FI79418C - El-isolator. - Google Patents

Description

1 79418 Sähköeristin

Esillä olevan keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 Johdannon mukainen sähköeristinlaite ja vaatimuksen 14 johdannon mukainen menetelmä tällaisen laitteen muodostamiseksi.

Eristinlaite voi käsittää esimerkiksi suurjännite (so. yhtä suuri tai suurempi kuin 1 kV) -eristimen, sähkökaapelin päätteen, läpi-vientiholkin, ukkosenjohdattimen tai laitteen maakytkennän aikaansaamiseksi optista kuitukaapelia varten, joka toimii suurjän-niteympäristössä.

Sähköeristimet, joita käytetään esimerkiksi voimavirran siirrossa tai jakelussa, käsittävät tyypillisesti pitkänomainen rungon, joka on valmistettu sähköisesti eristävästä materiaalista, ja metalli-liittimen kummassakin päässä vastaavaa sähköliitäntää varten suurjännitelähteeseen, esimerkiksi virtajohtimeen ja toisessa jännitteessä olevaan kohtaan. Eristysrunko voi sisältää keramiikkaa, esimerkiksi posliinia tai lasia, jolloin sen ulkopinnalla on tavallisesti ulokkeita, tai lasikuiturungon, joka on samansuuntaisen kotelon tai kuoren sisällä, joka on esimerkiksi polymeeristä materiaalia ja jossa voi samoin olla ulokkeita. Joka tapauksessa ulokkeet on järjestetty lisäämään sähkötehoa, esimerkiksi vähentämällä vuotovirtaa, joka voi virrata pintaa pitkin lisäämällä eristimen vuototien pituutta, ja estämään yhtäjaksoisen koeteustien muodostumisen eristimen toisesta päästä toiseen päähän. Viimeksi mainitussa suhteessa ulokkeet voivat olla myös alta leikattu ja . Joissakin tapauksissa ulokkeet eivät ole kuitenkaan tarpeen ja ulkopinta voi olla vaihtoehtoisesti poimutettu esimerkiksi matalaprofiilisen sinimuotoisen rakenteen muodostamiseksi.

Esimerkkeinä posliinieristinlaitteista ovat esimerkiksi kaapelin-päätteet, joissa on ulompi poimutettu posliiniosa, joka on täytetty esimerkiksi öljyllä tai bitumilla tai muulla eristysmateriaalilla, jolloin yksisäikeisen suurjännitekaapelin johdin tulee pos1iinikammioon toisessa päässä ja se päätetään liitti- 2 79418 messä toisessa päässä. Kaapelin sisääntulopäässä metallinen kaapelin vaippa on liitetty sähköisesti maadoitettuun alus-laattaan, joka on kiinnitetty posliiniin ja liitin on varmistettu posliinirungon toiseen päähän. Tällaisia kaapelinpäättei-tä valmistavat esimerkiksi Joslyn, 3M ja Pirelli. Milloin kaapeli on kolmisäikeinen kaapeli, käytetään liitosrasiaa, jossa kaapeli saapuu sisään toisessa päässä, säikeet erotetaan ja sitten päätetään yksittäisissä poimutetuissa ontoissa posliiniosissa, jotka ovat samanlaisia kuin yllä esitetyt kaapelin päätteet. Onton posliiniosan poimutetun tai ulokkeisen ulkopinnan vaatimus lisää huomattavasti näiden laitteiden kustannuksia .

Polymeerinen eristin on esitetty brittiläisessä patentissa n:o 1292276 ja se käsittää keskeisen tuen, joka voi olla lasikuitu-tanko tai putki, jonka kummassakin päässä on metalliliitin ja ulkopintakerros on muodostettu kuumakutistettavasta ryömyvir-rankestävästä polymeerisestä eristyshylsystä, joka kulkee tuen koko pituudella ja peittää kummankin päätyliittimen. Kaapelin-päätteissä, joissa käytetään polymeerisiä eristysmateriaaleja ja joita valmistaa esimerkiksi Raychem, samalla kun niissä on erilaisia muotoja erilaisia kaapeleita ja jännitealueita varten, voi esimerkiksi ulompi eristävä, ryömyvirrankestävä, sään-kestävä kuumakutistettava polymeerinen hylsy, joka toisessa päässä peittää kaapelin maadoitetun metallisen vaipan ja jonka toinen pää on metallisen liitoskorvan vieressä, joka on puristettu kaapelin johtimen päälle. Polymeeriset kokoonpanot ovat yleensä sopivia moniin tarkoituksiin ja niitä käytetään laajalti ja menestyksellisesti etenkin niiden alhaisen painon suhteen, etenkin verrattuna posliiniin ja muihin keraamisiin materiaaleihin ja niiden kestävyyden suhteen saasteeseen nähden, erittäin ankarissa olosuhteissa, esimerkiksi korkeammissa jännitteissä ja epäedullisissa käyttöolosuhteissa, etenkin voimakkaan saastumisen olosuhteissa. Kuitenkin sähkötoiminta, paikallinen korkea lämpötila ja sähkökemiallinen syövytys, etenkin metallisissa rajapinnoissa voi vaikuttaa haitallisesti polymeeriseen materiaaliin ja vähentää eristimen kestoikää. Toisaalta poly- 3 79418 meeriset materiaalit säilyttävät tavallisesti niiden mekaanisen kokonaisuuden, jos niihin kohdistuu mekaaninen väärinkäyttö, ja ne on suhteellisen helppo muodostaa komplekseiksi muodoiksi.

Posliini on eräs edullinen eristysmateriaali joissakin sovellutuksissa sen erinomaisen kestävyyden ansiosta sähköpurkauksien aiheuttaman vaurion, sään ja kemiallisen syövytyksen suhteen. Kuitenkin se on suhteellisen raskasta ja se on hauras materiaali, joka voi haljeta iskun kohdistuessa siihen; tässä suhteessa poimut tai ulokkeet ovat erittäin herkkiä. Edelleen posliinilla on korkea pintavapaa energia, mikä tekee siitä läpäisemättömän lian suhteen. Sen valmistusprosessi vaatii polttamista polttouunissa ja tämä haittaa kompleksisten muotojen helppoa valmistusta. Se ei kuitenkaan ole kallis materiaali valmistaa eristimeksi.

Esillä olevan keksinnön eräänä tehtävänä on saada aikaan sähköerietinlaite, joka eliminoi tai ainakin vähentää tunnettuihin eristinlaitteisiin, kuten esimerkiksi suurjännite-eris-timeen liittyviä ongelmia.

Yleensä tapahtuu kahden tyyppistä sähköpurkaustoimintaa saastuneissa olosuhteissa eristimen pinnalla. Ensimmäinen näistä tapahtuu sattumanvaraisesti koko pinta-alueella ja vaikka pinta on kulunut, tämä toiminta ei ole hyvin voimakasta eikä se yleensä vahingoita vakavasti eristystä. Toinen toiminta-tyyppi on se, joka juurtuu tai ankkuroituu esimerkiksi eristyksen ja metallipäätyliittimen rajapintaan tai ulokkeen alapuolelle ja siten tapahtuu etupäässä erietyepinnan määrätyllä osalla. Tämä viimeksi mainittu toiminta on voimakkaampaa kuin edellinen ja se on usein rajoittava tekijä eristimen kesto-iälle.

4 79418

Esillä oleva keksintö saa yleisesti aikaan ensinnäkin sähkö-eristinlaitteen, jossa polymeerinen osa muodostaa laitteen pääasiallisen pinta-alueen.

Keksinnön edellä mainitussa laitteessa vain pieni osa eristävästä pinnasta, so. alle 50 X ja mieluummin paljon vähemmän, esimerkiksi 20 X, on saatu aikaan tulenkestävällä materiaalilla, niin että suhteellinen kestävyys mekaanista väärinkäyttöä vastaan ja muut polymeerisen materiaalin edulliset ominaisuudet saadaan suurinta osaa varten, so. vähintään 50 X, mieluummin 60 X eristävästä pinta-alueesta.

Vähintään yksi mainituista osista, esimerkiksi tulenkestävä osa voi muodostaa alustan vähintään yhdelle toiselle mainituista osista. Vaihtoehtoisesti erillinen alusta voidaan järjestää osille. Johtava osa voidaan kiinnittää alustan päälle.

Toiseksi esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan aikaan sähköeristinlaite, joka sisältää pitkänomaisen pituudellaan olennaisesti yhdenmukaisen poikkileikkauksen omaavan alustan, jossa on ulkopinta, joka sisältää vähintään yhden sähköisesti johtavan osan olennaisesti sen toisessa päässä, eristävän ryömyvirrankestävän polymeerisen osan, joka kulkee sitä pitkin, ja eristävän tulenkestävän osan, joka on sijoitettu alueelle, jolla odotetaan voimakkaampaa sähköpurkaustoimintaa käytössä.

Alusta voi sisältää mainitun tulenkestävän osan.

Siten keksinnön mukaisissa laitteissa sähköisesti kriittinen alue eristävässä/johtavassa rajapinnassa on johtavan osan ja purkausta kestävän tulenkestävän materiaalin välissä. Tulenkestävän ja polymeerisen osan erityinen muoto esillä olevissa 5 79418 laitteissa käyttää molempien materiaalityyppien etuja ja välttää niiden vastaavat haitat. S.o. esimerkiksi tulenkestävän materiaalin paljaana oleva pinta-alue on suhteellisen pieni laitteen herkkyyden minimoimiseksi mekaanisen väärinkäytön ja saastumisen suhteen ja myös laitteen johtavan ja eristävän alueen välinen rajapinta varmistaa, että vuotopurkaukset, jotka normaalisti liittyvät tällaiseen raja-alueeseen, tapahtuvat kestävämmässä tulenkestävässä osassa eivätkä herkemmässä polymeerisessä osassa.

Tätä tarkoitusta varten polymeerisen osan etäisyys johtavasta osasta tai osista valitaan sen varmistamiseksi mahdollisimman pitkälti, että suurin osa sähköpurkaustoiminnasta, joka voi tapahtua laitteen ulkopinnalla, on rajoitettu tulenkestävään osaan ja pidetään erossa polymeerisestä osasta. Siten tulenkestävän materiaalin koko pituuden, joka on paljaana laitteen ulkopinnalla, tulisi ylittää etäisyys ilmassa, joka kuivissa olosuhteissa olisi riittävä kestämään laitteen toimintajännitteen, jos tämä jännite olisi kohdistettava suoraan tulenkestävän materiaalin tämän pituuden poikki.

Tulenkestävän materiaalin paljaana olevan osan pituus eristin-laitetta pitkin on valittava minimiarvoksi, joka vaaditaan yllä esitettyjen sekä tulenkestävän osan että polymeerisen osan etujen saavuttamiseksi. Tämä pituus ja siten paljaana oleva tulenkestävä pinta-alue on valittava riippuen esimerkiksi eris-tyslaitteen mallista, sen käyttöjännitteestä ja käyttöolosuhteista, kuten saastumisen laajuudesta, ja se on sitä suurempi, mitä korkeampi käyttöjännite on ja mitä ankarampia käyttöolosuhteet ovat. Kuitenkin noin 7,5 cm:n sylinterimäiselle alus-taläpimitalle valittu minimipituus olisi tavallisesti yli noin 10 mm, tyypillisesti noin 20 mm ja tavallisesti alle 40 mm. Edelleen mitä suurempi tulenkestävän osan läpimitta on, sitä suurempi on todennäköisyys, että purkaustoiminta johtavan osan ja polymeerisen osan välillä tulenkestävän osan pintaa pitkin tapahtuu yhdessä tai useammassa erillisessä kehällä olevassa kohdassa, pikemminkin kuin levittyy tasaisesti ympäri. Tällai- 6 79418 nen erillinen toiminta pyrkisi olemaan vahingollisempi polymeeriselle osalle johtuen korkeammista virtatiheyksistä. Tällaisissa laitteissa tästä syystä tulenkestävän osan pituus, joka erottaa johtavan ja polymeerisen osan toisistaan, täytyy ehkä olla pitempi kuin muutoin olisi selvää.

Laitteissa voi olla yleisesti pitkänomainen muoto ja osat voivat olla kolineaarisia. Tulenkestävä osa voi olla valmistettu edullisesti yksinkertaiseen muotoon, esimerkiksi sylinterimäi-senä tankona tai putkena. Tämän yksinkertaisen muodon eräs etu on se, että sylinteri, jossa ei ole ulkonemia, kuten ulokkeita tai poimuja, ja joka on valmistettu tulenkestävästä materiaalista, kuten posliinista, on luontaisesti mekaanisesti hyvin vahva. Laitteen vaadittu ulkoinen muoto, esimerkiksi poimutettu tai ulokkeinen, voidaan sopivasti saada aikaan muotoilemalla sopivasti polymeerinen osa. Edelleen polymeerisen materiaalin käytöllä tulenkestävän materiaalin sijasta on etuna laitteen painon huomattava väheneminen. Eräässä erityisessä edullisessa suoritusmuodossa tulenkestävä osa muodostaa laitteen yleisesti sylinterimäisen ytimen, johtava osa on asennettu sen toiseen päähän ja polymeerinen materiaali on yleisesti sylin-terimäinen muodoltaan, jossa on poimutettu tai ulokkeinen pinta, ja se on asennettu tulenkestävän materiaalin päälle aksiaa-lisesti etäisyydellä johtavasta osasta. Edelleen polymeerinen materiaali voi kulkea tulenkestävän osan toisesta päästä toiseen johtavaan osaan päin laitteen toisessa päässä ja erotettu toisesta komponentista toisella tulenkestävällä osalla. Toinen tulenkestävä osa voi käsittää tulenkestävän osan jatkeen, esimerkiksi olemalla polymeerisen osan alusta.

On otettava huomioon, että useampi kuin yksi polymeerinen osa voi sisältyä laitteeseen ja nämä osat voidaan erottaa eristävillä tulenkestävillä osilla. Lineaarisessa järjestyksessä esimerkiksi seuraavat osat voivat peräkkäin muodostaa ulkopinnan: johtava osa, esimerkiksi metalliliitin. laitteen toisessa päässä, tulenkestävä osa, polymeerinen osa, toinen tulenkestävä osa, toinen polymeerinen osa, vielä yksi tulenkestävä 7 79418 osa ja yksi johtava osa, esimerkiksi metalliliitin toisessa päässä.

Polymeerinen osa tai jokainen polymeerinen osa tai jotkin polymeerisistä osista voivat sisältää ulokkeita ulkopinnalla tai ne voi olla poimutettu. On myös selvää, että polymeerinen osa voi sisältää ulokkeisen tai poimutetun ulkopinnan.

Polymeerinen osa voi olla regeneroitu (esimerkiksi lämmöllä) tai valettu tai työntösovitettu alustalle, joka voi olla laitteen tulenkestävällä osalla muodostettu ydin.

Regeneroitava tuote on tuote, jonka dimensionaalinen muoto voidaan tehdä muuttuvaksi, kun siihen kohdistetaan sopiva käsittely. Tuote voi olla kuumaregeneroitavissa siten, että dimensionaalinen muoto voidaan muuttaa, kun siihen kohdistetaan lämpökäsittely. Tavallisesti nämä tuotteet regeneroituvat kuumennettaessa alkuperäiseen muotoon, josta ne on edellä defor-moitu, mutta tässä käytetty käsite "kuumaregeneroi tava" sisältää myös tuotteen, joka kuumennettaessa omaksuu uuden muodon, vaikkakaan sitä ei ole edellä deformoitu.

Yleisimmässä muodossaan tällaiset tuotteet sisältävät kuumaku-tistettavan hylsyn, joka on valmistettu polymeerisestä materi-·;*: aalista, jolla on elastisen tai plastisen "muistin" ominaisuus, • kuten on esitettu esimerkiksi US-patenteissa 2027962, 3086242 ja 3597372. Kuten on esitetty esimerkiksi US-patentissa 2027962, alkuperäinen dimensionaalisesti kuumastabiili muoto voi olla ohimenevä muoto yhtäjaksoisessa prosessissa, jossa esimerkiksi paisutetaan suulakepuristettu putki sen ollessa kuumana dimensionaalisesti kuumassa epästabiiliksi muodoksi, toisissa so-' vellutuksissa ennakolta muodostettu dimensionaalisesti kuuma- stabiili tuote deformoidaan dimensionaalisesti kuumassa epävakaaksi muodoksi erillisessä vaiheessa.

- - Polymeerinen materiaali voidaan verkkouttaa missä tahansa sen valmistusvaiheessa, mikä parantaa haluttua dimensionaalista 8 79418 regeneroitavuutta. Eräs tapa kuumaregeneroitavan tuotteen valmistamiseksi on muovata polymeerinen materiaali haluttuun kuu-mastabiiliin muotoon, verkkouttaa tämän jälkeen polymeerinen materiaali, kuumentaa tuote polymeerisen materiaalin kiteisen sulamispisteen tai amorfisten materiaalien kohdalla pehmenemispisteen yläpuolella olevaan lämpötilaan, deformoida tuote ja jäähdyttää tuote kun se on deformoidussa tilassa, niin että tuotteen deformoitu tila säilyy. Käytössä, koska tuotteen de-formoitu tila on kuumassa epästabiili, lämmön käyttö saa tuotteen omaksumaan alkuperäisen kuumastabiilin muotonsa.

Muissa tuotteissa, kuten on esitetty esimerkiksi GB-patentissa 1440524, elastomeerinen elin kuten ulompi putkimainen elin pidetään venytetyssä tilassa toisella elimellä, kuten sisemmällä putkimaisella elimellä, joka kuumennettaessa heikkenee ja antaa siten elastomeerisen elimen regeneroitua.

Esillä oleva keksintö suoritusmuodoissa, joissa tulenkestävä materiaali suljetaan polymeerisen materiaalin sisään, saa edelleen aikaan onton posliiniputken mekaanisen suojan murtumaa vastaan, jossa terävät särmikkäät sirpaleet voisivat muutoin hajota vaarallisesti ilmaan. Ukkosenjohdin voi esimerkiksi sisältää posliinisen pitkän onton kotelon, joka sisältää puoli-johdinten ryhmiä ja ehkä myös purkausvälejä. Kun tulenkestävä osa on osittain suljettu sisään polymeerisellä osalla esillä olevan keksinnön mukaisesti, kestävyys tihutöitä vastaan on : : parantunut ja siten vähenevät myös satunnaisessa murtumisessa esiintyvät vauriot.

Keksinnön eräässä suoritusmuodossa polymeerinen osa voi muodostaa yleisesti sylinterimäisen alustan, tulenkestävä osa voi olla myös yleisesti sylinterimäinen ja se on asennettu polymeerisen osan päälle, jolloin johtava osa on asennettu / tulenkestävän osan toisen pään päälle ja se on kosketuksissa polymeerisen osan kanssa.

Esillä olevan keksinnön mukaista laitetta voidaan käyttää myös optisen kuitukaapelin kanssa, jota käytetään suurjänniteympäris- 9 79418 tössä. Tällainen kaapeli ja sen käyttö on esitetty esimerkiksi GB-rinnakkkaispatenttihakemuksissa n:o 8235441 ja 8311048, jotka on sisällytetty tähän viitteenä. Esillä olevaa laitetta voidaan käyttää optisen kuitukaapelin maadoitusjärjestelmässä, joka kulkee johtimesta suuressa jännitteessä. Tällaisessa järjestelmässä polymeerinen kaapelin ulkovaippa voi muodostaa esillä olevan laitteen polymeerisen osan, tulenkestävä osa joka on esimerkiksi kauluksen muodossa, voi olla suljettu kaapelin päälle ja seuraavaaa maadoitusta varten oleva johtava osa, joka on muodostettu esimerkiksi kahdesta metallisesta puolikuoresta, voi olla puristettu kaapelin päälle ja suljettu tulenkestävän osan siihen päähän, joka on kauempana kaapelin suurjännitealu-eesta.

Laitteen johtava osa sisältää tavallisesti metallin tai seoksen, mutta se voi olla valmistettu myös muusta materiaalista, esimerkiksi johtavasta polymeerisestä materiaalista.

Laitteen eristävällä polymeerisellä osalla, joka on edullisesti sähköisesti olennaisesti ryömyvirrankestävä tulisi olla hyvät säänkesto-ominaisuudet, kun sitä käytetään ulkona, ja se voi käsittää termoplastisen materiaalin, joka voi olla verk-koutettu tai ei, kuumassa kovettuvan materiaalin tai elasto-meerisen materiaalin. Esimerkkejä sopivista termoplastisista ma- *:**: teriaaleista ovat polyeteeni, eteenikopolymeerit, kuten etee- nin ja etyyliakrylaatin kopolymeerit tai eteenin ja etyyliase-taatin kopolymeerit, tai eteenikopolymeerien ja muiden polymeerien seokset tai kopolymeerit, kuten eteenin ja propyleenin kopolymeerit tai elastomeerit, kuten eteeni, propyleeni ja si-1ikoni. Esimerkkeinä sopivista kuumassa kovettuvista materiaaleista ovat polyesterit ja epoksidit. Esimerkkeinä sopivista elastomeerisistä materiaaleista ovat EPDM ja silikonikumit.

-* Yllä mainitut materiaalit sisältävät tavallisesti täyteaineita niiden ominaisuuksien parantamiseksi, esimerkiksi säänkestä-vyyden, ryömyvirrankestävyyden ja kulutuskestävyyden suhteen.

- Tällaiset täyteaineet voivat sisältää aluminiumhydroksidia tai piitä. Sopivia materiaaleja yllä mainittujen lisäksi on 10 79418 esitetty GB-patenteissa n:ot 1337951 ja 1337952. Materiaalit voivat olla regeneroitavia tai ne eivät ole regeneroitavissa.

Eristävä tulenkestävä osa voi sisältää esimerkiksi posliinia, puolijohtavaa lasitetta tai muuta keraamista materiaalia tai lasia tai muuta lasimateriaalia tai kiillettä tai muuta luonnollista mineraalista eristysmateriaalia, mukaan lukien ne materiaalit, joita tällä hetkellä käytetään sähköeristysaineena suur jännite-eristimissä.

On myös selvää, että laitteen osat voivat vaatia niiden sulkemista yhteen, esimerkiksi kosteuden pääsyn estämiseksi niiden väliin. Tämä voidaan saada aikaan järjestämällä liimasta tai tiivistysaineesta tai kitistä koostuva päällyste osien väliin. Missä ei tarvita tiivistävää materiaalia mekaanisen sidoksen aikaansaamiseksi, voidaan käyttää esimerkiksi silikonirasvaa. Tiivistysmateriaali tulisi järjestää veden ja muiden epäpuhtauksien pääsyn estämiseksi ja sen viskositeetin tulisi olla sellainen, että se ei valu laitteen käytön aikana osien välistä.

Mieluimmin laitteen osat ovat vierekkäin.

Keksinnön kohteena on yleisesti myös menetelmä sähköeristin-laitteen muodostamiseksi, mikä laite käsittää sähköisesti joh-*: tavan osan, eristävän ja mieluummin ryömyvirrankestävän, poly- -- meerisen osan ja eristävän tulenkestävän osan, missä osat on järjestetty niin, että tulenkestävä osa sijoitetaan alueelle, missä odotetaan voimakkaampaa sähköpurkaustoimintaa käytössä.

Esillä olevan keksinnön mukaisesti saadaan edelleen aikaan menetelmä sähköeristinlaitteen muodostamiseksi, missä polymeerinen eristävä ja mieluummin ryömyvirrankestävä osa on järjestetty laitteen suurimman pinta-alueen aikaansaamiseksi, vähintään yksi sähköisesti johtava osa on järjestetty laitteen sähköliitännän aikaansaamiseksi ja eristävä tulenkestävä osa on järjestetty erottamaan polymeerinen osa ja johtava osa tai jokainen johtava osa toisistaan.

11 79418

Menetelmillä aikaansaadulla laitteella voi olla jokin tai kaikki esillä olevan keksinnön yllä esitettyjen järjestelyjen piirteistä.

Esillä olevan keksinnön mukaisia sähköeristinlaitteiden suoritusmuotoja ja tällaisten laitteiden valmistumenetelmiä selitetään nyt esimerkkinä viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on pvstyleikkauskuva suurjännite-eristimestä, jossa käytetään laitteen erästä suoritusmuotoa, kuvio 2 on kaaviomainen pystyleikkauskuva kuviossa 1 esitetyn eristimen osasta ja siinä nähdään neljä vaihtoehtoista sen päiden muotoa, ja kuvio 3 on pystyleikkauskuva suurjänniteympäristössä käytetyn optisen kuitukaapelin maadoitusjärjestelmästä, jossa käytetään laitteen erästä toista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 esitetty eristin on 25 kV:n rautatie-eristin ja se käsittää kiinteän sylinterimäisen posliinista valmistetun eris-tysytimen 2, jossa on galvanoitu rautapää 4, jossa on kiinni-tyssilmukka 6, joka on kiinnitetty sen kumpaankin päähän. Kuu-maregeneroitava eristvshylsy 8 on regeneroitu posliiniytimen 2 pituuden suurimman osan päälle ja suljettu vesitiiviisti sen päälle päätypäiden välissä 4, jolloin ydinosa 10 on paljaana hylsyn ja kummankin päätypään välissä. Hylsy 8 on valettu verk-koutetusta modifioidusta polyeteenistä, jolla on olennaisesti ryömyvirrankestävä ulkopinta. Hylsy 8 on muodoltaan yleisesti sylinterimäinen mukautuen regeneroitaessa ytimeen 2, mutta siinä on useita rengasmaisia laajentumia tai ulokkeita 12, jotka työntyvät sen ulkopinnasta. Ulokkeet 12 voivat muodostaa hylsyn 8 integraalisen osan. Vaihtoehtoisesti, kuten on esitetty katkoviivalla 14 kuvion 1 alemmassa puoliskossa, hylsy 8 voi olla kaksiosainen osa, joka sisältää putkimaisen regeneroitavan osan, jonka päälle on kiinnitetty useita erillisiä ulokkeita.

Kuviossa 1 esitetyssä 25 kV:n rautatie-eristimen esimerkissä, 12 79418 joka ei ole mittakaavan mukainen, yhden testatun näytteen mitat ovat sellaiset, että polymeerisen hylsyn pituus a ja paljaana olevan posliinin pituus b ovat eristimen kummassakin päässä 205 mm ja vastaavasti 65 mm. Tämä näyte alistettiin suo-lasumutestiin, jossa suolaliuosta suihkutettiin kammioon, joka 3 sisälsi näytteen konsentraatiossa, joka oli 25 kg NaCl:a/m vettä (s.o. noin 2,5 paino-%) virtausnopeuden ollessa 1,2 litraa/m /tunti. Suolasumusuihkua käytettiin 2 minuuttia ja näyte jätettiin sitten tunniksi siihen ja tämä jakso toistettiin viisikymmentä kertaa. Ensimmäisen kahden jakson aikana käytettiin 50 kV:n jännitettä laitteen päiden poikki ja jäljellä olevien 48 jakson aikana käytettiin 25 kV:n käyttöjännitettä.

Mitään läpilyöntiä ei tapahtunut ja vaikka purkaustoimintaa havaittiin posliiniosassa, polymeerisessä osassa sitä ei havaittu. Siten toisaalta polymeerinen osa on suojattu tulenkestävillä osilla vahingoittavalta sähkötoiminnalta ja toisaalta paljaana olevan posliinin pinta-alue on vain pieni prosentti koko eristävästä pinta-alueesta ja erittäin herkät laitteen osat, ulokkeet 12, ovat polymeeristä materiaalia, mikä ei halkea iskusta ja jolla on myös suhteellisen alhainen pintavapaa energia eikä se ole siten hyvin läpäisevä lian suhteen.

Taulukko I esittää testien tulokset, jotka suoritettiin mekaanisen vaurion määrittämiseksi, joka saatiin aikaan ampumalla ammuksia pienistä aseista kuviossa 1 esitettyyn eristimeen, jota nimitetään hybriditangoksi, ja vertailua varten saman yleisen ulkonaisen muodon omaavaan eristimeen, joka oli valmistettu posliinista ja jota nimitetään vakioposliiniksi. Hybriditangon edut on esitetty selvästi.

13 79418

Taulukko I - ampumistestit Näyte Testi Tulokset

Hybriditanko Haulikko 60 m:n Pallot kapseloitu, kantamalla ei murtumaa.

Vakioposliini Haulikko 60 m:n Vakava vaurio kantamalla ulokkeissa

Hybriditanko 0,22 kivääri Epäkeskinen isku lius- 10 m:n koitti tankoa. Keskeinen kantamalla isku halkaisi tangon.

Hylsy pidätti kaiken.

Vakioposliini 0,22 kivääri Halkesi:lentävä sirpale: 10 m:n eristin luhistui, kantamalla

Alla oleva taulukko II esittää tulokset sähkötesteistä, jotka suoritettiin esillä olevan keksinnön mukaisen eristimen näytteillä. Näytteet käsittivät lasiputken, jonka läpimitta oli noin 1,0 cm ja jossa oli sen pituuden osalla polymeerinen hylsy, jonka paksuus oli noin 1,1 mm. Metallielektrodit, jotka olivat noin 50 mm:n etäisyydellä toisistaan, kiinnitettiin putkeen siten, että yksi elektrodi kytki polymeerisen hylsyn lähellä sen toista päätä, ja toinen elektrodi kiinnitettiin lasiin polymeerisen hylsyn toisen pään toisella puolella. Polymeerisen hylsyn pään ja elektrodin välissä olevaa paljastettua lasin osaa nimitetään tulenkestävän kaistan leveydeksi ja testit suoritettiin, kuten on esitetty, erilaisissa kaistaleveyksissä, ja tarkoin määrätty jännite kohdistettiin elektrodien välillä. Näytteen alistettiin kaltevan tason seurantatesteihin (inclined plane tracking tests), jotka on määritelty standardissa ASTM D 2303 polymeeristen materiaalien arvioimiseksi, jolloin tulenkestävä kaista ulottui polymeerisestä hylsystä elektrodien alempaan osaan. Taulukko II esittää ajan, joka otettiin ennen kuin näytteet vioittuivat tai ajan, jona testit päättyivät.

14 7941 8

Taulukko II - Kaltevan tason testit

Tulenkestävän Testi päättyi kaistan leveys Aika Jännite Havainto mm_ (min) (kV) _ 0 180 3/00 Vioittuminen - vain kuluminen.

5 430 4,25 Vioittuminen - vain kuluminen.

10 600 4,75 Ei vikaa - hieman kulumista 20 600 4,75 Ei vikaa - merkityksetön kuluminen 40 600 4,75 Ei vikaa - vain haalistuminen

Tulenkestävän kaistan läsnäolon etu nähdään selvästi tehdyistä havainnoista, mutta on myös huomattava, että yli 20 mm:n tulenkestävän kaistan leveys ei tuota lisäetua testiolosuhteissa. Siten tällainen optimipituus tulisi määrittää eristyslaitteen varsinaisille käyttöolosuhteille polymeerisellä osalla suojattavan pinta-alueen maksimoimiseksi.

Kuviossa 1 esitetyssä laitteessa yksi osista, tulenkestävä osa toimii alustana, s.o. tukena muille osille. Kuitenkin voidaan järjestää alusta, joka on riippumaton näistä osista. Tällainen riippumaton alusta voidaan valmistaa materiaalista, kuten lasikuidusta, joka on herkkä sähkötoiminnan suhteen ja siten se olisi suojattava; tämä voidaan tehdä sopivasti asentamalla osat alustan päälle siten, että alustan pinta ei ole paljaana sähkötoiminnalle. Tällaisia järjestelyjä on esitetty kuviossa 2.

Kuviossa 2 kaaviomaisesti esitetyssä eristimessä on kiinteä sylinterimäinen ydin 40, joka saa aikaan mekaanisen tuen johtavia osia ja eristäviä ja tulenkestäviä osia varten, jotka muodostavat eristimen. Näiden osien neljä muotoa vaihtoehtoina kuviossa 1 esitetylle muodolle on esitetty yhdessä ytimessä 15 79418 yksinkertaisuuden vuoksi, vaikka on selvää, että käytännössä tavallisesti käytettäisiin vain yhtä muotoa, samaa kummassakin päässä.

Muodossa 42 polymeerinen hylsy 44 mukautuu ytimeen 40 ja kulkee sitä pitkin ja on aksiaalisesti etäisyydellä metallisesta pää-typäästä 46, joka on asennettu suoraan ytimen 40 päälle. Sy-linterimäinen posliinikaulus 48 kulkee polymeerisen hylsyn 44 ja päätypään 46 välissä olevan välin yli ja peittää ne.

Muissa muodoissa 42a, 42b ja 42c, joita nyt selitetään, osat, jotka ovat samasta materiaalista kuin muodon 42 osat, on merkitty vastaavilla viitenumeroilla, joissa on liitteet a,b ja vastaavasti c.

Muodossa 42a posliinikaulus 48a on porrastettu siten, että toisessa päässä se kulkee metallisen päätypään 46a yli, kun taas toisessa päässä se on järjestetty polymeerisen hylsyn 44a äärirajan alapuolelle.

Muodossa 42b posliinikaulus 48b on porrastettu, mutta se on sovitettu ytimen 40 päälle päinvastaisella tavalla kuin se on sovitettu muodossa 42a. Siten polymeerisen hylsyn 44b ääriraja sopii kauluksen 48b toisen pään alapuolelle ja metallinen pää-typää 46b sopii kauluksen toisen pään päälle.

Muodossa 42c posliinikaulus 48c on sylinterimäinen, mutta päinvastoin kuin muodossa 42, se on asennettu suoraan ytimen 40 päälle ja se on itse peitetty kummassakin päässä polymeerisellä hylsyllä 44c ja vastaavasti metallisella päätypäällä 46c.

Jokaisessa muodossa 42, 42a, 42b ja 42c kuten kuvion 1 mukaisessa laitteessa polymeerinen osa on erotettu johtavasta osasta tulenkestävällä osalla, ja siten se suojaa polymeeristä osaa vahingoittavalta sähkötoiminnalta.

On selvää, että eristimien osien kokoamisjärjestys voidaan ie 79418 määrittää polymeerisen osan rakenteella, esimerkiksi regeneroitava tai päälle työnnettävä.

Kuviossa 3 optinen kuitukaapeli 20 on kierretty kierukkamai-sesti paljaan metallisen 33 kV:n ripustettavan johtimen 22 ympäri informaation siirtämiseksi virranjakelun ala-asemien välillä, joista yksi on esitetty kaaviomaisesti kohdassa 24. Kaapeli 20 on irrotettu johtimesta 22 laitteella, joka on esitetty kaaviomaisesti kohdassa 26 ja joka on esitetty yksityiskohtaisesti GB-patenttihakemuksissa n:ot 8233833 ja 8311048, niin että se voidaan saattaa turvallisesti maadoitetulle vastaanottoasemalle 24. Kaapelissa 20 on eristävä polymeerinen ryömy-virrankestävä ulkovaippa, joka johtimessa 22 on 33 kVtssa ja joka asemalla 24 on maadoitusjännitteessä. Juuri ennen saapumistaan asemalle 24 sähköliitäntä tehdään eristyslaitteen 28 avulla kaapelista maapisteeseen 30. Laite 28 käsittää kaksiosaisen posliinikauluksen 32, jossa on poimutettu ulkopinta ja joka on tiivistävästi kiinnitetty kaapelin 20 ympärille, ja metallisten puolikuorten 34 parin.

Kuoret 34 on yläpäissä järjestetty vastaanottamaan ja kiinnittämään kauluksen 32 ja kuorien kapeammissa alapäissä ne on puristettu kaapelin 20 päälle. Puolikuoret 34 on sähköisesti yhdistetty maapisteeseen 30. Purkaukset, jotka syntyvät vuoto-virrasta, joka virtaa optista kaapelia alas, pyrkii tapahtumaan metallisten puolikuorien 34 yläpäiden ja posliinikauluksen 32 rajapinnassa eikä sähköisesti arassa kauluksen 32 yläpään ja polymeerisen kaapelivaipan välisessä rajapinnassa. Merkittävä optisen kapselin vaipan purkaustoiminnan aiheuttama vaurio on siten vältetty.

On selvää, että esitettyjen erilaisten sovellutusten lisäksi keksinnön mukaista laitetta ja menetelmää voidaan käyttää myös muissa sovellutuksissa, esimerkiksi kaapelinpäätteissä ja läpivienneissä, joissa, vaikka yleisesti olisi edullista käyttää polymeeristä eristysosaa, johtavan osan läheisyys voisi vaikuttaa haitallisesti polymeerisen materiaalin ikään.

17 7941 8

Edelleen on selvää, että polymeerinen osa voidaan lisätä tulenkestävään osaan, joka saa aikaan olemassa olevan laitteen, esimerkiksi suurjännite-eristimen eristyspinnan esillä olevan keksinnön mukaisen laitteen valmistamiseksi, jolloin laitteen suorituskykyä voidaan parantaa erittäin edullisella tavalla. Esimerkiksi ulokkeinen polymeerinen osa voidaan lisätä posliiniseen suurjännite-eristimeen sen sykäystehon parantamiseksi tai sen muuntamiseksi sisäeristimestä sopivaksi ulkoeristimeksi.

Claims (17)

1. Sähköeristinlaite, Jossa on ulkopinta, joka käsittää vähintään yhden sähköisesti johtavan osan <4; 46; 34>, joka saa aikaan laitteen sähköliitännän, sähköisesti eristävän pintavirran kestävän polymeerisen osan (8; 44; 20), ja eristävän tulenkestävän osan <10; 48; 32), joka erottaa ainakin yhden johtavan osan polymeerisestä osasta ulkopintaa pitkin, tunnettu siitä, että polymeerinen osa <8; 44; 20) muodostaa laitteen pääasiallisen pinta-alueen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sillä on yleisesti pitkänomainen muoto ja yksi johtavista osista (4, 46, 46a, 46b, 46c) on sen ensimmäisessä päässä ja että polymeerinen osa <8, 44, 44a, 44b, 44c) ulottuu tulenkestävän osan <10, 48, 48a, 48b, 48c) ensimmäisestä päästä toista johtavaa osaa kohti laitteen toisessa päässä ja se on erotettu toisesta johtavasta osasta vielä tulenkestävällä osalla.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu siitä, että vähintään yksi osista <4, 46, 46a, 46b, 46c, 8, 44, 44a, 44b, 44c, 10, 48, 48a, 48b, 48c) muodostaa alustan vähintään yhtä muuta osaa varten.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi sähköisesti johtavaa osaa (4), jolloin tulenkestävä osa <10) ulottuu alustana <2) johtavien osien <4) välille ja on kiinnitetty kumpaankin johtavista osista ja jolloin polymeeriosa <8) on asennettu tulenkestävälle alustalle <2) niin, että tulenkestävä alusta erottaa pituussuunnassa polymeeriosan <8) kummastakin johtavasta osasta < 4).

5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi sähköisesti johtavaa osaa <46, 46a, 46b, 46c), jolloin pitkänomainen sähköisesti eristävä ja ei- 19 7941 8 pintavirrankeetävä alusta <40> ulottuu johtavien osien välille ja on kiinnitetty kumpaankin johtavista osista; jolloin poly-meeriosa <44, 44a, 44b, 44c) on asennettu alustalle (40); ja jolloin kaksi tulenkestävää osaa <48, 48a, 40b, 48c) ulottuu polymssriosan ja johtavien osien vastaavien päiden välille.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että se käsittää kaksi sähköisesti johtavaa osaa (4), jolloin tulenkestävä osa (10) ulottuu alustana (2) johtavien osien (4) välille ja on kiinnitetty kumpaankin johtavista osista <4); jolloin useita mainittuja polymeeriosia <8; 14, 12. on asennettu tulenkestävälle alustalle (10) ja on erotettu pituussuunnassa erilleen toisistaan niin, että polymeeriosat muodostavat laitteen pääasiallisen eristävän ulkopinnan; ja jolloin tulenkestävä alusta erottaa pituussuunnassa polymee-riosat toisistaan ja johtavista osista.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukainen laite, tunnettu siitä, että siinä on useita polymeeriosia <8, 14, 44, 44a, 44b, 44c), jotka ovat erillään toisistaan.

8. Jonkin patenttivaatimuksista 3-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että kukin polymeerinen osa (8, 14, 44, 44a, 44b, 44c) on ennalleenpalautettu tai valettu tai työntösovi-tettu alustalle.

9. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että vähintään yhdessä polymeeri-osassa <8, 14, 44, 44a, 44b, 44c) on poimutettu tai ulokkeinen ulkopinta <12).

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että vähintään yhden polymeeriosan <8, 14, 44, 44a, 44b, 44c) ulkopinta käsittää pituussuunnassa välimatkan päässä toisistaan olevia ulokkeita (12), jotka ulottuvat ulospäin jokaisen polymeeriosan olennaisesti sylin-terimaisestä ydinosasta. 20 7941 8

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen laite, tunnettu siitä, että ulokkeet (12) ja ydinosa <2, 40) on muodostettu keskenään rakenteellisesti yhtenäiseksi.

12. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että polymeerioeat tai vähintään yksi polymeeriosa on ennalleenpalautuva.

13. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että polymeeriosa käsittää kuituoptisen kaapelin ulkosuojan.

14. Menetelmä sähköeristinlaitteen muodostamiseksi, jolloin vähintään yksi sähköisesti johtava osa <4; 46; 34) on järjestetty aikaansaamaan laitteen sähköliitäntä ja sähköisesti eristävää pintavirrankestävää polymeeriosaa <8; 44; 20) ja johtavaa osaa tai jokaista johtavaa osaa erottaa ulkopintaa pitkin eristävä tulenkestävä osa <2; 48; 32), tunnettu siitä, että polymeeriosa <8; 44; 20) on järjestetty muodostamaan laitteen pääasiallinen eristävä pinta-alue.

15. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että asennetaan kaksi mainituista johtavista osista välimatkan päässä toisistaan oleviin kohtiin alustana toimivan tulenkestävän osan pituudelle ja että polymeeriosa asennetaan ainoastaan tulenkestävän osan pitkänomaiselle osuudelle niin, että tulenkestävä alusta erottaa polymeeriosan pituussuunnassa jokaisesta johtavasta osasta.

16. Patenttivaatimuksen 14 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kun eristävään osaan kohdistuu suurjännitteinen sähkökenttä, mikä saa vuotovirran kulkemaan sen ulkopintaa pitkin, jolloin tulenkestävä osa on asennettu polymeeriosalle, ja johtava osa on maatettu ja asennettu välittömästi tulenkestävän osan viereen niin, että pintavirran reitti polymee-riosaa pitkin ulottuu siitä peräkkäisesti tulenkestävän osan ulkopintaa pitkin ja johtavan osan kautta maapotentiaaliin.

17. Jonkin patenttivaatimuksista 14-16 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että polymeerioea ennalleenpalautetaan tai työntösovitetaan tai valetaan laitteen alustan päälle. 21 7941 8