EP4297051A1 - Feedthrough insulator - Google Patents

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Publication number
EP4297051A1
EP4297051A1 EP23178447.1A EP23178447A EP4297051A1 EP 4297051 A1 EP4297051 A1 EP 4297051A1 EP 23178447 A EP23178447 A EP 23178447A EP 4297051 A1 EP4297051 A1 EP 4297051A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
base body
insulator
field control
control material
bushing insulator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23178447.1A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Katrin Benkert
Radu-Marian Cernat
Thomas Heinz
Karsten JUHRE
Peter Milewski
Paul Gregor Nikolic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Energy Global GmbH and Co KG filed Critical Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Publication of EP4297051A1 publication Critical patent/EP4297051A1/en
Pending 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
    • H01B17/26—Lead-in insulators; Lead-through insulators

Definitions

  • the invention relates to a feedthrough insulator.
  • Bushing insulators are used, for example, as so-called bulkhead insulators in connections of housing parts of electrical energy transmission devices. Furthermore, bushing insulators are used, for example, for bushings of electrical energy transmission devices, through which, for example, electrical conductors are led out of housings of the electrical energy transmission devices.
  • sulfur hexafluoride is often used as an insulating gas, particularly due to the high dielectric strength of sulfur hexafluoride.
  • sulfur hexafluoride (SF 6 ) is a powerful greenhouse gas. That is why sulfur hexafluoride is increasingly being replaced by more environmentally friendly insulating gases, for example artificial air, also known as clean air.
  • Artificial air refers to a mixture of oxygen and nitrogen that is produced artificially. This can be a completely synthetically produced mixture of oxygen and nitrogen or treated, in particular purified and/or dehumidified, air. Artificial air is a particularly environmentally friendly alternative to sulfur hexafluoride.
  • fluorinated gas mixtures are used in order to achieve a similar dielectric strength as when using SF 6 .
  • the long-term stability of the gas mixtures and effects caused by material interactions within the switching devices and switchgear are not sufficiently assured at this point in time. Due to their harmfulness to the climate and persistence in the environment, the use of fluorine-containing alternatives carries the risk of future use restrictions and bans, for example as part of the revision of the European F-Gas Regulation 2021/2022.
  • the invention is based on the object of specifying an improved bushing insulator for gas-insulated electrical energy transmission devices.
  • a feedthrough insulator has a base body with at least one opening which is suitable for feeding through at least one electrical conductor.
  • the feedthrough insulator is made of an electrically insulating main material and at least one field control material different from the main material.
  • the field control material is designed and/or arranged in such a way that it influences an electric field penetrating and surrounding the feedthrough insulator.
  • the invention therefore supplements a bushing insulator, for example a bushing or a bulkhead insulator, in gas-insulated switchgear by field control mechanisms in various embodiments to increase the dielectric strength in clean air.
  • the base body is made from the main material with an admixture of an electrically conductive varistor material as field control material.
  • the varistor material has zinc oxide.
  • the base body has at least one electrode layer made of an electrically conductive field control material embedded in the main material.
  • the base body is made from the main material with an admixture of dielectric field control material that increases its permittivity.
  • the dielectric field control material includes barium titanate and/or aluminum oxide.
  • the concentration of the dielectric field control material in the base body can vary spatially.
  • the main material is a casting resin or a silicone, or a casting resin or a silicone with an admixture of at least one filler, for example with an admixture of aluminum nitride and/or boron nitride as a filler.
  • At least one electrode runs around the base body.
  • the base body is connected in a gas-tight manner to each electrical conductor which is guided through an opening in the base body.
  • FIG 1 shows a first exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1 in a schematic sectional view.
  • the bushing insulator 1 is designed as a bulkhead insulator in the connection of two housing parts 2, 3 of a housing 4 of an electrical energy transmission device.
  • the housing parts 2, 3 can both be designed to be electrically conductive, in particular metallic, or electrically insulating.
  • a housing part 2, 3 is designed to be electrically conductive, in particular metallic, and the other housing part 2, 3 is designed to be electrically insulating.
  • the feedthrough insulator 1 has a base body 5 with at least one opening 6. An inner conductor 7 of the electrical energy transmission device is guided through each opening 6.
  • the base body 5 encloses each inner conductor 7 guided through it in a gas-tight manner.
  • the base body 5 is made of an electrically insulating main material 8.
  • the main material 8 is, for example, a casting resin or an insulation material with admixtures to adjust the thermal conductivity and thermal expansion of the material, for example aluminum nitride (AlN) or boron nitride (BN).
  • An outer surface of the base body 5 is at least partially coated with a coating 11 made of a semiconducting field control material 10.
  • the coating 11 serves to control the field of an electric field penetrating and surrounding the feedthrough insulator 1.
  • the coating 11 is advantageous when contaminated by switching dust or decomposition products.
  • FIG 2 shows a second exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1.
  • This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 has no coating 11, but is made from the main material 8 with an admixture of an electrically conductive varistor material as field control material 10.
  • the varistor material is, for example, zinc oxide (ZnO).
  • FIG 3 shows a third exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 does not have a coating 11, but in the main material 8 embedded electrode layers 12 made of an electrically conductive field control material 10.
  • FIG 4 shows a fourth exemplary embodiment of a bushing insulator 1.
  • This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the bushing insulator 1 has no coating 11, but electrodes 13 are inserted at free or controlled intermediate potentials in the bulkhead insulator or the bushing or in the vicinity of conductive parts of the gas-insulated switchgear.
  • FIG 5 shows a fifth exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1.
  • This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 has no coating 11, but the base body 5 is made from the main material 8 with an admixture of a dielectric field control material 10 that increases its permittivity.
  • a dielectric field control material 10 that increases its permittivity.
  • epoxy resin is used as the main material 8 with barium titanate as the dielectric filler 10. This increases the dielectric constant of the material and thus reduces the field load.
  • it is also possible to specifically introduce a gradient of barium titanate admixture for example by additionally admixing additives, for example aluminum oxide, or by adjusting the concentration of the barium titanate).
  • FIG 6 shows a sixth exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1.
  • This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the feedthrough insulator 1 instead of the coating 11 has a casing 14 which has a section of an inner conductor 7 in the area of a connection point 15 and an area of the surface of the base body 5 adjacent to this section of the inner conductor 7.
  • the casing 14 is, for example, a silicone shell, in particular a silicone matrix, which can contain admixtures of fillers, for example AlN (aluminum nitrite) or BN (boron nitrite), in order to improve the thermal conductivity of the silicone.
  • fillers for example AlN (aluminum nitrite) or BN (boron nitrite
  • ⁇ r for example barium titanate

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Durchführungsisolator (1). Der Durchführungsisolator (1) weist einen Basiskörper (5) mit wenigstens einer Öffnung (6) auf, die zur Durchführung wenigstens eines elektrischen Leiters (7) geeignet ist. Der Durchführungsisolator (1) ist aus einem elektrisch isolierenden Hauptmaterial (8) und wenigstens einem von dem Hauptmaterial (8) verschiedenen Feldsteuerungsmaterial (10) gefertigt.Das Feldsteuerungsmaterial (10) ist derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass es ein den Durchführungsisolator (1) durchdringendes und umgebendes elektrisches Feld beeinflusst.The invention relates to a feedthrough insulator (1). The feedthrough insulator (1) has a base body (5) with at least one opening (6) which is suitable for passing through at least one electrical conductor (7). The feedthrough insulator (1) is made of an electrically insulating main material (8) and at least one field control material (10) that is different from the main material (8). The field control material (10) is designed and/or arranged in such a way that it is a feedthrough insulator (1 ) penetrating and surrounding electric field influenced.

Description

Die Erfindung betrifft einen Durchführungsisolator. Durchführungsisolatoren werden beispielsweise als sogenannte Schottisolatoren in Verbindungen von Gehäuseteilen von Elektroenergieübertragungseinrichtungen eingesetzt. Ferner werden Durchführungsisolatoren beispielsweise für Durchführungen von Elektroenergieübertragungseinrichtungen verwendet, durch die beispielsweise elektrische Leiter aus Gehäusen der Elektroenergieübertragungseinrichtungen herausgeführt werden.The invention relates to a feedthrough insulator. Bushing insulators are used, for example, as so-called bulkhead insulators in connections of housing parts of electrical energy transmission devices. Furthermore, bushing insulators are used, for example, for bushings of electrical energy transmission devices, through which, for example, electrical conductors are led out of housings of the electrical energy transmission devices.

In herkömmlichen gasisolierten Elektroenergieübertragungseinrichtungen wie gasisolierten Schaltanlagen (GIS) oder Schaltgeräten wie Leistungsschaltern wird häufig Schwefelhexafluorid als Isoliergas eingesetzt, insbesondere aufgrund der hohen Durchschlagsfestigkeit von Schwefelhexafluorid. Schwefelhexafluorid (SF6) ist jedoch ein starkes Treibhausgas. Deshalb wird Schwefelhexafluorid zunehmend durch umweltverträglichere Isoliergase ersetzt, beispielsweise durch künstliche Luft, die auch als Clean Air bezeichnet wird. Mit künstlicher Luft wird ein Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff bezeichnet, das künstlich erzeugt wird. Dabei kann es sich um ein vollständig synthetisch erzeugtes Gemisch aus Sauerstoff und Stickstoff handeln oder um aufbereitete, insbesondere gereinigte und/oder entfeuchtete, Luft. Künstliche Luft ist eine besonders umweltverträgliche Alternative zu Schwefelhexafluorid.In conventional gas-insulated electrical power transmission devices such as gas-insulated switchgear (GIS) or switching devices such as circuit breakers, sulfur hexafluoride is often used as an insulating gas, particularly due to the high dielectric strength of sulfur hexafluoride. However, sulfur hexafluoride (SF 6 ) is a powerful greenhouse gas. That is why sulfur hexafluoride is increasingly being replaced by more environmentally friendly insulating gases, for example artificial air, also known as clean air. Artificial air refers to a mixture of oxygen and nitrogen that is produced artificially. This can be a completely synthetically produced mixture of oxygen and nitrogen or treated, in particular purified and/or dehumidified, air. Artificial air is a particularly environmentally friendly alternative to sulfur hexafluoride.

Der Einsatz von Clean Air als Isolationsmedium in gasisolierten Schaltanlagen und Schaltgeräten für Bemessungsspannungen Um > 145 kV und insbesondere für Um ≥ 420 kV stellt Herausforderungen an die dielektrische Festigkeit der Schaltanlagen und Schaltgeräte. Aufgrund der gegenüber Schwefelhexafluorid auf ca. 1/3 reduzierten Spannungsfestigkeit von Clean Air sind höhere Fülldrücke und Isolationsabstände notwendig. Dies hat einen starken Einfluss auf die Kosten der Druckbehälter.The use of clean air as an insulation medium in gas-insulated switchgear and switching devices for rated voltages U m > 145 kV and especially for U m ≥ 420 kV poses challenges for the dielectric strength of the switchgear and switching devices. Due to the dielectric strength of Clean Air being reduced to approximately 1/3 compared to sulfur hexafluoride, higher filling pressures and insulation distances are necessary. This has a strong impact on the cost of the pressure vessels.

Statt Clean Air werden fluorierte Gasmischungen eingesetzt, um eine ähnliche Spannungsfestigkeit wie beim Einsatz von SF6 zu erreichen. Die Langzeitstabilität der Gasmischungen und Effekte durch Materialwechselwirkungen innerhalb der Schaltgeräte und Schaltanlagen sind zum jetzigen Zeitpunkt jedoch nicht ausreichend abgesichert. Aufgrund der Klimaschädlichkeit und Persistenz in der Umwelt birgt der Einsatz Fluorhaltiger Alternativen das Risiko zukünftiger Verwendungsbeschränkungen und Verbote, zum Beispiel im Rahmen der Revision der europäischen F-Gas-Verordnung 2021/2022.Instead of Clean Air, fluorinated gas mixtures are used in order to achieve a similar dielectric strength as when using SF 6 . However, the long-term stability of the gas mixtures and effects caused by material interactions within the switching devices and switchgear are not sufficiently assured at this point in time. Due to their harmfulness to the climate and persistence in the environment, the use of fluorine-containing alternatives carries the risk of future use restrictions and bans, for example as part of the revision of the European F-Gas Regulation 2021/2022.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Durchführungsisolator für gasisolierte Elektroenergieübertragungseinrichtungen anzugeben.The invention is based on the object of specifying an improved bushing insulator for gas-insulated electrical energy transmission devices.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Durchführungsisolator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object is achieved according to the invention by a feedthrough insulator with the features of claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Ein erfindungsgemäßer Durchführungsisolator weist einen Basiskörper mit wenigstens einer Öffnung, die zur Durchführung wenigstens eines elektrischen Leiters geeignet ist, auf. Der Durchführungsisolator ist aus einem elektrisch isolierenden Hauptmaterial und wenigstens einem von dem Hauptmaterial verschiedenen Feldsteuerungsmaterial gefertigt. Das Feldsteuerungsmaterial ist derart ausgebildet und/oder angeordnet, dass es ein den Durchführungsisolator durchdringendes und umgebendes elektrisches Feld beeinflusst.A feedthrough insulator according to the invention has a base body with at least one opening which is suitable for feeding through at least one electrical conductor. The feedthrough insulator is made of an electrically insulating main material and at least one field control material different from the main material. The field control material is designed and/or arranged in such a way that it influences an electric field penetrating and surrounding the feedthrough insulator.

Die Erfindung ergänzt also einen Durchführungsisolator, beispielsweise eine Durchführung oder einen Schottisolator, in gasisolierten Schaltanlagen durch Feldsteuermechanismen in verschiedenen Ausführungsformen zur Erhöhung der dielektrischen Festigkeit in Clean Air.The invention therefore supplements a bushing insulator, for example a bushing or a bulkhead insulator, in gas-insulated switchgear by field control mechanisms in various embodiments to increase the dielectric strength in clean air.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung weist der Durchführungsisolator eine aus einem Feldsteuerungsmaterial gefertigte Beschichtung auf, die eine Außenoberfläche des Basiskörpers wenigstens teilweise beschichtet. Beispielsweise ist das die wenigstens teilweise Beschichtung des Basiskörpers bildende Feldsteuerungsmaterial halbleitend.In one embodiment of the invention, the feedthrough insulator has a coating made from a field control material, which at least partially coats an outer surface of the base body. For example, the field control material forming the at least partial coating of the base body is semiconducting.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Basiskörper aus dem Hauptmaterial mit einer Beimischung eines elektrisch leitfähigen Varistormaterials als Feldsteuerungsmaterial gefertigt. Beispielsweise weist das Varistormaterial Zinkoxid auf.In a further embodiment of the invention, the base body is made from the main material with an admixture of an electrically conductive varistor material as field control material. For example, the varistor material has zinc oxide.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Basiskörper wenigstens eine in das Hauptmaterial eingebettete Elektrodenschicht aus einem elektrisch leitfähigen Feldsteuerungsmaterial auf.In a further embodiment of the invention, the base body has at least one electrode layer made of an electrically conductive field control material embedded in the main material.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Basiskörper aus dem Hauptmaterial mit einer Beimischung seine Permittivität erhöhenden dielektrischen Feldsteuerungsmaterials gefertigt. Beispielsweise weist das dielektrische Feldsteuerungsmaterial Bariumtitanat und/oder Aluminiumoxid auf. Ferner kann die Konzentration des dielektrischen Feldsteuerungsmaterials in dem Basiskörper räumlich variieren.In a further embodiment of the invention, the base body is made from the main material with an admixture of dielectric field control material that increases its permittivity. For example, the dielectric field control material includes barium titanate and/or aluminum oxide. Furthermore, the concentration of the dielectric field control material in the base body can vary spatially.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Hauptmaterial ein Gießharz oder ein Silikon, oder ein Gießharz oder ein Silikon mit einer Beimischung wenigstens eines Füllstoffes, beispielsweise mit einer Beimischung von Aluminiumnitrid und/oder Bornitrid als Füllstoff.In a further embodiment of the invention, the main material is a casting resin or a silicone, or a casting resin or a silicone with an admixture of at least one filler, for example with an admixture of aluminum nitride and/or boron nitride as a filler.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung verläuft wenigstens eine Elektrode um den Basiskörper herum.In a further embodiment of the invention, at least one electrode runs around the base body.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Basiskörper gasdicht mit jedem elektrischen Leiter verbunden, der durch eine Öffnung des Basiskörpers geführt ist.In a further embodiment of the invention, the base body is connected in a gas-tight manner to each electrical conductor which is guided through an opening in the base body.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei zeigen:

  • FIG 1 eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators,
  • FIG 2 eine schematische Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators,
  • FIG 3 eine schematische Schnittdarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators,
  • FIG 4 eine schematische Schnittdarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators,
  • FIG 5 eine schematische Schnittdarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators,
  • FIG 6 eine schematische Schnittdarstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines Durchführungsisolators.
The characteristics, features and advantages of this invention described above, as well as the manner in which these are achieved, will be more clearly and clearly understood in connection with the following description of exemplary embodiments, which will be explained in more detail in connection with the drawings. Show:
  • FIG 1 a schematic sectional view of a first exemplary embodiment of a feedthrough insulator,
  • FIG 2 a schematic sectional view of a second exemplary embodiment of a feedthrough insulator,
  • FIG 3 a schematic sectional view of a third exemplary embodiment of a feedthrough insulator,
  • FIG 4 a schematic sectional view of a fourth exemplary embodiment of a feedthrough insulator,
  • FIG 5 a schematic sectional view of a fifth exemplary embodiment of a feedthrough insulator,
  • FIG 6 a schematic sectional view of a sixth exemplary embodiment of a feedthrough insulator.

Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.Corresponding parts are provided with the same reference numbers in the figures.

Figur 1 (FIG 1) zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. Der Durchführungsisolator 1 ist als ein Schottisolator in der Verbindung zweier Gehäuseteile 2, 3 eines Gehäuses 4 einer Elektroenergieübertragungseinrichtung ausgebildet. Die Gehäuseteile 2, 3 können beide jeweils elektrisch leitend, insbesondere metallisch, oder elektrisch isolierend ausgeführt sein. Alternativ ist ein Gehäuseteil 2, 3 elektrisch leitend, insbesondere metallisch, ausgeführt und der andere Gehäuseteil 2, 3 ist elektrisch isolierend ausgeführt. Figure 1 (FIG 1 ) shows a first exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1 in a schematic sectional view. The bushing insulator 1 is designed as a bulkhead insulator in the connection of two housing parts 2, 3 of a housing 4 of an electrical energy transmission device. The housing parts 2, 3 can both be designed to be electrically conductive, in particular metallic, or electrically insulating. Alternatively, a housing part 2, 3 is designed to be electrically conductive, in particular metallic, and the other housing part 2, 3 is designed to be electrically insulating.

Der Durchführungsisolator 1 weist einen Basiskörper 5 mit wenigstens einer Öffnung 6 auf. Durch jede Öffnung 6 ist ein Innenleiter 7 der Elektroenergieübertragungseinrichtung geführt. Beispielsweise umschließt der Basiskörper 5 jeden durch ihn geführten Innenleiter 7 gasdicht.The feedthrough insulator 1 has a base body 5 with at least one opening 6. An inner conductor 7 of the electrical energy transmission device is guided through each opening 6. For example, the base body 5 encloses each inner conductor 7 guided through it in a gas-tight manner.

Der Basiskörper 5 ist aus einem elektrisch isolierenden Hauptmaterial 8 gefertigt. Das Hauptmaterial 8 ist beispielsweise ein Gießharz oder ein Isolationsmaterial mit Beimischungen zur Anpassung der thermischen Leitfähigkeit und Wärmeausdehnung des Materials, z.B. Aluminiumnitrid (AlN) oder Bornitrid (BN). Eine Außenoberfläche des Basiskörpers 5 ist wenigstens teilweise mit einer aus einem halbleitenden Feldsteuerungsmaterial 10 gefertigten Beschichtung 11 beschichtet. Die Beschichtung 11 dient der Feldsteuerung eines den Durchführungsisolator 1 durchdringenden und umgebenden elektrischen Feldes. Zudem ist die Beschichtung 11 vorteilhaft bei Verschmutzung durch Schaltstäube oder Zersetzungsprodukte.The base body 5 is made of an electrically insulating main material 8. The main material 8 is, for example, a casting resin or an insulation material with admixtures to adjust the thermal conductivity and thermal expansion of the material, for example aluminum nitride (AlN) or boron nitride (BN). An outer surface of the base body 5 is at least partially coated with a coating 11 made of a semiconducting field control material 10. The coating 11 serves to control the field of an electric field penetrating and surrounding the feedthrough insulator 1. In addition, the coating 11 is advantageous when contaminated by switching dust or decomposition products.

Figur 2 (FIG 2) zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Basiskörper 5 des Durchführungsisolators 1 keine Beschichtung 11 aufweist, sondern aus dem Hauptmaterial 8 mit einer Beimischung eines elektrisch leitfähigen Varistormaterials als Feldsteuerungsmaterial 10 gefertigt ist. Das Varistormaterial ist beispielsweise Zinkoxid (ZnO). Figure 2 (FIG 2 ) shows a second exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 has no coating 11, but is made from the main material 8 with an admixture of an electrically conductive varistor material as field control material 10. The varistor material is, for example, zinc oxide (ZnO).

Figur 3 (FIG 3) zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Basiskörper 5 des Durchführungsisolators 1 keine Beschichtung 11, sondern in das Hauptmaterial 8 eingebettete Elektrodenschichten 12 aus einem elektrisch leitfähigen Feldsteuerungsmaterial 10 aufweist. Figure 3 (FIG 3 ) shows a third exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 does not have a coating 11, but in the main material 8 embedded electrode layers 12 made of an electrically conductive field control material 10.

Figur 4 (FIG 4) zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Basiskörper 5 des Durchführungsisolators 1 keine Beschichtung 11 aufweist, sondern in dem Schottisolator beziehungsweise der Durchführung oder in der Nähe von leitfähigen Teilen der gasisolierten Schaltanlage Elektroden 13 auf freien oder gesteuerten Zwischenpotentialen eingefügt werden. Figure 4 (FIG 4 ) shows a fourth exemplary embodiment of a bushing insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the bushing insulator 1 has no coating 11, but electrodes 13 are inserted at free or controlled intermediate potentials in the bulkhead insulator or the bushing or in the vicinity of conductive parts of the gas-insulated switchgear.

Figur 5 (FIG 5) zeigt ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Basiskörper 5 des Durchführungsisolators 1 keine Beschichtung 11 aufweist, sondern der Basiskörper 5 aus dem Hauptmaterial 8 mit einer Beimischung eines seine Permittivität erhöhenden dielektrischen Feldsteuerungsmaterials 10 gefertigt ist. Beispielsweise kommt für den Schottisolator im Bereich hoher Feldstärken (z.B. in der Nähe eines Innenleiters 7) Epoxidharz als Hauptmaterial 8 mit Bariumtitanat als dielektrischem Füllstoff 10 zum Einsatz. Dadurch wird die Dielektrizitätszahl des Materials erhöht und somit die Feldbelastung reduziert. Durch geeignete Herstellungsverfahren ist auch die gezielte Einbringung eines gradierten Verlaufs der Bariumtitanat-Beimischung möglich (z.B. durch zusätzliche Beimischung von Zusätzen, z.B. Aluminiumoxid, oder durch Konzentrationsanpassungen des Bariumtitanats). Figure 5 (FIG 5 ) shows a fifth exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the base body 5 of the feedthrough insulator 1 has no coating 11, but the base body 5 is made from the main material 8 with an admixture of a dielectric field control material 10 that increases its permittivity. For example, for the bulkhead insulator in the area of high field strengths (eg near an inner conductor 7), epoxy resin is used as the main material 8 with barium titanate as the dielectric filler 10. This increases the dielectric constant of the material and thus reduces the field load. Using suitable manufacturing processes, it is also possible to specifically introduce a gradient of barium titanate admixture (for example by additionally admixing additives, for example aluminum oxide, or by adjusting the concentration of the barium titanate).

Figur 6 (FIG 6) zeigt ein sechstes Ausführungsbeispiel eines Durchführungsisolators 1. Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel lediglich dadurch, dass der Durchführungsisolator 1 statt der Beschichtung 11 eine Ummantelung 14 aufweist, die einen Abschnitt eines Innenleiters 7 im Bereich einer Verbindungsstelle 15 sowie einen an diesen Abschnitt des Innenleiters 7 angrenzenden Bereich der Oberfläche des Basiskörpers 5 umgibt. Die Ummantelung 14 ist beispielsweise eine Silikonhülle, insbesondere eine Silikonmatrix, die Beimengungen von Füllstoffen enthalten kann, z.B. AlN (Aluminiumnitrit) oder BN (Bornitrit), um die Wärmeleitfähigkeit des Silikons zu verbessern. Zusätzlich sind Beimengungen zur Erhöhung der Permittivitätszahl εr, z.B. Bariumtitanat, möglich. Figure 6 (FIG 6 ) shows a sixth exemplary embodiment of a feedthrough insulator 1. This exemplary embodiment differs from that in Figure 1 shown embodiment only in that the feedthrough insulator 1 instead of the coating 11 has a casing 14 which has a section of an inner conductor 7 in the area of a connection point 15 and an area of the surface of the base body 5 adjacent to this section of the inner conductor 7. The casing 14 is, for example, a silicone shell, in particular a silicone matrix, which can contain admixtures of fillers, for example AlN (aluminum nitrite) or BN (boron nitrite), in order to improve the thermal conductivity of the silicone. In addition, additions to increase the permittivity number ε r , for example barium titanate, are possible.

Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele 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. Insbesondere können in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiele miteinander zu neuen Ausführungsbeispielen kombiniert werden.Although the invention has been illustrated and described in detail by preferred embodiments, the invention is not limited by the examples disclosed and other variations may be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention. In particular, exemplary embodiments shown in the figures can be combined with one another to form new exemplary embodiments.

Claims (15)

Durchführungsisolator (1), der - einen Basiskörper (5) mit wenigstens einer Öffnung (6), die zur Durchführung wenigstens eines elektrischen Leiters (7) geeignet ist, aufweist - und aus einem elektrisch isolierenden Hauptmaterial (8) und wenigstens einem von dem Hauptmaterial (8) verschiedenen Feldsteuerungsmaterial (10) gefertigt ist, wobei - das Feldsteuerungsmaterial (10) derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass es ein den Durchführungsisolator (1) durchdringendes und umgebendes elektrisches Feld beeinflusst. Bushing insulator (1), the - a base body (5) with at least one opening (6) which is suitable for passing through at least one electrical conductor (7). - and is made of an electrically insulating main material (8) and at least one field control material (10) different from the main material (8), wherein - The field control material (10) is designed and/or arranged in such a way that it influences an electric field penetrating and surrounding the feedthrough insulator (1). Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 1 mit einer aus einem Feldsteuerungsmaterial (10) gefertigten Beschichtung (11), die eine Außenoberfläche des Basiskörpers (5) wenigstens teilweise beschichtet.Bushing insulator (1) according to claim 1 with a coating (11) made from a field control material (10) which at least partially coats an outer surface of the base body (5). Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 2, wobei das die wenigstens teilweise Beschichtung (11) des Basiskörpers (5) bildende Feldsteuerungsmaterial (10) halbleitend ist.Feedthrough insulator (1) according to claim 2, wherein the field control material (10) forming the at least partial coating (11) of the base body (5) is semiconducting. Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (5) aus dem Hauptmaterial (8) mit einer Beimischung eines elektrisch leitfähigen Varistormaterials als Feldsteuerungsmaterial (10) gefertigt ist.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (5) is made from the main material (8) with an admixture of an electrically conductive varistor material as field control material (10). Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 4, wobei das Varistormaterial Zinkoxid aufweist.Feedthrough insulator (1) according to claim 4, wherein the varistor material comprises zinc oxide. Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (5) wenigstens eine in das Hauptmaterial (8) eingebettete Elektrodenschicht (12) aus einem elektrisch leitfähigen Feldsteuerungsmaterial (10) aufweist.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (5) has at least one electrode layer (12) made of an electrically conductive field control material (10) embedded in the main material (8). Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (5) aus dem Hauptmaterial (8) mit einer Beimischung seine Permittivität erhöhenden dielektrischen Feldsteuerungsmaterials (10) gefertigt ist.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (5) is made from the main material (8) with an admixture of dielectric field control material (10) which increases its permittivity. Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 7, wobei das dielektrische Feldsteuerungsmaterial (10) Bariumtitanat und/oder Aluminiumoxid aufweist.The feedthrough insulator (1) according to claim 7, wherein the dielectric field control material (10) comprises barium titanate and/or aluminum oxide. Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 8, wobei die Konzentration des dielektrischen Feldsteuerungsmaterials (10) in dem Basiskörper (5) räumlich variiert.Feedthrough insulator (1) according to claim 8, wherein the concentration of the dielectric field control material (10) in the base body (5) varies spatially. Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Hauptmaterial (8) ein Gießharz oder ein Silikon ist.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the main material (8) is a casting resin or a silicone. Durchführungsisolator (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Hauptmaterial (8) ein Gießharz oder ein Silikon mit einer Beimischung wenigstens eines Füllstoffes ist.Bushing insulator (1) according to one of claims 1 to 9, wherein the main material (8) is a casting resin or a silicone with an admixture of at least one filler. Durchführungsisolator (1) nach Anspruch 11, wobei Aluminiumnitrid und/oder Bornitrid als ein Füllstoff verwendet werden.Bushing insulator (1) according to claim 11, wherein aluminum nitride and/or boron nitride are used as a filler. Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit wenigstens einer um den Basiskörper (5) herum verlaufenden Elektrode (13).Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, with at least one electrode (13) running around the base body (5). Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (5) gasdicht mit jedem elektrischen Leiter (7) verbunden ist, der durch eine Öffnung (6) des Basiskörpers (5) geführt ist.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (5) is connected in a gas-tight manner to each electrical conductor (7) which is guided through an opening (6) in the base body (5). Durchführungsisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Basiskörper (5) eine Beschichtung (11) oder Ummantelung (14) aufweist, die einen Abschnitt eines durch eine Öffnung (6) des Basiskörpers (5) geführten Leiters (7) sowie einen an diesen Abschnitt des Leiters (7) angrenzenden Bereich der Oberfläche des Basiskörpers (5) umgibt.Bushing insulator (1) according to one of the preceding claims, wherein the base body (5) has a coating (11) or sheathing (14) which has a section of a conductor guided through an opening (6) in the base body (5). (7) and an area of the surface of the base body (5) adjacent to this section of the conductor (7).
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