DE8027907U1

DE8027907U1 - Aus härtbarem Kunststoff hergestellter Stützisolator

Info

Publication number: DE8027907U1
Application number: DE19808027907
Authority: DE
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1979-10-31
Filing date: 1980-10-18
Publication date: 1981-02-26
Also published as: SE423942B; SE7909002L

Description

··· ··· ···! Patentanwalt und Rechtsanwalt

Dr.-Ing. Dipl.-Ing. Joachim Bοecker 6 Frankfurt/Main 1 I5.IO.I98O

Rathenauplatz2-8 B/ka 20 872 (

Telefon: (0611) '282355 Telex: 4189 066 Hax d

ASEA Aktiebolag, Västeras/Schweden Aus härtbarem Kunststoff hergestellter Stützisolator

Die Erfindung betrifft einen aus härtbarem Kunststoff hergestellten, vorzugsweise scheiben- oder trichterförmigen Stützisolator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Ein solcher Stützisolator ist bekannt aus der US-PS 4 029 892. Ein ,solcher Stützisolator dient zum Tragen eines auf hohem Potential liegenden Stromleiters, der in einer Metallkapselung angeordnet ist, die mit einem unter Druck stehenden Isoliergas, z.B. SFg, gefüllt ist. Ein solcher Leiter kann in einer Hochspannungsanordnung verwendet werden, wie beispielsweise einer Schaltanlage, einem Apparat oder einer Hochspannungsübertragungsanlage.

Bei dem aus der US-PS 4 029 892 bekannten Stützisolator dient der im äußeren Umfangsbereich vorgesehene Metallring einerseits zur Abschirmung des elektrischen Feldes, so daß dieses sich nicht in die Flanschverbindung zwischen benachbarten Abschnitter der rohrförmigen Metallkapselung hineinzuschieben vermag, und andererseits als Tragorgan für den Stützisolator .Diese in elektrischer und mechanischer Hinsicht an sich gute Lösung hat jedoch den folgenden Nachteil: Der härtbare Kunststoff (des Stützisolators) hat einen größeren thermischen Ausdehnungskoeffizient als das Material des Metallringes. Dies hat zur Folge, daß sich bei der Herstellung des Stützisolators während des Abkühlens

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nach dem Gießen auf der radial inneren Seite des Metallringes zwischen diesem und der benachbarten Kunststoffläche ein Hohlraum bildet. In diesem Hohlraum bildet sich ein elektrisches Feld aus, das ein Glimmen verursachen kann, was zur allmählichen Zerstörung des Stützisolators führt. Um die Bildung dieses spaltförmigen Hohlraumes zu erschweren, kann man den relativ großen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Harzes dadurch herabsetzen, daß der Gehalt an Füllmittel im Epoxyharz relativ hoch gewählt wird. Jedoch ist die Masse dann schwer gießbar. Eine andere Möglichkeit besteht darin, daß man den Metal Ir ing so ausführt, daß das Epoxyharz einen Griff um den Ring bildet oder daß man das Gießharz effektiv an der Oberfläche des Ringes bindet, wobei der Ausdehnungsunterschied durch die elastische Dehnbarkeit des Epoxyharzes aufgenommen wird. Dies führt jedoch zu einer mechanischen Beanspruchung, welche die Konstruktion schwächt. Es ist auch vorgeschlagen worden, als Material für den Ring ein elektrisch leitendes elastisches Material, wie beispielsweise graphitgefülltes Epoxyharz o. dgl., zu verwenden (US-PS 4 029 892), doch hat eine solche Konstruktion bei Druckdifferenzen auf den beiden Seiten des Isolators keine ausreichende mechanische Festigkeit.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stützisolator der eingangs genannten Art in der Weise weiterzuentwickeln, daß die beschriebenen Glimmgefahr in einem Hohlraum zwischen Metallring und Kunststoff vermieden wird und der Stützisolator gleich-

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zeitig gute mechanische Pestigkeitseigenschaften hat.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Stützisolator nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, der erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranr Sprüchen genannt.

Anhand der Figuren soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt die grundsätzliche Anordnung eines Stützisolators der hier behandelten Art in einer gekapselten Hochspannungsanlage,

Fig. 2 zeigt die Ausbildung des in Fig. 1 mit B bezeichneten Ausschnittes bei einem Stützisolator gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer gekapselten Hochspannungsanlage, bei der ein elektrischer Leiter 2 durch eine Metallkapselung verläuft, die aus den rohrförmigen Abschnitten 4 a und 4 b besteht. Der Leiter 2 wird von einem trichterförmigen (konischen) Stützisolator 1 getragen, der mit seinem äußeren Umfangsbereich zwischen den Flanschen 3 a und 3 b eingespannt ist.

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Pig. 2 zeigt, wie in dem aus Kunststoff bestehenden Teil 11 des Stützisolators 1 im äußeren Umfangsbereieh ein Metallring 12 angeordnet ist. Dieser Metallring besteht aus einem radial äußeren Teil 14, mit welchem der Stützisolator zwischen den Flanschen 3a und 3b der Metallkapselung 4a, 4b gehalten wird. Durch Dichtungsringe 5 wird dabei eine Abdichtung des abgekapselten Raumes gegenüber der Umgebung sichergestellt. Der radial innere Teil 13 des Metallringes 12 ist vom Kunststoff des Stützisolators umgössen. Da sich während der Abkühlung nach dem Gießen der Kunststoff infolge seines größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten stärker zusammenzieht als das Material des Metallringes 12, entsteht an der radial unterenSeite des Metallringes ein spaltförmiger Hohlraum 22. Gemäß der Erfindung ist die aus Kunststoff bestehende Wand dieses Hohlraumes 22 mit einem elektrisch leitenden Belag 23 überzogen. Auf diese Weise wird erreicht, daß im gesamten Hohlraum das gleiche Potential, und zwar das Potential der geerdeten Metallkapselung, herrscht. Ein Glimmen im Spalt ist somit nicht möglich.

Der umgossene radial innere'-Teil 13 des Metallringes 12 ist als Schirmelektrode ausgebildet und dient zugleich als Sitz für das Iso üatortejl 11. Der Außendurchmesser des eigentlichen Isolatorteils 11 ist kleiner als der Innendurchmesser der Kapselung, wie aus Fig. 2 ersichtlich. Die kritischen Berührungslinien zwischen dem eigentlichen Isolatorteil 11 und dem Metallring 12 liegen an den mit 15 und l6 angedeuteten Stellen, wo die Gefahr von Störungen,

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z.B. durch lose Partikel auf den Elektrodenoberfläohen, relativ gering ist. Das elektrische Feld ist hier durch die Oberfl flächen der Kapselung und des Metallringes 12 wesentlich ent- |_:

lastet, wie aus der mit 17 bezeichneten Äquipotentiallinie erkennbar ist.

Die Herstellung des gemäß der Erfindung vorgesehenen elektrisch leitenden Belages 25 kann in folgender Weise geschehen: Vor dem Umgießen des radial inneren Teils 15 des Metallringes wird auf die in Kontakt mit der Gußmasse kommende Fläche des Metallringes beispielsweise durch Metallspritzen oder Streichen eine leitende Schicht, z.B. eine Graphitlösung, aufgebracht. Die Oberfläche des Ringes wird dabei so vorbehandelt, beispielsweise durch leichtes Schleifen, daß die leitende Schicht nur eine begrenzte Haftfähigkeit auf dem Metall bekommt, so daß diese leitende Schicht beim Auftreten des Spaltes 23 von der Metallfläche abgehoben wird und der angrenzenden Epoxyharzflache folgt, an der sie dann anliegt und so den entstandenen spaltförmigen Hohlraum

23 begrenzt. .'

Die Gefahr eines Glimmens im Hohlraum 22 kann noch weiter dadurch herabgesetzt werden, daß dieser Hohlraum über einen Kanal

24 durch den radial inneren Teil 13 des Metallringes mit dem umgebenden gasgefüllten Raum verbunden ist. Bei Verwendung des Schirmes in einer gekapselten Anlage kann also das Isoliergas durch den Kanal 24 in den Hohlraum 23 dringen, wodurch die Dielektrizitätskonstante des Gases in diesem Hohlraum gegenüber Luft vergrößert wird.

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Um die Kunststoffumfassung des radial inneren Teils 13 des Metallringes möglichst von mechanischen Spannungen freizuhalten_s können ferner die axialen Seitenflächen 20, 21 des umgossenen Teils 13 des Metallringes eine durch den Winkel oC dargestellte Neigung gegenüber der Radialebene durch den Mittelpunkt des Metallringes 12 haben. Die beiden Seiten 20 und 21 laufen also leicht trichterförmig aufeinander zu. Dank dieser Neigung kann Epoxyharz beim Abkühlen auf den Flächen 20,21 radial nach innen gleiten, wobei es in einen Bereich kommt, in welchem die axiale Dicke des Teils 13 kleiner ist. Da sich beim Abkühlen die an den Flächen 20 und 21 anliegenden Epoxyharzflachen stärker aufeinander zu bewegen als die Ringflächen 20 und 21, wird durch die genannte Maßnahme das Auftreten von Biegespannungen in dem das Metallte11 13 umfassenden Epoxyharz vermieden. Der dabei unter dem Teil 13 entstehende Spalt 23 ist durch die oben genannte erfindungsgemäße Maßnahme unschädlich gemacht.

Der Querschnitt des Metallringes 12 kann völlig symmetrisch sein oder asymmetrisch, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Durch die asymmetrische Ausbildung wird einerseits eine größere Kontaktfläche zwischen Kunststoff und Metallring gegen einen Überdruck auf der mit 18 bezeichneten Seite des Stützisolators erreicht, ohne daß die Dicke des Isolators im Schnitt A-A verringert wird, wo bei Überdruck auf der mit I9 bezeichneten Seite eine große Biegemomententspannung auftritt. Andererseits wird durch die asymmetrische Form die Feldentlastung an der Kontaktlinie zwischen dem Kunststoffteil 11 des Isolators und

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dem Metallring 12 auf der auf den Isolatorkonus gerichteten Seite verbessert. Ein weiterer Vorteil eines asymmetrischen Ringquerschnittes besteht darin, daß man bei gleichmäßiger Materialdicke des Epoxyharzkorpers Innerhalb des mittleren Teiles des Ringquerschnittes einen guten Neigungswinkel in der Gießform für den Isolator erhält.

Claims

Schutzansprüche

1. Aus härtbarem Kunststoff hergestellter, vorzugsweise scheiben- oder trichterförmiger Stützisolator zum Tragen eines auf hohem Potential liegenden Stromleiters, der in einer vorzugsweise geerdeten mit Isoliergas füllbaren rohrförmigen Metallkapselung angeordnet wird, welcher Stützisolator in seinem äußeren Umfangsbereich mit einem Metallring versehen ist, dessen radial, innerer Teil vom härtbaren Kunststoff umgössen ist und dessen radial äußerer Teil Flächen zur Einspannung des Stützisolators zwischen den Planschen zweier aneinandergrenzender Abschnitte der rohrförmigen Metallkapselung bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Kunststoff bestehende Wand des spaltförmigen Hohlraums (22), der sich infolge Abkühlung nach dem Umgießen des Metallringes (12) an der radial inneren Fläche des Metallringes (12) bildet, mit einem leitenden Belag (23) belegt ist.

2. Stützisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axialen Seitenflächen (20,21) des umgossenen Teils (13) des Metallringes (12) eine leichte zum Mittelpunkt des Metallringes gerichtete Neigung '■ c{) gegenüber der Radialebene haben.

3. Stützisolator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Spaltraum (23) über einen den radial

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Inneren Tell (15) des Metallringes (12) durchdringenden
Kanal (24) mit der umgebenden Atmosphäre in Verbindung
steht.

4. Stützisolator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des radial inneren Teils (1J5) des Metallringes unsymmetrisch ist.