SE526713C2 - Genomföring samt förfarande för tillverkning av genomföringen - Google Patents

Description

l5 20 25 30 35 526 713 Den isolerande kärnan av hartsimpregnerat papper kan fram- ställas genom att linda papper och utjämningsplattor pà centrumröret och sedan impregnera med ett harts i en form.

Det harts som används i en isolerande kärna av hartsimpreg- nerat papper är exempelvis epoxi. Formen kan även vara den egentliga elastomeriska manteln som blir en del av den slut- liga sammansatta produkten. Formen skulle ocksà kunna till- verkas av papper eller metall som avlägsnas efter härd- ningen. När man använder en flyttbar form extruderas en elastomerisk mantel direkt pà den isolerande kärnan av hartsimpregnerat papper. Den isolerande kärnan av hartsim- pregnerat papper skulle också kunna placeras inuti en ihàlig glasfiberarmerad epoxicylinder med en elastomerisk mantel extruderad direkt pà dess ytteryta eller placerad inuti en ihàlig keramisk cylinder. Det finns vissa konstruktioner som inte kräver vare sig den elastomeriska manteln eller den ihåliga keramiska cylindern efter borttagande fràn formen.

Utrustning med en monteringsfläns tillsammans med åtskilliga eventuellt andra komponenter, sàsom mekaniska förbindningar, en expansionstank, fullbordar genomföringsenheten.

Den elastomeriska manteln tillverkad av silikon- eller EP- gummi, att förhindra krypström utmed ytterytan av genomföringsen- tillsamans med den keramiska isolatorn, tjänar till heten. Både den elastomeriska och den keramiska isolatorn sà kallade rillor, avstàndet utmed dess längd och vidare minskar förekomsten av har klockformade utspràng, som ökar kryp- krypström.

När man använder en ihålig glasfiberarmerad epoxicylinder fylls ut- rymmet mellan den isolerande kärnan och den yttre ihåliga eller en ihàlig keramisk cylinder som isolator, isolatorn med ett fast, halvfast, vätskeformigt eller gas- formigt dielektriskt medium. Ett exempel pà ett vätskefor- migt dielektriskt medium är olja och ett exempel pà ett gas- formigt dielektriskt medium är SF@ Epoxi och elastomerer absorberar fukt när de utsätts för de atmosfäriska förhållandena. Hartsimpregnerade pappersgenom- 10 15 20 25 30 35 526 713 föringar med eller utan elastomerisk mantling extruderad direkt på dess isolerande kärna är känsliga för fuktupp- tagning under långtidsexponering i atmosfäriska förhåll- anden. Fuktupptagning in till den isolerande kärnan kan or- saka nedbrytning av den dielektriska integriteten hos genom- föringen och minska dess förmåga att uppfylla sitt avsedda ändamål.

För att förhindra att vatten når epoxin finns det kända tillfälliga lösningar som används av industrin såsom plast eller torkmedel, Det finns i dag ingen känd kostnadseffektiv och tillförlit- lig metod att tillhandahålla ett skyddsskikt som håller fuk- ten borta från epoxin. Ett skäl till detta är den begränsade eller en kostnadsprohibitiv metallkapsling. vidhäftningen och temperaturstabiliteten hos sådana kända skyddsskikt.

Det finns därför ett behov av en genomföring där fuktupptag- ning i kondensatorkärnan förhindras och en metod att till- verka en sådan genomföring, som är enkel, mer ekonomisk än kända metoder och som ger en färdig produkt av hög kvalitet.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en mellan- spännings- eller högspänningsgenomföring för en elektrisk anordning, där genomföringen innefattar en isolerande kärna, där fukt från atmosfären utanför genomföringen förhindras att diffundera in i den isolerande kärnan. Ett ytterligare ändamål är att åstadkomma en metod för tillverkning av nämnda genomföring.

Detta ändamål med uppfinningen uppnås genom en genomföring enligt särdragen i den kännetecknande delen av det oberoende patentkravet l. Detta ändamål erhålls också genom en metod för tillverkning av en genomföring enligt särdragen i den kännetecknande delen av det oberoende patentkravet 12. För- delaktiga utföringsformer av uppfinningen framgår genom nedanstående beskrivning och av de beroende patentkraven. 10 l5 20 25 30 35 526 713 Ändamålet med uppfinningen uppnås genom att minst en del av den isolerande kärnan hos genomföringen innefattar en kontinuerlig diffusionsbarriär för att förhindra fuktinträngning. Diffusionsbarriären innefattar en kontinuerlig film av ett tunt och flexibelt material med fast vidhäftning till den isolerande kärnan. Den kontinuerliga filmen är en elektrisk isolator och är termiskt stabil. Med flexibelt material avses ett material som har förmåga att motstå påfrestning utan att permanent påverkas eller skadas. Med fast vidhäftning avses att diffusionsbarriären behåller sin vidhäftning till den isolerande kärnan vid mekanisk eller termisk påkänning.

Ytterligare fördelaktiga särdrag hos genomföringen och till- verkningsmetoden anges i beskrivningen nedan och i de bero- ende patentkraven.

Diffusionsbarriären innefattar àtminstone ett av följande: en Oorganisk film, en organisk film eller en organisk/oor- ganisk hybridfilm. Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefattar diffusionsbarriären en flerskikts- film.

Enligt en vidare föredragen utföringsform innefattar diffu- sionsbarriären partiklar av hybrid eller oorganisk karaktär.

Partiklarna införlivas i matrisen av den oorganiska filmen, den organiska filmen, den organiska/oorganiska hybridfilmen eller flerskiktsfilmen.

Diffusionsbarriären avsätts t ex på åtminstone en del av den isolerande kärnan genom en av följande beläggningsmetoder: målning, doppning, sprutning, bågplasma, sol-gelteknik, ång- beläggning (Physical Vapor Deposition, PVD) eller kemisk gasfasdeponering (Chemical Vapor Deposition, CVD). När dif- fusionsbarriären är en flerskiktsfilm innefattande två eller flera skikt skulle diffusionsbarriären kunna pàföras genom en kombination av ovannämnda metoder. 10 15 20 25 30 35 526 713 Dà diffusionsbarriären utgörs av ett kontinuerligt eller flexibelt material med fast vidhäftning till den isolerande kärnan elimineras sprickning av diffusionsbarriären. Diffu- sionsbarriären skyddar den isolerande kärnan fràn vattenupp- tagning vid drift, lagring och transport.

En annan fördel är att en genomföring med en diffusions- barriär, pàförd med ätminstone en av de ovannämnda metoder- na, är lätt att tillverka jämfört med kända skyddsskikt för genomföringar.

En ytterligare fördel är att behovet av den yttre ihåliga genomföringen, som i dag fungerar som en skyddskonstruktion för den isolerande kärnan, elimineras. Diffusionsbarriären medför också en möjlighet att direkt pàföra ett yttre rör- formigt organ innefattande en elast pà utsidan av den isole- rande kärnan som krypströmsskydd. Det yttre rörformiga orga- net förses med klockformade utspräng som kallas rillor.

Diffusionsbarriären tillàter öppen transport och lagring i fuktiga miljöer vilket undanröjer behovet av förbehandling säsom uppvärmning eller längsam start av det elektriska systemet när det spänningssätts, vilket används i dag för att driva ut vattnet fràn den isolerande kärnan.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen skall beskrivas närmare genom beskrivning av utföringsformer under hänvisning till bifogade ritningar, där figur 1 schematiskt visar i sidovy och delvis i längdtvär- snitt en genomföring enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen, figur 2 schematiskt visar i sidovy och delvis i längdtvär- snitt en genomföring enligt en annan utföringsform av upp- finningen, 10 15 20 25 30 35 526 713 figur 3 schematiskt visar i längdtvärsnitt en genomföring med en yttre ihàlig isolator enligt en vidare utföringsform av uppfinningen.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSEXEMPEL Följande beskrivning avser bàde metoden och anordningen.

Figur l visar en genomföring enligt en föredragen utförings- form av uppfinningen. Genomföringen innefattar en isolerande kärna l innefattande en diffusionsbarriär 2. Diffusions- barriären 2 innefattar en kontinuerlig film som täcker väs- entligen hela ytan hos den isolerande kärnan enligt figur l.

Ett centrumrör 3 anordnas i mitten av genomföringen. Cen- trumröret 3 kan vara eller kan inte vara i den strömförande banan. Den isolerande kärnan är exempelvis tillverkad av ett sammansatt material innefattande epoxi, sàsom ett epoxi- hartsimpregnerat papper (RIP). Den isolerande kärnan kan tillverkas genom att linda papper och utjämningsplattor pà centrumröret och sedan impregnera med en harts i en form.

Dessa utjämningsplattor (icke visade) är konstruerade av metallfolie, företrädesvis aluminiumfolie, eller ledande bläck, vars uppgift är att styra det elektriska fältet in- ternt och externt i genomföringsenheten.

För att undvika krypström anordnas ett yttre rörformigt organ 4 av ett elastomeriskt material, såsom silikon- eller EP-gummi, eller keramiskt material pà utsidan av den isole- rande kärnan. Det yttre rörformiga organet 4 är försett med klockformade utspràng som kallas rillor 5. En fläns 6 är an- ordnad radiellt pà den isolerande kärnan för att fästa genomföringen mot väggen till en elektrisk anordning, sàsom en transformator.

I figur l-3 görs diffusionsbarriären 2, 8, ll, 12 enligt uppfinningen som en kontinuerlig film, som är tunn och flexibel. Diffusionsbarriären har fast vidhäftning till epoxi och har isolerande egenskaper. 10 15 20 25 30 35 526 713 Diffusionsbarriären 2, 8, ll, 12 har lag vattengenomträng- lighet. Företrädesvis är vattengenomtränglighetskoefficien- ten lägre än 0,1 gflfädagd. Mest fördelaktigt är vattenge- nomtränglighetskoefficienten lägre än l mg1í¿dag“.

Enligt en utföringsform innefattar diffusionsbarriären 2, 8, ll, 12 en organisk matris sàsom en polymer, t ex polyvinyl- klorid (PVC). organiska matrisen inblandade smà oorganiska partiklar eller I en föredragen utföringsform innefattar den partiklar av hybridmaterial i storleksordningen fràn nano- meter till flera mikrometer. En hybridpartikel är en par- tikel innefattande bade organiska och oorganiska bindningar sàväl i matrisen som pà ytan av en oorganisk partikel.

I en annan utföringsform av uppfinningen innefattar diffu- sionsbarriären 2, 8, ll, 12 en oorganisk matris sàsom alumi- niumoxid (Algk) eller kiseloxid (SiOQ. I en föredragen ut- föringsform innefattar den oorganiska matrisen inblandade små oorganiska partiklar eller hybridpartiklar i storleks- ordningen fràn nanometer till flera mikrometer.

Enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen innefat- tar diffusionbarriären 2, 8, ll, 12 en organisk/oorganisk hybridmatris. En organisk/oorganisk hybridfilm är t ex en film som innefattar åtminstone ett skikt med en organisk matris och àtminstone ett skikt med en oorganisk matris. Ett annat exempel pà en organisk/oorganisk hybridfilm är en film med en kombination av ett organiskt och oorganiskt matris- nät. Den organiska/oorganiska hybridmatrisen kan ocksà inne- fatta inblandade sma oorganiska partiklar eller hybridpar- tiklar i storleksordningen fràn nanometer till flera mikro- meter. Ett exempel pà en hybridfilm med smà partiklar är en kiseldioxidbaserad film pàförd med sol-gelteknik innefatt- ande smà platta oorganiska partiklar av hexagonal bornitrid (h-BN).

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen 12 en flerskikts- film. En flerskiktsfilm innefattar àtminstone tvà av de ovan innefattar diffusionbarriären 2, 8, 11, 10 15 20 25 30 35 526 713 beskrivna matriserna med eller utan partiklar. En fler- skiktsfilm är t ex en film innefattande àtminstone ett skikt med en organisk matris och àtminstone ett skikt med en oor- ganisk matris. Andra exempel pà en flerskiktsfilm är en or- ganisk film innefattande àtminstone tva skikt med olika or- ganiska matriser, eller en oorganisk film innefattande ät- minstone tva skikt med olika oorganiska matriser.

Enligt en annan föredragen utföringsform av uppfinningen har de införlivade partiklarna en designad form, sàsom fjälliga eller platta partiklar. Fjälliga eller platta partiklar har fördelarna att de inte bidrar till att öka filmtjockleken om de inriktas platta i ytan, och att de effektivt ökar diffu- sionsvägen för de diffunderande molekylerna. Exempel pä för- dragna partiklar är h-BN och glimmer, vilket har en fjällig karaktär, samt platta SiO2- och A120;-partiklar.

Diffusionsbarriären 2, 8, ll, 12 pàförs t ex genom nagon av följande beläggningsmetoder: màlning, doppning, sprutning, bàgplasma, sol-gelteknik, àngbeläggning (PVD) eller kemisk gasfasdeponering (CVD).

Beläggningar av hybridmaterial framställs företrädesvis genom sol-gelteknik, vilket betyder att en kemisk lösning innehållande föregàngare till beläggningsmaterialet pàförs pà ytan, och därefter torkas och härdas ytan. Härdningen kan vara vid rumstemperatur, göras genom UV och/eller vid för- höjd temperatur. Pàförande av lösningen görs t ex genom doppning, sprutning eller màlning av det föremàl som skall beläggas.

Tjockleken pà diffusionsbarriären beror pà materialet hos beläggningen. Företrädesvis har en diffusionsbarriär av en organisk film en tjocklek pà mindre än 5 mm, medan en diffu- sionsbarriär av en oorganisk eller hybridfilm företrädesvis har en tjocklek i storleksordningen mikrometer till nägra tiotal mikrometer. 10 15 20 25 30 35 526 713 Även om den isolerande kärnan 1 som visas i figur 1 är an- ordnad direkt pà centrumröret 3 kan den isolerande kärnan även tillverkas som en separat del med ett genomgående hàl anordnat i längdriktningen, för senare montering pà centrum- röret 3. Figur 2 visar schematiskt i en sidovy och delvis i längdtvärsnitt en genomföring enligt en annan utföringsform av uppfinningen. Insidan och utsidan av en ihàlig isolerande kärna 7 är àtminstone delvis belagd med en diffusionsbarriär 8 innefattande en kontinuerlig film.

Enligt en vidare utföringsform av uppfinningen är den ihàli- ga isolerande kärnan 7 belagd pá bàde insidan och utsidan med diffusionsbarriären.

En vidare utföringsform av uppfinningen visas i figur 3, där ett schematiskt längdtvärsnitt av en genomföring innefatt- ande en isolerande kärna 9 och en yttre ihàlig isolator 10 visas. Den yttre ihàliga isolatorn 10 är àtminstone delvis belagd med en diffusionsbarriär ll, 12 innefattande en kon- tinuerlig film.

Enligt en vidare föredragen utföringsform av uppfinningen är väsentligen hela ytan hos den yttre ihaliga isolatorn 10 be- 8, ll, kontinuerlig film. När genomföringen har fästs vid en elek- lagd med diffusionsbarriären 2, 12 innefattande en trisk anordning och en övre huv 14 anordnats àt andra sidan, fylls utrymmet 13 mellan den isolerande kärnan 9 och den yttre ihåliga isolatorn 10 med ett fast, halvfast, vätske- formigt eller gasformigt dielektriskt medium, sàsom olja eller SF6. Ett rörformigt organ 4 innefattande flera ra- diella utskjutande rillor 5 av ett elastomeriskt material, sàsom silikongummi eller EP-gummi, är fäst vid den yttre ihåliga isolatorn 10.

Eftersom endast vissa föredragna utföringsformer av före- liggande uppfinning har beskrivits är manga modifieringar och ändringar uppenbara för fackmannen utan att man gör avsteg fràn uppfinningens ram, sàsom den definierats i bi- fogade patentkrav med stöd av beskrivningen och ritningarna. 526 715 10 Således kan diffusionsbarriären 2, 8, ll, 12 pàföras pà ut- sidan och/eller insidan av den isolerande kärnan 1, 7, 9 och/eller insidan och/eller utsidan av den yttre ihàliga isolatorn 10. Diffusionsbarriären skulle också kunna pàföras pà utsidan av det rörformiga organet 4.

Claims (17)

10 15 20 25 30 35 5 2 6 7 1 5 11 PATENTKRAV

1. Genomföring för en elektrisk anordning innefattande en isolerande kärna (1, 7, 9), kännetocknad av att åtminstone _en del av den isolerande kärnan (l, 7, 9) innefattar en kon- tinuerlig diffusionsbarriär (2, 8) innefattande en kontinuerlig film med fast vidhäftning till den isolerande kärnan (1, 7, 9)

2. Genomföring enligt patentkrav 1, kännetecknad av att den isolerande kärnan (1, 7, 9) är ihålig och att åtminstone en del av insidan av den isolerande kärnan (1, 7, 9) är belagd med diffusionsbarriären (2, 8)..

3. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den isolerande kärnan (1, 7, fattar en stomme av epoxiimpregnerat papper. 9) inne-

4. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att den yttre ihåliga isolatorn (10) är anordnad utanför den isolerande kärnan (1, 7, 9), och att åtminstone en del av den yttre ihåliga isolatorn (10) är belagd med diffusionsbarriären (11, 12).

5. Genomföring enligt nagot av föregående patentkrav, kñnnetecknad av att väsentligen hela ytan hos den yttre ihåliga isolatorn (10) är belagd med diffusionsbarriären (11, 12).

6. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kånnetecknad av att diffusionsbarriären (2, 8, ll, 12) innefattar åtminstone ett av följande: en oorganisk film, en organisk film eller en organisk/oorganisk hybridfilm.

7. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att diffusionsbarriären (2, 8, ll, 12) innefattar en flerskiktsfilm. 10 15 20 25 30 35 526 713 12

8. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännotocknad av att diffusionsbarriären (2, 8, ll, 12) innefattar partiklar av hybrid eller oorganisk natur.

9. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att diffusionsbarriären (2, 8, ll, l2) har en vattengenomtränglighetskoefficient mindre än 0 , 1 g'm'2'dag'1 .

10. Genomföring enligt något av föregående patentkrav, kännetecknad av att diffusionsbarriären (2, 8, ll, 12) avsätts på åtminstone en del av den isolerande kärnan (1, 7, 9) och/eller den yttre ihåliga isolatorn (10) genom en av följande metoder: doppning, målning, sprutning, bågplasma, sol-gelteknik, ångbeläggning (PVD) eller kemisk gasfasdepo- nering (CVD)

11. ll. Förfarande för tillverkning av en genomföring för en elektrisk anordning, varvid genomföringen innefattar en iso- lerande kärna (1, 7, 9), kännetecknat av att åtminstone en del av den isolerande kärnan (1, 7, 9) beläggs med en konti- nuerlig diffusionsbarriär (2, 8) innefattande en kontinuerlig film med fast vidhäftning till den isolerande kärnan (1, 7, 9).

12. Förfarande enligt patentkrav ll, kánnetecknat av att den isolerande kärnan (1, 7, 9) är ihålig och att åtminstone en del av insidan av den isolerande kärnan (1, 7, 9) beläggs med diffusionsbarriären.

13. Förfarande enligt något av patentkrav ll-12, känne- tecknat av att en yttre ihålig isolator (10) är anordnad utanför den isolerande kärnan (1, 7, 9) och att åtminstone en del av den yttre ihåliga isolatorn (10) beläggs med diffusionsbarriären (ll, 12).

14. Förfarande enligt något av patentkrav ll~l3, känne- tecknat av att väsentligen hela ytan hos den yttre ihåliga isolatorn (10) beläggs med diffusionsbarriären (ll, l2). 10 15 20 526 713 13

15. Förfarande enligt nagot av patentkrav 11-14, känne- tocknat av att den isolerande kärnan (1, 7, 9) och/eller den yttre ihåliga isolatorn (10) beläggs med diffusionsbarriären (2, 8, 11, 12) innefattande åtminstone ett av följande: en oorganisk film, en organisk film eller en organisk/oorganisk hybridfilm.

16. Förfarande enligt något av patentkrav ll-15, känne- tecknat av att den isolerande kärnan (1, 7, 9) beläggs med en diffusionsbarriär (2, 8, ll, flerskiktsfilm. 12) innefattande en

17. Förfarande enligt nagot av patentkrav ll-16, känne- tecknat av att diffusionsbarriären (2, 8, 11, 12) avsätts pà åtminstone en del av den isolerande kärnan (1, 7, 9) och/eller den yttre ihåliga ísolatorn (10) genom en av följande metoder: målning, doppning, sprutning, bàgplasma, sol-gelteknik, ángbeläggning (PVD) eller kemisk gasfasdepo- nering (CVD)