DE2006247A1

DE2006247A1 - Hochspannungsisolator

Info

Publication number: DE2006247A1
Application number: DE19702006247
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dipl Phys Dr Ing 6500 Mainz P Baum
Original assignee: Jenaer Glaswerk Schott and Gen
Current assignee: Schott AG
Priority date: 1970-02-12
Filing date: 1970-02-12
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1334164A; FR2079380A1

Description

Hochspannungs isolator

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungsisolator mit als Lichtbogensperren wirkenden Schirmen. ■

Es ist bekannt, die Spannungsverteilung längs der Oberfläche eines Isolators durch Aufbringen sogenannter stabilisierender Glasuren zu beeinflussen. Hierdurch wird zwar das überschlagsverhalten des fremdschichtbehafteten isolators wesentlich verbessert; jedoch ist hierbei ein dauernder Leistungsverlust in Kauf zunehmen. . ..■

Langwierige Untersuchungen haben gezeigt", daß sich der Überschlag bei Betauung oder nach Beregnung eines fremdschichtbe-" hafteten'Isolators, durch Ausbildung von Trockenzonen zwischen den Schirmen entwickelt, da der Äbleltstrora im feuchten Zustand des Isolators hier die größte Dichte aufweist. Es bilden sich zunächst Qlimjraentladungen aus, die sich nach kurzer Zeit zu stromstarken Glimmbögen ausweiten und den Überschlag einleiten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist ein Hochspannungsisolator mit als Lichtbogensperren Wirkenden Schirmen, der eine wesentlicne Verbesserung des Überschlagverhaltens aufweist.

Λ 0 9 341/0661

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zwischen den Schirmen liegenden Strunkteile mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht, insbesondere aus Metalloxiden, versehen sind.

Erfindungsgemäß* kann die Oberflächenschicht beispielsweise aus TiO₂ oder SnO₂ bestehen.

Durch die Erfindung v/ird erreicht, daß sieh das Bilden von Glimmentladungen,-welche den Überschlag einleiten, von vorn-P herein vermieden wird.

Bei einem Isolator gemäß der Erfindung kann das überschlagsverhalten bei Nebel oder nach Beregnung wesentlich verbessert werden, ohne daß bei nachfolgendem Abtrocknen des Isolators ein dauernder Leistungsverlust in Kauf genommen werden muß.

Des weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, zur kapazitiven Feldsteuerung an Spannungs- und Erdpol die- Unter- und/ oder Oberseite des ersten und des letzten Schirmes zusätzlich mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht zu versehen. Diese Wirkung wird noch verbessert, wenn die Schirmausladung des t ersten und des letzten Schirmes um mindestens 50 % gegenüber den anderen Schirmen vergrößert ist. Durch diese Maßnahme kann der Feldverlauf an Spannungs- und Erdpol zusätzlich günstig beeinflußt werden. Diese Wirkung wird noch vergrößert, wenn die Oberflächenschicht in die Kittung der oberen Abschlußmetallkappe einbezogen ist.

Auch kann zweckmäßig das Kittmaterial leitend oder halbleitend hergestellt werden und aus einem Metalleinguß oder halbleitendem Zement bestehen.

Um den Leistungsverlust eines Isolators mit stabilisierender

109841/0661

Oberfläche zu reduzieren, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung auch die gesamte Oberfläche eine halbleitfähige Schicht aufweisen, die einen positiven Temperatürkoeffizienteri des Widerstandes aufweist, ζ. B. aus Mischoxiden von NiO, CdO,

FeO besteht. '

In konsequenter Durchführung der Erfindung kann der Hochspannungsisolator sogar derart ausgebildet sein, daß die Schirme fortgelassen sind.

Gemäß der weiteren.Ausbildung der Erfindung besteht der Hoch- Spannungsisolator aus einer Glaskeramik mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten um Null. Es hat sich nämlich gezeigt, daß über die halbleitfähigeOberflächenschicht bei Stoßüberspannungen auch relativ hohe Stromstöße abfließen und den Isolator dabei schockartig erwärmen. Jegliche durch diese Belastung auftretende Schädigung wird hierdurch erfindungsgemäß vermieden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung sowie ihre Funktionen schematisch dargestellt.

Es zeigen: |

Figur 1 eine graphische Darstellung, in welcher in der Ordinate die Spannung S und in der Abszisse der Spannungsabfall V in % angegeben sind. Der Spannungsabfall V ist gegen den Kriöchweg längs der Oberfläche des · daneben dargestellten Isolators abgetragen;

Figur ? einen Isolator gemäß der Erfindung in Seitenansicht,

teilweise Im Schnitt; ,

Figur 3 ein Detail des Isolators gemäß Figur 2 im Schnitt in

vergrößertem Maßstab; . ^Λ

109841/0661 BADORiaiNM:

Figur 4 eine besondere Ausführung eines Isolators gemäß der Erfindung.

In der Darstellung gemäß Figur 1 zeigt der Linienzug 1 den Verlauf des Spannungsabfalles längs der abgetrockneten Strunkoberflächen 4 und der nassen Schirme 5. Die hohe Feldbeanspruchung führt an den Strunkteilen 4 zur Glimmentladung. In dienern Zustand ist der Spannungsabfall längs des feuchten Schirmweges am größten, da die Wegstrecke über den Strunk jeweils kurzgell schlössen wird. Dieser Zustand ist durch den Linienzug 2 dargestellt, wobei der Übergang von 1 zu 2 diskontinuierlich ist.

Der Linienzug 3 läßt den Spannungsabfall längs des Kriechweges eines Isolators gemäß der Erfindung, bei dem die zwischen den Schirmen liegenden Strunkteile mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht versehen sind, erkennen. Hierbei ist die Leitfähigkeit dieser Schicht etwa gleich groß angenommen wie diejenige der nassen Fremdschicht entsprechend Linienzug 1 im Schirmbereich. Im befeuchteten Zustand müßte der Linienzug 3, unter der idealisierten Annahme völliger Gleichmäßigkeit der Schichtleitfähigkeit auf den Schirmen, der strichpunktierten Geraden folgen, ebenso noch beim Abtrocknen der Oberflächen f der Strünke 4, da diese ihre Leitfähigkeit im Gegensatz zum Isolator gemäß Linienzug 1 beibehalten. Nach vollständigem Abtrocknen des Isolators verschiebt sich die strichpunktierte Gerade allmählich zum Linienzug 3.

Der in den Figuren 2 und 3 dargestellte Isolator gemäß der Erfindung besitzt die Strunkteile 4, die Schirme 5 und die Metallkappen 6.

Erfindungsgemäß sind die Strunkteile 4 mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht 7 versehen.

109841/0661

BAD ORIGINAL

Gemäß der weiteren Erfindung sind die Unter- und Obersaiten des ersten und letzten Schirmes zusätzlich mit einer halbleitenden Oberflächenschicht 3 ausgestattet. Diese Schichten reichen jeweils bis zur Tropfkante 9 dieser Schirme, so daß die Tropfkante ohne überzug bleibt.

die Figur erkennen läßt, sind die halbleitenden Oberflächenschichten 7 an dem Strunkende 11 in die Kittung 10 der oberen Metallab3chlußkanpe 6 einbezogen und mit einer kontaktfähigen Metallschicht 12 versehen.

Bei dem in Figur 4 dargestellten Isolator sind in konsequenter Durchführung des Erfindungsgedankens die Schirme weggelassen, da diese nicht mehr als Lichtbogensperren zu wirken brauchen, so daß der Isolator lediglich aus dem Strunk 4 und den Metallkappen 6 besteht, wobei der Strunk auch hier mit der halbleitfähigen Oberflächenschicht 7 versehen ist.

Die Oberflächenschicht 7 ist in die Metallkappe 6 hineingezogen und dort mit einer Metallschicht 12 ausgestattet.

109841/0661

Claims

Patentanst>rüche: ,

Schi

1.7 Hochspannungs isolator nit als Lichtbogensperren wirkenden chirmen, dadurch gekennzeichnet, daß die zv/ischen den Schirmen liegenden Strunkteile mit einer halbleitfähigon Oberflächenschicht, insbesondere aus i'.etalloxiden, versehen sind.

2. Hochspannungsisolator nach Anspruch l, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus TiO_ besteht.

3. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht aus SnO₂ besteht.

4. Ilochspannungsisolator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch ge^v 3nnzeichnet, daß zur kapazitiven Feldsteuerung an Spannungsund Erdpol die Unter- und/oder Oberseite des ersten und des letzten Schirmes zusätzlich mit einer halbleitfähigen Oberflächenschicht versehen sind.

5. Hochspannungsisolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmausladung des ersten und de3 letzten Schirmes um mindestens 50 % gegenüber den anderen Schirmen vergrö3-sert ist.

6. Hochspannungsisolator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch * gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht in die Kittung der oberen Abschlußmetallkappe einbezogen ist.

7. Hochspannungsisolator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Kittmaterial aus einem Metalleinguß oder halbleitendem Zement besteht.

6. Hochspannungsisolator nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß über die gesamte Oberfläche eine halbleitfähige Schicht aufgebracht ist, die einen positiven Temperaturkoeffizienten des Widerstandes aufweist, z. B. aus Mischoxiden von NiO, CdO und FeO.

109841/0661

9. Ilochspannungsisolator nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirme fortgelassen sind.

10. Hochspannungsisolator nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß er aus einer Glaskeramik mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten um Null besteht.

109841/0661

L e e r s e i t