DE1804214A1 - Electrical insulating body - Google Patents

Description

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RIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, 17.10.1968 Berlin und München Werner-von-Siemens-Str.50RIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT Erlangen, October 17, 1968 Berlin and Munich Werner-von-Siemens-Str. 50

Unser Zeichen: PLA 68/0156 *ν*/-*fc Wss/LoOur reference: PLA 68/0156 * ν * / - * fc Wss / Lo

Elektrischer IsolierkörperElectrical insulator

Ein elektrischer Isolierkörper kann, insbesondere im Freiluftbetrieb, durch zwei verschiedene (innere und äußere) Vorgänge zerstört werden. Der äußere Vorgang wird durch Verschmutzung der Oberfläche verursacht. Bei einer Befeuchtung der Schmutzschicht durch Regen, Nebel oder Tau entsteht eine elektrisch leitende Fremdschicht; in dieser Schicht bilden sich infolge der o-tranwärme nicht- oder nur schwach leitende Trockenstellen, die durch Abrißlichtbögen überbrückt werden. Diese Lichtbögen belasten die Isolierstoffoberfläche und können an ungeeigneten Materialien Zerstörungen (Kriechspuren) bewirken. Die Gefahr derartiger Zerstörungen läßt sich vermindern, indem man entweder die äußere Fora des Isolierkörpers so wählt, daß Abrißentladungen nur selten und mit geringen Stromstärken auftreten, oder den Isolierkörper aus einem Werkstoff mit hoher Lichtbogenbeständigkeit herstellt.An electrical insulating body can, in particular in open-air operation, through two different (internal and external) processes be destroyed. The external process is caused by pollution caused by the surface. If the layer of dirt is moistened by rain, fog or dew, an electrical signal is generated conductive foreign layer; in this layer non-conductive or only weakly conductive dry spots form as a result of the o-trans heat, which are bridged by arcs. These arcs pollute the surface of the insulating material and can cause unsuitable ones Materials cause destruction (creeping tracks). The risk of such destruction can be reduced by either the outer Fora of the insulating body is chosen in such a way that break-off discharges occur only rarely and with low currents, or the insulating body made of a material with high arc resistance manufactures.

Der innere Vorgang ist darauf zurückzuführen, daß über lange Zeiträume (mehrere Jahre) bei Freilufteinsätζ Feuchtigkeit in das Isoliermaterial eindiffundiert;. Dadurch entstehen innere Leckströme, deren größte Stromdichte unmittelbar an der Oberfläche des Isolierkörpers auftritt, überschreitet der innere Leckstrom einen bestimmten Betrag, so kann die im Material auftretende Stromwärme nicht mehr ohne wesentliche Temperaturerhöhung an die Umgebung abgegeben werden. Infolge des negatiyen Temperaturkoeffizienten der meisten -Isolier-The internal process is due to the fact that over a long period of time Periods (several years) when sown outdoors Moisture diffused into the insulating material. This creates internal leakage currents, the greatest current density of which is immediately apparent occurs on the surface of the insulating body, exceeds the internal leakage current a certain amount, the im Electricity generated by the material can no longer be released into the environment without a significant increase in temperature. As a result of the negative temperature coefficient of most insulating

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BAD ORIGiNM.BATH ORIGINM.

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materialien wird dadurch der Isolierstoff noch leitfähiger und der Leckstrom noch größer, so daß die Temperatur bi3 zur Zerstörung des Isoliermaterials ansteigen kann. Dieser Vorgang kann durch die Formgebung des Isolierkörpers kaum beeinflußt werden. Daher müssen alle in Freiluft verv/endeten Isoliert eile diffusionadurchschlagafest sein.materials, the insulating material becomes even more conductive and the leakage current even greater, so that the temperature bi3 to Destruction of the insulating material can increase. This process can hardly be influenced by the shape of the insulating body will. Therefore, all insulation parts that are used / ended in the open air must be resistant to diffusion penetration.

Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe, einen elektrischen Isolierkörper, insbesondere für Freilufteinsatz, mit hoher Lichtbogenbeständigkeit und Diffusions-Durchschlagsfestigkeit zu schaffen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Isolierkörper mindestens in einer an seiner Oberfläche liegenden Schicht aus einem Gießharz auf Basis Methyliaethacrylat (Methacrylsäure-methylester) besteht, das 50 eis 80 Gewichts-/» Quarzmehl als Füllstoff enthält. Der Anteil des Quarzmehlu am Gießharz beträgt vorzugsweise etwa 65 Gewichts-/».The invention is concerned with the object of an electrical Insulating body, especially for outdoor use, with high Create arc resistance and diffusion dielectric strength. This object is achieved according to the invention solved that the insulating body in at least one lying on its surface layer of a casting resin based Methyliaethacrylat (methacrylic acid methyl ester) consists of 50 ice 80 weight / »quartz powder as a filler. Of the The proportion of quartz powder in the casting resin is preferably approximately 65 weight / ».

In Fig. 1 ist die Lichtbogen-Zeitbeständigkeit verschiedener Isolierstoffe in Form eines Diagramms dargestellt. Zur Aufnahme eines solchen Diagramms wird die Oberfläche eines Probe-Isolierkörpers mit einem Lichtbogen gegebener Stromstärke Ig belastet, die in Fig. 1 in der Ordinate aufgetragen ist. In der Abszisse 13t die Zeit tg in Sekunden angegeben, nach der bei Belastung mit dem Strom Ig ein Kurzschluß eintritt. Die Kurve a wurde an einem Isolierkörper aufgenommen, der aus einem quarzmehlgef üllten Epoxid-Iiarz besteht. Die Kurve b bezieht sich auf einen Isolierkörper aus Glas, während die Kurve c an einem Isolierkörper nach der Erfindung mit einem Quarzmehlzusatz von 65 Gfewichts-^ gemessen wurde. Wie aus dem Diagramm hervorgeht, ist der Isolierkörper nach der Erfindung den beiden anderen Isolierkörpern besüglich der Lichtbogen-Zeitbeständigkeit erheblich !überlegen.In Fig. 1, the arc resistance of various insulating materials is shown in the form of a diagram. To record such a diagram, the surface of a sample insulating body is loaded with an arc of a given current intensity Ig, which is plotted on the ordinate in FIG. 1. The abscissa 13t shows the time tg in seconds after which a short circuit occurs when the current Ig is loaded. The curve a was recorded on an insulating body which consists of an epoxy resin filled with powdered quartz. The curve b relates to an insulating body made of glass, while the curve c was measured on an insulating body according to the invention with a quartz powder addition of 65 Gfewichts- ^. As can be seen from the diagram, the insulating body according to the invention is considerably superior to the other two insulating bodies in terms of arc resistance.

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Zur Ermittlung der Diffusions-Burchschlagsfestigkeit wurde ein Isolierkörper nach der Erfindung 100 Stunden in gesättigter" Gipslösung gekocht, was etwa 10 ÖÖÖ Stupden Feuchtlagerung bei Baumtemperatur entspricht. Bei einer anschließenden Spanmingsbelastung traten an dem Isolierkörper unterhalb der libersehlagsspannung (in luft) von 3 bis 4 kV/cia keine Zerstörungen - auf. Der Isolierkörper nach der Erfindung hat daher auch hinsichtlich der Biffusions-iurchschlagsfestigkeit hervorragende Eigenschaften für den Freilufteinsatz. Auch bei einer lOOOstündigen Salsnebelprüfung (kombinierte Beanspruchung durch Lichtbogen und Feuchtigkeit) zeigten sich keine Zerstörungsspuren. ► ·?. To determine the diffusion dielectric strength, an insulating body according to the invention was boiled for 100 hours in saturated "gypsum solution, which corresponds to about 10 ÖÖÖ stupden damp storage at tree temperature. During a subsequent chipming load, the insulating body was below the failure voltage (in air) of 3 to 4 kV The insulating body according to the invention therefore also has excellent properties for outdoor use with regard to the diffusion dielectric strength. Even with a 100-hour salt fog test (combined exposure to arcing and moisture) no signs of destruction were found. ► · ?.

Isolierkörper nach der Erfindung sind insbesondere für die Anwendung bei Niederspannung geeignet, da hierfür cSe Lichtbogendauerfestigkeit (Fig. 1, tg —*· oo) wesentlich ist. Kit besonderem Vorteil kann der Isolierkörper das Gehäuse eines iiiederspannunga-Ableiters bilden; hierbei ist es möglich, auf eine besondere, die Isolierstoffbeanspruchung vermindernde Form siu verzichten und dadurch den Guß des Gehäuses erheblich zu verbilligen.Insulating bodies according to the invention are particularly suitable for use at low voltage, since cSe arc fatigue strength (FIG. 1, tg - * oo) is essential for this. Kit, the insulating body can particularly advantageously form the housing of a low-voltage arrester; here it is possible to a special one that reduces the stress on the insulation material Form siu dispense and thereby the casting of the housing considerably to cheaper.

Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren -zur Herstellung des oben gekennzeichneten Isolierkörpers; das darin besteht; daß bei der Zubereitung der flüssigen Gießharzmasse VöTpoIyaerisiertes Sethylmethacrylat mit dem als Verdünner wirkenden monpmeren Methacrylsäure-nethylester im Gewichtsverhliltnis 1 ι 0,3 bis 1:1» vorzugsweise 1 : 0,5, gemisht wird. Biese Verdünner-Zusätze sind wesentlich höher als die bisher von den Gießharzherstellern empfohlenen Zusätze; sie ermöglichen es, auch bei einer hohen Quarzmehlfüllung eine für den Guß ausreichend niedrige Viskosität der Gießharzmischung einzuhalten.The invention also relates to a method for producing the insulating body characterized above; that consists in; that in the preparation of the liquid casting resin VöTpoIyaerisiertes Sethylmethacrylat by acting as a diluent monpmeren methacrylic acid nethylester in Gewichtsverhliltnis 1 ι 0.3 to 1: is gemisht 0.5: 1 "preferably. 1 These thinner additions are significantly higher than the additives recommended by the cast resin manufacturers up to now; they make it possible to maintain a viscosity of the casting resin mixture that is sufficiently low for casting, even with a high quartz powder filling.

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PLA 68/0156 -4-PLA 68/0156 -4-

Die Figuren 2 bis 4 zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung.Figures 2 to 4 show embodiments of the invention.

In f'ig. 2 ist ein Isolierkörper 1 dargestellt, der mit Rippen versehen ist und als Stützer für Mittelspannung Verwendung finden kann. Der Stützer kann in'seinem gesamten Volunen aus einem Gießharz·auf Basis Methylmethacrylat bestehen, das vorzugsweise mit 65 Gewichts-/ Quarzmehl gefüllt ist. Es kann jedoch auch von Vorteil sein, nur eine Oberflächenschicht des Isolierkörpers aus einem Gießharz der genannten Zusammensetzung herzustellen und diese Schicht auf einen vorgefertigten Kern aufzubringen, der aus einem anderen Material besteht. Einen derart ausgebildeten Isolierkörper zeigt Fig. 3 im Schnitt. Hier ist der Kern mit 3 bezeichnet; er kann ζ. B. aus einem insbesondere glasfaserverstärkten Epoxid-Harz bestehen. Der Kern 3 wird in einer entsprechenden Form mit einer Oberflächenschicht 4 umgössen, die aus einem Methylmethacrylat-Gie2harz mit Quarzmehlfüllung besteht.In fig. 2 shows an insulating body 1 which is provided with ribs and is used as a support for medium voltage Can be found. The supporter can do everything in his life a casting resin based on methyl methacrylate, which is preferably is filled with 65 weight / quartz flour. However, it can also be advantageous to have only one surface layer of the Manufacture the insulating body from a casting resin of the composition mentioned and apply this layer to a prefabricated core made of a different material. An insulating body designed in this way is shown in section in FIG. 3. Here the core is denoted by 3; he can ζ. B. consist of an in particular glass fiber reinforced epoxy resin. The core 3 is in a corresponding shape with a Surface layer 4 encapsulated, made of a methyl methacrylate Gie2harz with quartz flour filling.

Die Ausbildung des Isolierkörpers gemäß Fig. 3 ist vor allem bei größeren Isolierkörpern von Vorteil, da bei der Härtung des Kethylmethacrylat-Gießharzes erhebliche 'Värmemengen frei werden, die zur Blasenbildung -führen können. Die "arme kann leichter abgeführt werden, wenn das Gießharz nur in einer relativ dünnen Schicht (bis zu 15 mm) aushärtet. Die Mindestdicke der Schicht 4 soll etwa 2 mm betragen.The formation of the insulating body according to FIG. 3 is particularly advantageous in the case of larger insulating bodies, since it is hardened of the methyl methacrylate casting resin releases considerable amounts of heat which can lead to the formation of bubbles. The "poor" can be removed more easily if the casting resin is only in one relatively thin layer (up to 15 mm) hardens. The minimum thickness of layer 4 should be about 2 mm.

Für das zu verwendende Gießharz empfiehlt sich die folgende Zusammensetzung:The following composition is recommended for the casting resin to be used:

1CC Gewichtsteile vorpolymerisiertes Methylmethacrylat,1CC parts by weight of prepolymerized methyl methacrylate,

50 Gewichtsteile Verdünner (monomerer Methacrylsäuremethylester), 50 parts by weight of thinner (monomeric methyl methacrylate),

300 Gewichtsteile Quarzmehl,300 parts by weight of quartz powder,

■ 'S" 009820/0339 ■ 'S " 009820/0339

...,-..-. .;,;* BAD ORIGINAL..., -..-. .;,; * BAD ORIGINAL

PLA 68/0156PLA 68/0156

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4 Gewichtsteile Beschleuniger (tertiäre Amine), 0,6 Gewichtsteile organische Peroxide (Katalysator).4 parts by weight accelerator (tertiary amines), 0.6 parts by weight of organic peroxides (catalyst).

Dieser Ansatz härtet bei Raumtemperatur in etwa einer 3tundeThis approach hardens in about an hour at room temperature

In Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Niederspannungs-Ableiter dargestellt, bei dem der das Gehäuse 5 bildende Isolierkörper gemäß der Erfindung zusammengesetzt ist. Der Innenaufbau des Ableiters ist an sich bekannt; er besteht im wesentlichen aus einer Funkenstrecke 6 und einem spannungsabhängigen Widerstand 7. Der Widerstand 7 ist mit dem Erdanschluß 8 über eine Trennvorrichtung verbunden, die in der Hauptsache aus einem Schineizdraht 9 und einer Lötstelle 10 besteht und bei Über-" lastung des Ableiters die Erdleitung durch Abwurf der Kapsel unterbricht. Im Hinblick auf die guten elektrischen Eigenschaften des gemäß der Erfindung verwendeten Gießharzes kann der Isolierkörper-5' eine glatte, im wesentlichen zylindrische Form haben, die den Guß vereinfacht und verbilligt.In Fig. 4 is a section through a low-voltage arrester in which the insulating body forming the housing 5 is assembled according to the invention. The internal structure of the Arrester is known per se; it essentially consists of a spark gap 6 and a voltage-dependent resistor 7. The resistor 7 is connected to the ground terminal 8 via a Separating device connected, which mainly consists of a Schineizdraht 9 and a soldering point 10 and over- " load of the arrester interrupts the earth line by ejecting the capsule. With regard to the good electrical properties of the casting resin used according to the invention, the insulating body 5 'can have a smooth, substantially cylindrical shape have that simplifies the casting and makes it cheaper.

4 Ansprüche
4 Figuren4 claims
4 figures

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ÖRIÖiNALÖRIÖiNAL

Claims (4)

PIA 68/0156 -6-' Patenta»sprüchePIA 68/0156 -6- 'Patent claims 1. Elektrischer Isolierkörper, insbesondere für Freilufteinsatz, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens in einer an seiner Oberfläche liegenden Schicht C4) aus einem Gießharz auf Basis MethylmethacryXat CMethacrylsäure-methylester) besteht, das 50 bis 80 Gewichts-/« Quarzmehl als Füllstoff enthält. . >1. Electrical insulator, especially for outdoor use, characterized in that he has at least one layer C4) made of a casting resin lying on its surface based on methyl methacrylate CMethacrylic acid methyl ester), which contains 50 to 80 weight / «quartz flour as a filler. . > 2. Isolierkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er etv/a 65 Gewichts-/» Quarzmehl enthält.2. Insulating body according to claim 1, characterized in that it contains about 65 weight / »quartz flour. 3. Isolierkörper nach Anspruch-1, dadurch gekennzeichnet, daß er das Gehäuse (5) eines Miederspannungs-lbleiters bildet.3. Insulating body according to claim 1, characterized in that it forms the housing (5) of a low voltage conductor. 4. Verfahren zur Herstellung eines Isolierkörpers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Zubereitung der flüssigen Gießharzmasse vorpolymerisiertes lethylmethacrylat mit dem als Verdünner wirkenden monomeren Methacrylsüure-iaethylester im Gewichtsverhältnis 1 ; 0,3 bis 1:1 gemischt wird.4. Process for the production of an insulating body according to Claim 1, characterized in that during the preparation the liquid casting resin compound prepolymerized ethyl methacrylate with the monomeric methyl methacrylate, which acts as a thinner in a weight ratio of 1; 0.3 to 1: 1 is mixed. 003820/0339003820/0339 ©AD OHlGiNAL© AD OHlGiNAL