KR100375646B1

KR100375646B1 - 고압인가를위한실리콘고무로제조된전기절연체

Info

Publication number: KR100375646B1
Application number: KR1019970700574A
Authority: KR
Inventors: 마르틴 쿨; 페터 베졸트; 레네 마인아르디스
Original assignee: 세람텍 아게 이노바티베 세라믹 엔지니어링
Priority date: 1994-07-29
Filing date: 1995-07-07
Publication date: 2003-06-12
Also published as: EP0774157B1; US6051796A; MY114100A; DE59510933D1; KR970705150A; CN1154758A; DE4426927A1; EP0774157A1; ATE272888T1; BR9508451A; WO1996004667A1; CN1089935C; ES2220947T3; JP3774229B2; JPH10505456A; ZA956305B

Abstract

플라스틱 전기 고압 절연체는 유리 섬유 로드와 유리 섬유 로드(1)를 포위하는 실리콘 고무로 제조된 하나 이상의 보호 슬리브(2)를 구비한다. 보호 슬리브(2)는 절연체 양 단부의 금속 설치부(5) 뿐아니라, 볼록한 상부면 및 오목한 또는 편평한 바닥면을 갖는 같은 중심의 우산형태의 벌지(3)를 구비한다. 우산 형태의 벌지의 바닥면은 적어도 1 mm 깊이를 갖는 하나 이상의 홈(4)을 구비한다.

Description

고압 인가를 위한 실리콘 고무로 제조된 전기 절연체

가공전선로(overhead line)를 위한 고압 절연체는 자기(磁器) 또는 유리와 같은 전기적으로 절연되는 세라믹 재료로부터 오랫동안 제조되었다. 이와 동시에, 복합 설계로 유리섬유 코어 및 플라스틱으로 된 차폐물 커버를 포함하는 절연체들이 점점 중요성을 얻고 있는데, 왜냐하면 상기 절연체가, 비교적 가벼운 고유 중량이외에, 화기(fire arm)로부터의 발사체에 대해 향상된 기계적 저항을 포함하는 일련의 장점들에 의해 두드러지기 때문이다. 이 경우, 그러한 복합 절연체의 차폐물 커버는 대부분 사이크로알리패틱 에폭시 수지(cycloaliphatic epoxy resin) , 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoro-ethylene), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(ethylene-propylene-diene rubber) 또는 실리콘 고무 등으로 구성된다.

다른 차폐물 재료로 된 복합 절연체와 비교할 때, 그리고 종래의 절연체와 비교할 때, 실리콘 고무로 된 차폐물 커버를 갖는 복합 절연체는 매우 오염된 대기 영역에서 사용될 때, 우수한 절연 특성을 제공한다는 장점을 가진다. 이러한 이유로, 대기 오염으로부터 발생하는 전기 절연 문제를 갖는 기존의 가공전선로의 성능을 향상시킬 목적으로, 종래의 절연체를 실리콘 고무로 된 차폐물 커버를 갖는 복합 절연체로 교체함으로써 실리콘 고무 절연체가 점점 많이 사용되고 있다.

절연체를 작동하는데 필요한 트래킹 경로(tracking path)는 차폐물들의 수와 직경에 따라 구해질 수 있다. 절연체를 사용하는 영역에서의 대기 오염이 매우 높은 경우에, 절연체의 트래킹 경로는 대기 오염이 낮은 곳에서의 사용 영역에서 보다 길어야 한다. 이 경우, 세드 돌출정도(shed overhang) 및 차폐물 간격에 대해 물리적인 제한이 존재하는데, 상기 물리적인 제한은 IEC 간행물 815에 규정되어 있다. 절연체 길이 대 트래킹 경로의 특정 비를 얻을 목적으로 임의의 큰 직경으로 스크린들을 형성하는 것은 불가능하며, 상기 스크린들을 임의로 밀집하여 배치하는 것 또한 불가능하다. 따라서, 여기서는 편평한 차폐물에 대해서 고유의 제한이 정해진다.

그러므로, 트래킹 경로를 연장할 목적으로, 플라스틱 복합 절연체의 차폐물의 밑면에 홈을 설치하는 것이 이미 제안되었다. 그와 같은 절연체는, 예를 들어, EP-A-0 223 777 또는 DE-A 11 80 017 호에서 제시되었다. 상기 공보에 기재된 절연체는 그 자체로 실용성이 없다는 것이 입증되었다. 차폐물 밑면에 있는 홈은, 유리 또는 자기로 된 캡-핀 절연체(cap-and-pin insulator)로부터 공지된 것인데, 대기로부터의 오염물로 채워지기 쉽다. 상기 홈은 비에 의해 세척되지 않기 때문에, 그러한 절연체의 자기 정화 특성은 불량하다. 안개 속에서의 높은 표면 전도성의 결과, 종래의 재료로 된 상기 절연체는 전기적으로 섬락(flashover)되기 쉬우며, 플라스틱으로 된 상기 절연체는 트래킹 또는 부분적인 연소의 위험에 노출된다. 결국, 보다 양호한 자정 능력 때문에, 대기 오염이 높은 영역에서는 현재 밑면에 홈이 없는 편평한 차폐물을 갖는 종래의 절연체 및 복합 절연체가 사용된다. 이들 절연체들은 차폐물의 직경을 크게 하고 이에 따라 절연체의 길이를 길게 함으로써 필요한 트래킹 경로를 얻고 있지만, 이는 바람직하지 않다.

GB-A-2 089 141 호는, 개개의 미리 제조된 차폐물들을 유리섬유 막대 위로 밀어 넣고, 실리콘 고무로 구성될 수 있는 차폐물들이 그 밑면이 편평하거나 또는 도면에 따라 리브(rib)들로 구성될 수 있는 플라스틱 복합 절연체를 기술한다. 차폐물 접합부(shield joint)들은 상호 연결된 금속 링 또는 중공 실린더에 의해 전기적으로 교락(bridge)되어야 한다.

WO 92/10843 호는, 예컨대, 폴리디메틸실록산 또는 디메틸실록산/메틸비닐실록산 혼성중합체와 같은 중합체 재료로 된 적어도 하나의 차폐물이 자기(磁器) 성분에 고정되어 있는 캡-핀(cap-and-pin) 절연체를 개시한다. 상기 차폐물들의 밑면은 리브를 가질 수 있다. 개개의 캡-핀 절연체들은 금속 접속 링크를 통해 결합되어 절연체 체인을 형성할 수 있다.

EP-A-0 033 848호는 멀티-파트 몰드를 사용할 수 있는 사출성형법 또는 트랜스퍼 성형법으로 GRP 막대가 차폐물로 덮이는 플라스틱 복합 절연체의 생산 방법을개시한다. 실리콘 고무는 특히 차폐물 커버의 재료로서 명시되어 있다.

본 발명은, 적어도 하나의 유리섬유 막대와; 상기 유리섬유 막대를 둘러싸며, 절연체의 종축 방향을 따라 배치되고 볼록한 상부면과 오목한 또는 편평한 밑면을 형성하는 방식으로 세드(shed)의 형태로 구부러진 동심의 벌지(bulge)들을 갖는 실리콘 고무로 제조된 적어도 하나의 차폐물 커버(shield covering)와; 상기 절연체 양단부의 금속 피팅(metal fitting)을 포함하는 플라스틱으로 제조된 전기 고압 절연체(electric high-voltage insulator)에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 절연체의 부분 단면도.

도 2는 가공전선로 절연체의 차폐물을 개략전으로 도시한 도면.

도 3은 본 발명에 따른 절연체 B를 종래 기술에 따른 절연체 VB와 비교하여 도시한 도면.

도 4는 절연체 B 및 VB에 대한 1000 시간의 시험 시간 동안의 누설 전류의 결과를 도시한 도면.

본 발명의 목적은, 전체적으로 감소된 길이와 함께 보다 긴 트래킹 경로를 갖고, 동시에 IEC 간행물 815에 따른 물리적인 치수를 충족하며, 보다 저감된 비용으로 생산할 수 있고, 또 매우 오염된 대기에서 사용할 때 우수한 절연 특성을 갖는 고압 절연체를 제공하는 것이다.

상기 목적은 서두에서 언급된 포괄적 타입의 절연체를 사용하여 본 발명에 따라 달성되는데, 차폐물 커버 및 별지들은 본질적으로 충전재-함유-폴리비닐디메틸실록산(polyvinyldimethylsiloxane plus filler)으로 구성되며 과산화물과 가교결합되고, 차폐물 커버 및 벌지의 쇼어(Shore) A 경도는 적어도 40 이며, 세드 형태로 구부러진 벌지들은 각각 그 밑면에 적어도 하나의 홈(4)을 갖는다는 점에서 상기 절연체의 특징이 있다.

절연체 제조업자 및 사용자의 예상과는 반대로, 놀랍게도, 실리콘 고무로 제조되고 차폐물의 밑면에 홈을 갖는 복합 절연체의 경우, 다른 재료로 제조되었지만 유사한 기하학적 차폐물 설계를 갖는 이전에 공지된 절연체의 경우보다 더욱 양호한 절연 특성이 나타난다는 사실이 발견되었다.

본 발명에 따라, 세드(shed) 형태로 구부러진 벌지(bulge)들의 밑면 영역에 다수의 홈이 배치되는 것이 양호하다. 이 경우에, 상기 홈들은 피크로부터 바닥까지의 거리로서 측정할 때 최소 깊이가 적어도 1 mm 를 갖도록 설계되며, 양호하게는 홈들의 깊이가 5 내지 50 mm의 범위에 있도록 설계된다. 이웃한 피크들 사이의 거리로서 측정할 때, 홈들의 폭은 3 내지 200 mm의 범위, 양호하게는 5 내지 80 mm의 범위에 있다. 또한, 홈과 그 모서리 영역에서는 예리하지 않고 둥글게 설계된 코너 및 포인트가 양호하다. 홈들 사이에 돌출한 돌기 웹(protruding web)은 수직으로 또는 가파르게 기울어질 수 있다. 인접한 홈들을 동심원으로 배치하면, 원통형 또는 원뿔형의 웹이 형성된다. 상기 홈 또는 웹들은 양호하게는 종축을 중심으로 동심원상으로 연장되지만, 중심을 벗어나게 연장될 수도 있다.

본 발명에 따른 양호한 실시예에 있어서, IEC 간행물 815에 따라 l₄/d의 비율은 상위 값 5로 제한되어야 한다: 여기서, 변수 l₄는 양호하게는 횡단 표면 내에 종축을 포함하는 횡단면 내의 두 점 사이에 있는 차폐물의 표면에서의 실제 트래킹 경로를 나타내고, d는 공기를 통한 상기 점들 사이의 최단 거리를 나타낸다.

본 발명에 따른 절연체는 DE-A-27 46 870 호에 기재된 방법을 사용하여, 차폐물들을 개별적으로 형성하고, 실리콘 고무로 코팅된 유리섬유 막대 위로 방사상으로 압축응력을 주는 방식으로 상기 차폐물들을 밀어 넣고, 상기 실리콘 고무 층과 함께 상기 차폐물들을 가황 처리함으로써 제조될 수 있다. 상기 방법은, IEC 815에서 규정된, 세드 돌출정도 및 차폐물 간격에 대한 제한을 준수하면서, 절연체의 전체적인 길이를 선택하는데 있어서 그리고 소망하는 트래킹 경로를 선택하는데 있어서 큰 자유도를 허용한다.

차폐물 커버를 위한, 특히, 차폐물을 위한 재료로서, 양호하게는 쇼어 A 경도가 60 이상인 실리콘 고무가 사용되는데, 이와 같은 실리콘 고무는 충전재와 폴리비닐디메틸실록산으로 구성되고 과산화물을 사용하여 가교결합되는 HTC 실리콘 고무(HTC=hot-temperature-crosslinking; 고온가교)에 의해 공급된다. 그 밖의 실리콘 고무들도, 그것이 폴리유기디메틸실록산(polyorganodimethylsiloxane)인 한, 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 특히 적당한 실리콘 고무는 양호하게는 내연성(flame-resistant)을 갖도록 배치되는데, 그 결과, IEC 간행물 707에 따른 가연성 등급 FVO을 얻을 수 있다. 이는 산화 알루미늄 수화물 충전재를 포함하거나 백금-구아니딘(guanidine) 착물(complex)을 사용함으로써 달성할 수 있다. 따라서, 향상된 내연성 이외에, 적어도, DIN VDE 0441 파트 1에 따른 고압 트래킹 저항(tracking resistance) HK2 및 고압 아크 저항 HL2를 또한 얻을 수 있다. HK 등급 2의 고압 트래킹 저항을 충족시키기 위해서는, 5 개의 테스트 시료가 다단계 테스트에서 6 시간의 지속기간에 걸쳐 3.5 KV의 전압에 견뎌야 한다. HL 등급 2의 고압 아크 저항을 달성하기 위해서는, 10 개의 테스트 시료가 240 초 이상의 연소시간에 걸쳐 아크에 성공적으로 노출될 수 있어야 한다. 실리콘 고무로 된, 본 발명에 따른 고압 절연체는 DIN VDE 0441, 파트 1에 따른 등급 HD2에 따라 고압 확산강도를 충족한다.

본 발명에 따른 절연체를 제조할 때 추가로 주의해야 할 점은, 홈과 함께 형성될 차폐물을 성형할 때, 차폐물이 형성되는 몰드의 충전작업은 완벽하게 그리고 가능한 공기를 포함하지 않고 달성되어야 한다는 것이다.

또한, 본 발명에 따른 차폐물 설계와 재료의 조합은 추가적인 이점을 제공한다. 실리콘 고무는 실리콘 합성이 순수한 실리콘으로부터 처리되기 때문에 비싼 재료로 알려졌다. 따라서, 실리콘 고무로 된 절연체의 편평한 차폐물 설계들은 재료의 사용을 최소화하는 것을 목표로 하며, 일부는 차폐물을 얇게 하도록 한다. 따라서, 실리콘 고무로 된 얇은 차폐물, 특히 비교적 큰 직경의 차폐물들은 기계적으로 불안정하며, 따라서 저장 및 운반되는 동안 변형되기 쉽고 기계적으로 쉽게 손상될 수 있다. 차폐물 밑면에서 홈을 사용하는 것은 편평한 차폐물과 동일한 또는 심지어 그 보다 긴 트래킹 경로와 함께 차폐물의 직경을 보다 작게 유지할 수 있게 하며, 이 경우에, 차폐물은 차폐물 밑면에 있는 홈의 보강 효과로 인하여 충분한 정도의 기계적인 안전성을 얻는다. 홈을 위한 재료의 사용은 적으며 그에 의해 얻어진 트래킹 경로 길이에 의해 상기 재료의 사용은 크게 보상되는데, 왜냐하면 편평한 차폐물의 경우에 있어서 트래킹 경로의 연장은 오로지 직경의 증가를 통해서만 달성될 수 있기 때문이며, 이점은 재료의 계산에 있어서 2차 방정식의 특징을 갖게 한다.

본 발명에 따른 복합 설계의 고압 절연체는 다수의 도면을 참조하여 실시예를 통해 설명될 것이다. 상기 도면 및 실시예는 고압 가공전선로 절연체를 설계하기 위한 규정을 포함하며 또한 차폐물의 설계와 구성을 커버하는 IEC 간행물 815를 참조한다.

도 1은 본 발명에 따른 절연체의 부분 단면을 도시한다. 상기 절연체는 막대 내에서 축방향으로 무한히 평행한 방식으로 배치된 에폭시 수지로 함침된 유리섬유들로 구성될 수 있는 유리섬유 막대(1)로 구성된다. 상기 유리섬유 막대(1)는 유리섬유 막대(1)의 표면 위에서 가황 처리된 이음매 없는 연속 실리콘 고무층(2)(이하, 차폐물 커버)으로 둘러싸인다. 상기 차폐물 커버(2)의 표면 위에는, 밑면에 홈(4)들을 설치한 실리콘 고무로 된 차폐물(3)(이하, 벌지)들이 배치된다. 상기 벌지(3)들은 미리 제조되어, 방사상으로 압축응력을 주는 방식으로 차폐물 커버(2) 위로 밀어 넣어지며, 상기 커버와 함께 가황 처리된다. 절연체의 단부에는, 유리섬유 막대(1)로부터 절연체 서스펜션(도시되지 않음)에까지 인장력을 전달하기 위한 절연체의 두 금속 피팅(fitting)(5)들 중 하나가 위치한다. 금속 피팅(5)은, 예컨대, 강철, 주철 또는 그 밖의 금속 재료로 구성될 수 있고 방사상의 압축에 의해 유리섬유 막대(1)의 단부에 결합될 수 있다. 도 1은 본 발명에 따르며 교호하는 벌지 직경을 갖는 절연체의 실시예를 도시한다; 동일한 직경의 벌지 또는 일련의 벌지들에서 여러 가지로 변화되는 직경을 갖는 벌지를 사용하는 것도 가능하다.

도 2는 가공전선로 절연체의 벌지를 개략적으로 도시한 도면이다. 주요 치수의 표준은 다음과 같다:

벌지 부하(load) p,

벌지 간격 s,

관련된 트래킹 경로 l_d, 및

두 개의 벌지들 사이의 최소 이격 c.

이들 기하학적 변수들 사이의 관계는 IEC 간행물 815, 부록 D에 기재되어 있는데, 다음과 같다:

c ≥ 30 mm,

벌지 밑면에 홈을 갖는 벌지에 대해서 s/p ≥ 0.8

매끄러운 벌지 밑면을 갖는 벌지에 대해서 s/p ≥ 0.65

l_d≤ 5.

트래킹 경로 계수 CF는 전체 트래킹 경로 l_t와 섬락 거리 s_t의 비율이다. 즉, CF= l_t/s_t≤ 4.

프로파일 계수 PF는, 예컨대, 트래킹 경로 l_d와 동일할 수 있는 트래킹 경로 l 을 고려하고,

이다.

본 발명에 따른 절연체 B는 종래의 기술이 따른 절연체 VB와 비교하여 도 3에 도시되는데, 이는 실시예1에서 더욱 상세히 기술된다.

도 4는, 수직 설치 위치(아래쪽의 다중선) 및 수평 설치 위치(위쪽의 다중선)에 있어서, 실시예1에서 기술된 절연체 B 및 VB에 대한 1000 시간의 테스트 시간 동안의 누설 전류의 결과를 도시한다. 기호(signature)들은 2-벌지 절연체 B와 3-벌지 절연체 VB의 특성을 나타낸다.

본 발명은 가공전선로를 위한 고압 절연체의 실시예를 참조하여 상기에서 더욱 상세히 기술되었다. 물론, 본 발명은 또한, 컨버터, 부싱 등의 하우징 역할을 하는 중공 애자(hollow insulator)나 지지 애자(post insulator)로서 사용되는 실리콘 고무로 된 차폐물 커버를 갖는 고압 복합 절연체용으로도 이용될 수 있다. 본 발명은 전체 높이가 일정한 종래의 절연체가 대기 오염의 영역에서 섬락에 관하여 전기적 문제를 일으키는 경우에서도 양호하게 적용될 수 있다. 본 발명의 도움으로, 전체 높이를 변경하지 않고 트래킹 경로를 대기 조건에 맞게 할 수 있는 절연체를 제조하는 것이 가능하다.

실시예 및 비교예:

<실시예1>

도 3에 도시된 바와 같이, 각각의 경우에 두 개의 절연체가 제조되었다. 본 발명에 따른 절연체는 B1으로 표시하고, 종래 기술에 따른 절연체는 VB1으로 표시하였다. 두 절연체의 타입은, 두 타입의 섬락 거리 및 트래킹 경로가 동일한 크기이기 때문에, 전기적으로 등가인 것으로 간주될 수 있다. 4개의 절연체는 모두 DE-A-27 46 870에 기재된 방법에 따라 생산되었다. 상기 절연체들은 동일한 차폐물 커버 재료, 상세하게는, 쇼어 A 경도 80을 갖고 과산화물을 사용하여 가교결합된 충전재-함유-폴리비닐디메틸실록산으로 구성되었다. 충전재는 발열에 의해 얻은 (pyrogenically obtained) 규산 및 산화 알루미늄 수화물(aluminum oxide hydrate)로 구성되었다. 상기 재료의 아크 저항은 240 s (HL 2) 이상이고; DIN VDE 0441, 파트 1에 따라 결정된 바와 같이, 고압 트래킹 저항은 HK 2로 분류된다. IEC 간행물 707에 따른 내연성(flame resistance)은 등급 FVO에 대응하고, 고압 확산 강도는 등급 HD2 이다.

도 3의 (11) 및 (12)는, 상술된 타입의 홈들을 그 밑면에 갖는, 본 발명에 따른 절연체 B1의 이질적인 벌지를 표시하며, 도 1에 상세히 도시되어 있다. 절연체 VB1의 벌지(13)는 밑면이 편평하게 설계되어 있다. 사용된 벌지들의 데이터는 표 1에서 요약되어 있다.

[표 1] 사용된 벌지 타입의 특성

도 3에 있는 두 절연체의 트래킹 경로의 계산은 각 절연체에 대한 벌지의 트래킹 경로의 총계와 절연 길이 L 을 더함으로써 실행된다. IEC 간행물 815에 따라 놓여진 관계 및 절연체의 치수는 표 2에 명시된다.

[표 2] 절연체 VB1 및 B1의 특성

표 2는 양쪽 타입의 절연체가 IEC 간행물 815에서 지정된 표준을 충족하고 또한 전기적으로 거의 동일하다는 것을 보여준다. 사용된 실리콘 재료의 양이 조금 다르다: 본 발명에 따른 절연체 B1은 절연체 VB1 보다 실리콘 재료를 2.6 % 적게 필요로 했다.

4개의 절연체는 포그 챔버(fog chamber)에서 전기 내구성 테스트를 받았다. 상기 테스트는 IEC 간행물 1109에 더욱 상세히 기재되어 있다. 상기 테스트에서, 하나의 절연체가 포그 챔버 내에서 수평과 수직으로 각각 배치되었다. 테스트 전압은 14 kV이었다. 16 mS/cm의 전도성을 갖는 식염 안개(salt fog)를 인공적으로 발생시켰다. 테스트 동안, 절연체에 발생한 누설 전류는 1000 시간에 걸쳐 연속적으로 측정되었다. 테스트 중에 섬락이 발생하지 않았고, 절연체 위에 트래킹 경로 또는 부식 경로가 형성되지 않았기 때문에, 수평위치와 수직위치에서 모두 4개의 절연체가 이 테스트를 통과하였다.

도 4는 테스트 동안 절연체의 누설 전류에 있어서의 일시적 변화를 도시한 도면이다. 상기 도면은 수직 및 수평 설치위치 사이의 절연 성능에 있어서의 근본적인 차이를 보여준다. 수직 설치위치에 있어서, 두 타입의 절연체는 거의 동일한 성능을 보여주었다: 평균 누설전류에 있어서, 본 발명에 따른 절연체 B1은 0.03 mA이고, 종래 기술에 따른 절연체 VB1은 0.015 mA 이었다.

수평으로 설치된 절연체에서 측정한 경우의 반응은 달랐다. 여기서, 본 발명에 따른 절연체 B1은 20 mA의 평균 누설전류를 나타내었지만, 종래 기술에 따른 절연체 VB1은 대략 10 배 더 높은 평균값으로 대략 200 mA의 누설 전류를 가졌다. 본발명에 따른 홈의 효과는 이 테스트에서 특히 절연체의 수평 배치에서 알 수 있었다. 상기 테스트 결과는 놀라운 것이다. 왜냐하면, 다른 재료로 제조되고 홈이 형성된 벌지를 갖는 절연체가 홈이 없는 벌지를 가진 절연체의 경우 보다 절연성능이 더욱 불량하다고 알려져 있기 때문이다.

<실시예 2>

절연체의 트래킹 경로는 나중의 사용 위치에 따라 조절된다. 대기 오염이 높은 경우에는 긴 트래킹 경로를 필요로 한다. 본 실시예의 경우, 절연체는 3350 mm의 트래킹 경로를 갖는 110 kV 가공전선로용으로 제조되었다. 절연체의 전체 길이 및 그에 따라 고정된 절연 길이(L)가 규정되었다. 표 3은 종래 기술에 따른 절연체 VB2와 본 발명에 따른 절연체 B2의 특성을 나타낸다.

[표 3] 절연체 VB2 및 B2의 특성

수직으로 배치된 절연체의 경우, 벌지 외부에서 상부 피팅의 하부 에지로부터 하부 피팅의 상부 에지까지 측정할 때, 섬락 거리는 절연체에 걸쳐 팽팽하게 당겨진 섬유의 길이에 상응한다.

본 발명에 따른 절연체 B2용으로는, 표 1에 따른 벌지 타입 2가 선택되었다. 실시예 1에서와 같이 절연체 VB2에는 벌지 타입 3이 장착되었다. 표 3은 양 절연체가 IEC 간행물 815에서 규정된 표준을 충족한다는 것을 보여준다. 전기적 관점에서, 두 절연체는 섬락 거리 및 전체 트래킹 경로가 거의 같기 때문에 등가인 것으로 간주되어야 한다. 그러나, 본 발명에 따른 절연체 B2의 경우, 생산비용은 종래 기술에 따른 절연체 VB2 보다 확실히 저렴하다. 본 발명에 따른 절연체 B2의 차폐물 커버에 대해서 절연체 VB2 보다 실리콘 재료의 양이 15.6% 가 적으며, 24개의 벌지 대신에 19개의 벌지가 요구된다.

<실시예 3>

대기 오염도가 특히 높은 경우에 있어서, 예컨대, 사막에 인접한 해안 지역과 같은 곳에서는 최대 트래킹 경로가 필요하다. 실시예 3의 경우, 절연체는 4050 mm의 트래킹 경로를 갖는 110 kV 전선로용으로 제조되었다. 본 발명에 따른 절연체 B3 및 종래 기술에 따른 절연체 VB3을 사용하였다.

[표 4] 절연체 VB3 및 B3의 특성

본 발명에 따른 절연체 B3용으로는, 표 1에 따른 벌지 타입 1 이 선택되었다. 실시예 1, 2의 경우와 같이, 비교 절연체 VB3에는 벌지 타입 3이 장착되었다. 양 절연체는 IEC 간행물 815에 규정된 표준을 충족하였다. 그러나, 상기 표준을 기초로, 비교 절연체 VB3를 110 kV 절연체에 대한 다른 통례 보다 길게 설계하는 것이 필요하였지만, 본 발명에 따른 절연체 B3은 종래 길이를 유지할 수 있었고, 절연체 VB3 보다 17% 짧았다. 비록, 비교 절연체 VB3와 같은 양의 실리콘 재료를 필요로 하였지만, 벌지의 수는 29에서 16으로, 다시 말해서 45%까지 감소될 수 있었으며, 이는 벌지의 생산비용의 관점에서 확실한 장점을 나타낸다.

<실시예 4>

본 발명에 따른 절연체의 장점은 높은 대기 오염 및 높은 전기적 전송 전압의 경우에 있어서 가장 효과적이다. 해안에 가까운 사막의 높은 오염 지역에서, 자기 및 유리로 된 종래 절연체를 위해서는 50 mm/kV의 비(比) 트래킹 경로를 필요로 한다. 본 발명에 따른 차폐물 커버를 갖는, 그리고 여기서 기술된 타입의 실리콘 탄성 중합체(silicon elastomer)로 된 복합 절연체를 사용함으로써, 비 트래킹 경로를 40 mm/kV으로 낮출 수 있었다. 420 kV의 전송 전압 U_max의 경우에 있어서, 기술된 타입의 복합 절연체에 대해서 16800 mm의 절연체 트래킹 경로가 필요하였다.

이러한 트래킹 경로를 다른 방법으로 실현할 수 있었다. 종래의 기술에 따라, 동일한 또는 교호하는 직경의 매끄러운 밑면을 갖는 벌지가 사용될 수 있다. 다시 본 발명에 따라, 동일 직경의 양 스크린을 갖는 절연체와 교호하는 스크린 직경을 갖는 절연체가 가능하다. 본 실시예에서는, 교호하는 또는 균일한 벌지 직경을 갖는 종래 기술에 따른 두 타입의 절연체가 본 발명에 따른 세 타입의 절연체와 비교되었다. 16800 mm의 트래킹 경로 및 d = 30 mm의 절연체 코어 직경에 대해:

VB4는 168 및 134 mm가 번갈아 교호하는 벌지 직경을 갖는 종래 기술에 따른 절연체를 표시하고,

VB5는 148 mm의 균일한 벌지 직경을 갖는 종래 기술에 따른 절연체를 표시하고,

B4는 178 및 138 mm의 교호하는 벌지 직경(도 1 참조)을 갖는 본 발명에 따른 절연체를 표시하고,

B5는 178 mm의 균일한 벌지 직경을 갖는 본 발명에 따른 절연체를 표시하고,

B6은 138 mm의 균일한 벌지 직경을 구비한 본 발명에 따른 절연체를 표시한다.

IEC 간행물 815에 기술된 규정을 준수하면서, 치수를 정하기 위한 여러 제한 변수들이 다양한 절연체에 대해 산출되었다. 절연체 VB4, B4 및 B5의 치수들은 트래킹 경로 계수 CF에 의해 규정되었으며, 상기 트래킹 경로 계수 CF는 이들 절연체들에 대해 최대값 4를 가질 것을 준수하였고, 그 결과 이들 절연체들에 대해 절연길이는 4200 mm가 되었다. 절연체 VB5의 치수들은 세드 돌출정도에 대한 벌지 간격의 비율(s/p)로써 미리 결정되었다. 절연체 B3은 l_d/C 로 고정되었다.

표 5는 이들 제한 조건들로부터 유래한 치수들을 나타낸다. 교호하는 벌지 직경의 경우에 있어서, 세드 돌출정도의 조건 p₁및 p₂(p₁- p₂≥ 15 mm)를 고려하는 것이 필요하였다. 세드 돌출정도 p는 도 2의 IEC 815에 따라 나타난다.

[표 5] 실시예 4의 절연체의 특성

표 5는 절연체 VB5 및 B6이 다른 절연체들 보다 긴 절연체를 생산하므로 양호하지 않다는 사실을 보여준다. 종래 기술에 따른 절연체에 대한 경제적인 해결책은 교호하는 벌지 직경을 갖는 절연체 VB4였다. 대조적으로, 본 발명에 따른 두개의 변경례 B4 및 B5는 재료를 절약하는 장점을 제공하였다. 벌지의 수가 상당히 감소되었는데, 변경례 B4 및 B5의 경우에 있어서 특히 35 % 와 46 %로 각각 감소되었다.

이러한 의도로 사용하기 위한 절연체는 상당한 고유 무게를 갖는다. 종래 기술에 따른 절연체의 경우에서 상기 효과는, 절연체가 평면 표면에 수평으로 배치될 때, 벌지가 고유 무게에 의해 영구적으로 변형될 수 있다는 것이었다. 이는 특히, 절연체 VB4의 경우와 같이, 62 개의 큰 직경의 벌지의 절연체 무게가 제공되는 교호하는 벌지 직경의 경우에서 발생하였다. 대조적으로, 절연체 B4 및 B5는 절연체가 운송되는 동안 변형을 겪지 않는 기계적으로 안정한 벌지를 갖는다.

Claims

적어도 하나의 유리섬유 막대(1)와; 볼록한 상부면과 오목한 또는 편평한 밑면을 형성하도록 세드(shed) 형태로 구부러지고 절연체의 종축선을 따라 배치된 동심의 벌지(3)들을 가지며, 상기 유리섬유 막대를 둘러싸는 실리콘 고무로 제조된 적어도 하나의 차폐물 커버(2)와; 절연체 양단부의 금속 피팅(5)을 포함하는, 플라스틱으로 된 전기 고압 절연체에 있어서,

상기 차폐물 커버 및 벌지들은 본질적으로 충전재-함유-폴리비닐디메틸실록산(Polyvinyldimethylsiloxane plus filler)으로 구성되며 과산화물(들)과 가교결합되고, 차폐물 커버 및 벌지들의 쇼어 A 경도는 적어도 40 이며, 세드 형태로 구부러진 벌지들은 각각 밑면에 적어도 하나의 홈(4)을 갖는 전기 고압 절연체.
제 1 항에 있어서, 세드 형태로 구부러진 벌지(3)들의 밑면 영역에 복수의 홈(4)들이 배치되는 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 피크로부터 바닥까지의 거리로서 측정할 때, 상기 홈(들)은 적어도 1 mm의 최소 깊이를 갖는 전기 고압 절연체.
제 3 항에 있어서, 상기 홈(들)은 5 내지 50 mm 범위의 깊이를 갖는 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 인접한 두 피크 사이의 거리로서 측정할 때, 상기 홈(들)의 너비는 3 내지 200 rnm의 범위에 있는 전기 고압 절연체.
제 5 항에 있어서, 상기 홈(들)의 너비는 5 내지 80 mm의 범위에 있는 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 홈(들) 및 홈(들)의 에지는 둥글게 설계된 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차폐물 커버(2)의 재료, 특히 세드 형태로 구부러진 벌지(3)의 재료는 쇼어 A 경도가 적어도 60 인 실리콘 고무인 전기 고압 절연체.
제 8 항에 있어서, 상기 차폐물 커버(2)는 발열성 규산(pyrogenic silicic acid)과 같은 무기 충전재를 포함하는 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 차폐물 커버는 산화 알루미늄 수화물(aluminum oxide hydrate) 또는 백금-구아니딘(platinum-guanidine) 착물(complex)을 포함하는 전기 고압 절연체.
제 1 향 또는 제 2 항에 있어서, DIN VDE 0441 파트 1에 따라 240 초 이상의 연소시간에 걸쳐 고압 아크저항 테스트를 견디어내도록 구성된 전기 고압 절연체.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, DIN VDE 0441 파트 1에 따라 6시간의 주기에 걸쳐 적어도 3.5 kV 의 테스트 전압으로 고압 트래킹 저항 테스트를 견디어내도록 구성된 전기 고압 절연체.