WO1998019195A1 - High voltage insulator - Google Patents

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WO1998019195A1
WO1998019195A1 PCT/DE1997/002339 DE9702339W WO9819195A1 WO 1998019195 A1 WO1998019195 A1 WO 1998019195A1 DE 9702339 W DE9702339 W DE 9702339W WO 9819195 A1 WO9819195 A1 WO 9819195A1
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Stefan Hain
Walter Gross
Norbert Koch
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/36Insulators having evacuated or gas-filled spaces

Definitions

  • Such an insulator is known from US Pat. No. 3,485,940.
  • the insulator used there is used to hold a current measuring arrangement on a high-voltage line.
  • the foam there is a polyurethane foam and is only used as a filler.

Abstract

In order to prevent fissures from occurring also at particularly low temperatures on an optical fibre (7a,7b) placed inside (5) an insulator (1), the inner area (5) of said insulator is filled with foam (13) at an overpressure. The foam froths up with insulating gas, especially SF6. The insulator is especially suitable for measuring arrangements in high voltage technology.

Description

Beschreibungdescription
Isolator für hohe SpannungHigh voltage insulator
Die Erfindung betrifft einen Isolator für hohe Spannung, insbesondere Hochspannung, mit einem Gehäuse, durch dessen Innenraum in Längsrichtung zumindest ein Lichtwellenleiter geführt und endseitig herausgeführt ist, wobei der Innenraum mit einem Schaum ausgefüllt ist.The invention relates to an insulator for high voltage, in particular high voltage, with a housing, through the interior of which at least one optical waveguide is guided in the longitudinal direction and led out at the end, the interior being filled with a foam.
Ein derartiger Isolator ist aus der US-PS 3,485,940 bekannt. Der dort verwendete Isolator dient dabei zur Aufnahme einer Strommeßanordnung an einer Hochspannungsleitung. Der Schaum ist dort ein Polyurethanschaum und lediglich als Füllmittel verwendet .Such an insulator is known from US Pat. No. 3,485,940. The insulator used there is used to hold a current measuring arrangement on a high-voltage line. The foam there is a polyurethane foam and is only used as a filler.
Bei der Verwendung von Lichtwellenleitern und einem derartigen Schaum besteht das Problem, daß keine Verbindung zwischen dem Schaum und der Oberfläche des Lichtwellenleiters ent- steht. Dabei können Spalte an der Oberfläche des Lichtwellenleiters entstehen, die dann einen Kriechweg für einen Überschlag bilden.When using optical waveguides and such a foam, there is the problem that there is no connection between the foam and the surface of the optical waveguide. This can result in gaps on the surface of the optical waveguide, which then form a creepage path for a rollover.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Isolator an- zugeben, der bei einfachem Aufbau eine größtmögliche Spannungsfestigkeit für in ihm verlegte Lichtwellenleiter bietet.The invention is based on the object of specifying an isolator which, with a simple structure, offers the greatest possible dielectric strength for optical fibers laid therein.
Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaum mit SF6 aufge- schäumt ist, derart, daß im Innenraum des Isolators gegenüber der Gehäuseumgebung ein Überdruck herrscht .Starting from the preamble of claim 1, this object is achieved according to the invention in that the foam is foamed with SF6 in such a way that there is an overpressure in the interior of the insulator with respect to the housing environment.
Durch diese Merkmalskombination ist ein besonders einfacher Aufbau des Isolators gegeben, wobei auch unter schwierigsten Betriebsbedingungen die Spannungsfestigkeit im Inneren des Isolators erhalten bleibt. Dies gilt insbesondere für Temperaturschwankungen. Derartige Isolatoren müssen nämlich unter Freiluftbedingungen bei Temperaturen bis ca. -50°C ihre Funktionsfähigkeit behalten. Es muß dabei also auch bei Material- ausdehnungen und Schrumpfungen die Bildung von Längsspalten verhindert sein.This combination of features results in a particularly simple construction of the insulator, the dielectric strength inside the device even under the most difficult operating conditions Isolators remains. This applies in particular to temperature fluctuations. Insulators of this type must maintain their functionality under outdoor conditions at temperatures down to approximately -50 ° C. The formation of longitudinal gaps must therefore also be prevented in the case of material expansion and shrinkage.
Bei der Fertigung des Isolators kann nach dem Aushärten des Schaumes die Druckdichtigkeit, z.B. für Montagearbeiten, auch für einige Zeit aufgegeben werden. Dabei entstehen lediglich geringe Diffusionsverluste des Gases im Schaum. Der Lichtwellenleiter wird bevorzugt erst am Ende der Isolatorherstellung eingebaut, so daß die Gefahr von Beschädigungen gering gehalten ist.When the insulator is manufactured, the pressure tightness, e.g. for assembly work, even be abandoned for some time. This results in only slight diffusion losses of the gas in the foam. The optical waveguide is preferably only installed at the end of the production of the insulator, so that the risk of damage is kept low.
Der Überdruck sollte maximal 2 bar betragen. Bevorzugt liegt er in einem Bereich zwischen 0,2 bis 1 bar, wobei sich in der Praxis ein Wert von 0,5 bar als günstig erwiesen hat. Auf diese Weise ist keine übermäßige Druckbeanspruchung des Iso- latorgehäuses gegeben, wobei jedoch die Längsspaltbildung ausreichend verhindert ist.The overpressure should not exceed 2 bar. It is preferably in a range between 0.2 to 1 bar, a value of 0.5 bar having proven to be advantageous in practice. In this way, the insulator housing is not subjected to excessive pressure, but the longitudinal gap formation is sufficiently prevented.
Das Gehäuse des Isolators ist mit Vorteil zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff gefertigt. Dadurch ist ein stabi- 1er und zuverlässiger Aufbau des Isolators, auch bei erhöhtemThe housing of the insulator is advantageously at least partially made of a composite material. As a result, the insulator is stable and reliable, even when it is elevated
Innendruck, gegeben. Als Schaum kommt bevorzugt ein PU-Schaum (Polyurethanschaum) zur Anwendung.Internal pressure, given. A PU foam (polyurethane foam) is preferably used as the foam.
Eine bevorzugte Anwendung des Isolators ist bei Meßanordnun- gen in der Hochspannungstechnik gegeben, bei denen auf einemA preferred application of the isolator is in measuring arrangements in high-voltage technology, in which on one
Hochspannungspotential angeordnete Meßmittel vorgesehen sind. Von diesen werden dann die entsprechenden Meßdaten oder Informationen über zumindest einen Lichtwellenleiter auf Erdpotential geführt. Die Meßmittel können dabei mechanisch am Kopfende des Isolators angeordnet sein. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, weitere Vorteile und Details werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert .High-voltage potential arranged measuring means are provided. From these, the corresponding measurement data or information is then conducted to earth potential via at least one optical waveguide. The measuring means can be arranged mechanically at the head end of the insulator. An embodiment of the invention, further advantages and details are explained below with reference to the drawing.
Die Figur zeigt einen Isolator 1 mit einem Gehäuse 3. Das Gehäuse 3 ist in seinem äußeren Bereich nach bekannter Art und Weise mit Schirmen 4 versehen. Die Schirme 4 können beispielsweise aus Porzellan oder auch aus Silikon gefertigt sein. Das Gehäuse 4 kann zumindest in seinem zylindrischen Innenbereich ebenfalls aus Porzellan und/oder aus einem Verbundwerkstoff, z.B. einer Epoxydharzkomposition oder einem Glasfaserwerkstoff, gefertigt sein.The figure shows an insulator 1 with a housing 3. The housing 3 is provided with shields 4 in its outer area in a known manner. The screens 4 can be made of porcelain or silicone, for example. The housing 4 can also be made of porcelain and / or a composite material, e.g. an epoxy resin composition or a glass fiber material.
Beispielhaft sind in der Figur zwei Lichtwellenleiter 7a, 7b gezeigt, die durch den Innenraum 5 des Isolators geführt sind. Sie sind dabei durch das geschlossene Kopf- und Fußende 9 bzw. 11 durchgeführt.By way of example, two optical waveguides 7a, 7b are shown in the figure, which are guided through the interior 5 of the insulator. They are carried out through the closed head and foot ends 9 and 11, respectively.
Der Innenraum 5 ist mit einem Schaum, insbesondere einem Polyurethanschaum 13, ausgefüllt. Der Schaum 13 ist dabei mit einem Überdruck in den Innenraum 5 eingebracht . Der Überdruck gegenüber der Umgebungsatmosphäre beträgt dabei maximal 2 bar. Ein günstiger Bereich ist dabei 0,2 bis 1 bar. In der Praxis hat sich ein Überdruck von ca. 0,5 bar bewährt. Dabei ist nämlich eine Längsspaltbildung zwischen dem Schaum 13 und den Lichtwellenleitern 7a und 7b verhindert .The interior 5 is filled with a foam, in particular a polyurethane foam 13. The foam 13 is introduced into the interior 5 with an overpressure. The overpressure compared to the ambient atmosphere is a maximum of 2 bar. A favorable range is 0.2 to 1 bar. An overpressure of approx. 0.5 bar has proven itself in practice. This is because a longitudinal gap between the foam 13 and the optical fibers 7a and 7b is prevented.
Prinzipiell ist die Verbindung zwischen einem derartigen Schaum und der Oberfläche von Lichtwellenleitern problematisch. Durch den Überdruck liegt der Schaum 13 dicht an den Lichtwellenleitern 7a und 7b an, wodurch eine Längsspalte verhindert ist. Ein zusätzlicher Vorteil ist durch die Verwendung von SF6 (Schwefelhexaflorid) als Aufschäummittel er- zielt, wodurch eine isolierende Wirkung erzielt ist. Prin- zipiell sind auch andere Isoliergase, z.B. Stickstoff, verwendbar .In principle, the connection between such a foam and the surface of optical fibers is problematic. Due to the excess pressure, the foam 13 lies tightly against the optical waveguides 7a and 7b, as a result of which a longitudinal gap is prevented. An additional advantage is achieved by using SF6 (sulfur hexafloride) as a foaming agent, which achieves an insulating effect. Prin- Other insulating gases, for example nitrogen, can also be used.
Die Lichtwellenleiter 7a, 7b können auf diese Weise gradlinig durch den Isolator 1 geführt werden, ohne daß schädlicheIn this way, the optical waveguides 7a, 7b can be guided straight through the insulator 1 without causing any damage
Spannungs- oder Feldstärkebeanspruchung erfolgt. Der Schaum 13 wird nach bekannter Art und Weise in den Innenraum 5 über eine nicht näher gezeigte Füllöffnung eingebracht. Gegebenenfalls kann auch eine weitere Zusatzöffnung, z.B. am gegen- überliegenden Ende des Isolators 1, zum Entweichen von Luft vorgesehen sein.Voltage or field strength stress occurs. The foam 13 is introduced into the interior 5 via a filling opening, not shown, in a known manner. If necessary, a further additional opening, e.g. be provided at the opposite end of the insulator 1 for the escape of air.
Ein bevorzugte Anwendung des Isolators 1 ist für Meßanordnungen gegeben. Dazu können beispielsweise am Kopfende 9 Mittel 14 zur Meßwerterfassung vorgesehen sein, die gegebenenfalls einen Sensor 15, z.B. einen optischen oder magnetischen Stromsensor, umfassen, der an einer Hochspannungsleitung 17 angeordnet ist.A preferred application of the isolator 1 is for measuring arrangements. For this purpose, means 14 for measuring value acquisition can be provided at the head end 9, which may include a sensor 15, e.g. an optical or magnetic current sensor, which is arranged on a high-voltage line 17.
Das vorliegende Bauprinzip ist prinzipiell bei beliebigen Durchführungen oder sonstige Isolatoranordnungen in der Mittel- oder Hochspannungstechnik anwendbar. The present construction principle can in principle be used for any bushings or other insulator arrangements in medium or high voltage technology.

Claims

Patentansprüche claims
1. Isolator (1) für hohe Spannung, insbesondere Hochspannung, mit einem Gehäuse (3), durch dessen Innenraum (5) in Längs- richtung zumindest ein Lichtwellenleiter (7a, 7b) geführt und endseitig herausgeführt ist, wobei der Innenraum (5) mit einem Schaum ausgefüllt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Schaum (13) mit SF6 aufgeschäumt ist, derart, daß im Innen- räum (5) gegenüber der Gehäuseumgebung ein Überdruck herrsch .1. Insulator (1) for high voltage, in particular high voltage, with a housing (3), through the interior (5) of which at least one optical waveguide (7a, 7b) is guided in the longitudinal direction and led out at the end, the interior (5) is filled with a foam, characterized in that the foam (13) is foamed with SF6 in such a way that there is an overpressure in the interior (5) relative to the housing environment.
2. Isolator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Überdruck maximal 2 bar beträgt.2. Insulator according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the overpressure is a maximum of 2 bar.
3. Isolator nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der3. Insulator according to claim 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Überdruck im Bereich zwischen 0,2 bis 1 bar liegt.Overpressure is in the range between 0.2 to 1 bar.
4. Isolator nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der4. Insulator according to claim 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Überdruck ca. 0,5 bar beträgt.Overpressure is approx. 0.5 bar.
5. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Schaum ein Polyurethanschaum ist.5. Insulator according to one of claims 1 to 4, wherein the foam is a polyurethane foam.
6. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (3) zumindest teilweise aus einem Verbundwerkstoff gefertigt ist. 6. Insulator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the housing (3) is at least partially made of a composite material.
7. Isolator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß am Kopfende des Gehäuses (3) Mittel (14) zur Meßwerterfassung an einer Hochspannungsleitung (17) angeordnet sind.7. Isolator according to one of claims 1 to 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that means (14) for measuring value acquisition on a high-voltage line (17) are arranged at the head end of the housing.
8. Isolator nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die8. Insulator according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the
Mittel (14) zur Erfassung eines Stromes dienen. Means (14) serve to detect a current.
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