EP0807310B1 - Isolator mit kittverbindung und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

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EP0807310B1
EP0807310B1 EP96901742A EP96901742A EP0807310B1 EP 0807310 B1 EP0807310 B1 EP 0807310B1 EP 96901742 A EP96901742 A EP 96901742A EP 96901742 A EP96901742 A EP 96901742A EP 0807310 B1 EP0807310 B1 EP 0807310B1
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EP
European Patent Office
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layer
metal part
electrical insulator
shell
filler
Prior art date
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Revoked
Application number
EP96901742A
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English (en)
French (fr)
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EP0807310A1 (de
Inventor
Thomas Karl
Martin Kuhl
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Ceramtec GmbH
Original Assignee
Ceramtec GmbH
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Publication date
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Application filed by Ceramtec GmbH filed Critical Ceramtec GmbH
Publication of EP0807310A1 publication Critical patent/EP0807310A1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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    • 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 on one Insulated body cemented armature.
  • Isolators and in particular High voltage insulators are used in large numbers in overhead lines and Outdoor switchgear used.
  • Most isolators consist of one Insulating body with a non-positive and / or positive fit at the ends of the insulating body attached fittings in the form of metal caps. These serve primarily the Power transmission.
  • the outer diameter of the insulated trunk and at Hollow insulators in addition to the wall thickness of the insulator body trunk are all designed according to the mechanical load on the insulator. Each according to the size and type of mechanical stress, the trunk ends and Faucets designed differently.
  • the insulating body and the associated Fittings are usually essentially rotationally symmetrical educated.
  • Support or / and hollow insulators have predominantly cylindrical trunk ends. Such trunk ends are often round or at the socket crushed crushed stone, which is sintered in a glaze layer; this improves as well as corrugations, corrugations or rough areas in the area the socket the positive and / or positive connection.
  • the gap between the valve and shank end is usually with setting or hardening Putty materials such as Cement mortar filled out.
  • support or / and hollow insulators become the cylindrical, split trunk ends often with a lean Portland cement with a non-positive and / or positive fit connected to a fitting, usually made of galvanized cast iron or one Aluminum alloy is made.
  • EP-A-0 615 259 teaches a method of making a putty joint between an insulating body and a fitting, in which the cement gap only with partially filled with a quick-curing first putty and then with a slowly setting second putty is filled.
  • the permanent valve displacement is the one day after routine tests still existing displacement between the underside of the valve and the end face of the insulation trunk 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 by means of a dial gauge as the distance between the ground insulating body face and a flat, position-marked bar placed on the fitting face every 90 ° in the direction of the longitudinal axis of the insulator;
  • 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 attempt is one of the more frequently performed mechanical tests, where a hollow insulator is subjected to a bending test in accordance with EN 50062, DIN VDE 0674, Part 3, November 1992, in a multi-stage trial maximum resilience and is therefore tested until it breaks.
  • Isolators that are not hollow insulators can in a similar way according to IEC 168, 1988, being checked.
  • the insulator is firmly clamped at the foot end and on opposite end drawn perpendicular to its longitudinal axis. Under the The bending stress becomes the maximum load that can be tolerated Understood.
  • the invention has for its object an insulator with a putty connection propose both a high bending moment and a low one permanent valve movement guaranteed.
  • kits bowl and the fitting different layers There are preferably two, three or four between the kit bowl and the fitting different layers applied.
  • Each of these layers can be made several layers of the same material.
  • One of those layers can be an adhesive layer applied directly to the valve, which the Adhesion between the fitting and the second one applied to the fitting Layer should improve.
  • the insulator can u. a. made of ceramic or glass according to IEC 672, 1980, exist.
  • the fittings usually consist of galvanized Cast iron or an aluminum alloy. The shapes of the fittings are specifically designed. You can have a sawtooth profile on the Have side facing the socket.
  • the kit bowl is there usually from a set or hardened putty material.
  • the layer of the laminate facing the valve which the valve of Protects corrosion, has a layer thickness of 5 to 1000 microns, preferably from 20 to 500, in particular from 80 to 200 microns.
  • This layer consists of Use of mortars or cements from an alkali-resistant layer, preferably from alkali resistant corrosion protection materials such as. B. cast resin, reaction or synthetic resin paint, particularly preferably made of two-component epoxy resin.
  • the anti-corrosion material is preferred sprayed or spread.
  • the slippery layer of the laminate which is a movement between Kit tray and fitting enables and catches, can rather a subordinate Have anti-corrosion function. You can directly on the Corrosion protection layer must be applied.
  • This layer can consist of one Bitumen-containing paint, from another lubricious Paint or a lubricant such as Lubricants based Molybdenum disulfide or graphite, metal lubricants, lubricating varnishes, greases and / or Oils exist.
  • the material of this layer must be against the putty material Kit bowl made of hardened or water-set putty material and also be largely resistant to the water it may contain. 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 200 ⁇ m, in particular 10 to 80 microns.
  • the object is achieved by a method for producing a electrical insulator with at least one cemented onto an insulating body Fitting released, in which the insulating body is connected to the fitting via a kit bowl is connected and that is characterized in that the kit bowl facing inside of the valve with at least one Corrosion protection layer and the movement between the kit shell and Armature-enabling layer is coated.
  • Mainly mortar and cement can be used as cement material.
  • a grouting mortar that is easy to install in the Gap cast between the trunk end of the insulating body and the fitting is particularly easy to process and because of the quick setting Cheap.
  • a grout does not need like other mortars and Cements to be shaken.
  • valve and insulating body materials are used, using cement, mortar or similar putty materials and, if necessary be cemented with the addition of other substances.
  • the isolators according to the invention, especially high-voltage insulators, are particularly suitable as support or / and hollow insulators.
  • the individual layers can usually be Sawing the fitting and scratching the layered composite visually well perceive.
  • the task could only be accomplished by using at least two layers with different composition of matter and with different properties of the layer materials, wherein the layer facing the kit shell is necessary in order to to enable controlled relative movement between the kit bowl and the fitting, to absorb the forces that occur and the kit bowl in the Tension the fitting so that both high bending moments and also small permanent valve movements due to a controlled Sliding movement can be achieved.
  • One applied between the sintered split layer and the kit bowl Layer of bituminous paint has on the permanent Fitting movement has little or no impact.
  • This layer preferably has an adhesive effect and with regard to the different Thermal expansion has a dampening effect, especially between the insulating body and Kit bowl.
  • Figure 1 shows a longitudinal section through a hollow insulator in the area around the Socket.
  • the insulating body 1 has one in its center In the longitudinal direction extending, cylindrical cavity 2.
  • grit 4 In the field of Socket 3 is applied to the surface of the insulating body 1 grit 4, which can be sintered with a glaze and possibly also an additional layer 5 can have bituminous paint material.
  • the armature 6 shows a sawtooth-like profile on the side facing socket 3 and is covered with a layer composite 7 from two layers 8 and 9.
  • the Corrosion protection layer 8 is one of the movement between armature 6 and kit shell 10 enabling and catching lubricious layer 9 overlaid.
  • the gap between the insulating body 1 and armature 6 is mainly with set or hardened putty material that forms the kit shell 10, filled out.
  • the slippery layer 9 occurs after and for a limited time a load a relative movement between the valve and the kit bowl takes place: When loaded, approximately in the direction of the arrow, then in approximately opposite direction.
  • the insulating body end face 11 is approximately parallel to the valve face 12.
  • Figure 2 shows the detail II of Figure 1 enlarged.
  • a so-called medium-sized earth insulator was used for the tests selected, which is common and for operation as a hollow insulator at 145 kV is provided.
  • the insulating bodies of the test specimens were made of alumina porcelain.
  • the cylindrical trunk ends had one in the area of the socket Outside diameter of approximately 200 mm.
  • the fittings consisted of the aluminum alloy G-AlSi10Mg wa and had an internal sawtooth profile.
  • the Fittings were covered over the entire inside with the in Table 1 specified materials coated. 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. Structure of the layers. The layer thicknesses are averages over several tests. The layer thickness of the assembly spray was not determined.
  • 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. Here, 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. Results of the experiments.
  • the measured values for the valve expansion which are used in the wrapping tests according to EN 50062 measured at a nominal bending moment of 20 kNm, confirm as it is known analogously from shrink connections that high Radial stresses allow high bending moments.
  • the measured high Strain values are based on a relative movement between the kit shell and Fitting, in which the fitting essentially in the longitudinal direction of the isolator Kit case is pulled away from the insulating body; here the fitting is sawtooth-like profile of the fitting and the kit bowl expanded in diameter.
  • the moveable layer is crucial for the high valve expansion Load on the putty. This results in a high on the kit bowl effective radial stress with the consequence of high break values. Farther is released when the kit tray is relieved at the end of each mechanical test controlled slide back of the valve and thus a low permanent Valve shift reached.

Description

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.
EP-A-0 615 259 lehrt ein Verfahren zum Herstellen einer Kittverbindung zwischen einem Isolierkörper und einer Armatur, bei dem der Kittspalt erst mit einer schnellhärtenden ersten Kittmasse teilweise gefüllt und danach mit einer langsam abbindenden zweiten Kittmasse aufgefüllt wird.
Aus der EP 0 613 156 A1 ist ein Isolator bekannt, dessen Armatur zur Befestigung zum Schutz vor Korrosion durch eine Bitumenschicht gegen die Kittverbindung, einem Zement, isoliert ist. Diese Ausführung ist als Stand der Technik in der Figur 1 dargestellt. In Figur 2 ist die Erfindung dargestellt. Dort ist die Armatur ohne Isolationsschicht mittels einer Polyurethanschicht direkt am Isolator befestigt. Die Polyurethanschicht soll bei Vibrationen eine Bewegung zwischen Isolator und Armatur ermöglichen.
In der US-PS 4,316,054 ist eine Verbindung zwischen einer Armatur und einem Isolator dargestellt, auf dem zunächst eine Harzmasse aufgetragen ist. Diese Harzmasse trägt eine sogenannte federnde Kappe, eine elastische Schicht, über die eine Metallhülle geschrumpft ist. Diese Metallhülle trennt den Zement von der die Bewegung ermöglichenden elastischen Schicht. Die Armatur grenzt direkt an den Zement, ohne daß eine die Armatur vor Korrosion schützende Schicht vorgesehen ist.
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 Isolierkörperstirnfläche und einem ebenen, lagemarkierten, auf die Armaturstirnfläche aufgelegten Balken alle 90° in Richtung der Isolatorlängsachse 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 Zweikomponenten-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 200 µm, 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 versinterten 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 Fassungsstelle 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 11 liegt in etwa parallel zur Armaturstirnfläche 12.
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-AlSi10Mg wa und wiesen eine innenliegende 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.
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 3 114 µm Epoxidharz Montagespray
B 4 140 pm Epoxidharz 28 µm bituminöser Anstrich
B 5 144 µm Epoxidharz 13 µm bituminöser Anstrich
B 6 137 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.
Ergebnisse der Versuche.
Beispiel bleibende Armaturenverschiebung Biegebruchmoment mittleres minimales Armaturendehnung
mm kNm kNm µm/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 2 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 Radialspannungen 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 Radialspannung 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 (13)

  1. Elektrischer Isolator mit mindestens einer auf einen Isolierkörper (1) aufgekitteten Armatur (6), bei dem der Isolierkörper (1) über eine Kittschale (10) mit der Armatur (6) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Armatur (6) zwischen der Kittschale (10) und der Armatur (6) ein Schichtverbund (7) aufgetragen ist, der mindestens zwei Schichten (8,9) aus unterschiedlichen Materialien enthält, daß mindestens eine der Schichten die Armatur vor Korrosion schützt und daß mindestens eine andere Schicht eine Bewegung zwischen Kittschale (10) und Armatur (6) ermöglicht.
  2. Elektrischer Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (8) 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 Kittschale und Armatur ermöglichende Schicht (9) 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 (6) 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 (6) aufgetragene Haftvermittlerschicht ist.
  6. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Isolierkörper (1) im Bereich einer Fassungsstelle (3) eine Splittschicht (4) aufgebracht ist, auf die vorzugsweise eine Schicht (5) eines bituminösen Anstrichmaterials aufgetragen ist.
  7. Elektrischer Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (8) 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 (10) und Armatur (6) ermöglichende Schicht (9) ein gleitfähiges Anstrichmaterial oder einen Schmierstoff enthält.
  9. Elektrischer Isolator nach Anspruch 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 (1) aufgekitteten Armatur (6), bei dem der Isolierkörper (1) über eine Kittschale (10) mit der Armatur (6) verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß die der Kittschale (10) zugewandte Innenseite der Armatur (6) mindestens mit einer Schicht (8) mit Korrosionsschutzfunktion und einer die Bewegung zwischen Kittschale und Armatur ermöglichenden Schicht (9) beschichtet wird.
  11. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Schicht (8) mit Korrosionsschutzfunktion auf die Armatur (6) oder auf eine auf die Armatur (6) aufgebrachte Haftvermittlerschicht aufgestrichen oder aufgespritzt wird.
  12. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Isolators nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung zwischen Kittschale (10) und Armatur (6) ermöglichende Schicht (9) auf die beschichtete Armatur (6) aufgestrichen 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 (1) und beschichteter Armatur (6) gegossen wird und dort abbindet.
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