EP0163873A1 - Diélectrique en verre pour isolateur électrique - Google Patents

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EP0163873A1
EP0163873A1 EP85104627A EP85104627A EP0163873A1 EP 0163873 A1 EP0163873 A1 EP 0163873A1 EP 85104627 A EP85104627 A EP 85104627A EP 85104627 A EP85104627 A EP 85104627A EP 0163873 A1 EP0163873 A1 EP 0163873A1
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dielectric
insulator
glass
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dielectrics
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Jean-Paul Parant
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    • H—ELECTRICITY
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    • H01B17/00—Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/20—Pin insulators
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    • Y10T428/315—Surface modified glass [e.g., tempered, strengthened, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to a glass dielectric for electrical insulator and in particular for a high or medium voltage distribution insulator, where dielectric in soda lime glass is generally used either annealed or strongly thermally toughened.
  • severe conditions are required, among which: good resistance to sudden temperature differences of the order of at least 70 ° C., and sufficient resistance to accidental impacts.
  • the annealed glass dielectrics do not meet the aforementioned temperature condition and their impact resistance is insufficient.
  • the dielectrics in highly thermally tempered glass resist abrupt variations in temperature much greater than 100 ° C. and exhibit very good impact resistance because they have very high surface stresses.
  • a glass of this kind the thickness of which is of the order of 10 to 15 mm, presents transversely to its thickness a substantially parabolic profile of constraints: the surface compression constraints can reach several hundred Megapascals, the constraints internal extension being very close to half of the compression stresses.
  • a total fragmentation of the dielectric is observed.
  • the object of the present invention is to produce a dielectric which does not have this drawback, while meeting the other requirements mentioned above.
  • the subject of the present invention is a soda-lime glass dielectric for an electrical insulator, with an average thickness of ten to fifteen millimeters, having a substantially parabolic profile of maximum stresses, characterized in that at all points of the part the stresses value compression surface is between 30 and 80 MPa, while the maximum value of internal stresses of extension is between 15 and 40 MPa.
  • the present invention also relates to a particularly advantageous use of such in dielectric insulators of rigid type, that is to say for rigidly supporting a conductor 5 of an airline.
  • FIG. 1 shows a dielectric 1 according to the invention, the head 2 of which has grooves 3 and 4 capable of supporting a conductor of an overhead line.
  • This dielectric is made of soda-lime glass and its average thickness is of the order of 10 to 15 mm.
  • the values of the stresses C in Megapascals are shown on the ordinate and the thickness e in millimeters on the abscissa.
  • Profile A of the constraints is parabolic. This profile corresponds to the ideal case where the portion of glass slide studied has its two parallel faces.
  • the values of the surface compressive stresses can be measured by the method of D. 3. MARSHALL and 3. R. LAWN described in "the Journal of the Ceramic Society Feb. 77. Vol 60 no 1-2".
  • the maximum value of the external compression constraints is 60 Megapascals, while the maximum value of the internal extension constraints is 30 Megapascals.
  • Such a dielectric withstands sudden temperature differences of at least 90 ° C. It has an impact resistance at least three times that of annealed glass. Even in the event of an impact leading to rupture, no fragmentation of the dielectric is observed.
  • FIGS. 3 and 4 Two very advantageous uses of the dielectrics according to the invention have been illustrated in FIGS. 3 and 4.
  • FIG. 3 illustrates a rigid rod insulator fixed in a support 15. It comprises a first dielectric 11, similar to that of FIG. 1, and provided with two grooves 13 and 14; a second dielectric 12 having the same stress characteristics is secured to the dielectric 11.
  • a metal rod 16 fixed in the head of the dielectric 12 allows immobilization of the insulator 10 in the support 15.
  • the dielectrics according to the invention can present when they undergo an impact whose energy is greater than their prestressing: instead of a total fragmentation of the dielectrics there appears a frank break of one or two pieces of their skirts, and the cable continues to be fixed correctly on the head of the insulator 10.
  • FIG. 4 shows a rigid insulator 20 mounted on a metal base 21 fixed on a support 22.
  • This insulator 20 is formed from a plurality of dielectrics 30 according to the invention stacked, sealed one inside the other so as to form a column.
  • the head of the upper dielectric 31 has two grooves 33 and 34 for a line conductor Aerial. In this type of application, a fragmentation of two successive dielectrics would risk causing the conductor to fall.
  • the present invention solves this problem.

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  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Insulating Bodies (AREA)
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  • Surface Treatment Of Glass Fibres Or Filaments (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Abstract

Diélectrique (1) en verre sodocalcique pour isolateur électrique, d'épaisseur moyenne de dix à quinze millimètres, présentant un profil sensiblement parabolique de contraintes, caractérisé par le fait qu'en tout point de la pièce la valeur maximale des contraintes superficielles de compression est comprise entre 30 et 80 MPa, tandis que la valeur maximale des contraintes internes d'extension est comprise entre 15 et 40 MPa.

Description

  • La présente invention concerne un diélectrique en verre pour isolateur électrique et en particulier pour un isola-teur de distribution haute ou moyenne tension, où l'on utilise généralement des diélectriques en verre sodocalcique soit recuit soit fortement trempé thermiquement.
  • Dans certains isolateurs de type "rigides à tige" ou "rigides à socle", un câble électrique est fixé directement sur la tête du diélectrique ; ceci implique des exigences particulières pour les caractéristiques mécaniques du verre, afin d'éviter une rupture accidentelle de la tête du diélectrique susceptible d'entraîner une chute du câble.
  • Ainsi, dans certains cas d'utilisation, on exige des conditions sévères parmi lesquelles : une bonne tenue à des écarts brutaux de température de l'ordre de 70°C au moins, et une résistance suffisante à des impacts accidentels.
  • Les diélectriques en verre recuit ne répondent pas à la condition de température précitée et leur résistance à l'impact est insuffisante. Par contre les diélectriques en verre fortement trempé thermiquement résistent à des écarts brutaux de température très supérieurs à 100°C et présentent une très bonne résistance à l'impact car ils possèdent de très fortes contraintes superficielles. En effet, un verre de ce genre, dont l'épaisseur est de l'ordre de 10 à 15 mm, présente transversalement à son épaisseur un profil sensiblement parabolique de contraintes : les contraintes superficielles de compression peuvent atteindre plusieurs centaines de Megapascals, les contraintes internes d'extension étant très voisines de la moitié des contraintes de compression. Toutefois, lorsqu'un tel diélectrique est atteint par un impact dont l'énergie est telle qu'elle dépasse la précontrainte existant dans le verre, on observe une fragmentation totale du diélectrique.
  • La présente invention a pour but de réaliser un diélectrique n'ayant pas cet inconvénient, tout en répondant aux autres exigences rappelées plus haut.
  • La présente invention a pour objet un diélectrique en verre sodocalcique pour isolateur électrique, d'épaisseur moyenne de dix à quinze millimètres, présentant un profil sensiblement parabolique de maximale des contraintes, caractérisé par le fait qu'en tout point de la pièce la valeur contraintes superficielles de compression est comprise entre 30 et 80 MPa, tandis que la valeur maximale des contraintes internes d'extension est comprise entre 15 et 40 MPa.
  • La présente invention a également pour objet une utilisation particulièrement intéressante de tels diélectriques dans les isolateurs de type rigide, c'est-à-dire destinés à supporter de façon rigide un 5conducteur d'une ligne aérienne.
  • Il peut s'agir d'un isolateur "rigide à tige" comprenant un diélectrique selon l'invention ou plusieurs diélectriques selon l'invention solidarisés les uns aux autres ; cet isolateur est monté de façon rigide sur un support au moyen d'une tige pénétrant à l'intérieur du diélectrique 10 extrême.
  • Il peut s'agir également d'un isolateur "rigide à socle" comprenant également plusieurs diélectriques selon l'invention, assemblés de façon permanente sur un socle métallique monté sur un support.
  • D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention 15apparaîtront au cours de la description suivante faite à l'aide du dessin annexé donné à titre illustratif mais nullement limitatif et dans lequel :
    • - la figure 1 montre schématiquement en demi-coupe partielle un diélectrique selon l'invention, 20- la figure 2 est une courbe montrant la répartition des contraintes dans l'épaisseur du verre du diélectrique de la figure 1,
    • - la figure 3 montre très schématiquement en coupe partielle un isolateur électrique du type "rigide à tige" selon l'invention,
    • - la figure 4 montre très schématiquement un isolateur électrique du 25 type "rigide à socle" selon l'invention.
  • On voit sur la figure 1 un diélectrique 1 selon l'invention dont la tête 2 présente des gorges 3 et 4 susceptibles de supporter un conducteur d'une ligne aérienne. Ce diélectrique est en verre sodocalcique et son épaisseur moyenne est de l'ordre de 10 à 15 mm. On voit dans la 30figure 2 la répartition transversale des contraintes existant dans ce verre. On a représenté en ordonnées les valeurs des contraintes C en Megapascals et en abscisses l'épaisseur e en millimètres.
  • Le profil A des contraintes est parabolique. Ce profil correspond au cas idéal où la portion de lame de verre étudiée a ses deux faces 35parallèles.
  • Les valeurs des contraintes de compression superficielles peuvent être mesurées par la méthode de D. 3. MARSHALL et 3. R. LAWN décrite dans "the Journal of the Ceramic Society Feb. 77. Vol 60 n° 1-2".
  • Les valeurs des contraintes d'extension internes sont déduites des précédentes par le calcul.
  • Dans l'exemple choisi, la valeur maximale des contraintes de compression externes est de 60 Megapascals, tandis que la valeur maximale des contraintes d'extension internes est de 30 Megapascals.
  • Un tel diélectrique résiste à des écarts brutaux de température d'au moins 90°C. Il présente une tenue à l'impact au moins égale à trois fois celle du verre recuit. Même en cas d'impact entraînant une rupture, on n'observe pas de fragmentation du diélectrique.
  • Ces trois résultats sont obtenus également pour des diélectriques dont les valeurs maximales des contraintes de compression sont comprises entre 30 et 80 Megapascals, les valeurs maximales des contraintes d'extension étant alors comprises entre 15 et 40 Megapascals.
  • Pour des valeurs supérieures des contraintes, on risque de voir apparaître une fragmentation, tandis que, pour des valeurs inférieures, les résistances aux chocs thermiques et à l'impact deviennent insuffisantes.
  • On a illustré dans les figures 3 et 4 deux utilisations très avantageuses des diélectriques selon l'invention.
  • La figure 3 illustre un isolateur rigide à tige fixé dans un support 15. Il comporte un premier diélectrique 11, analogue à celui de la figure 1, et muni de deux gorges 13 et 14 ; un second diélectrique 12 présentant les mêmes caractéristiques de contraintes est solidarisé au diélectrique 11. Une tige métallique 16 fixée dans la tête du diélectrique 12 permet l'immobilisation de l'isolateur 10 dans le support 15.
  • On conçoit l'intérêt que peuvent présenter les diélectriques selon l'invention lorsqu'ils subissent un impact dont l'énergie est supérieure à leur précontrainte : au lieu d'une fragmentation totale des diélectriques il apparaît une cassure franche d'un ou deux morceaux de leurs jupes, et le câble continue d'être fixé correctement sur la tête de l'isolateur 10.
  • On voit dans la figure 4, un isolateur rigide 20 monté sur un socle métallique 21 fixé sur un support 22. Cet isolateur 20 est formé d'une pluralité de diélectriques 30 selon l'invention empilés, scellés les uns dans les autres de manière à former une colonne. La tête du diélectrique supérieur 31 présente deux gorges 33 et 34 pour un conducteur de ligne aérienne. Dans ce type d'application, une fragmentation de deux diélectriques successifs risquerait d'entraîner la chute du conducteur. La présente invention résoud ce problème.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux deux exemples d'utilisation qui ont été décrits.

Claims (4)

1/ Diélectrique en verre sodocalcique pour isolateur électrique, d'épaisseur moyenne de dix à quinze millimètres, présentant un profil sensiblement parabolique de contraintes, caractérisé par le fait qu'en tout point de la pièce la /valeur maximale des contraintes superficielles de compression est comprise entre 30 et 80MPa, tandis que la valeur maximale des contraintes internes d'extension est comprise entre 15-et 40 MPa.
2/ Isolateur rigide, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un diélectrique selon la revendication 1.
3/ Isolateur rigide selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de diélectriques solidarisés entre eux, l'isolateur inférieur étant fixé à une tige métallique.
4/ Isolateur rigide selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comporte une pluralité de diélectriques empilés les uns sur les autres de manière à former une colonne, et immobilisés entre eux et sur un socle.
EP85104627A 1984-04-20 1985-04-18 Diélectrique en verre pour isolateur électrique Expired EP0163873B1 (fr)

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