svigt, ube tydelig erosion 40 600 4,75 intet svigt, kun let misfarvning

Fordelen ved tilstedeværelsen af et modstandsdygtigt bånd fremgår klart af de foretagne observationer, men det vil også bemærkes, at en bredde af det modstandsdygtige bånd på over 20 mm ikke giver nogen yderligere fordel under testbetingelserne. Følgelig bør en sådan optimal længde bestemmes for de faktiske driftsbetingelser af isolatorarrangementet, således at overfladearealet, der beskyttes af den polymere komponent, maksimeres.

I arrangementet, der er eksemplificeret i fig. 1, virker en af komDonenterne, nemlig den modstandsdvgtige komoonent, som underlag, dvs. understøtning, for de andre komDonenter. Imidlertid kan der være anordnet et underlag, der er uafhængigt af disse komoonenter. Et sådant uafhængigt underlag kan være fremstillet af et materiale, såsom glasfibre, der er sårbart over for elektrisk aktivitet og derfor skal beskyttes. Dette kan hensigtsmæssigt ske ved at montere komponenterne på underlaget således, at overfladen af underlaget ikke udsættes for nogen elektrisk aktivitet. Sådanne arrangementer er eksemplificeret i fig.

2.

Isolatoren, der er vist skematisk i fig. 2, har en fast cylindrisk kerne 40, der giver en mekanisk under-

O

17 DK 161994 B

støtning af de ledende komponenter og de isolerende polymere og modstandsdygtige komponenter, der udgør isolatoren. Fire konfigurationer af disse komponenter, som alternativer til konfigurationen vist i fig. 1, er for nem-_ heds skyld vist på en og samme kerne, selv om det vil * 5 forstås, at der i praksis kun vil blive anvendt én konfiguration og den samme ved begge ender.

I konfigurationen 42 er et polymerhylster 44 tilpasset efter og strækker sig langs med kernen 40 og er aksialt adskilt fra en metalendekappe 46, der er monteret direkte på kernen 40. En cylindrisk porcelænskrave 48 spænder over mellemrummet mellem og overlapper polymerhylsteret 44 og endekappen 46.

I de andre konfigurationer 42a, 42b og 42c, der be- skrives i det følgende, er komponenter, der er af samme 15 materiale som komponenterne i konfiguration 42, betegnet med tilsvarende henvisningstal, hvortil der er føjet suffikserne a, b og c.

I konfiguration 42a er porcelænskraven 48a trappe-20 formet således, at den ene ende af den går over metalende-kappen 46a, medens den ved den anden ende er placeret under den yderste del af polymerhylsteret 44a.

I konfiguration 42b er porcelænskraven 48b trappeformet, men den er anbragt på kernen 40 på modsat måde af 25 den måde, den er anbragt på kernen på i konfiguration 42a.

Således passer den yderste ende af polymerhylsteret 44b under den ene ende af kraven 48b, og metalendekappen 46b passer over den anden ende af kraven.

I konfiguration 42c er porcelænskraven 48c cylin-gp drisk, men i modsætning til konfiguration 42 er den monteret direkte på kernen 40 og er selv overlappet ved hver ende af henholdsvis polymerhylsteret 44c og metalendekappen 46c.

I hver af konfigurationerne 42, 42a, 42b' og 42c er 35 den polymere komponent ligesom i arrangementet vist i fig.

1 adskilt fra den ledende komponent af en modstandsdygtig komponent, og den polymere komponent er således beskyttet

O

18 DK 161994B

mod skadelig elektrisk aktivitet.

Det vil forstås, at samlingsrækkefølgen af isolatorkomponenterne kan være bestemt af konstruktionen, f.eks. af, om den polymere komponent restitueres på el-. 5 ler presses på.

I fig. 3 er et fiberoptisk kabel 20 snoet skrue-linieformigt omkring en blank 33 kV metal-luftledning 22 til overføring af information mellem kraftfordelings--transformerstationer, hvoraf én er vist skematisk ved 10 24. Kablet 20 føres bort fra ledningen 22 ved hjælp af et arrangement, der er vist skematisk ved 26 og er beskrevet detaljeret i GB patentansøgning nr. 8233833 og 8311048, således at det kan føres sikkert til den jordforbundne modtagestation 24. Kablet 20 har en isoleren-15 de polymer ikke-spordannende ydre kappe, som på ledningen 22 har en spænding på 33 kV og ved stationen 24 har jordpotential. Umiddelbart før kablet kommer ind i stationen 24 dannes der en elektrisk forbindelse ved hjælp af et isolatorarrangement 28 fra kablet til et jord-punkt 30. Ar-20 rangementet 28 omfatter en todelt porcelænskrave 32, der har en bugtet ydre overflade og er fastgjort forseglende omkring kablet 20, og et par af metal-halvkapper 34.

Ved de øvre ender er kapperne 34 indrettet til at modtage og fastholde kraven 32, og ved deres snævre 25 nedre ender er kapperne krympet på kablet 20. Halv-kap-perne 34 er elektrisk forbundne med jordpunktet 30. Enhver udladning hidrørende fra en krybestrøm, der går ned ad det optiske kabel, vil være tilbøjelig til at forekomme ved grænsen mellem den øvre ende af metal-halvkapper-30 ne 34 og porcelænskraven 32 og ikke ved den elektrisk sårbare grænse mellem den øvre ende af kraven 32 og den polymere kabelkappe. På denne måde undgås væsentlig skade på det optiske kabels kappe hidrørende fra udladningsaktivitet.

35 Det vil forstås, at ud over de beskrevne specifik ke anvendelser kan arrangementet og fremgangsmåden ifølge opfindelsen også anvendes til andre formål, f.eks. i kabel- /

DK 161994 B

-L b O

afslutninger og bøsninger, hvor nærheden af en ledende komponent kunne påvirke levetiden af polymert materiale u-heldigt, selv om det generelt ville være fordelagtigt at anvende en polymer isolerende komponent.

. 5 Det vil endvidere forstås, at en polymer komponent kan føjes til en modstandsdygtig komponent, der danner den isolerende overflade af en eksisterende anordning, f.eks. en højspændingsisolator til dannelse af et arrangement i-følge den foreliggende opfindelse, hvorved anordningens 10 egenskaber kan forbedres på en særlig hensigtsmæssig måde.

For eksempel kan en polymer komponent med skærme føjes til højspændingsisolator af porcelæn og derved forbedre dens impulsegenskaber eller omdanne den fra en indendørs isolator til en isolator, der er egnet til udendørs anvendelse.

15 20 25 30 35

Claims (17)

1. Elektrisk isolatorarrangement med en ydre overflade, der omfatter mindst én elektrisk ledende komponent (4, 46, 34), som danner en elektrisk forbindelse for arran- 5 gementet, en elektrisk isolerende, ikke-spordannende polymer komponent (8, 44, 20), og en isolerende modstandsdygtig komponent (2, 48, 32), der adskiller den eller de ledende komponenter og den polymere komponent fra hinanden langs den ydre overflade, kendetegnet ved, at den poly-10 mere komponent udgør størstedelen af arrangementets overfladeareal.

2. Arrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det har generelt aflang form og har én af de nævnte ledende komponenter (4, 46) ved en ende deraf, og at den 15 polymere komponent (8, 44) strækker sig fra én ende af den modstandsdygtige komponent (2, 48) mod en anden af de nævnte ledende komponenter (4, 46) ved den anden ende af arrangementet og er adskilt fra den anden ledende komponent (4, 46. af en yderligere, modstandsdygtig komponent (2, 48).

3. Arrangement ifølge krav 1 eller 2, kende tegnet ved, at mindst én af de nævnte komponenter (2, 20. danner et underlag for mindst én anden af de nævnte komponenter (4, 8, 32, 34).

4. Arrangement ifølge krav 1, kendetegnet 25 ved, at det omfatter to af de nævnte ledende komponenter (4), hvor den modstandsdygtige komponent (2) strækker sig som understøtning mellem de ledende komponenter (4), og den polymere komponent (8) er monteret på den modstandsdygtige understøtning (2) således, at den modstandsdygtige 30 understøtning (2) adskiller den polymere komponent (8) fra hver af de ledende komponenter (4) i længderetningen.

5. Arrangement ifølge lerav 1, kendetegnet ved, at det omfatter to af de nævnte elektrisk ledende komponenter (4, 46), en langstrakt elektrisk isolerende og 35 ikke-spordannende modstandsdygtig understøtning (2, 40) strækker sig mellem de ledende komponenter (4, 46) og er • / DK 161994 B fastgjort til hver af de ledende komponenter (4, 46), idet den polymere komponent (8, 44) er monteret på understøtningen (2, 40), og idet to modstandsdygtige komponenter (2, 48) strækker sig mellem de respektive ender af den polymere *5 komponent (8, 44) og de ledende komponenter (4, 46).

6. Arrangement ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det omfatter to af de nævnte elektrisk ledende komponenter (4, 46), hvor den modstandsdygtige komponent (2, 40. strækker sig som understøtning mellem de ledende kom- 10 ponenter (4, 46) og er fastgjort til hver af de ledende komponenter (4, 46), en flerhed af de polymere komponenter (8, 44) er monteret på den modstandsdygtige understøtning (2, 40) og er adskilt i længderetningen fra hinanden, således at de polymere komponenter (8, 44) udgør størstedelen af 15 den isolerende ydre overflade af arrangementet, og den modstandsdygtige understøtning (2, 40) i længderetningen adskiller de polymere komponenter (8, 44) fra hinanden og fra de ledende komponenter (4, 46).

7. Arrangement ifølge ethvert af kravene 1-5, k e n -20 detegnet ved, at det omfatter en flerhed af de nævnte polymere komponenter (8, 44), som er adskilt fra hinanden.

8. Arrangement ifølge ethvert af kravene 3-7, kendetegnet ved, at den eller hver polymer komponent (8, 44) er restitueret på, formet på eller prespasset på 25 understøtningen (2, 40).

9. Arrangement ifølge ethvert af kravene 1-8, kendetegnet ved, at den polymere komponent eller mindst én polymer komponent (8, 44, 20) har en ydre overflade, der er bugtet eller forsynet med skærme (12).

10. Arrangement ifølge ethvert af kravene 1-9, ken detegnet ved, at den ydre overflade af den polymere komponent eller mindst én polymer komponent (8, 44, 20) omfatter i længderetningen adskilte skærme (12), der strækker sig udad fra en generelt cylindrisk kernedel af den polymere 35 komponent eller hver polymer komponent (8, 44, 20).

11. Arrangement ifølge krav 10, kendeteg- i DK 161994 B net ved, at skærmene (12) og kernedelen er dannet i ét stykke med hinanden.

12. Arrangement ifølge ethvert af kravene 1-11, kendetegnet ved, at den polymere komponent eller -5 mindst én polymer komponent (8, 44, 20) er restituerbar.

13. Arrangement ifølge ethvert af kravene 1-12, kendetegnet ved, at den polymere komponent udgør den ydre kappe af et fiberoptisk kabel (20).

14. Fremgangsmåde til fremstilling af et elektrisk 10 isolatorarrangement, hvor mindst én elektrisk ledende komponent (4, 46, 34) er anordnet til at give en elektrisk forbindelse for arrangementet, og en elektrisk isolerende ikke-spordannende polymer komponent (8, 44, 20) langs med en ydre overflade af arrangementet er adskilt fra den eller 15 hver ledende komponent af en isolerende modstandsdygtig komponent (2, 48, 32), kendetegnet ved, at den polymere komponent er anordnet således, at den danner størstedelen af det isolerende overfladeareal af arrangementet.

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendeteg-20 net ved, at to af de ledende komponenter (4, 46) monteres på steder med en vis indbyrdes afstand over længden af den modstandsdygtige komponent (2, 40), der fungerer som en understøtning for disse, og den polymere komponent (8, 44) monteres på kun en del af længden af den modstandsdygtige 25 komponent (2, 40), således at den polymere komponent (8, 44. i længderetningen er adskilt fra hver af de ledende komponenter (4, 46) af den modstandsdygtige understøtning (2, 40).

16. Fremgangsmåde ifølge krav 14, kendeteg-30 net ved, at den polymere isolerende komponent (20) er udsat for et elektrisk højspændingsfelt, der bevirker, at krybestrøm løber langs en ydre overflade deraf, og den modstandsdygtige komponent (32) monteres på den polymere komponent (20), og den ledende komponent (34) er jordforbundet 35 og monteres stødende op til den modstandsdygtige komponent (32), således at overflade-krybestrømsvejen langs med den i DK 161994 B polymere komponent (20) strækker sig successivt fra denne langs med en ydre overflade af den modstandsdygtige komponent (32) og gennem den ledende komponent (34) til jordpotential (30).

17. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 14-16, kendetegnet ved, at den polymere komponent (8, 44, 20) restitueres, prespasses eller formes på en understøtning af arrangementet.