EP0807310A1 - Isolator mit kittverbindung und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Isolator mit kittverbindung und verfahren zu seiner herstellung

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EP0807310A1
EP0807310A1 EP96901742A EP96901742A EP0807310A1 EP 0807310 A1 EP0807310 A1 EP 0807310A1 EP 96901742 A EP96901742 A EP 96901742A EP 96901742 A EP96901742 A EP 96901742A EP 0807310 A1 EP0807310 A1 EP 0807310A1
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EP
European Patent Office
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fitting
layer
electrical insulator
insulator according
insulating body
Prior art date
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EP96901742A
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English (en)
French (fr)
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EP0807310B1 (de
Inventor
Thomas Karl
Martin Kuhl
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Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
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Publication date
Family has litigation
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Application filed by Ceramtec GmbH filed Critical Ceramtec GmbH
Publication of EP0807310A1 publication Critical patent/EP0807310A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0807310B1 publication Critical patent/EP0807310B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/38—Fittings, e.g. caps; Fastenings therefor

Definitions

  • the invention relates to an electrical insulator with at least one fitting cemented onto an insulating body.
  • Insulators and especially high-voltage insulators are used in large numbers in overhead lines and outdoor switchgear.
  • Most insulators consist of an insulating body with fittings placed in the form of metal caps on the ends of the insulating body in a non-positive and / or positive manner. These are used primarily for power transmission.
  • the outer diameter of the insulator trunk and, in the case of hollow insulators, additionally the wall thickness of the insulator trunk are designed primarily according to the mechanical load on the insulator.
  • the trunk ends and fittings are designed differently depending on the size and type of mechanical load.
  • the insulating body and the associated fittings are usually essentially rotationally symmetrical.
  • the trunk ends of the long-rod insulators which are mainly subjected to tensile forces, are mostly conical;
  • the gap between the insulating body stem and the fitting is usually cast with a lead alloy.
  • Support or / and hollow insulators have predominantly cylindrical trunk ends. Often, such trunk ends are encased at the socket with round or broken chippings, which are sintered in a glaze layer; just like corrugations, corrugations or rough surfaces in the area of the socket, this improves the force and / or form fit.
  • the gap between the fitting and the end of the trunk is usually filled with setting or hardening putty materials such as cement mortar.
  • the cylindrical, split trunk ends are often non-positively or / and positively connected with a lean Portland cement with a fitting, which usually consists of galvanized cast iron or an aluminum alloy.
  • the embodiments according to the state of the art have only a single layer between the fitting and the kit shell containing set cement, if an adhesion promoter layer is occasionally applied to the fitting and is intended to improve the adhesion of the subsequent coating.
  • This single layer can consist of several layers of the same material. It has been determined in experiments that it is not possible with this one layer between the fitting and the kit tray according to the prior art to achieve both high bending moments when trying to break, and a low permanent fitting displacement after routine tests with bending or / and internal pressure loading.
  • the permanent valve displacement is the displacement between the valve underside and the end face of the insulating body trunk one day after routine tests as a result of the previously applied routine test load according to EN 50062, DIN VDE 0674, Part 3, November 1992, in relation to the position before the routine test load.
  • the valve is mainly moved in the longitudinal direction of the isolator and also tilts when the forces are applied laterally. It can be connected to an expansion of the valve circumference.
  • the position of the fitting is measured every 90 * in the direction of the longitudinal axis of the insulator by means of a dial gauge as the distance between the ground face of the insulating body and a flat, position-marked bar placed on the face of the fitting;
  • the largest difference value determined on a valve between assigned measured values before and after routine tests is used as the value for the permanent valve displacement.
  • the break test is one of the more frequently performed mechanical tests, in which a hollow insulator is tested in a bending test according to EN 50062, DIN VDE 0674, Part 3, November 1992, in a multi-stage test for maximum load capacity and thus until it breaks.
  • Insulators that are not hollow insulators can be tested in a similar manner according to IEC 168, 1988.
  • the insulator is firmly clamped at the foot end and pulled perpendicular to its longitudinal axis at the opposite end.
  • the bending strength is understood to mean the maximum load that can be tolerated.
  • the invention has for its object to propose an insulator with a putty connection, which ensures both a high bending strength and a low permanent valve displacement.
  • an electrical insulator with at least one fitting cemented onto an insulating body, in which the insulating body is connected to the fitting via a kit shell, which is characterized in that a layer composite is applied to the fitting between the kit shell and the fitting , which contains at least two layers of different materials, that at least one of the layers protects the fitting against corrosion and that at least one other layer enables movement between the kit shell and the fitting.
  • kits bowl and the fitting Two, three or four different layers are preferably applied between the kit bowl and the fitting.
  • Each of these layers can be made up of several layers of the same material.
  • One of these layers can be an adhesion promoter layer applied directly on the fitting, which is intended to improve the adhesion between the fitting and the second layer applied on the fitting.
  • the insulator can u. a. made of ceramic or glass according to IEC 672, 1980.
  • the fittings are usually made of galvanized cast iron or an aluminum alloy. The shapes of the fittings are specifically designed. They can have a sawtooth-like profile on the side facing the socket.
  • the kit bowl usually consists of a set or hardened cement material.
  • the layer of the laminate facing the fitting which protects the fitting from corrosion, has a layer thickness of 5 to 1000 ⁇ m, preferably 20 to 500 ⁇ m, in particular 80 to 200 ⁇ m.
  • this layer consists of an alkali-resistant layer, preferably from alkali resistant corrosion protection materials such as. B. cast resin, reaction or synthetic resin lacquer, particularly preferably from two-component epoxy resin.
  • the corrosion protection material is preferably sprayed on or spread on.
  • the lubricious layer of the layered composite which enables and absorbs movement between the kit bowl and the fitting, can rather have a subordinate corrosion protection function. It can be applied directly to the anti-corrosion layer.
  • This layer can be made of a bituminous paint, other lubricious paint or a lubricant such as e.g. There are lubricants based on molybdenum disulfide or graphite, metal lubricants, lubricating varnishes, greases and / or oils.
  • the material of this layer must be resistant to the putty material, the kit shell made of hardened or water-set putty material and also largely resistant to the water that may be contained. It can be spread or sprayed onto the coated fitting.
  • the layer thickness of this layer can be 2 to 1000 ⁇ m, preferably 5 to 20 ⁇ 7ftn, in particular 10 to 80 ⁇ m.
  • the object is achieved by a method for producing an electrical insulator with at least one fitting cemented onto an insulating body, in which the insulating body is connected to the fitting via a kit shell and is characterized in that the inside of the fitting facing the kit shell is at least provided with a corrosion protection layer and a layer which enables the movement between the kit shell and the fitting is coated.
  • Mainly mortar and cement can be used as cement material.
  • a grouting mortar which is poured into the gap between the trunk end of the insulating body and the fitting in a simple manner, is particularly easy to work with and is inexpensive because of the rapid setting.
  • a grout does not need like other mortars and Cements to be shaken.
  • the composite with several layers between the fitting and the kit shell can be used with all known fitting and insulating body materials which are cemented with cement, mortar or similar cementing materials and, if necessary, with the addition of other substances.
  • the isolators according to the invention especially high-voltage isolators, are particularly suitable as support and / or hollow isolators.
  • the individual layers can usually be seen visually when the armature is sawn open and the layered composite is scored.
  • a layer of bituminous paint material applied between the sintered split layer and the kit shell has little or no influence on the permanent movement of the fittings.
  • This layer preferably has an adhesive effect and a damping effect with regard to the different thermal expansion, especially between the insulating body and the kit shell.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a hollow insulator in the area around the The insulating body 1 has in its center a cylindrical cavity 2 which extends in the longitudinal direction.
  • chippings 4 are applied to the surface of the insulating body 1, which may be sintered with a glaze and, if necessary, also additionally have a layer 5 of bituminous paint material.
  • the armature 6 shows a sawtooth-like profile on the side facing the mounting point 3 and is covered with a layer composite 7 composed of two layers 8 and 9.
  • the anti-corrosion layer 8 is overlaid by a slidable layer 9 which enables and catches the movement between the fitting 6 and the kit shell 10.
  • the gap between the insulating body 1 and the fitting 6 is filled primarily with set or hardened cement material that forms the kit shell 10.
  • set or hardened cement material that forms the kit shell 10.
  • the insulating body face 1 1 is approximately parallel to the armature face 1 2.
  • Figure 2 shows the detail II of Figure 1 enlarged.
  • a so-called medium-sized earth insulator was selected, which is common and is intended for operation as a hollow insulator at 145 kV.
  • the insulating bodies of the test specimens were made of alumina porcelain.
  • the cylindrical trunk ends had an outer diameter of about 200 mm in the area of the socket.
  • a round grit was applied, which was sintered with a glaze; a bituminous paint was applied thereon.
  • the fittings consisted of the aluminum alloy G-AISil OMg wa and had an internal sawtooth profile.
  • the fittings were coated over the entire inside with the materials specified in Table 1. The coatings were applied by spraying. Other parameters influencing the cementation were kept constant.
  • the structure of the layers and the results of the tests are listed in Tables 1 and 2.
  • the layer thicknesses were measured eight times over the valve circumference and are approximate values for the slightly fluctuating layer thickness.
  • Table 1 Structure of the layers. The layer thicknesses are averages over several tests. The layer thickness of the assembly spray was not determined.
  • routine tests were carried out one day before the break test: First a bending test to 70% of the nominal bending moment on 3 test specimens produced in the same way and then an internal pressure test with a one-minute hold time according to EN 50062 to up to approximately 70% of the minimum burst pressure.
  • the upper and lower ends were tested separately; the force was applied to the cylindrical porcelain body outside the fitting.
  • the test specimens were each loaded by 90 * over 10 s.
  • none of the test subjects were examined Damage found as a result of routine tests. The permanent valve displacement resulting from the bending test and the internal pressure test was determined on the day of the break test.
  • the break test was carried out in the same orientation of the insulator to the test apparatus as in the fourth loading of the bending test. The load was applied until the hollow insulators broke by bending. In each experiment, the three insulators were broken at the top and bottom.
  • 8 strain gauges were attached perpendicular to the longitudinal direction of the insulator on the outwardly projecting edge of the fitting of each fitting in order to determine the fitting expansions. The values of the bending moments were averaged from 6 measured values in each case.
  • the measured values for valve expansion which were measured in the wrapping tests according to EN 50062 at a nominal bending moment of 20 kNm, confirm, as is known from shrink connections, that high radial stresses allow high bending moments.
  • the measured high elongation values are based on a relative movement between the kit shell and the fitting, in which the fitting is pulled out of the kit shell away from the insulating body essentially in the longitudinal direction of the insulator; Here, the valve is expanded in diameter with a sawtooth-like profile of the valve and the kit bowl.
  • the moveable layer is crucial for the high valve expansion when the putty is loaded. This results in a high radio tension acting on the kit shell, with the result of high break values. Furthermore, when the kit bowl is relieved of pressure, the valve slides back at the end of each mechanical test and thus a low permanent valve movement is achieved.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Isolator mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur, bei dem der Isolierkörper über eine Kittschale mit der Armatur verbunden ist, wobei auf der Armatur zwischen der Kittschale und der Armatur ein Schichtverbund aufgetragen ist, der mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien enthält, und wobei mindestens eine der Schichten die Armatur vor Korrosion schützt und mindestens eine andere Schicht eine Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglicht.

Description

Beschreibung
Isolator mit Kittverbindung und Verfahren zu seiner Herstellung
Die Erfindung betrifft einen elektrischen Isolator mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur. Isolatoren und insbesondere Hochspannungsisolatoren werden in großer Zahl in Freileitungen und Freiluftschaltanlagen eingesetzt. Die meisten Isolatoren bestehen aus einem Isolierkörper mit kraft- oder/und formschlüssig an den Enden des Isolierkörpers aufgesetzten Armaturen in Form von Metallkappen. Diese dienen vor allem der Kraftübertragung. Der Außendurchmesser des Isolierkörperstrunkes und bei Hohlisolatoren zusätzlich die Wandstärke des Isolierkörperstrunkes werden vor allem entsprechend der mechanischen Belastung des Isolators ausgelegt. Je nach Größe und Art der mechanischen Belastung sind die Strunkenden und Armaturen unterschiedlich gestaltet. Die Isolierkörper und die zugehörigen Armaturen sind üblicherweise im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet.
Die Strunkenden der hauptsächlich auf Zugkräfte beanspruchten Langstabisolatoren sind meistens konisch ausgebildet; um die erforderliche kraft- oder/und formschlüssige Verbindung zwischen Isolierkörper und Armatur herzustellen, wird der Spalt zwischen Isolierkörperstrunk und Armatur üblicherweise mit einer Bleilegierung ausgegossen.
Stütz- oder/und Hohlisolatoren weisen vorwiegend zylindrische Strunkenden auf. Häufig werden derartige Strunkenden an der Fassungsstelle mit rundem oder gebrochenem Splitt umhüllt, der in einer Glasurschicht versintert wird; dies verbessert ebenso wie Riffelungen, Wellungen oder rauhe Flächen im Bereich der Fassungsstelle den Kraft- oder/und Formschluß. Der Spalt zwischen Armatur und Strunkende wird üblicherweise mit abbindenden oder aushärtenden Kittmaterialien wie z.B. Zementmörtel ausgefüllt. Insbesondere bei Stütz- oder/und Hohlisolatoren werden die zylindrischen, gesplitteten Strunkenden häufig mit einem gemagerten Portlandzement kraft- oder/und formschlüssig mit einer Armatur verbunden, die meistens aus verzinktem Gußeisen oder aus einer Aluminiumlegierung besteht.
Es ist bekannt, die Innenseiten der Armaturen mit einem bituminösen Anstrich vor dem chemischen Angriff des Portlandzementes/Mörtels zu schützen. Wasser, das sich im Spalt zwischen Armatur und Strunkende befindet, kann sowohl während des Abbindens des Portlandzementes/Mörtels, als auch beim Einsatz der Hochspannungsisolatoren in feuchtem Klima durch Reaktion mit dem Zement/Mörtel einen pH-Wert von etwa 12 bis 13 entwickeln. Darüber hinaus sind auch Ausführungsformen bekannt, bei denen anstelle des bituminösen Anstriches ein aushärtender Epoxidharzanstrich oder eine Kunstharzbeschichtung mit eingebetteten Quarzsandkörnern gewählt wird.
Die Ausführungsformen nach dem Stand der Technik weisen - wenn von einer gelegentlich auf die Armatur aufgetragenen Haftvermittlerschicht abgesehen wird, die die Haftung der nachfolgenden Beschichtung verbessern soll - nur eine einzige Schicht zwischen der Armatur und der abgebundenes Kittmaterial enthaltenden Kittschale auf. Diese einzige Schicht kann aus mehreren Lagen des gleichen Materials bestehen. Es wurde in Versuchen ermittelt, daß es mit dieser einen Schicht zwischen Armatur und Kittschale nach dem Stand der Technik nicht möglich ist, sowohl hohe Biegebruchmomente bei Umbruchversuchen, als auch eine niedrige bleibende Armaturenverschiebung nach Stückprüfungen mit Biege- oder/und Innendruckbelastung zu realisieren. Entweder wurden - wie bei den bituminösen Anstrichen - nach Stückprüfungen gemäß EN 50062 hohe bleibende Armaturenverschiebungen und in Umbruchversuchen hohe Biegebruchmomente erzielt oder die bleibenden Armaturenverschiebungen waren - wie bei Epoxidharz- bzw. besandetem Kunstharzanstrich - gering, wobei sich gleichzeitig eine erhöhte Anfälligkeit für Scheibenbrüche und niedrige Biegebruchmomente ergab. Als Scheibenbruch wird das Abschiefern des Isolierkörpers an seinen Enden im wesentlichen senkrecht zur Längsachse bezeichnet.
Die bleibende Armaturenverschiebung ist die einen Tag nach Stückprüfungen noch vorhandene Verschiebung zwischen Armaturenunterseite und der Stirnfläche des Isolierkörperstrunkes als Folge der zuvor aufgebrachten Stückprüfbelastung nach EN 50062, DIN VDE 0674, Teil 3, November 1992, in Bezug auf die Lage vor der Stückprüfbelastung. Die Armaturenverschiebung erfolgt vorwiegend in Längsrichtung des Isolators und führt bei seitlich angreifenden Kräften auch zu einer Verkippung. Sie kann mit einer Dehnung des Armaturenumfangs verbunden sein. Die Lage der Armatur wird mittels einer Meßuhr als Abstand zwischen der geschliffenen Isolierkörperstirπfläche und einem ebenen, lagemarkierten, auf die Armaturstirnfläche aufgelegten Balken alle 90 * in Richtung der Isolatoriängsachse gemessen; der größte an einer Armatur ermittelte Differenzwert zwischen zugeordneten Meßwerten vor und nach Stückprüfungen wird als Wert für die bleibende Armaturenverschiebung verwendet. Je größer die bleibende Armaturenverschiebung ist und je stärker Zerrüttungen der Kittschale aufgrund von Bewegungen zwischen Splitt und Kittschale sind, desto größer ist das Risiko, daß ein auf die Isolierkörperstirnfläche aufgelegtes Dichtungssystem nicht auf Dauer gasdicht ist. Undichtigkeiten sind bei den mit SF6-Gas gefüllten Apparateisolatoren unbedingt zu vermeiden. "
Der Umbruchversuch ist eine der öfter ausgeführten mechanischen Prüfungen, bei denen ein Hohlisolator bei einer Biegeprüfung entsprechend EN 50062, DIN VDE 0674, Teil 3, November 1992, in einem mehrstufigen Versuch auf maximale Belastbarkeit und damit bis zum Bruch getestet wird. Isolatoren, die keine Hohlisolatoren sind, können in ähnlicher Weise gemäß IEC 168, 1988, geprüft werden. Hierbei wird der Isolator am Fußende fest eingespannt und am entgegengesetzten Ende senkrecht zu seiner Längsachse gezogen. Unter dem Biegebruchmoment wird die hierbei maximal ertragene Beanspruchung verstanden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolator mit einer Kittverbindung vorzuschlagen, die sowohl ein hohes Biegebruchmoment, als auch eine geringe bleibende Armaturenverschiebung gewährleistet. Darüber hinaus bestand die Aufgabe, die Fertigung derartiger Isolatoren möglichst einfach zu gestalten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem elektrischen Isolator mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur gelöst, bei dem der Isolierkörper über eine Kittschale mit der Armatur verbunden ist, der dadurch gekennzeichnet ist, daß auf der Armatur zwischen der Kittschale und der Armatur ein Schichtverbund aufgetragen ist, der mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien enthält, daß mindestens eine der Schichten die Armatur vor Korrosion schützt und daß mindestens eine andere Schicht eine Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglicht.
Vorzugsweise sind zwischen der Kittschale und der Armatur zwei, drei oder vier verschiedenartige Schichten aufgetragen. Jede dieser Schichten kann aus mehreren Lagen des gleichen Materials aufgebaut sein. Eine dieser Schichten kann eine direkt auf der Armatur aufgetragene Haftvermittlerschicht sein, die die Haftung zwischen der Armatur und der zweiten auf der Armatur aufgetragenen Schicht verbessern soll.
Die Isolierkörper können u. a. aus Keramik oder Glas entsprechend IEC 672, 1980, bestehen. Die Armaturen bestehen üblicherweise aus verzinktem Gußeisen oder einer Aluminiumlegierung. Die Formen der Armaturen sind spezifisch ausgelegt. Sie können ein sägezahnartiges Profil auf der der Fassungsstelle zugewandten Seite aufweisen. Die Kittschale besteht üblicherweise aus einem abgebundenen oder ausgehärteten Kittmaterial.
Die der Armatur zugewandte Schicht des Schichtverbundes, die die Armatur von Korrosion schützt, weist eine Schichtdicke von 5 bis 1000 μm, bevorzugt von 20 bis 500, insbesondere von 80 bis 200 μm auf. Diese Schicht besteht bei Verwendung von Mörteln oder Zementen aus einer laugenbeständigen Schicht, vorzugsweise aus gegen Laugen beständige Korrosionsschutzmaterialien wie z. B. Gießharz, Reaktions- oder Kunstharzlack, besonders bevorzugt aus Zwei¬ komponenten-Epoxidharz. Das Korrosionsschutzmaterial wird vorzugsweise aufgespritzt oder aufgestrichen.
Die gleitfähige Schicht des Schichtverbundes, die eine Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglicht und auffängt, kann eher eine untergeordnete Korrosionsschutzfunktion besitzen. Sie kann direkt auf der Korrosionsschutzschicht aufgetragen sein. Diese Schicht kann aus einem Bitumen-haltigen Anstrichmaterial, aus einem anderen gleitfähigen Anstrichmaterial oder einem Schmierstoff wie z.B. Schmiermitteln auf Basis Molybdändisulfid oder Grafit, Metallschmiermitteln, Gleitlacken, Fetten oder/und Ölen bestehen. Das Material dieser Schicht muß gegen das Kittmaterial, die Kittschale aus ausgehärtetem oder mit Wasser abgebundenem Kittmaterial und auch weitestgehend gegen das gegebenenfalls enthaltene Wasser resistent sein. Es kann auf die beschichtete Armatur aufgestrichen oder aufgespritzt werden. Die Schichtdicke dieser Schicht kann 2 bis 1000 μm, bevorzugt 5 bis 20θ7ftn, insbesondere 10 bis 80 μm betragen.
Desweiteren wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur gelöst, bei dem der Isolierkörper über eine Kittschale mit der Armatur verbunden wird und das dadurch gekennzeichnet ist, daß die der Kittschale zugewandte Innenseite der Armatur mindestens mit einer Korrosionsschutzschicht und einer die Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglichenden Schicht beschichtet wird.
Als Kittmaterial können vor allem Mörtel und Zemente verwendet werden. Unter den Mörteln und Zementen ist ein Vergußmörtel, der in einfacher Weise in den Spalt zwischen dem Strunkende des Isolierkörpers und der Armatur gegossen wird, besonders leicht zu verarbeiten und wegen des schnellen Abbindens günstig. Außerdem braucht ein Vergußmörtel nicht wie andere Mörtel und Zemente eingerüttelt zu werden.
Der Verbund mit mehreren Schichten zwischen Armatur und Kittschale kann bei allen bekannten Armaturen- und Isolierkörperwerkstoffen angewandt werden, die mittels Zement, Mörtel oder ähnlichen Kittmaterialien und gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Stoffe gekittet werden. Die erfindungsgemäßen Isolatoren, vor allem Hochspannungsisolatoren, eignen sich insbesondere als Stütz¬ oder/und Hohlisolatoren. Üblicherweise lassen sich die einzelnen Schichten beim Aufsägen der Armatur und Anritzen des Schichtenverbundes visuell gut wahrnehmen.
Es war überraschend, daß die Aufgabe nur durch die Anwendung von mindestens zwei Schichten mit unterschiedlicher Stoffzusammensetzung und mit unterschiedlichen Eigenschaften der Schichtmaterialien ermöglicht wurde, wobei die der Kittschale zugewandte Schicht notwendig ist, um eine kontrollierte Relativbewegung zwischen Kittschale und Armatur zu ermöglichen, um die hierbei auftretenden Kräfte aufzufangen und die Kittschale in der Armatur zu verspannen, damit sowohl gleichzeitig hohe Biegebruchmomente, als auch geringe bleibende Armaturenverschiebungen infolge einer kontrollierten Gleitbewegung erzielt werden.
Eine zwischen der versiπterten Splittschicht und der Kittschale aufgebrachte Schicht aus bituminösem Anstrichmaterial hat auf die bleibende Armaturenverschiebung nur einen geringen oder keinen Einfluß. Diese Schicht hat vorzugsweise eine klebende Wirkung und bezüglich der unterschiedlichen Wärmedehnung eine dämpfende Wirkung, besonders zwischen Isolierkörper und Kittschale.
im folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform beispielhaft erläutert:
Figur 1 stellt einen Längsschnitt durch einen Hohlisolator im Bereich um die Fassungsstelle dar. Der Isolierkörper 1 weist in seiner Mitte einen sich in Längsrichtung erstreckenden, zylindrischen Hohlraum 2 auf. Im Bereich der Fassungssteile 3 ist auf die Oberfläche des Isolierkörpers 1 Splitt 4 aufgebracht, der mit einer Glasur versintert sein kann und ggbfs. auch zusätzlich eine Schicht 5 aus bituminösem Anstrichmaterial aufweisen kann. Die Armatur 6 zeigt ein sägezahnartiges Profil auf der zur Fassungsstelle 3 zugewandten Seite und ist mit einem Schichtverbund 7 aus zwei Schichten 8 und 9 bedeckt. Die Korrosionsschutzschicht 8 wird von einer die Bewegung zwischen Armatur 6 und Kittschale 10 ermöglichenden und auffangenden, gleitfähigen Schicht 9 überlagert. Der Spalt zwischen Isolierkörper 1 und Armatur 6 ist vor allem mit abgebundenem oder ausgehärtetem Kittmaterial, das die Kittschale 10 bildet, ausgefüllt. In der gleitfähigen Schicht 9 findet bei und über begrenzte Zeit nach einer Belastung eine Relativbewegung zwischen Armatur und Kittschale statt: Bei Belastung annähernd in Pfeilrichtung, danach in annähernd entgegengesetzter Richtung. Die Isolierkörperstirnfläche 1 1 liegt in etwa parallel zur Armaturstirnfläche 1 2.
Figur 2 gibt den Ausschnitt II der Figur 1 vergrößert wieder.
Im folgenden werden die Beispiele 1 und 2 als Vergleichsbeispiele und die erfindungsgemäßen Beispiele 3 bis 6 näher erläutert:
Für die Prüfungen wurde ein sogenannter Erdisolator mittlerer Größe ausgewählt, der gängig ist und für einen Betrieb als Hohlisolator bei 145 kV vorgesehen ist. Die Isolierkörper der Prüflinge bestanden aus Tonerdeporzellan. Die zylindrischen Strunkenden hatten im Bereich der Fassungsstelle einen Außendurchmesser von etwa 200 mm. Hierauf wurde ein runder Splitt aufgetragen, der mit einer Glasur versintert wurde; darauf wurde ein bituminöser Anstrich aufgebracht. Die Armaturen bestanden aus der Aluminiumlegierung G- AISil OMg wa und wiesen eine inneniiegende Sägezahnprofilierung auf. Die Armaturen wurden über die ganze Innenseite mit den in der Tabelle 1 angegebenen Materialien beschichtet. Der Auftrag der Beschichtungen erfolgte durch Aufspritzen. Andere, die Kittung beeinflussende Parameter wurden konstant gehalten.
Der Aufbau der Schichten und die Ergebnisse der Versuche werden in den Tabellen 1 und 2 aufgeführt. Die Schichtdicken wurden jeweils achtmal über den Armaturenumfang gemessen und gelten als Näherungswerte für die leicht schwankende Schichtdicke.
Tabelle 1 : Aufbau der Schichten. Die Schichtdicken sind Mittelwerte über mehrere Versuche. Die Schichtdicke des Montagesprays wurde nicht bestimmt.
Beispiel Korrosionsschutzschicht bewegliche Schicht
VB 1 99 μm bituminöser Anstrich fehlt
VB 2 162 μm Epoxidharz fehlt
B 3 1 14 μm Epoxidharz Montagespray
B 4 140 μm Epoxidharz 28 μm bituminöser Anstrich
B 5 144 μm Epoxidharz 13 μm bituminöser Anstrich
B 6 1 37 μm Epoxidharz 58 μm bituminöser Anstrich
Einen Tag vor dem Umbruchversuch wurden folgende Stückprüfungen durchgeführt: Zuerst ein Biegeversuch auf 70 % des Nennbiegemomentes an jeweils 3 gleichartig hergestellten Prüflingen und anschließend ein Innendruckversuch mit einer Minute Haltezeit nach EN 50062 auf bis zu annähernd 70 % des Mindestberstdruckes. Bei den Biegeversuchen wurden die oberen und unteren Enden getrennt geprüft; die Krafteinleitung erfolgte am zylindrischen Porzellankörper außerhalb der Armatur. Die Prüflinge wurden beim Biegeversuch jeweils um 90 * versetzt über 10 s belastet. Bei der anschließenden visuellen Prüfung wurden an keinem der Prüflinge Beschädigungen als Folge der Stückprüfungen festgestellt. Am Tag des Umbruchversuches wurde die bleibende Armaturenverschiebung, die aus dem Biegeversuch und dem Innendruckversuch herrühren, bestimmt.
Der Umbruchversuch erfolgte in der gleichen Ausrichtung des Isolators zur Prüfapparatur wie bei der vierten Belastung des Biegeversuches. Die Belastung erfolgte bis zum Bruch der Hohlisolatoren durch Biegung. Bei jedem Versuch wurden die drei Isolatoren jeweils oben und unten gebrochen. Hierbei wurden am nach außen ragenden Armaturenrand jeder Armatur 8 Dehnungsmeßstreifen senkrecht zur Isolatorlängsrichtung angebracht, um die Armaturendehnungen zu ermitteln. Die Werte der Biegebruchmomente wurden aus jeweils 6 Meßwerten gemittelt.
Tabelle 2: Ergebnisse der Versuche.
Beispiel bleibende Armatu¬ Biegebruchmoment Armaturen¬ renverschiebung mittleres minimales dehnung mm kNm kNm Atm/m
VB 1 0, 152 41 ,55 36,00 542
VB 2 0,019 34,02 20,70 292
B 3 0,052 43,05 30,00 513
B 4 0,007 37,60 29,30 488
B 5 0,032 48,40 43,70 n. b.
B 6 0,015 46,70 43,50 n. b.
Wie die in Tabelle 1 wiedergegebenen Versuchsergebnisse zeigen, wurden bei den erfindungsgemäßen Beispielen gegenüber den Vergleichsbeispielen ausreichend hohe Biegebruchmomente und geringe bleibende Armaturenverschiebungen erzielt. Gegenüber der Variante mit Epoxidharzanstrich (VB 2) konnte der Meßwert des jeweils kleinsten Biegebruchmomentes um etwa 50 % gesteigert werden. Die bleibende Armaturenverschiebung liegt im Bereich der als sehr niedrig einzustufenden Armaturenverschiebung der Variante mit Epoxidharzanstrich (VB 2).
Die Meßwerte zur Armaturendehnung, die bei den Umbruchversuchen gemäß EN 50062 bei einem Nennbiegemoment von 20 kNm gemessen wurden, bestätigen, wie es analog von Schrumpfverbindungen bekannt ist, daß hohe Radiaispannungen hohe Biegebruchmomente gewähren. Die gemessenen hohen Dehnungswerte beruhen auf einer Relativbewegung zwischen Kittschale und Armatur, bei der die Armatur im wesentlichen in Isolatorlängsrichtung aus der Kittschale weg vom Isolierkörper gezogen wird; hierbei wird die Armatur bei sägezahnartigem Profil der Armatur und der Kittschale im Durchmesser gedehnt. Die bewegliche Schicht ist ausschlaggebend für die hohe Armaturendehnung bei Belastung des Kittverbundes. Daraus resultiert eine hohe, auf die Kittschale wirkende Radiaispannung mit der Folge von hohen Umbruchwerten. Weiterhin wird bei Entlastung der Kittschale am Ende jeder mechanischen Prüfung ein kontrolliertes Zurückgleiten der Armatur und somit eine niedrige bleibende Armaturenverschiebung erreicht.

Claims

Patentansprüche:
1 . Elektrischer Isolator mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur, bei dem der Isolierkörper über eine Kittschale mit der Armatur verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Armatur zwischen der Kittschale und der Armatur ein Schichtverbund aufgetragen ist, der mindestens zwei Schichten aus unterschiedlichen Materialien enthält, daß mindestens eine der Schichten die Armatur vor Korrosion schützt und daß mindestens eine andere Schicht eine Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglicht.
2. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit Korrosionsschutzfunktion eine Schichtdicke von 5 bis 1000 μm, bevorzugt von 20 bis 500 μm, insbesondere von 80 bis 200 μm aufweist.
3. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung zwischen Kittschaie und Armatur ermöglichende Schicht eine Schichtdicke von 2 bis 1000 μm, bevorzugt von 5 bis 200 μm, insbesondere von 10 bis 80 μm aufweist.
4. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Armatur zwei, drei oder vier Schichten aus unterschiedlichen Materialien aufgetragen sind.
5. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine von mindestens drei Schichten eine auf die Armatur aufgetragene Haftvermittlerschicht ist.
6. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Isolierkörper im Bereich einer Fassungsstelle eine Splittschicht aufgebracht ist, auf die vorzugsweise eine Schicht eines bituminösen Anstrichmaterials aufgetragen ist.
7. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht mit Korrosionsschutzfunktion ein Gießharz oder einen Reaktions- oder Kunstharzlack, insbesondere ein Epoxidharz, enthält.
8. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglichende Schicht ein gleitfähiges Anstrichmaterial oder einen Schmierstoff enthält.
9. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das gleitfähige Anstrichmaterial oder der Schmierstoff ein Bitumen-haltiges Anstrichmaterial, Schmiermittel auf Basis Molybdändisulfid oder Grafit, Gleitlack, Metallschmiermittel, Fett oder Öl ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators mit mindestens einer auf einen Isolierkörper aufgekitteten Armatur, bei dem der Isolierkörper über eine Kittschale mit der Armatur verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kittschale zugewandte Innenseite der Armatur mindestens mit einer Schicht mit Korrosionsschutzfunktion und einer die Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglichenden Schicht beschichtet wird.
1 1 . Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Schicht mit Korrosionsschutzfunktion auf die Armatur oder auf eine auf die Armatur aufgebrachte Haftvermittlerschicht aufgestrichen oder aufgespritzt wird.
12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach Anspruch 10, 13 dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglichende Schicht auf die beschichtete Armatur auf gestrichen oder aufgespritzt wird.
13. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Kittmaterial ein Vergußmörtel in den Spalt zwischen Isolierkörper und beschichteter Armatur gegossen wird und dort abbindet.
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