EP3414767A1 - Hohlisolator und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Hohlisolator und verfahren zu dessen herstellung

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EP3414767A1
EP3414767A1 EP17710850.3A EP17710850A EP3414767A1 EP 3414767 A1 EP3414767 A1 EP 3414767A1 EP 17710850 A EP17710850 A EP 17710850A EP 3414767 A1 EP3414767 A1 EP 3414767A1
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EP
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insulating tube
hollow insulator
flange
fiber
reinforced plastic
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/36—Insulators having evacuated or gas-filled spaces

Definitions

  • the invention relates to a hollow insulator for high electrical voltages and to a method for producing such a hollow insulator.
  • the invention relates to hollow insulators for air-insulated high-voltage devices or high-voltage components such as outdoor circuit breakers or outdoor bushings.
  • Hollow insulators for high electrical voltages are often made of ceramic materials or composite materials such as fiber-reinforced plastics.
  • Ke- ramische hollow insulators have a high mechanical Festig ⁇ ness, particularly against bending, on. However, be ⁇ is in a standing under a high gas pressure ceramic hollow insulator risk of bursting.
  • Hollow insulators made of composite materials are mechanically less stable, but more resistant to bursting than ceramic hollow insulators.
  • the invention has for its object to provide an improved hollow insulator for high voltages and a method for producing such a hollow insulator.
  • a high-voltage electrical insulator comprises an insulating tube and a sheath of the insulating tube, made of a fiber-reinforced plastic, which bears against an outer surface of the insulating tube.
  • the insulating tube is made for example of a ceramic material or a glass or a plastic.
  • An inventive hollow insulator thus advantageously combines the mechanical stability of a ceramic, for example, egg ⁇ nem material or a glass or a plastic insulating tube made with the fiber-bursting ⁇ reinforced plastics.
  • a hollow insulator according to the invention is therefore mechanically more stable than a hollow insulator, which is made of a fiber-reinforced plastic, and burst ⁇ safer than a hollow insulator, which is made for example of a ceramic material or a glass or plastic.
  • An embodiment of the invention provides for an electrically insulating shielding arranged around the insulating tube and the sheathing.
  • This embodiment of the invention is particularly advantageous in a use of the hollow insulator outdoors, in which it is exposed to changing weather conditions, in particular rainfall.
  • a further embodiment of the invention provides at least ei ⁇ NEN arranged at one end of the hollow insulator flange with a ring extending around an insulator longitudinal axis of the hollow insulator flange collar. In this case, for example, at least one flange is connected to the insulating tube or to the sheathing. Flanges which are arranged at ends of the hollow insulator allow, advantageously a reliable and easy connection of the hollow insulator with further construction elements ⁇ .
  • Hollow insulator for high electrical voltages is a Iso ⁇ lierrohr made, for example, of a ceramic material or a glass or a plastic and the insulating ⁇ pipe is coated with a fiber-reinforced plastic.
  • the method enables the production of a hollow insulator with the advantages mentioned above.
  • An embodiment of the method provides that the Iso ⁇ lierrohr is coated with the fiber-reinforced plastic, by a prefabricated fibrous mat to the iso ⁇ lierrohr around is arranged at least and a fiber mat is subsequently introduced by a vacuum impregnation art ⁇ material into the at least ,
  • An alternative embodiment of the method provides that the insulating tube is coated with a fa ⁇ serverver prisonen plastic by the fiber-reinforced plastic is wet-wound or dry wound around the insulating tube around.
  • Both of the aforementioned embodiments of the method allow the sheathing of an insulating tube made of a ceramic material with a fiber-reinforced plastic, wherein the advantageousness of one of these Ausgestaltun gene can depend on the materials used in each case for the production of the insulating tube and / or the sheath.
  • a further embodiment of the method provides that a flange is arranged in front of the sheathing of the insulating tube at at least one end of the insulating tube.
  • the at least one flange is connected to the insulating tube, for example by cementing.
  • a flange may be arranged after the shell of the insulating tube at least one end of the order ⁇ sheathing.
  • the at least one flange is connected, for example by an adhesive bond with the sheath.
  • the single figure shows a sectional view of a hollow insulator 1 for high voltages.
  • the Hohliso ⁇ lator 1 comprises an insulating tube 3, a sheath 5 of the insulating tube 3, a shield 7 and two flanges 9, 11th
  • the insulating tube 3 is made of a ceramic material or a glass or a plastic such.
  • the casing 5 is made of a turaver ⁇ reinforced plastic, for example of a fiber-reinforced molding resin such as epoxy resin and is applied to an outer surface of the insulating tube.
  • the insulating tube 3 is covered with the fa ⁇ server reinforced plastic by a prefabricated fiber mat around the insulating tube 3 around is angeord- net at least and at least one fiber mat is subsequently introduced by a vacuum impregnation of the plastic used for the preparation of the hollow insulator. 1
  • the insulating tube 3 is sheathed with the fiber reinforced plastic by thread winding the fiber reinforced plastic wet or dry around the insulating tube 3.
  • the flanges 9, 11 are arranged at mutually opposite ends of the hollow insulator 1 and each have a ringför ⁇ mig about an insulator longitudinal axis 13 of the hollow insulator 1 dur- fenden flange collar 15 on.
  • each flange 9, 11 is connected to an Au ⁇ . . 5
  • the flanges 9, 11 are glued to the casing 5, for example.
  • An alternative (not shown) embodiment provides that the sheath 5 surrounds only between the flanges 9, 11 extending portion of the insulating tube 3 and each flange 9, 11 is connected directly to the insulating tube 3.
  • the flanges 9, 11 are cemented, for example, to the insulating tube 3.
  • the shield 7 is made of an electrically insulating material, for example of a silicone.
  • the Be ⁇ shielding 7 is disposed on an outer surface of the casing 5 between the flanges 9, 11 and has a plurality of annularly extending around the insulator longitudinal axis 13 permeabilar ⁇ term slats 17.

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Abstract

Hohlisolator und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator (1) für hohe elektrische Spannungen. Der Hohlisolator (1) umfasst ein Isolierrohr (3) und eine aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3), die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs (3) anliegt. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators (1).

Description

Beschreibung
Hohlisolator und Verfahren zu dessen Herstellung Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators.
Insbesondere betrifft die Erfindung Hohlisolatoren für luft- isolierte Hochspannungsgeräte bzw. Hochspannungskomponenten wie beispielsweise Freiluftleistungsschalter oder Freiluftdurchführungen. Hohlisolatoren für hohe elektrische Spannungen werden häufig aus keramischen Werkstoffen oder Verbundwerkstoffen wie faserverstärkten Kunststoffen gefertigt. Ke- ramische Hohlisolatoren weisen eine hohe mechanische Festig¬ keit, insbesondere gegenüber Biegungen, auf. Allerdings be¬ steht bei einem unter einem hohen Gasdruck stehenden keramischen Hohlisolator Berstgefahr. Hohlisolatoren aus Verbundwerkstoffen sind mechanisch weniger stabil, aber dafür berstsicherer als keramische Hohlisolatoren.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen und ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators anzugeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Hohlisola¬ tors durch die Merkmale des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator für hohe elektrische Spannungen umfasst ein Isolierrohr und eine aus einem faserver- stärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung des Isolierrohrs, die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs anliegt. Das Isolierrohr ist beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt. Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator kombiniert somit vorteilhaft die mechanische Stabilität eines beispielsweise aus ei¬ nem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunst- Stoff gefertigten Isolierrohrs mit der Berstsicherheit faser¬ verstärkter Kunststoffe. Ein erfindungsgemäßer Hohlisolator ist daher mechanisch stabiler als ein Hohlisolator, der aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigt ist, und berst¬ sicherer als ein Hohlisolator, der beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht eine um das Isolierrohr und die Ummantelung herum angeordnete elektrisch isolie- rende Beschirmung vor. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einer Verwendung des Hohlisolators im Freien, bei der er wechselnden Witterungsbedingungen, insbesondere Niederschlägen, ausgesetzt ist. Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht wenigstens ei¬ nen an einem Ende des Hohlisolators angeordneten Flansch mit einem ringförmig um eine Isolatorlängsachse des Hohlisolators verlaufenden Flanschkragen vor. Dabei ist beispielsweise wenigstens ein Flansch mit dem Isolierrohr oder mit der Umman- telung verbunden. Flansche, die an Enden des Hohlisolators angeordnet sind, ermöglichen vorteilhaft eine zuverlässige und einfache Verbindung des Hohlisolators mit weiteren Bau¬ elementen . Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines
Hohlisolators für hohe elektrische Spannungen wird ein Iso¬ lierrohr beispielsweise aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff gefertigt und das Isolier¬ rohr wird mit einem faserverstärkten Kunststoff ummantelt. Das Verfahren ermöglicht die Herstellung eines Hohlisolators mit den oben genannten Vorteilen. Eine Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Iso¬ lierrohr mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Iso¬ lierrohr herum angeordnet wird und in die wenigstens eine Fa- sermatte anschließend durch eine Vakuumtränkung der Kunst¬ stoff eingebracht wird. Eine dazu alternative Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass das Isolierrohr mit einem fa¬ serverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr herum fadengewickelt wird. Beide vorgenannten Ausgestaltungen des Verfahrens ermöglichen das Ummanteln eines Isolierrohrs aus einem keramischen Material mit einem faserverstärkten Kunststoff, wobei die Vorteilhaftigkeit einer dieser Ausgestaltun¬ gen von den jeweils zur Herstellung des Isolierrohrs und/oder der Ummantelung verwendeten Materialien abhängen kann.
Eine weitere Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass vor der Ummantelung des Isolierrohrs an wenigstens einem Ende des Isolierrohrs ein Flansch angeordnet wird. Dabei wird der we- nigstens eine Flansch beispielsweise durch eine Zementierung mit dem Isolierrohr verbunden. Alternativ dazu kann nach der Ummantelung des Isolierrohrs an wenigstens einem Ende der Um¬ mantelung ein Flansch angeordnet werden. Dabei wird der wenigstens eine Flansch beispielsweise durch eine Klebeverbin- dung mit der Ummantelung verbunden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusam- menhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit einer Zeichnung näher erläutert werden.
Dabei zeigt die einzige Figur eine Schnittdarstellung eines Hohlisolators 1 für hohe elektrische Spannungen. Der Hohliso¬ lator 1 umfasst ein Isolierrohr 3, eine Ummantelung 5 des Isolierrohrs 3, eine Beschirmung 7 und zwei Flansche 9, 11. Das Isolierrohr 3 ist aus einem keramischen Material oder einem Glas oder einem Kunststoff wie z. B. Polymethylmetha- crylat gefertigt. Die Ummantelung 5 ist aus einem faserver¬ stärkten Kunststoff, beispielsweise aus einem faserverstärk- ten Gießharz wie Epoxidharz, gefertigt und liegt an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs 3 an. Beispielsweise wird zur Herstellung des Hohlisolators 1 das Isolierrohr 3 mit dem fa¬ serverstärkten Kunststoff ummantelt, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Isolierrohr 3 herum angeord- net wird und in die wenigstens eine Fasermatte anschließend durch eine Vakuumtränkung der Kunststoff eingebracht wird. Alternativ wird das Isolierrohr 3 mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr 3 herum fadengewickelt wird.
Die Flansche 9, 11 sind an sich gegenüber liegenden Enden des Hohlisolators 1 angeordnet und weisen jeweils einen ringför¬ mig um eine Isolatorlängsachse 13 des Hohlisolators 1 verlau- fenden Flanschkragen 15 auf. In dem in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiel ist jeder Flansch 9, 11 mit einer Au¬ ßenoberfläche der Ummantelung 5 verbunden. Dazu werden die Flansche 9, 11 beispielsweise an die Ummantelung 5 geklebt. Ein alternatives (nicht dargestelltes) Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Ummantelung 5 nur einen zwischen den Flanschen 9, 11 verlaufenden Abschnitt des Isolierrohrs 3 umgibt und jeder Flansch 9, 11 direkt mit dem Isolierrohr 3 verbunden ist. Dazu werden die Flansche 9, 11 beispielsweise an das Isolierrohr 3 zementiert.
Die Beschirmung 7 ist aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Silikon, gefertigt. Die Be¬ schirmung 7 ist an einer Außenoberfläche der Ummantelung 5 zwischen den Flanschen 9, 11 angeordnet und weist mehrere ringförmig um die Isolatorlängsachse 13 verlaufende schirmar¬ tige Lamellen 17 auf. Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Hohlisolator (1) für hohe elektrische Spannungen, umfassend
- ein Isolierrohr (3)
- und eine aus einem faserverstärkten Kunststoff gefertigte Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3) , die an einer Außenoberfläche des Isolierrohrs (3) anliegt.
2. Hohlisolator (1) nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Isolierrohr (3) aus einem keramischen Material oder einem
Glas oder einem Kunststoff gefertigt ist.
3. Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r ch
eine um das Isolierrohr (3) und die Ummantelung (5) herum angeordnete elektrisch isolierende Beschirmung (7).
4. Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, g e k e n n z e i c h n e t d u r ch
wenigstens einen an einem Ende des Hohlisolators (1) angeord¬ neten Flansch (9, 11) mit einem ringförmig um eine Isolatorlängsachse (13) des Hohlisolators (1) verlaufenden Flansch- kragen (15) .
5. Hohlisolator (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens ein Flansch (9, 11) mit dem Isolierrohr (3) ver- bunden ist.
6. Hohlisolator (1) nach Anspruch 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s wenigstens ein Flansch (9, 11) mit der Ummantelung (5) ver- bunden ist.
7. Verfahren zur Herstellung eines Hohlisolators (1) für hohe elektrische Spannungen, wobei - ein Isolierrohr (3) gefertigt wird
- und das Isolierrohr (3) mit einem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Isolierrohr (3) aus einem keramischen Material oder einem
Glas oder einem Kunststoff gefertigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Isolierrohr (3) mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem wenigstens eine vorgefertigte Fasermatte um das Isolierrohr (3) herum angeordnet wird und in die we- nigstens eine Fasermatte anschließend durch eine Vakuumträn¬ kung der Kunststoff eingebracht wird.
10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s das Isolierrohr (3) mit dem faserverstärkten Kunststoff ummantelt wird, indem der faserverstärkte Kunststoff nass oder trocken um das Isolierrohr (3) herum fadengewickelt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s vor der Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3) an wenigstens einem Ende des Isolierrohrs (3) ein Flansch (9, 11) angeord¬ net wird.
12. Verfahren nach einem Anspruch 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Flansch (9, 11) durch eine Zementierung mit dem Isolierrohr (3) verbunden wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s nach der Ummantelung (5) des Isolierrohrs (3) an wenigstens einem Ende der Ummantelung (5) ein Flansch (9, 11) angeordnet wird .
14. Verfahren nach Anspruch 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der wenigstens eine Flansch (9, 11) durch eine Klebeverbindung mit der Ummantelung (5) verbunden wird.
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