NO171139B

NO171139B - Elektriske transient stoppere/avledere

Info

Publication number: NO171139B
Application number: NO87870348A
Authority: NO
Inventors: Rodney Meredith Doone; Henry John Colbert
Original assignee: Bowthorpe Emp Ltd
Priority date: 1986-01-29
Filing date: 1987-01-28
Publication date: 1992-10-19
Also published as: US4992906A; NO870348L; GB2229331A; DE3750905D1; ATE116471T1; GB8701982D0; AU6813387A; EP0233022A2; DK44387A; CA1314926C; NO870348D0; EP0233022A3; NO171139C; HK186995A; GB2229331B; EP0233022B1; GB2188199A; HK186895A; GB2188199B; DK173921B1

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en gapfri transientstopper, anvendelse av en slik transientstopper og fremgangsmåte for fremstilling av en slik transientstopper.

Oppfinnelsen er således relatert til forbedringer'ved elektriske transientstoppere, også kjent som elektriske transientavledere. Disse anvendes særlig, selv om ikke utelukkende, i elektriske kraftforsyningssystemer for sikker håndtering av atmosfærisk induserte transienter som oppstår fra eksempelvis lynnedslag, og overspenninger bevirket av omkoblingsoperasjoner.

Slik det er kjent innenfor transientstopperteknikken og som beskrevet eksempelvis i US-PS 4.298.900, har transientstoppere vanligvis omfattet en ulineær spenningsavhengig motstandsoppstilling som befinner seg innenfor et utvendig beskyttet isolatorhus av glassert porselen. Den ulineære motstandsoppstillingen har vanligvis omfattet en serieopp-stilling av varistorelementer dannet hovedsakelig av f.eks. silisiumkarbid eller sinkoksid og, som omhandlet i US-PS 3.805.114, kan varistorelementene være i serie med et eller flere utladnings- eller gnistgap. I tilfellet at en spenningstransient på en linje som er koblet til jord (jordpotensial) ved hjelp av transientstopperen, tilpasses gnistgapene til å slippe gnist over og sette en transient-jordfeil på linjen for varigheten av transienten, idet serievaristorelementene inntar en midlertidig lav resistans-tilstand for derved å begrense effektfølgestrømmen som kan strømme gjennom stopperen til et nivå som kan håndteres av gnistgapene.

Det vanlig anvendte porselenshus har bragt strenge og alvorlige begrensninger på fremstillingen av transientstoppere. Det har vært vanlig å vakuumtørke sammenstillingen av den ulineære motstandsoppstillingen med porselenshuset og å fylle stopperen med en inert gass forut for endelig avtetting. Det er også vanlig, særlig i tilfellet med stoppere av større dimensjon av stasjonsklassen, men også i tilfellet med mindre stoppere av fordelingstypen, til å tilveiebringe en trykkavslastningsmembran ved en eller begge ender av porselensisolatorhuset, se f.eks. US-PS 4.298.900, med slik membran eller membraner tilpasset til å revne i tilfellet av at et overtrykk opptrer i gassfyllingen i stopperen som et resultat av utvidelsen av denne gass når stopperen opererer til å avlede en strømtransient til jord. Hensikten med disse forholdsregler har vært å beskytte porselenshuset mot eksplosiv splintring som ellers kan opptre med tilsvarende risiko for liv og eiendom. Skogbrannene som i de senere år har herjet enorme områder av Australia, anses å være blitt forårsaket, i det minste i visse tilfeller, av eksplosiv splintring av porselensstopperhus og den resul-terende utspyling av høytemperaturfragmenter over et område av flere kvadratmeter.

Kostnaden av selve porselenshuset bidrar i meget betydelig grad til kostnaden av en konvensjonell transientstopper forsynt med et slikt hus, og kostnadene ved behandlingene og oppstillingene som er blitt vurdert nødvendige for å redusere eller isolere faren som det gir på grunn av dets risiko for eksplosiv splintring, har bevirket at den totale kostnad for en transientstopper er blitt relativt høy. Gitt disse ulemper, har der vært forskjellige tidligere forsøk på å konstruere en transientstopper, i det minste egnet for anvendelse til elektrisk kraftfordeling, men som ikke anvender et isolatorhus av porselen. Ifølge de kjennskaper og antagelser man har, er slik transientstopper ikke blitt gjort kommersielt tilgjengelig.

I britisk patent 867901 er ovenstående og andre ulemper ved porselenshus i transientstoppere blitt omtalt, og det foreslås istedet å anvende et hus av støpt plast som omslutter gnistgapene og varistorblokkene. Imidlertid fortsetter patentet med å diskutere problemer med forringelse av plasthuset ved utsettelse for sollysets ultrafiolette stråling og foreslå som en løsning å innhylle polyetylenhuset i et ytre porselenshus.

Problemene med stopperhus av porselen er også omtalt i US-PS 3.727.108 som istedet foreslår å innkapsle gnistgapene og varistorblokkene i stopperen innenfor et hus dannet av elastomert materiale. DE-patent 1.638.120 omhandler en transientstopper, i hvilken stopperens hus er av støpt syntetisk harpiksmateriale. Til tross for disse tidligere forslag omfatter transientstoppere frem til idag vanligvis porselenshus, til tross for de problemer som er knyttet til disse.

Nok et annet forslag fremgår av GB-PS 2.073.965 omfattende en transientstopper dannet som en stabel av varistorblokker som er avsluttet ved hver ende ved hjelp av en passende av-slutning og med en beskyttet hylse av varmekrympemateriale som omslutter sammenstillingen, idet varmekrympematerialet er en elektrisk høyspenningsisolator som er istand til å motstå det elektriske potensialet i eksempelvis et lynnedslag uten et dielektrisk sammenbrudd. En slik transientstopper viser seg å gi en elegant og fordelaktig løsning på porselensisola-torproblemet og med de andre fordeler hva angår lett fremstilling og kostnadsgunstighet. Selv om konstruksjonen av den foreslåtte transientstopper var enkel på en elegant måte og teoretisk er gjennomførbar, har erfaring vist at den foreslåtte stopper ikke var egnet til fremstilling i volum.

En transientstopper som ligner den som er foreslått i ovennevnte GB-PS 2.073.965 er beskrevet i USSR patent 853.728 og omfatter en stabel av varistorblokker som er interfolierte med metallkontaktflater og omsluttet innenfor et hus av varmekrympemateriale. Transientstopperen som er beskrevet i dette USSR patent anses ikke å være en virkningsfull konstruksjon på grunn av uunngåeligheten av at nedkrympingen av huset av varmekrympematerialet på de sammenstilte varistorblokkene og metallkontaktplaten ville fange inn luft som derved fører til risiko for lokal ionisering og gnist-overslagsfeil i stopperen. Beskrivelsen ifølge dette USSR patent gir dermed ikke en løsning på problemene ved tidligere kjente transientstoppere.

Tysk patentpublikasjon 3.417.648 omhandler en transientstopper som har en stabel av varistorblokker som er adskilt ved hjelp av varmeavledere som oppbevares innenfor et skjermet porselenshus. De omkretsmessige overflater av varistorblokkene er adskilt fra innoverflaten av huset slik at der er vesentlige gassfylte tomrom innenfor stopperen. Denne type av porselensstoppere, som forøvrig er omtalt ovenfor, er utsatt for å gjennomgå eksplosiv svikt. Bortsett fra dette faktum omhandler publikasjonen tilveiebringelse av varmeavledere mellom varistorblokkene.

Tysk patentpublikasjon 3.002014 beskriver en transientstopper som omfatter en stabel av varistorblokker som er forsynt med terminalblokker og med stabelen beholdt innenfor en hylse av varmekrympemateriale. Anordningen ifølge denne publikasjon er lik de anordninger som fremgår av GB 2.073.965 og USSR 853.728 som er beskrevet ovenfor.

US patent 4.335.417 omhandler en transientstopper som har en stabel av varistorelementer og varmeavledere tilveiebragt innenfor et skjermet porselenshus og, slik som med anordningen i tysk patentpublikasjon 3.417.648 har vesentlig gassfylte tomrom tilstede innenfor stopperen, hvilket kan medføre eksplosiv svikt hos stopperen.

US patent 4.404.614 omhandler en transientstopper i hvilken THYRITE (silisiumkarbid) varistorblokker, gnistgapsammenstil-linger og en belastningsfjær er montert mellom terminaler innenfor en første hylse dannet av glassfiber, en andre hylse dannet av glassflak innenfor en epoksyharpiks, og som danner en fuktighetsbarriere, og et ytre hus dannet av syntetisk gummimateriale. Denne kjente anordning er foreslått som en løsning på problemer knyttet til porselensoppbevarte transientstoppere. Imidlertid erstatter anordningen kun porselenshuset med et hus av komposittmateriale dannet av de nevnte tre lag, dvs. nevnte hylser og nevnte ytre hus, og beholder ellers den samme kompliserte innvendige struktur som en konvensjonell porselensoppbevart stopper, endog i den utstrekning å innbefatte en trykkavlastningsmembran. Dette er også en meget kostbar løsning.

Europeisk patentpublikasjon 0020010 omhandler en transientstopper som omfatter varistorblokker innenfor et to-lags elastomert hus som er forsynt med endehetter.

Den gapfrie transientstopperen kjennetegnes ifølge oppfinnelsen ved en langstrakt stiv kjerne som dannes av en stapel av varistorblokker som holdes i flate-mot-flate kontakt mellom første og andre terminalblokker og som er omsluttet innenfor et stivt skall av forsterket stivt plastmateriale som er bundet til de ytre overflater av terminalblokkene, og et skjermet ytre hus for nevnte kjerne omfattende en preformet hylse av polymert varmekrympemateriale eller elastomert materiale krympet eller anordnet tett på nevnte kjerne, eller omfattende syntetisk plastmateriale støpt på nevnte kjerne, idet grenseskiktene mellom varistoren og terminalblokkene og deres omsluttende skall og mellom skallet og det ytre huset er uten tomrom og fritt for gassholdige inneslutninger.

Ifølge ytterligere utførelsesformer av transientstopperen er nevnte langstrakte kjerne sylindrisk og dannet av sylindriske varistorblokker og sylindriske terminalblokker. Blokkene er innesluttet om deres sylindriske buede overflater innenfor nevnte stive skall av forsterket stivt plastmateriale som er bundet til de respektive overflater av terminalblokkene, slik at kjernen omfatter en stiv enhetlig strukturell enhet. Et værbestandig tetningsmateriale er tilveiebragt mellom kjernen og hylsen, og endehetter av metall er tilveiebragt for å dekke endene av kjernen og av det omgivende ytre hus med et værbestandig tetningsmateriale som avtetter endehetten/det ytre huset/kjernegrenseskiktet.

Et elektrisk isolerende materiale er tilveiebragt mellom varistormaterialet på varistorblokkene og det omsluttende skallet av forsterket, stivt plastmateriale. Varistorblokkene har fortrinnsvis metalliserte elektroder dannet på motstående endeflater derav.

Elektrisk ledende varmeavleder/avstandsorganblokker kan inngå i stapelen av varistorblokker. Varmeavleder/avstands-organblokkene er fordelt med varistorblokkene slik at der tilveiebringes spenningsgradering gjennom hele kjernen med en forutbestemt kjernelengde lysbuedannende distanse. Nevnte varmeavleder/avstandsorganblokker kan omfatte aluminium.

Skallet av forsterket stivt plastmateriale er bundet til de respektive overflater av samtlige av blokkene i kjernen. Skallet kan eventuelt omfatte en herdet vikling av plastimpregnert materiale dannet på kjernen. Eventuelt kan det forsterkede stive plastmaterialet omfatte glassforsterket epoksyharpiks.

De nevnte varistorblokker kan omfatte sinkoksidmateriale som har ulineær resistans.

De tilstøtende overflater av hosliggende blokker i kjernen kan være sammenfestet ved hjelp av elektrisk ledende klebemiddel.

Ifølge oppfinnelsen skjer en foretrukket anvendelse av transientstopperen som en støtteisolator i en elektrisk installasjon der transientstopperen utfører begge funksjoner. Ved konstruksjon av en elektrisk installasjon der en elektrisk ledning kreves å bli understøttet med isolasjon fra et støtteelement og bli beskyttet mot transientpulser ved hjelp av en transientstopper, vil nevnte ledning bli understøttet ved hjelp av transientstopperen montert i én ende derav til nevnte støtteelement og elektrisk koblet ved den andre ende derav til nevnte ledning, idet transientstopperens terminal ved den nevnte ene ende derav er jordet. Ved kobling av en overliggende elektrisk fordelingsledning til en jordkabel ved en elektrisitetstilgjengelighetspol, understøttes en ende av nevnte ledning fra nevnte pol ved hjelp av en isolerende binding, isolerende understøttende lederen i nevnte jordkabel relativt nevnte pol ved hjelp av transientstopperen med lederen i jordkabelen koblet til terminalen i én ende av transientstopperen og terminalen i den andre enden av transientstopperen koblet til jordpotensialet og elektrisk å koble elektrisitetsfordelingsledningen til terminalen av transientstopperen ved nevnte ene ende derav. Den elektriske installasjon er fortrinnsvis en elektrisk kraftfordelingsinstallasjon.

Fremgangsmåter for fremstilling av transientstopperen kjennetegnes ved å sammenstille nevnte blokker etter ønske for dannelse av nevnte kjerne, å anvende krefter på terminalblokkene for derved å komprimere sammen samtlige av blokkene i kjernen, å innpakke oppstillingen av blokker med en vikling omfattende et uherdet plastimpregnert forsterkende materiale mens nevnte blokker opprettholdes under kompresjon, å herde nevnte uherdede plastmateriale under trykk for derved å omslutte blokkene innenfor nevnte stive skall uten tomrom og gassholdige inneslutninger mellom blokkene og skallet, og å forsyne den således dannede kjernen av omhyllede blokker med nevnte skjermede ytre hus som passer tett på kjernen og uten tomrom og gassholdige inneslutninger mellom skallet og det ytre huset.

Innpakkingen av blokkene med det uherdede plastimpregnerte forsterkende materialet utføres ved å velge en passende dimensjonert duk av uherdet plastimpregnert banemateriale og rulle blokkene opp i banen slik at banen plukkes opp av blokkene og pakkes på disse. Den innpakkede oppstillingen av blokker konsolideres under rullingsoperasjonen. Innpakkingen av blokkene med nevnte duk av banemateriale utføres ved bruk av en anordning omfattende middel for å mate banematerialet til en kutter for dannelse av duker av forutbestemt stør-relse, en oppvarmet trykkplate'for mottagelse av nevnte duker, og middel for å rulle stopperblokkene på en nevnte duk mottatt på nevnte trykkplate, slik at blokkene tar opp duken som en flertørns innpakking om disse. Banematerialet omfatter en rull derav som innbefatter en interfoliert ikke-heftende støtteduk, og midlet for å mate banematerialet til kutteren omfatter middel for å stramme støtteduken og for å skrelle og rive den samme av banen med en reaksjonskraft påført banen for å fremføre samme. Herdingen av plastmaterialet under trykk utføres ved bruk av en form. Herdingen av plastmaterialet utføres ved bruken av en anordning som omfatter bøyelige formlag tilpasset og anordnet til å bli komprimert til kontakt med den innpakkede kjernen anbragt derimellom blant annet ved evakuering av det innvendige tomrom mellom formlagene.

Det ytre huset er et polymervarmekrympemateriale og varme for å krympe huset på kjernen tilføres ved bruk av en vakuum-ovn som omfatter en trykklokke tilpasset til å bli fjernbart anbragt på en tetningsplate for å definere et evakuerbart kammer, og middel for montering av stopperen i nevnte ovn innenfor nevnte evakuerbare kammer, idet sistnevnte middel er slik at det setter stopperen istand til å bli dreiet for derved å bli jevnt oppvarmet.

Ved på denne måte å ha dannet stopperens kjerne, er sammenstillingen av kjernen for det ytre huset av varmekrympematerialet (av og til benevnt som varmegjenvinnbart materiale) eller mekanisk frigitt materiale eller in-situ støpt syntetisk harpiksmateriale, en enkel sak. Varmekrympehylser med enhetlige skjermer som er egnet for dette formål, er tilgjengelige fra Raychem's Limited, er gjenstand for dette firmaets britiske patenter 1.530.994 og 1.530.995, idet beskrivelsene i disse patenter innbefattes her ved denne henvisning. Varmekrympematerialet har ønsket anti-følgings og andre elektriske egenskaper som tilpasser det til anvendelse som en elektrisk høyspenningsisolator. Et mastisk tetningsmiddel anvendes innenfor varmekrympehylsen til å sikre at grenseskiktet mellom det ytre huset av varmekrympematerialet og det forsterkede plastskallet av stopperens kjerne er tomromsfritt og ugjennomtrengelig for fuktighets-gjennomtrengning etc. , og slikt mastisk tetningsmiddel er også tilgjengelig fra Raychem's Limited. Som et alternativ til varmekrympematerialet, kunne et elastomert materiale anvendes, idet den elastomere hylsen utvides mekanisk og innføres på kjernen og så slippes for elastisk å trekke seg sammen til et tett inngrep med kjernens overflate, idet et værsikkert tetningsmateriale fortrinnsvis avsetter grenseskiktet mellom kjernen og den elastomere hylsen. Alternativt kunne det ytre huset støpes på den preformede stopperens kj erne.

Man har funnet at transientstoppere konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse oppviser en meget høy fysisk styrke. I mange elektriske kraftfordelingssystemer er det vanlig, eksempelvis hvor en overliggende luftlinje danner forbindelse med en nedgravet kabel, å understøtte for-bindelsen for kabelenden til linjen ved hjelp av en såkalt støtteisolator, vanligvis omfattende et skjermet dielektrisk legeme dannet av eksempelvis porselen eller som en porselenskjerne innenfor en polymer hylse, og å tilveiebringe som en separat komponent en transientstopper koblet mellom linjen og jord. På grunn av den betydelige styrke som er tilstede ved en transientstopper konstruert i henhold til den foreliggende oppfinnelse, og dens ikke-eksplosive sviktmodus opptreden, kan den konvensjonelle oppstilling modifiseres ved å gi avkall på støtteisolatoren fullstendig og å anvende transientstopperen som støtteisolator. Dette har betydelige fordeler hva angår kostnad og miljø.

Idet det således er beskrevet i det foregående den fysiske konstruksjon av transientstoppere i henhold til den foreliggende oppfinnelse, apparater og fremgangsmåter og materialer for deres fremstilling, og en fordelaktig eksempelvis anvendelse derav, skal det forstås at variasjoner og modifikasjoner eksempelvis bruken av et mekanisk frigjort elastomert materiale eller et in-situ støpt syntetisk harpiksmateriale istedet for det her særlig beskrevne varmekrympematerialet, kunne foretas uten å avvike fra opp-finnelsens essens som er å omslutte en stiv faststoff stopperkjerne som omfatter varistorblokker på avtettende måte og uten tomrom eller gassinneslutninger innenfor et ytre hus av polymert varmekrympemateriale eller mekanisk-frigjort elastomert materiale eller in-situ støpt syntetisk harpiksmateriale med en varmeskjerm av dielektrisk materiale mellom kjernen og det ytre huset til å bevare det ytre husets integritet mot høye temperaturtransienter som oppstår under kortslutningsfeiltilstander. En kjernesammenstilling som er fremstilt som forut beskrevet kunne lett omsluttes innenfor et mekanisk frigjort elastomert hus ganske enkelt ved å strekke elastomeren, innføre den på kjernen og så slippe den, eventuelt med et vakuummiljø for å sikre åt ingen tomrom eller gassinneslutninger eksisterer mellom kjernen og huset. Likeledes kunne et hus av syntetisk polymer lett støpes direkte på kjernen.

Andre trekk og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil lettere forstås fra vurdering av den etterfølgende beskrivelse av eksempelvise utførelsesformer av oppfinnelsen og de vedlagte krav, idet utførelsesformene er beskrevet med henvisning til de vedlagte tegninger. Fig. 1 viser en eksempelvis transientstopper konstruert i henhold til foreliggende oppfinnelse, delvis i snitt og delvis i side-vertikal-riss. Fig. 2 viser et utvalg av transientstoppere som har forskjellig ytelse konstruert i henhold til de konstruksjonsmessige prinsipper for transientstopperen i fig. 1. Fig. 3 er et diagram som viser den innvendige konstruksjonsmessige oppstilling av stopperne vist i fig. 2. Fig. 4 er et flytskjema som illustrerer de forskjellige trinn som involveres ved fremstillingen av en eksempelvis transient stopper i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Fig. 5-1, 5-2 og 5-3 viser skjematisk alternative fremgangsmåter for å innpakke en oppstilling av varistorventilblokker, varmeavleder/avstandsorganblokker og avslutningsblokker med pre-impregnert materiale, såkalt "pre-preg" materiale. Fig. 6-1 til 6-6 viser skjematisk forskjellige riss av en eksempelvis "pre-preg" innpakkingsmaskin. Fig. 7-1 og 7-2 viser skjematisk en vakuumstøpeanordning for støping og herding av "pre-preg" innpakkede transientstopper-kj erner. Fig. 8-1 og 8-2 viser skjematisk en vakuumovn for varmekrymping av de utvendige hus av varmekrympbart materiale på preformede transientstopperkjerne-sammenstillinger. Fig. 9 viser en konvensjonell elektrisk kraftfordelingsstolpe med tilhørende transientstoppere og støtteisolatorer som med fordel kan modifiseres i henhold til den foreliggende oppf innelseslære.

1 fig. 1 er vist delvis i snittriss, delvis i sidevertikal-riss, en transientstopper 1 som omfatter den foreliggende oppfinnelse. Transientstopperen 1 omfatter varistorblokker 2 av metalloksyd, varmeavleder/avstandsorganblokker 3 av alu-miniumlegering og avslutningsblokker 4 som konstruksjonsmessig er kombinert med et glassfiberforsterket plastskall 5

som er bundet til de ytre sylindriske overflater av blokkene 2,3 og 4. Varistorblokkene 2, varmeavleder/avstandsorgan-blokkene 3, avslutningsblokkene 4 og det glassarmerte plastskallet 5 danner en enhetlig konstruksjonsmessig stopperkjerne av stor fysisk styrke, hvor de motvendende overflater av respektive blokker holdes flate mot flate hva angår fysisk og elektrisk kontakt uten luftinneslutting eller vekkrenning av plastmateriale. En varmekrympehylse 6 med enhetlig skjermer 7 av vekselvis større og mindre diameter som vist er krympet på stopperkjernen med mellomplassering av et fluidums-messig mastisk materiale for å sikre at grensesjiktet mellom varmekrympehylsen og den ytre overflaten av stopperkjernen er fritt for tomrom eller luftinneslutning og ikke kan utsettes for fuktighetsinntrengning. Endehetter 8 av rustfritt stål er montert på hver ende av stopperen med et tetningsmiddel av silikongummi e.l. som fyller rommene mellom det indre av endehettene og stopperens kjerne, og fastholdes av avslut-ningsenheter 10 av rustfritt stål som er skruegjengemessig

i inngrep med avslitningsb lokkene 4 med tetninger 11 tilveie-

bragt for å hindre fuktighetsinntrengning inn i de tilpassede skruegjenger. En monteringsbrakett 12 av galvanisert stål er vist fastspent til den nedre enden av stopperen om den nedre endehetten 8. Det skal bemerkes at skjørtpartier av endehettene 8 må avsluttes på et nivå med overgangen mellom den respektive avslutningsblokk 4 og varistorblokken 2 i kontakt med denne for å unngå etableringen av spenningsgradienter ved disse to posisjoner, hvilket ellers kunne på ødeleggende måte påvirke det mellomliggende dielektriske materialet. Varistorblokker 2 av metalloksyd er kommersielt tilgjengelig fra eksempelvis Meidensha og vil fortrinnsvis omfatte ulineært motstandsmateriale av sinkoksyd. Varmekrympehylsen 6 er tilgjengelig fra Raychem og kan avtettes mot det glassforsterkede plastmaterialet 5 ved hjelp av eksempelvis Raychem PPS 3022 tetningsmiddel, og det samme tetningsmiddel kunne anvendes for tetning av endehettene 8 mot det polymere varmekrympematerialet.

Fig. 2 illustrerer hvorledes et utvalg av transientstoppere av forskjellig dimensjon og av forskjellig klassifisert fordelingsklasse kan konstrueres i henhold til prinsippene i fig. 1, ganske enkelt ved å variere antallet og fordelingen av varistorblokkene 2 og varmeavleder/avstandsorgan-blokkene 3 av aluminium, for derved å variere stopperens lengde. Fire transientstoppere vist i fig. 2 er betegnet som typer EA,

EB, EC og ED og dere kV ytelser, lysbueavstander (mellom endehettene), og krypdistanser er gitt i fig. 2 som typiske ver-dier. Fig. 3 er et diagram som illustrerer anbringelsen av bestanddelsblokker i de forskjellige transientstopper-konfigurasjoner ifølge fig. 2 og, slik det vil ses, utgjøres samtlige fire transientstoppere av første og andre endeblokker A og B dannet som sylindere av aluminiumslegering med diameter lik 32 mm og henholdsvis lengde av 35 mm og 40 mm, varmeavleder/avstandsorganer X og Y dannet som sylindere av alu-miniumlegering med diameter 32 mm og aksiell lengde av henholdsvis 4 0 mm og 3 5 mm, og varistorblokker E i form av sylindere av 32 mm i diameter og med aksiell lengde lik 30 mm, idet stopperne av forskjellige lengde utgjøres av forskjellige kombinasjoner av disse grunnleggende elementer med varistorblokkene fordelt gjennom lengden av de respektive stoppere for spenningsgraderingsformål. Det vil forstås at dimensjonene av delene som gjengikk i fig. 2 og 3 kun skal tjene som eksempler og kan gjøres til gjenstand for variasjoner .

Sammenlignet med en ekvivalent konvensjonell transientstopper med porselenshus, har transientstopperen som er konstruert i henhold til læren i fig. 1-3 den vesentlige fordel med å fremvise en ikke-eksplosiv sviktmodus og gir likevel ytterligere fordeler ved at den er av lett vekt, idet denne gjør kun halvparten av en konvensjonell stopper, og likevel er meget sterk og robust og motstandsdyktig overfor skade som skyldes vandalisme eller feilaktig håndtering og er upåvirket av atmosfæriske forurensninger og er ugjennomtrengelige for fuktighetsinntrengning. Man har kun nylig forstått at visse tidligere uforklarlige feil ved konvensjonelle transientstoppere kunne ha vært forårsaket (og mest sannsynlig ble forårsaket) av ioniseringseffekter innenfor stopperen med frem-bringelse av en reduserende atmosfære som øker den eleketriske ledningsevne i varistorelementene. Disse virkninger forverres av nærværet av fuktighet innenfor stopperen, og av eksterne atmosfæriske forurensninger som har tendens til å øke den innvendige elektriske påkjenning av varistorelementene. Ved å unngå innslutningen av gass eller fuktighet innenfor transientstoppere, unngår den foreliggende oppfinnelse fullstendig disse problemer ved konvensjonelle transientstoppere. Dessuten kan transientstopperen ifølge foreliggende oppfinnelse fremstilles med lavere kostnad enn en konvensjonell transientstopper» Gitt disse fordeler og gitt at polymere varmekrympe-materialer er blitt anvendt i høyspenningsanvendelser, særlig ved kabelavslutninger, i mer enn 20 år, og at varistorblokker av den type som anvendes i den oppfinneriske transientstopperen ble først utviklet mer enn 50 år siden, og har sett omfattende anvendelse i transientstoppere, vil man anse det som overraskende og vesentlig at ingen tidligere har foreslått en slik konstruksjon.

Man vil ha bemerket at aluminiumblokkene 3 er blitt betegnet i det foregående som varmeavledere/avstandsorganer. Dette er fordi blokkene 3 i realiteten utfører to vesentlig funksjoner. For det første tjener de som varmeavledere innenfor stopperen som opererer til å sikre den konstruksjonsmessige integritet hos stopperens kjerne ved tilveiebringelsen av vesentlige varmeavledere ved flatene av varistorblokkene 2, og dernest tjener de til å forlenge stopperen for derved å oppnå den ønskede lysbuedistanse. På tilsvarende måte tjener de glassforsterkede plastskallene 5 dobbelte funksjoner med å tilveiebringe den konstruksjonsmessige integritet hos stop-perkjernens sammenstilling og tjener også som en varmesperre. Som det vil forstås av fagfolk vil, i kortslutningssviktmo-dusen for stopperen (og statistisk vil enhver stopper uunngåe-lig kunne utsettes for svikt i denne potensielt mest hasardi-øse modus) som vil vare kun en brøkdel av et sekunds inntil kretsbryteren utløses i det tilhørende kraftsystem, en meget høy transientstrøm flyte gjennom stopperen med genereringen som følge derav av temperaturer i størrelsesorden 200°C innenfor stopperens kjerne. Det glassforsterkede plastskallet tjener til å beskytte det polymere ytre huset hos stopperen mot denne transient-ekstreme temperatur, hvorved sikres den konstruksjonsmessige integritet hos stopperen gjennom hele og etter varigheten av transienten. En konvensjonell stopper med porselenshus ville mest sannsynlig splintres eksplosivt som et resultat av en slik transienttilstand.

Ved fremstillingen av transientstoppere i henhold til den foreliggende oppfinnelse, er de vesentlige forutsetninger at tomrom og luftinneslutninger må unngås, og likeledes at unnslipping av flytende plastmaterialer mellom de tilstøt-ende flater av varistorblokkene og de angrensende avslutnings-og varmeavleder/avstandsblokker også må unngås. Med disse krav krever utøvelsen av oppfinnelsen at keramiske varistorventilblokker, varmeavledere/avstandsorganer av aluminium og endeblokker av aluminium fastholdes i motvendende kontakt med hverandre ved omslutning i et skall av glassfiberforsterket epoksy, og i utgangspunkt finnes der to alternative^ — metoder for å oppnå dette. Ifølge en metode kan stopper-kjerneblokkene innføres i pre-formede og pre-herdede_ glassfi-berforsterkede .epoksyiør ,utsettes for aksiell komprimering innenfor røret, og epoksyklebemiddel injiser-es i røret under vakuum og herdes. I henhold til en andre fremgangsmåte blir de sammenstilte og aksiselt komprimerte kjernekomponenter over-ompakket med en "pre-preg" glassfiberforsterket epoksy og herding utføres så. Selv om begge av disse metoder teoretisk er mulige, er den sistnevnte metode i øyeblikket foretrukket på grunn av vanskeligheter som erfares ved utøv-else av den første metoden ved å hindre inntrengning av epoksy materiale mellom flatene av de sammenstilte komponentblokker, selv om hvilke som helst vanskeligheter i dette henseendet kunne unngås ved å avtette mellomrommene mellom de sammenstilte komponentblokker under anvendelse av elektriske ledende materiale, slik som eksempelvis en sølvholdig epoksyharpiks.

Ved utøvelsen av den andre metoden som er nevnt ovenfor, for å forme kjernesammenstillingen, og som det vil bli nærmere beskrevet i det etterfølgende, er de følgende hovedproduk-sjonstrinn involvert som angitt i prosessflytskjema i fig.4: 1. Kjerne-forberedelse,

2. Omvikling av kjernen med "pre-preg"; og

3. Herding og støpning.

Tar man løsningene i fig. 1 som illustrasjon og med en stopper-type betegnelse i henhold til fig. 2 og 3, består kjernesammenstillingen av 5 forskjellige komponenter: 1. Keramiske varistorelementer 'E' 30 mm lange; 2. Varmeavleder 'X' 35 mm lang; 3. Varmeavledere 'Y' 3 5 mm lang;

4. Endeblokk 'A' 35 mm lang; og

5. Endeblokk 'B' 4 0 mm lang.

Hver av de 4 grunnleggende sammenstillingslengder for stop-pertyper EA, EB, EC og ED involverer forskjellige kombinasjoner av de ovenstående komponenter. Korrekte sammenstillings-konfigurasjon er kritisk for operasjonen av transientstopperen. Derfor blir kjernene ønskelig forutsammenstilt i

en separat operasjon. Komponentene blir grundig avfettet og rengjort, og sammenstilles så i den ønskede og i et fast-holdelsesbrett eller jigg hvor de holdes under aksiell kompresjon, uten at ytterligere håndtering er nødvendig etter dette trinn forut for omvikling. Dette muliggjør at kjernesammenstillingene kan individuelt inspiseres med hensyn til riktig konfigurasjon, idet feilaktige sammenstillinger lett rettes ved dette trinn. Kjernene bør ikke fjernes fra brettet før omviklingstrinnet. Hvis ønskelig kan en liten mengde av ledende klebemiddel, slik som sølvholdig epoksyharpiks, eksempelvis innføres mellom tilstøtende flater hos varistoren, varmeavlederen og endeblokkene i den hensikt hovedsakelig å avtette mellomrommene mellom slike tilstøtende overflater mot inntrengning under påfølgende fremstillingsoperasjoner. Før overomvikling med "pre-preg" må kjernene forutoppvarmes. Dette er vesentlig ettersom nevnte "pre-preg" under omvik-lingsprosessen må heves til sin mykningstemperatur for å muliggjøre at noe harpiksflyt finner sted, hvilket til- - later nevnte "pre-preg" å tilpasse seg kjernens form, stimu-lerer bindingen mellom skall og kjerne, hindre luftinneslutting og konsoliderer de separate lag. Dessuten, hvis en elektrisk ledende harpiks anvendes som innskutt tetning mellom komponentblokkene, vil forutoppvarmingen tjene til å herde harpiksen. Forutoppvarming kan ganske enkelt skje ved å plas-sere brettet med kjerner i en ovn av luftsirkulerende type og tillate at kjernene stabiliserer seg på den ønskede temperatur. Denne temperatur er avhengig av harpiksens sammen-setning, men er vanligvis av størrelsesorden 50-70°C.

Etter oppvarming kan brettet med kjerner overføres til omviklingstrinnet uten forstyrrelse. Massen av faste kjerneele-menter bør hindre for stort varmetap forut for overomvikling. Når man har samlet kjernekomponentene i den ønskede kombina-sjon og komponentfordeling, kan omviklingen av kjernekomponentene oppnås ved hjelp av to grunnleggende teknikker, nemlig:

1. Vikling

a) Den enkleste teknikk er skjematisk vist i fig. 5-1 og er for dreibart å understøtte kjernekomponentene mellom sentra

og overomvikle med "pre-preg" direkte fra en valse under strekk, idet varme tilføres ved hjelp av infrarøde oppvarmere eller varmluftsvifter. Omvikling skjer ved å dreie kjernen inntil det ønskede antall av omviklinger er blitt påført. Denne teknikken er mest egnet for bruk med kjernesammenstillinger av liten lengde som ville kunne motstå

oppbrytning under nevnte "pre-preg"s strekking, og hvis anvendt for lengre lengder ville nødvendiggjøre bruk av

støttevalser.

b) En andre viklingsteknikk er skjematisk vist i fig. 5-2 og anvender en maskin av typen med 3 valser. Kjernen til-lates å hvile på 2 støttevalser med en tredje drivvalse som dreier kjernen og tilveiebringer høyt konsoliderings-trykk. "Pre-preg" mates inn i valsene og oppfanges av den forut-oppvarmede kjernen. Slik som ovenfor fortsettes rotasjon inntil det ønskede antall av omviklinger er fullstendig. "Pre-preg" blir på ny matet fra valsen under strekk. Denne teknikk gir god støtte til kjernesammenstillingen med tilføyelsen av noe aksielt trykk, men har tendens til å klemme harpiks ut av nevnte "pre-preg" på grunn av det høyere valsetrykk som behøves for å dreie kjernen. Maskiner av denne type kan også bevirke vanskeligheter

med hefting av nevnte "pre-preg" på kjernen.

2. Rulling

I denne prosess som skjematisk er vist i fig. 5-3 er nevnt "pre-preg" i form av et kuttet emne som er lagt flatt på en oppvarmet plate. Den forutvarmede kjernen plasseres på frontkanten av emnet og ganske enkelt rulles over platen til å vikle på nevnte "pre-preg". Konsolidering kan hvis ønskelig oppnås ved bruk av en andre plate og den første, idet den første platen forblir sta-sjonær mens den andre platen beveger seg sideveis til å vikle inn kjernen, selv om, ettersom i det etterfølgende beskrevet en støpeprosess som anvender trykk under herding, konsolidering av omviklingstrinnet kun trenger å være mini-mal eller kan fullstendig utelates.

Begge omviklingsprosesser som er nevnt ovenfor har den ulempe at "pre-preg" tas av en rull, hvis akse er parallell med rør-aksen, dvs. lengden av skallet som frembringes er avhengig av rullens bredde. Forskjellige lengder av kjernesammenstillinger ville kreve forskjellige rullediametere og dermed større lagre av råmateriale. Sammenlignet med omviklings-prosessene, har rullingsprosessen den. fordel at nevnte "pre-preg" anvendes i form av et emne. Ettersom stopperkjernene må ha en i alt vesentlig konstant skalltykkelse av eksempelvis 6 omviklinger, forblir en dimensjon av "pre-preg" emnet konstant hvorved rullen av "pre-preg" settes istand til å være av konstant bredde, ganske enkelt ved å kutte den ønskede lengde av til å passe til kjernesammenstillingen. Kun en rull-dimensjon behøves derfor, hvilket medfører redu-sert lagernivå og fjerning av behovet for å endre ruller på maskinen for forskjellige kjernesammenstillinger. En annen fordel som oppstår fra rullingsteknikken er at "pre-preg" emnet oppvarmes jevnt på platen for derved å hindre eller i det minste redusere krølling og forbedre den initielle myk-gjøring av materialet til å rulle skallet. "Pre-preg" emnet er ikke under strekk, og derfor er aksielt trykk kun tilstrekkelig til å fastholde kjernene. En enkel føringsvalse over kjernen er tilstrekkelig til å.hindre eventuell bøyning på grunn av feilinnretting av kjerneelementene, og den meka-niske konstruksjon av rullingsmaskinen forenkles med en enkelt oppvarmet plate istedet for valser eller oppvarmer-innretninger.. En enkel i drivanordning og ingen stramnings-anordning behøves for "pre-preg" løsslipping (let-off). Prosessen er dessuten allsidig ved at forskjellige lengder og

diametere for kjernesammenstillingene kan frembringes.

Fig. 6-1 til og med 6-6 viser en eksempelvis form for rul-lingsmaskin som vi har utformet og konstruert i den hensikt å innpakke stopperkjerner med et "pre-preg" emne, idet fig. 6-1 viser et topp-planriss av maskinen, fig. 6-2 et front-vertikal riss, fig. 6-3 og 6-4 respektive ende-vertikal riss, fig. 6-5, en skisse som illustrerer hvori dets kjernesammenstilling understøttes ved hjelp av valser under innpakkingen, og fig. 6-6 en ytterligere skisse som illustrerer "pre-preg" mateoppstillingen.

Kort sagt blir maskinen i fig. 6-1 til 6-6 anvendt som for-klart i det etterfølgende. "Pre-preg" materialet i form av en harpiksimpregnert fibrøs matte som er opprullet med en ikke-heftende slippduk tilveiebringes på en materull 50 og, som klart vist i fig. 6-6, skrelles og trekkes av materullen 50 ved hjelp av en elektrisk drevet drivvalse 51 som påvikler slippduken, hvorved slippduken dermed avkles nevnte "pre-preg" og samtidig fremfører nevnte "pre-preg" på arbeidsbordet hos den viste maskin. Mengden av "pre-preg" som mates på arbeidsbordet hos maskinen bestemmes av den justerbare posisjons-messige innstilling av en fotoelektrisk avføler 52 som detek-terer frontkanten av den fremovergående "pre-preg" banen og som reaksjon på dette stopper fremføringen av "pre-preg" banen og aktiverer en kretskutter 53 som deler banen breddevis refetivtiarbeidsbordet for derved å separere et rektangulært emne av "pre-preg" materiale av nøyaktig bestemt dimensjon fra "pre-preg" tilførselen. Deretter blir "pre-preg" emnet overført, enten manuelt eller automatisk, til en temperatur-styrt oppvarmet rulleplate 54 på maskinen som har et ikke-hef tende belegg av eksempelvis PTFE, og den forutoppvarmede kjernesammenstilling som skal innpakkes heftes på "pre-preg" emnet ved en ende derav, idet man drar fordel av den natur-lige klebrighet hos "pre-preg" materialet/ og bringes så i inngrep med rullehodet 55.

Rullehodet 55 er montert på en utkraget arm 56 som kan dreies oppad som vist i fig. 6-3 til å muliggjøre at stopperens kjerne kan danne inngrep med rullehodet på den måte som er skjematisk vist i fig. 6-5 med stopperens kjerne opptatt mellom et par støttevalser 57 og positivt plassert ved hjelp av valsene 57 på platen 54. Rullehodet 55 er montert på armen 56 for derved å være bevegelig over platen 54 for å rulle det pre-kuttede "pre-preg" emnet på stopperens kjerne, idet slik bevegelse fortrinnsvis utføres automatisk under operatør-overvåkning for derved å sikre at nevnte "pre-preg" tas opp jevnt på stopperens kjerne. Den utkragede arm 56 er dreibart bevegelig i et vertikalt plan for lasting og lossing av stopperkjerner og ønskelig anbragt til å gi et styrt rulletrykk slik at "pre-preg" omvikling på stopperens kjerne i en styr-bar grad konsolideres under rulling. Rullehodet 55 er anordnet til å bringe stopperkjernen med sin "pre-preg" innpakking tilbake til maskinene front, hvilket også hjelper til konsolideringen av "pre-preg" materialet. De "pre-preg" omviklede stopperkjernene blir så losset fra maskinen, enten automatisk eller manuelt.

Rullingsmaskinen som således er beskrevet styres automatisk gjennom sine operasjoner av avkledningen av støtteduken fra nevnte "pre-preg" og fremføring av nevnte "pre-preg" til kutteren, stopping av fremføringen av nevnte "pre-preg" i avhen-gighet av den satte posisjon for den fotoelektriske avføleren for derved å bestemme bredden av nevnte "pre-preg" emnet som kuttes fra rullen, og dele den fremførte del fra "pre-preg" rullen ved hjelp av presskutteren, for derved å definere emnet, og å rulle "pre-preg" emnet på stopperens kjerne hvor temperaturen av den oppvarmede platen styres i tillegg til den faktiske rulling (lengde av rulleslag) og konsoliderings-trykk styres. I en aktuell utførelsesform av maskinen som er blitt konstruert, blir avkledningen av støtteduken og frem-føring av nevnte "pre-preg" styrt ved hjelp av passende styring av den elektriske motoren som driver oppviklingsrullen 51 og passende utveksling mellom oppviklingsrullen 51 og materullen 50 til å sikre at nevnte "pre-preg" leveres til maskinen med en konstant hastighet og at støtteduken oppvikles under i alt vesentlig konstant strekk. Presskutteren 53 dri-ves pneumatisk under styring fra fotoavføleren 52 for frem og tilbake-gående slag, og en pneumatisk drivanordning for rullehodet 55 anvendes også. Rulleplaten 54 oppvarmes jevnt ved hjelp av en rekke av flate elektriske oppvarmingselemen-ter som er plassert under platen og styrt til å oppnå en platetemperatur som er akkurat høy nok til å mykgjøre epoksyharpiksen i nevnte "pre-preg" emne uten å gjøre denne for flytende eller klebende. Platetemperaturen kan hensiktsmes-sig justeres til å passe til det spesielle "pre-preg" materialet som anvendes.

Andre trekk ved maskinen som er vist i fig. 6-1 til 6-6 danner ingen del av foreliggende oppfinnelse og skal ikke beskri-ves ytterligere her, idet den beskrivelse som er gitt ovenfor i forbindelse med beskrivelsen gitt av den oppfinneriske transientstopper og dens fremstillingsmåte klart er tilstrekkelig til å realisere oppfinnelsen i samtlige av dens aspekter som skal iverksettes.

Hva angår beskrivelsen av "pre-preg" materialene, gjelder

de følgende betraktninger. Nevnte "pre-preg" er hensiktsmes-sig et glass-stoff forsterket epoksymateriale som anvender en epoksyharpiks som har gode bindingsegenskaper og med en herdingssyklus som er kort og likefrem uten trinndannende eller mellomliggende temperatur-dvele-perioder. Materialene bør være lett tilgjengelige, og fortrinnsvis kommersielle standarder, og bør ønskelig ha en lang lagringstid for å unngå behovet for avkjølt lagring. Nevnte "pre-preg" bør være lett håndterbar, lett formbar og uten for stor klebing, og ønskelig bør mykgjøringstemperaturen for harpiksen være ca. 50°C og fortrinnsvis rundt 30-40°C. Til sist bør en elektrisk gradert harpiks anvendes med godt isolasjonsegenskaper.

Et eksempelvis "pre-preg" materiale som tilfredsstiller disse betraktninger anvender et glassfiberstoff som har et 7628 v evimønster som formes som et "pre-preg" til 0,02 cm tykt (0,008"). Dette er et fint, slett vevnadsstoff og et stan-dard vevmønster som vanligvis anvendes for elektrisk laminat-forsterknirig og er lett tilgjengelig i Storbritannia og USA. Stoffkonstruksjon er 42 varpender x 32 veftslag under anvendelse av 75-1/0 garn. Hovedparametrene for valg av harpiksen er dens ytelse, behandlingskarakteristika og tilgjengelighet. Harpiksinnhold, flyt, mykningstemperatur, klebningsgrad og endog herdningssyklus kan endres hvis der er behov for å tilpasse til variasjoner i prosessen. Bestanddelene i et egnet harpikssystem fremstilles av Ciba-Geigy og er lett tilgjengelige. Det angjeldende system er en bromert Bisfenol-A epoksy under anvendelse av di-cyandiamid (Dicy) som herd-ningsmiddel. Flytende umodifisert Bisfenol-A kan tilføyes oppskriften for å bringe mykningspunktet ned. Systemet er flammehemmende og tilfredsstiller NEMA grad FR-4. Det blir vanligvis anvendt til å fremstille høykvalitetselektriske laminater, særlig mønsterkort. Harpikssystemet omfatter:

Etter a ha innpakket stopperens kjernesammenstilling med de "pre-preg" materialet, er det neste trinn støpningen og den samtidige herdning av epoksyharpiksen. Herdningsprosessen involverer å heve den pre-formede kjernesammenstillingen til en høy temperatur og holde den under en tidsperiode, idet tiden og temperaturen bestemmes av harpikssystemets oppskrift. Trykk tilføres under herdningssyklusen for derved å forme harpiksen og stimulere harpiksen til å strømme gjennom stoff-dukene og til intim kontakt med den underliggende kjerne,

men ikke mellom blokkenes tilstøtende flater, på grunn av harpiksens relativt høye viskositet og tett-tilpasnings-

naturen av flate mot flate blokk kontaktene, og/eller tilveiebringelsen av en elektrisk ledende tetningsmasse mellom blokkenes flater. Ved full herding er harpiksen en hard homogen fast masse. Herdningsprosessen kan mest tilfredsstillende gjennomføres ved å oppvarme kjernen i en form og for fremstilling av vesentlige mengder av stoppere behøves særlig utformet tilpasset verktøy. Bruken av en form tillater høy-ere formingstrykk og blir anvendt med påfølgende forbedringer i formningskvalitet og égenskaper, og fremstillingsprosessen blir mindre utsatt for variasjoner i "pre-preg" kvalitet og krever mindre operatørdyktighet. I tillegg blir innpakkings-prosessen forenklet etter som god konsolidering av pre-formen ikke er nødvendig, idet formingstrykk gir god harpiksflyt og fjerning av tomrom særlig dersom formen samtidig .evakueres.

Forskjellige metoder for formherding av nevnte "pre-preg" innpakkede kjernesammenstilling er tilgjengelige. Visse av de faktorer som påvirker formkonstruksjon er produksjonstak-ten, herdingssyklusen, det nødvendige formingstrykk, varia-sjonene i komponentlengde og diameter som ivaretas, og kapi-talkostnaden. Med en produksjonstakt av eksempelvis 15 komponenter pr. time og en herdingssyklus av ca. h time ved 170° C, vil et 8-hulroms verktøy behøves. Dette verktøy vil være ca. 600 mm langt x 40 mm bredt, og hulrommene ville kreve myk (f.eks. silikongummi) foring for å muliggjøre variasjoner i diameter av de keramiske elementer. Et støpetrykk av 34475 til 137900 Pa (15-20 p.s.i.) ville kreve en verktøy-lukkekraft av ca. 4 tonn. En presse av tilstrekkelig plate-areal til å oppta verktøyet, og med opparmede plater, ville være prohibitivt kostbart og ville være enormt overdimensjo-nert på tilgjengelig veddertrykk. Et oppvarmet verktøy under-støttet av et fremstilt rammeverk og trykksatt ved hjelp av en enkel hydraulisk jekk kunne fremstilles særlig for prosessen med vesentlig lavere kapitalkostnad. Det ville også oppta mindre gulvplass enn en kommersiell presse og ville mulig-ens være mer økonomisk å operere.

En alternativ og mer praktisk lukket form-teknikk er vist

i fig. 7-1 og 7-2, og anvender en vakuumpose. Dette er i realiteten en fleksibel form med en ramme til å fastholde komponentene. Ved anbringelse av vakuum, tetter posen rundt kantene og formes til formen av det komponenttilførende trykk jevnt på alle overflater. Herding skjer ved å oppvarme i en luftsirkulerende ovn eller endog bedre i en autoklav (med den fordel at ytterligere eksternt trykk kan tilføres). Luftinneslutning hindres ved anvendelsen av vakuum gjennom herdningssyklusen. Denne teknikken" har en lav kapitalkostnad for verktøy, særlig hvis en ovn og vakuumpumpeutstyr allerede er tilgjengelig. Produksjonstakter er ikke så høye som for tilpasset metallformer ettersom varmeoverføringstaktene er saktere. Imidlertid kan ytterligere støpeposer (dvs. ekstra verktøyhulrom) tilføyes med meget lav kostnad.

Ser man nærmere bestemt på fig. 7-1, omfatter den eksempelvis vakuumpose sammenstilling som skjematisk vist der i tverrgå-ende tverrsnitt og eksempelvis viser tilveiebringelse for herding kun av 3 transientstoppersammenstillinger i side-ved-side forhold - selv om i praksis langt flere sammenstillinger kunne opptas, en øvre del 60 og en nedre del 61 tilpasset til å bli ført sammen som vist og sammentettes for evakueringen av det kammer som således defineres mellom disse. Den øvre delen 60 omfatter en rektangulær åpen ramme 62 som har en membran 63 av silikongummi festet på denne på en luft-tett måte, og forsynt med en tetningsremse 64 for avtetning mot den nedre delen. Den nedre delen 61 omfatter en lign-ende ramme 65 fra hvilken der er understøttet et sprinkelverk av støttestenger 66 som tjener til å definere som vist en rekke av nedhengende folder 67 i en•silikongummimembran som er avtettet mot rammen 65. Transientstopperkjernesammenstil-linger 68 er skjematisk vist innenfor foldene 67, og det vil forstås at når de to delene av vakuumposesammenstillingen som vist bringes sammen og det mellomliggende rom evakueres, vil silikongummimembranene 63 og 67 kollapse rundt kjernesammenstillingene 68 for derved å utøve et formingstrykk på disse som intensiveres hvis vakuumposesammenstillingen innfø-res i en trykksatt atmosfære slik som eksempelvis i en autoklav. Silikongummimembranene 63 og 67 er, som vist i fig. 7-1, f6ret med énaanas lluft-gjennomtrengelig pusteduk 69 for å muliggjøre evakueringen av luftrommet derimellom.

For å sikre at de "pre-preg" innpakkede transientstopper-kjernesammenstillinger 68 ikke kleber til pustesjiktet 69 eller til silikongummimembranene 63 og 67, blir kjernesammenstillingene som kommer av fra rullingsmaskinen som tidligere beskrevet, først omhyggelig innpakket med en slipp-film eller et skrellelag til hvilket epoksyen ikke kleber. For så å unngå dannelsen av bretter eller rynker i den herdede harpiksen, blir de skrellelags-innpakkede kjernesammenstillinger hver innført i et langsgående delt silikongummirør med inn-vendig diameter i alt vesentlig lik den ønskede ytre diameter av de ferdige kjernesammenstillinger, idet delingen i silikongummirøret avtettes eksempelvis ved hjelp av et me-tallinnlegg e.l. for å sikre at stopperens kjerneoverflate etter forming ikke har en formingsdefekt som tilsvarer delningsåpningen i silikongummirøret. Idet der er vist til fig. 7-2, er kjernesammenstillingen 68 som den kommer fra "pre-preg" rullings-maskinen vist innpakket i et slippfilmlag 70 som i sin tur omfavnes av det delte silikongummirøret 71 med et innlegg 72 som ligger under delningsåpningen i røret. Henvisningstallene 73 betegner temperatur-motstandsdyktig klebebånd som anvendes for å feste de forskjellige lag på plass om nevnte "pre-preg" innpakkede kjernesammenstilling 68.

Ved forming og herding av den "pre-preg" innpakkede stopperkjernen som tidligere beskrevet, sikres det at epoksyharpiksen i nevnte "pre-preg" jevnt konsolideres om stopperens kjerne uten noen tomrom eller luftinneslutninger, og dessuten har den herded<e> epoksyharpiksen en meget glatt overflate på hvilken det eksterne elastomere eller varme-krympnings-ytre hus på den ferdige stopperen lett kan anbringes uten dannelse av tomrom eller luftinneslutninger, slik det er av høyeste betydning ved utøvelsen av den foreliggende oppfinnelse hvis enestående transientstopperegenskaper skal sikres.

Ved å ha formet stopperkjernen som ovenfor beskrevet, er sammenstillingen av varmekrympehylsen og endehettene og avslut-ningene til kjernen en enkelt sak. Kjernesammenstillingen inspiseres med hensyn til en hvilken som helst harpiksblød-ning på endeflatene av kjernens endeblokker, og hvis en hvilken som helst slik harpiksblødning har opptrådt, renses den vekk ved eksempelvis slipning. Kjernesammenstillingen kan så rengjøres og avfettes, hvis nødvendig, og sammenstilles med endehettene og avslutningskomponentene og med varmekrympe-hylsene i en enkelt jigg. Tetningsmidlet for grensesjiktet mellom varmekrympehylsen og kjernen kan forutbehandles på. innsiden av varmekrympehylsen eller kan belegges på kjernen og tetningsmidlet for endehettene kan bringes inn i endehettene av operatøren. Etter på denne måte å ha sammenstilt komponentene, blir jiggen med de sammenstilte komponenter innført i et evakuerbart ovnskammer hvor sammenstillingen utsettes for varme fra eksempelvis utstrålende innfra-røde oppvarmere, for derved å bevirke varmekrympningsmaterialet til å krympe ned på stopperens kjerne med eventuell luftinneslutning unngått på grunn av kammerets evakuering og tomrom unngått på grunn av tetningsmidlets plastiske flyt. Oppvarmingen og luftevakueringen herder likeledes tetningsmidlet i endehettene og sikrer at ingen tomrom etterlates deri.

Fig. 8-1 og 8-2 illustrerer i henholdsvis front- og sidever-tikalriss en eksempelvis vakuumovn som er blitt konstruert for bruk i den endelige varmekrymping av transientstopperens ytre hus av varmekrympemateriale på transientstopperkjernene som preformet i henhold til hva som er tidligere beskrevet. Vakuumkammeret i den viste apparatur defineres av en sylindrisk negativ trykk-klokke 80 som er åpen ved sin nedre ende og som er montert på vertikal føringsbaner for å være vertikalt bevegelig relativt en tetningsplate 81 som er tilveie-

bragt på overflaten av et arbeidsbord 82. Tetningsplaten

81 er forsynt med en O-ring tetning e.l. for samvirke med den nedre kant av trykk-klokken 80 når denne er i sin nedsenk-ede posisjon som vist i fig. 8-2 for derved å definere et avtettet evakuerbart arbeidskammer. En roterende aksel 83 strekker seg vertikalt gjennom tetningsplatens 81 senter,

med trykktetningsmiddel tilveiebragt mellom overflaten av akselen og bærer ved sin øvre ende en mottaker 84 tilpasset til å motta deri en ende av en transientstopper 85 som skal behandles i apparatet. Den nedre enden av akselen 83 er koblet til en drivmotor 86. En eller flere innfrarøde strål-ningsoppvarmere er tilveiebragt innenfor trykk-klokken 80

og oppstillingen av den dreibare mottakeren 84 med sin driv-aksel 83 og motor 86 er å dreie transientstopperen 85 relativt strålingsoppvarmeren eller oppvarmerne for derved å sikre at varmekrympehylsen hos stopperen oppvarmes jevnt. Henvisningstallet 87 betegner, en vakuumpumpe for å evakuere vakuum-ovnen, og henvisningstallet 88 betegner en styremodul som innbefatter trykk- og temperaturovervåkning og styreutstyr,

og sekvensstyreutstyr for overvåkning og styring av den totale drift av ovenen.

Selv om ovnen som er vist i fig. 8-1 og 8-2 har mulighet kun for behandling av en transientstopper av gangen, vil det forstås at for volumproduksjon vil en flerhet av dreibare mot-takere kunne tilveiebringes i tetningsplaten 81 slik at en flerhet av stoppere kunne behandles samtidig. Som vist er et inspeksjonsvindu tilveiebragt i trykk-klokkens 80 sylindriske vegg.

Ser man nå på fig. 9, er der vist en konvensjonelt utstyrt kraftfordelingsstolpe for sammenkobling av trefase effekt luftledninger til enden av en effektkabel som ligger i bakken.

Figuren viser tre luftledninger 91, 92. oo 93 som er understøttet av en tverrarm festet til stolpen ved hjelp av isolerende holdere 94, 95 og 96. Forbundet med hver av kraftledningene 91, 92, 93 er en ende av en respektiv forbindelsesleder 97, hvis andre ende er understøttet eventuelt ved hjelp av en respektiv av tre avstandsstøtteisolatorer, 98, og er forbundet med en respektiv kjerne av kabelen 99. Tre konvensjonelle porselensoppbevarte transientstoppere 100 er understøttet på en moteringsbrakett 101 som er festet til kraftfordelings-stolpen, og hver transientstopper 100 er elektrisk koblet mellom jord og en respektiv av forbindelseslederne 97. Som det vil godt forstås av fagfolk innenfor relevant teknikk,

er den viste oppstilling kostbar hva angår komponenter og krever også en vesentlig mengde av tid for å fremstille.

I betraktning av det faktum at transientstoppere, i henhold til den foreliggende oppfinnelse, har meget betydelig fysisk styrke, oppstår muligheten med å anvende slike transientstoppere istedet for avstandsstøtteisolatorene 98, i hvilket til-felle transientstopperen 100, deres tilhørende monteringsbrakett 101 og deres tilhørende koblingsforbindelser kan gis avkall på. Således er ikke bare transientstopperne ifølge oppfinnelsen kostnadsfordelaktige i.seg selv, men de muliggjør også at det kan gis avkall på andre konvensjonelt nødvendige komponenter som ikke bare er estetiske og miljømessig mere akseptabelt, men også muliggjør at den tid som behøves for fremstilling av et slikt system som er vist i fig. 9 kan vesentlig reduseres.

Claims

1. Gapfri transientstopper (1) , karakterisert ved en langstrakt stiv kjerne som dannes av en stapel av varistorblokker (2) som holdes i flate-mot-flate kontakt mellom første og andre terminalblokker (4) og som er omsluttet innenfor et stivt skall (5) av forsterket stivt plastmateriale som er bundet til de ytre overflater av terminalblokkene (4), og et skjermet ytre hus (6)for nevnte kjerne omfattende en preformet hylse av polymert varmekrympemateriale eller elastomert materiale krympet eller anordnet tett på nevnte kjerne, eller omfattende syntetisk plastmateriale støpt på nevnte kjerne, idet grenseskiktene mellom varistoren og terminalblokkene og deres omsluttende skall og mellom skallet og det ytre huset er uten tomrom og fritt for gassholdige inneslutninger.

2. Gapfri transientstopper som angitt i krav l, karakterisert ved at nevnte langstrakte kjerne er sylindrisk og er dannet av sylindriske varistorblokker (2) og sylindriske terminalblokker (4) og nevnte blokker er innesluttet om deres sylindriske buede overflater innenfor nevnte stive skall (5) av forsterket stivt plastmateriale som er bundet til de respektive overflater av terminalblokkene (4), slik at kjernen omfatter en stiv enhetlig strukturell enhet, et værbestandig tetningsmateriale er tilveiebragt mellom kjernen og hylsen, og endehetter (8) av metall er tilveiebragt for å dekke endene av kjernen og av det omgivende ytre hus med et værbestandig tetningsmateriale (9) som avtetter endehetten/det ytre huset/kjernegrenseskiktet.

3. Gapfri transientstopper som angitt i krav l eller 2, karakterisert ved at et elektrisk isoler ende materiale er tilveiebragt mellom varistormaterialet på varistorblokkene (2) og det omsluttende skallet (5) av forsterket, stivt plastmateriale.

4. Gapfri transientstopper som angitt i krav l, 2 eller 3, karakterisert ved at varistorblokkene (2) har metalliserte elektroder dannet på motstående endeflater derav.

5. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at elektrisk ledende varmeavleder/avstandsorganblokker (3) inngår i stapelen av varistorblokker (2).

6. Gapfri transientstopper som angitt i krav 5, karakterisert ved at varmeavleder/avstandsorgan-blokkene (3) er fordelt med varistorblokkene (2) slik at der tilveiebringes spenningsgradering gjennom hele kjernen med en forutbestemt kjernelengde lysbuedannende distanse.

7. Gapfri transientstopper som angitt i krav 5 eller 6, karakterisert ved at nevnte varmeavleder/avstandsorganblokker (3) omfatter aluminium.

8. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at skallet (5) av forsterket stivt plastmateriale er bundet til de respektive overflater av samtlige av blokkene i kjernen.

9. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte varistorblokker (2) omfatter sink-oksidmateriale som har ulineær resistans.

10. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte forsterkede stive plastmateriale omfatter glassforsterket epoksyharpiks.

11. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte forsterkede stive plastskall (5) omfatter en herdet vikling av plastimpregnert materiale dannet på nevnte kjerne.

12. Gapfri transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at tilstøtende overflater av hosliggende blokker i kjernen er sammenfestet ved hjelp av elektrisk ledende klebemiddel.

13. Anvendelse av en transientstopper som angitt i et hvilket som helst av kravene 1-12 som en støtteisolator i en elektrisk installasjon der transientstopperen utfører begge funksjoner.

14. Anvendelse som angitt i krav 13 for, ved konstruksjon av en elektrisk installasjon der en elektrisk ledning kreves å bli understøttet med isolasjon fra et støtteelement og bli beskyttet mot transientpulser ved hjelp av en transientstopper, å understøtte nevnte ledning ved hjelp av transientstopperen montert i én ende derav til nevnte støtteelement og elektrisk koblet ved den andre ende derav til nevnte ledning, idet transientstopperens terminal ved den nevnte ene ende derav er jordet.

15. Anvendelse som angitt i krav 13 for, ved kobling av en overliggende elektrisk fordelingsledning til en jordkabel ved en elektrisitetstilgjengelighetspol, å understøtte en ende av nevnte ledning fra nevnte pol ved hjelp av en isolerende binding, isolerende understøttende lederen i nevnte jordkabel relativt nevnte pol ved hjelp av transientstopperen med lederen i jordkabelen koblet til terminalen i én ende av transientstopperen og terminalen i den andre enden av transientstopperen koblet til jordpotensialet og elektrisk å koble elektrisitetsfordelingsledningen til terminalen av transientstopperen ved nevnte ene ende derav.

16. Anvendelse som angitt i krav 13 der den elektriske installasjon er en elektrisk kraftfordelingsinstallasjon.

17. Fremgangsmåte for fremstilling av en transientstopper som angitt i et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved : å sammenstille nevnte blokker (2, 3, 4) etter ønske for dannelse av nevnte kjerne, å anvende krefter på terminalblokkene (4) for derved å komprimere sammen samtlige av blokkene i kjernen, mens nevnte blokker opprettholdes under kompresjon, å innpakke oppstillingen av blokker med en vikling omfattende et uherdet plastimpregnert forsterkende materiale, å herde nevnte uherdede plastmateriale under trykk for derved å omslutte blokkene innenfor nevnte stive skall (5) uten tomrom og gassholdige inneslutninger mellom blokkene og skallet, og å forsyne den således dannede kjernen av omhyllede blokker med nevnte skjermede ytre hus (6) som passer tett på kjernen og uten tomrom og gassholdige inneslutninger mellom skallet (5) og det ytre huset (6) .

18. Fremgangsmåte som angitt i krav 17, karakterisert ved at innpakkingen av blokkene (2,3,4) med det uherdede plastimpregnerte forsterkende materialet utføres ved å velge en passende dimensjonert duk av uherdet plastimpregnert banemateriale og rulle blokkene opp i banen slik at banen plukkes opp av blokkene og pakkes på disse.

19. Fremgangsmåte som angitt i krav 18, karakterisert ved at den innpakkede oppstillingen av blokker konsolideres under rullingsoperasjonen.

20. Fremgangsmåte som angitt i krav 18 eller 19, karakterisert ved at innpakkingen av blokkene med nevnte duk av banemateriale utføres ved bruk av en anordning omfattende middel (50, 51, 52) for å mate banematerialet til en kutter (53) for dannelse av duker av forutbestemt størrelse, en oppvarmet trykkplate (54) for mottagelse av nevnte duker, og middel (55) for å rulle stopperblokkene på en nevnte duk mottatt på nevnte trykkplate, slik at blokkene tar opp duken som en flertørns innpakking om disse.

21. Fremgangsmåte som angitt i krav 20, karakterisert ved at banematerialet omfatter en rull derav som innbefatter en interfoliert ikke-heftende støtteduk, og midlet for å mate banematerialet til kutteren omfatter middel for å stramme støtteduken og for å skrelle og rive den samme av banen med en reaksjonskraft påført banen for å fremføre samme.

22. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 16-20, karakterisert ved at herdingen av plastmaterialet under trykk utføres ved bruk av en form.

23. Fremgangsmåte som angitt i krav 22, karakterisert ved at herdingen av plastmaterialet utføres ved bruken av en anordning som omfatter bøyelige formlag (63,67) tilpasset og anordnet til å bli komprimert til kontakt med den innpakkede kjernen anbragt derimellom blant annet ved evakuering av det innvendige tomrom mellom formlagene.

24. Fremgangsmåte som angitt i et hvilket som helst av kravene 17-23, karakterisert ved at det ytre huset er et polymervarmekrympemateriale og at varme for å krympe huset på kjernen tilføres ved bruk av en vakuum-ovn som omfatter en trykklokke (80) tilpasset til å bli fjernbart anbragt på en tetningsplate for å definere et evakuerbart kammer, og middel (84) for montering av stopperen i nevnte ovn innenfor nevnte evakuerbare kammer, idet sistnevnte middel (84) er slik at det setter stopperen istand til å bli dreiet for derved å bli jevnt oppvarmet.