SE440422B - Dielektriskt material och sett att framstella detta elastomera dielektriska material - Google Patents

Description

7904040-8 10 15 20 25 30 35 2 material eller formade kroppar av materialet av olika geometrisk design, vilket material p g a särskilda egenskaper, t ex en resistivitet, som minskar med spänningsgradienten (US PS 2 666 876) eller en hög dielektricitetskonstant på t ex mer än 20 (US PS 4 053 702» har förmåga att påverka det elektriska fältet så att det blir mera likformigt. Sådana material består normalt av ett elektriskt isolerande basmaterial, särskilt en elastomer plast, med inbäddade partiklar, vilka ger materialet de önskade egenskaperna.

I fallet med spänningsberoende resistivitet kan exempelvis partiklar av ett halvledande material, t ex kiselkarbid eller metallpartiklar vara inbäddade i ma- terialet. I fallet med material, som har hög dielektri- citetskonstant är det typiskt att man inför partiklar av ett material, som har en hög dielektricitetskonstant, t ex bariutitanat eller titanoxid.

Det är vidare känt att man kan påverka fältfördel- ningen i riskområden på kapacitivt sätt genom att an- ordna metallelektroder på motsvarande sätt. Exempelvis kan alternerande skikt av ledande och isolerande folie lindas runt en kabelavslutning (US PS 2 276 923) eller kan ett hylsformat element för styrning av påkänningen, som innefattar ringformade elektroder (US PS 3 673 305) placeras runt kabelavslutningen. Vidare är kända deflek- torer, som påverkar fältfördelningen kapacitivt, vilka deflektorer innefattar en ledande yttre del av elastiskt material och en högisolerande inre del av plast, som är gapfri, ansluten därtill (US PS 3 243 756 och US PS 3 344 391, DE PS l 465 493).

De ovan beskrivna kända möjligheterna för att åstad- komma resistiv brytande eller kapacitiv fältkontroll har vissa nackdelar också då de användes i kombination.

Inbäddningen av partiklar av ett material med hög di» elektricitetskonstant ökar normalt de dielektriska förlusterna avsevärt. Den uppvärmning, som härvid sker ökar i sin tur tendensen till termisk sönderdelning 10 15 20 25 30 35 7904040-8 3 eller förtidig åldring av de isolerande materialen och kan sålunda leda till termiska genombrott. Vid ka- pacitiv fältkontroll bildar elektrodernas kanter starka diskontinuiteter så att kanterna måste anord- nas i områden med liten påkänning och sålunda måste. organet för styrning av fältet som helhet göras mot- svarande stort. Vid användning av koniska deflektorer och kabelavslutningar har det också visat sig att mellan konen och delarna av kabelavslutningen kan ofta små håligheter bildas, vilka är mycket olämpliga p g a deras ogynnsamma inverkan på det elektriska fältets intensitet längs med deflektorinfattningen. Vidare finns den risken att man inte alltid kan säkerställa en riktig placering av sådana koner.

Slutligen har en annan lösning av de beskrivna problemen blivit känd, vilken lösning erbjuder avsevärda fördelar jämfört med de ovan beskrivna kända mot- åtgärderna. Enligt denna lösning användes ett mate- rial för påverkan av elektriska fält, vilket material innefattar ett dielektriskt basmaterial och ett ledande material, som är finfördelat i basmaterialet och består av små skivliknande partiklar av en elektriskt ledande substans, särskilt metall, varvid de skivliknande partiklarna är orienterade väsentligen parallellt med varandra, så att man då man mäter dielektricitets- konstanten erhåller olika värden då den använda mät- elektroden anbringas parallellt med eller vinkelrät mot skivplanen (US PS 3 349 164). Såsom basmaterial användes företrädesvis ett lätt bearbetningsbart, speci- ellt gjutbart material, som också kan vara elastiskt och/eller temperaturbeständigt och/eller väderbeständigt om så önskas. Exempel på sådana material innefattar polyvinylklorid i hårda eller mjukade former, butadien- -akrylonitrilelaster och liknande. Ledande partiklar, såsom kolsvart, och fyllmedel kan tillsättas. Emeller- tid är partikelstorleken därav avsevärt mindre än partikelstorleken för de elektriskt ledande skivorna. 10 15 20 25 30 35 7904040-8 4 Materialet användes antingen i form av ett omlindat band, som innehåller materialet, eller såsom en pasta- liknande eller pastaartad suspension.

I fallet med kabelavslutningar framställes skydds- beläggningar normalt vid applikationsplatsen genom att man lindar runt bandet eller påför multipla beläggningar av suspensionen. Den önskade parallella orienteringen av de ledande_smâ skivorna åstadkommes vid tillverk- ningen av bandet genom kalandrerings- eller borstnings- processer i fallet med målning med suspensionen.

Materialet har visat sig vara mycket användbart i praktiken. Det har låga förluster och påverkas obetyd- ligt av eventuella luftfickor. Funktionssättet är i _ grunden kapacitivt, dvs man uppnår en fälthomogenisering genom orientering av de ledande partiklarna tillsammans med den relativt höga dielektricitetskonstanten hos basmaterialet.

I praktiken är det emellertid oftast svårt att linda runt ett band eller borsta på en pasta och i vissa fall är det besvärligt. Vidare är beläggningar, som gjorts på detta sätt starkt beroende på respektive arbetares skicklighet med hänsyn till beläggningarnas geometri och elektriska egenskaper.

Man har också föreslagit framställning av prefabri- cerade elastiska formade kroppar av material, vari partiklar av skivformat ledande material är inbäddade i ett dielektriskt basmaterial (US PS 3 515 798) såsom var känt i fallet med material med inbäddade partiklar av isoledande material med högdielektricitetskonstant (US PS 3 823 334 och 4 053 702).

I praktiken har emellertid detta ej följts upp efiæmsmn orienteringen av skivorna av ledande material, vilken önskades och ansågs oundgänglig, ej kunde erhållas på ett enkelt sätt vid framställningen av sådana formade kroppar. Det har emellertid visat sig att användnings- området för det angivna materialet med inbäddade paral- lellt orienterade partiklar av ledande material, var 10 15 20 25 30 35 7904040-8 5 begränsad till högspänningsområdet. Vidare minskade genomslagsspänningen kraftigt med ökande halt av ledande skivor. Å andra sidan visade det sig emellertid önskvärt att man drog fördel av de gynnsamma egenska- perna hos det beskrivna kända materialet med inbäddade partiklar av ledande material också i elektriska instal- lationer med höga driftspänningar.

Ett ändamål med föreliggande uppfinning är att åstad- komma en komposition, som är lämplig för att påverka, och i synnerhet, utjämna elektriska fält med låga för- luster i installationer med medelhaltig och hög spänning, vilken komposition lätt kan framställas, och möjliggör också då den användes i små mängder, en högeffektiv elektrisk avlastning för riskområdena, är användbar vid höga driftspänningar och vidare lätt kan bearbetas för att bilda elastiska formade kroppar.

Enligt uppfinningen âstadkommes detta med ett di- elektriskt material för påverkan av elektriska fält, vilket material innefattar ett dielektriskt basmaterial, som företrädesvis lätt kan bearbetas, särskilt gjutas, och om så önskas är elastiskt och temperaturbeständigt och/eller väderbeständigt och/eller har god värme- ledningsförmåga, och ett finfördelat ledande material av skivformade partiklar av en substans med god elek- trisk ledningsförmåga, särskilt en metall som aluminium, i en mängd under en gränskoncentration, vid vilken materialet alltjämt har en dielektrisk hållfasthet som är karakteristisk för isolerande material. Ett sådant material enligt uppfinningen innefattar också ett isolerande material, som skiljer sig från bas- materialet och har högre elektrisk genomslagsspänning än basmaterialet, i finfördelad form såsom skivformade partiklar, särskilt av glimmer, vilka vad avser antal och storlek är jämförbara med de skivformade partik- larna av det ledande materialet.

Det har visat sig att kompositionen enligt uppfin- ningen har alla fördelar mot det kända materialet med 7904040-8 10 15 20 25 30 35 6 inbäddade skivformade partiklar av ledande material haroch dessutom under jämförbara användningsbetingelser er- bjuder en betydligt bättre säkerhet mot glödfenomen, överslag och genomslag, också vid höga driftspänningar och/eller med relativt avsevärda halter ledande material däri. överraskande och särskilt fördelaktigt är att materialet uppvisar synnerligen fördelaktiga egenskaper särskilt i sådana fall där dess dielektricitetskonstant satts till relativt låga värden, särskilt upp till 8, genom ett motsvarande val av basmaterial och inbäddat isolerande material. Då blir de dielektriska förlusterna särskilt låga. _ Då uppfinningen tillämpas på avslutningar eller andra anslutande element i skärmade högspänningskablar observeras en genomslagshållfasthet, som ökas med ca 50 % jämfört med kända isolerande material för organ med jämförbara dimensioner för styrning av fält.

Också då man använder höga vikthalter ledande material, t ex upp till 30 vikt% skivformat aluminiummaterial, som ger materialet en motsvarande hög effektivitet med avseende på styrningen av fältet, förblir den dielek- triska hållfastheten vid värden, som är vanliga för goda isolerande material, och i vilket fall vid värden lo Q - cm. över 10 Mängderna och partikelstorlekarna för det iso- lerande materialet ligger naturligtvis inom ungefär samma områden. Ofta kan koncentrationen av inbäddat skivformat isolerande material vara så hög som 60 vikt%, varvid den övre gränsen beror på eventuella icke önsk- värda ändringar i materialets mekaniska egenskaper.

Anledningen till materialets överraskande fördel- aktiga egenskaper beror pâ att skivorna av isolerande material inblandas mellan skivorna av ledande material och åstadkommer en särskilt hög ömsesidig elektrisk isolering av skivorna av ledande material. Koncentra- tionen av elektriskt ledande bryggor mellan ett flertal successiva skivor av ledande material minskas därigenom lO l5 20 25 30 35 79o4o4o4s 7 starkt. Detta leder till en mera homogen struktur i materialet och en större total längd för de elektriska fältlinjer, som sträcker sig längs böjda banor mellan det ledande materialets skivor. Det är särskilt över- raskande att kompositionens fördelar uppnås utan skivor med en föredragen orientering, dvs då de skivformade partiklarna ingår med en väsentligen slumpvis fördelad orientering av de små skivorna. Vidare kan kompositionen eller formade kroppar därav tillverkas utan att man använder steg för orienterande bearbetning, som kalan- drering eller liknande, t ex genom att man helt enkelt gjuter eller pressgjuter. Detta förenklar tillverkningen och vidgar området för möjliga användningar.

Det har visat sig att det är gynnsamt för materi- alets dielektriska egenskaper, särskilt den överslags- säkerhet, som uppnås, om det inbäddade isolerande ma- terialet har en dielektricitetskonstant, som är åt- minstone lika med 'basmaterialets dielektricitets- konstant. Vanligen erhålles goda egenskaper om bas- materialets och det isolerande materialet har en dielektricitetskonstant under 10.

Storleken hos de ledande skivorna är av betydelse för den erhållna homogeniteten i kompositionen i rela- tion till dimensionen i de strukturdelar, som användes vid och i kompositionen i den speciella användningen.

Med dimensioner och överslagsavstånd för växelstpänningar på ca l5 kV kan skivorna av det ledande materialet ha en tvärdimension, mätt tvärs tjockleken, på ca 5 till 75 pm. Ett fördelaktigt område är 10 till 25 pm.

De skivformade partiklarnastjocklek bör ej vara mer än ca l/lO av tvärdimensionen för att karaktären av skiva skall upprätthållas.

Naturligtvis gäller liknande överväganden också för skivorna av isolerande material. Tvärdimensionerna bör fö- reträdesvis vara i samma storleksordning, särskilt ca 15-75 pm, företrädesvis mellan ca 20 och 40 pm. Normalt är det svårt att köpa isolerande material i form av skivformade 10 15 20 25 30 35 7904040-8 8 partiklar med mycket liten tvärdimension. Ett särskilt lämpligt isoleringsmaterial är glimmer, som naturligt har en skivartad struktur.

Kompositionen enligt uppfinningen kan framställas på ett mycket enkelt sätt genom att man a) framställer ett pastaartat eller flytande eller pressgjutningsbart material genom att man blandar det ledande materialet med en basförening, som kan härdas till det dielektriska basmaterialet, b) tillsätter skivformat isolerande material till basföreningen, c) formar ett ämne av det framställda materialet d) härdar ämnet.

Uttrycket “härda" inbegriper i detta sammanhang vilken som helst process, som ger stelning från ett pastaartat, flytande eller pressgjutningsbart tillstånd, särskilt härdning eller stelning av plast, som kan polyadderas eller polykondenseras, torkning av lösnings- medelshaltiga föreningar, stelning av smälta föreningar, vulkanisering, värmehärdning av plast eller liknande.

Ett särskilt enkelt sätt att framställa kompositionen är att man bildar en förblandning av det ledande materi- alet och det isolerande materialet, varefter förbland- ningen blandas med basföreningen.

För att försäkra sig om och för att förbättra den ömsesidiga elektriska isoleringen av partiklarna av ledande material kan det vara lämpligt att man fram- ställer en förblandning av det ledande materialet och en flytande elektriskt isolerande hjälpsubstans, som är kombinerbar med basmaterialet, och att man sedan vidarebehandlar förblandningen och det isolerande materialet med basföreningen för bildning av före- liggande komposition. Såsom elektriskt isolerande hjälpförening kan man med fördel använda ett disper- geringsmedel för det ledande materialet. Ofta är det också möjligt att man såsom hjälpsubstans använder ett 10 15 20 25 30 35 7904040-8 9 mjukande och/eller härdande och/eller katalyserande medel, som är kombinerbart med basmaterialet. Detta medel kan dessutom verka såsom dispergeringsmedel för det ledande materialet. Detta innebär i praktiken att i många fall kan de beståndsdelar, som per se erfordras för att man skall få de önskvärda egenskaperna i bas- materialet också fungerar såsom elektriskt isolerande hjälpsubstanser.

Kompositionen enligt uppfinningen kan behandlas och bearbetas beroende på de valda beståndsdelarnas beskaffenheter till formade kroppar som har en bestämd utformning eller också till amorfa eller tixotropa massor, som är särskilt lämpliga att borsta på, gjuta. eller pressgjuta.

Dielektriska kroppar för styrning av pàkänningen kan tillverkas, vilka kroppar är utformade med hänsyn till sina dielektriska egenskaper och sin geometriska ut- formning i överensstämmelse med de önskvärda modifi- kationerna av det elektriska fält, som föreligger vid respektive användningsområde. Dessa kroppar för styrning av pàkänníngen består åtminstone delvis av komposi- tionen enligt uppfinningen. Tillverkningen av kroppar för styrning av påkänningen är ej svår eftersom man ej behöver någon orienterande bearbetning. Särskilt användbart är ett dielektriskt element för styrning av påkänningen, vilket består av en formad kropp, företrädesvis en hylsa, som elastiskt kan påföras på änden av en kabelisolering och/eller en avskärmning.

I sådant fall är det möjligt att utforma hylsan så att den innefattar en ringformig del av ett elektriskt ledande elastiskt material. Det är ofta önskvärt att man upprättar en väldefinierad spänning i änden av elementet för styrning av påkänningen. Speciellt kan den ringformiga delen anordnas vid änden av hylsan så att då elementet påföres änden av kabelavskärmningen en elektrisk kontakt upprättas med avskärmningen. lO 15 20 25 30 35 7904040-8 10 I många fall kan element för styrning av påkänningen med andra geometriska former vara användbara för att man skall kunna hindra oacceptabelt höga lokala fält- koncentrationer, t ex i skarvdon, genomföringar, över- gångs- eller genomgângsanslutningar och avgreningar av högspänningskablar.

Det är särskilt fördelaktigt och därför föredraget att kompositionen har elastomera egenskaper. Följakt- ligen kan dielektriska organ för styrning av påkän- ningen tillverkas vilka organ är lämpade för olika dimensioner eller storlekar hos de elektriska struktur- komponenterna. I exemplvis fallet med hylsor kan några ha tillräcklig elasticitet~för att kunna anbringas på kabelisoleringar och/eller dimensioner av varierande storlek.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj med exempel och testresultat i anslutning till ritningarna.

Alla kännetecken, som skiljer sig från teknikens stån- punkt, är väsentliga för uppfinningen. Pâ ritningarna är fig l ett axiellt snitt genom hylsformat element för styrning av pâkänningen enligt uppfinningen, fig 2 är ett axiellt snitt genom en annan utföringsform av ett element enligt uppfinningen, fig 3 är en snittvy av en kabelavslutning med ett element för styrning av på- känningen enligt uppfinningen och fig 4 är ett diagram av den 50 % genomslagspulsspänningen, dvs genomslags- avståndet, dvs avståndet mellan en exponerad ände av ledaren i en skärmad kabel och avskärmningen vid kabel- avslutningen, innefattande element för styrning av påkänningen enligt fig 3 vilka element tillverkats av material av olika sammansättningar.

I fig l till 3 användes tresiffriga hänvisnings- beteckningar, vari den första siffran hänför sig till figuren, den andra och den tredje siffran hänför sig till respektive del.

Fig l visar ett axialsnitt av ett hylsformat element för styrning av pâkänningen vilket element är avsett 10 15 20 25 30 35 7904049-8 ll att påföras en ände av en skärmad högspänningskabel.

Elementet består av en odelad hylskropp l0l av elas- tiskt material av angivet slag. I ena änden har hyls- kroppen en cylindrisk urspårning 103 med en diameter dl, 105 med en konstant mindre diameter dz. som sträcker sig mot den andra änden i en passage Ungefär från mitten av dess längd L minskar den yttre diametern D hos hylskroppen 101 kontinuerligt mot den inre dia- metern d2 i passagen 105.

Fig 2 visar ett axiellt snitt av ett hylsformat element för styrning av påkänningen, vilket element innefattar en hylskropp 201, som är lika med hyls- kroppen i elementet enligt fig 1. I urspårningen 203 är en hylsformad insatskropp 207 av elektriskt ledande eller halvledande elastiskt material införd utan gap, i synnerhet genom vulkanisering, varvid insatskroppen vid den ände, som befinner sig på avstånd från passagen 205 har en utåt vinkelböjd hylsformad krage 209, som sträcker sig förbi änden av hylskroppen 201.

I det fall då hylskroppen 201 består av silikon- gummi kan ledande silikongummi av typen "Conductive Rubber Silastic Q 41602" från Dow Corning Company användas såsom basmaterial för framställning av den hylsformade insatskroppen 207. Det kan tillsättas ett viktförhållande 50:50 till en organosiloxan, såsom "Silastic 133 BU" från Dow Corning Company, och för- nätas med lämplig katalysator, t ex "Catalyst B" från Dow Corning Company, vid 14000 (10 min). Den erhållna produkten har en dielektrisk hållfasthet på 80 till 100 9 . cm.

Fig 3 visar ett axiellt snitt av ett hylsformat element för styrning av påkänningen av det slag, som visats i fig 2 som påförts änden av en skärmad hög- spänningskabel 311. Kabeln består konventionellt av en ledare 313, en dielektrisk isolering 315, som omger ledaren, en kabelmantel, som också kan bestå av iso- lerande material och inåt och utåt är försedd med en 10 15 20 25 30 35 7904040-8 12 metallavskärmning 319, och ett strålningsskyddande skikt 321 av halvledande material. Vid den visade änden av kabeln är manteln 317 bortskuren. På den sålunda expo- nerade änden av isoleringen 315 har elementet 301 för styrning av pâkänningen förts på plats under elastisk expansion så att man fått en tät passning så att kabel- isoleringen 315 sträcker sig genom passagen 305 utan något gap, varvid man om nödvändigt använder en pasta- artad fyllmedelsmassa som silikonfett för att undvika luftfickor, och den elektriskt ledande eller halv- ledande insatskroppen 307 är elektriskt ansluten till metallavskärmningen 319. Den elektriska kontakten för- bättras genom att kragen 309 av insatskroppen 307 sluter tätt runt den yttre kanten av metallavskärmningen 319. Utanför den andra änden av elementet 301 för styr- ning av påkänningen är kabelisoleringen 315 avlägsnad efter en ("set-off") längd A så att ledanren 313 expo- neras.

Vad avser det dielektriska meterialet ges föl- jande exempel: EXEMPEL l 58 viktdelar grenad polyalkohol med eter- och ester- grupper och en hydroxylhalt på ca 5 % (lämplig kommer- siell produkt är "Desmophen" från Bayer AG) försattes med 10 viktdelar aluminiumflingor bestående av skiv- formade partiklar med en genomsnittlig tvärdimension på ca 20 pm, och 10 viktdelar glimmerpulver bestående av skivformade partiklar med en genomsnittlig tvärdimen- sion på ca 35 Pm under omröring och det hela blandades homogent med 22 viktdelar difenylmetan-4,4'-diicocyanat (MDI). _ Kompositionen kan lätt formas till formade kroppar och utgör ett elastiskt material efter härdning.

EXEMPEL 2 10 viktdelar aluminiumflingor och 20 viktdelar glimmer av det slag som beskrivits i exempel l till- sattes under omröring till en blandning av 17,4 vikt- lO 15 20 25 30 35 7904040-8 13 delar grenad polyeter av i exempel 1 angivet slag och 30,6 viktdelar trifunktionell polyalkohol (molekylvikt 3000). Då en homogen blandning hade bildats tillsattes 22 viktdelar MDI (se exempel l). Härvid erhöll man ett lätt formbart material, som ger ett elastiskt material efter härdning.

EXEMPEL 3 10 viktdelar aluminiumflingor och 20 viktdelar glimmer av i exempel l angivet slag blandades homogent med 64,64 viktdelar reaktiv organosiloxan, varvid lämp- liga kommersiella produkter är "Sylgard 184" från Dow Corning och "HTV 100/25" från Wacker Company, och där- efter tillsattes 6,36 viktdelar metallkatalysator.

Man erhöll en lätt formbar förening, som härdar till ett elastiskt material.

§§EMPEL 4 10 viktdelar aluminiumflingor med en genomsnittlig tvärdimension av 25 pm, 5 viktdelar glimmer med en genomsnittlig tvärdimension för partiklarna på 35 pm blandades homogent på en mastiseringscylinder med 84,2 viktdelar reaktiv organosiloxan av den typ som beskri- vits i exempel 3. Därefter tillsattes 0,8 viktdelar dikumylperoxid såsom vilkaniseringsmedel. En lätt form- bar förening erhölls, vilken efter 15 min vulkanisering vid 165% bildar ett gunmielastiskt material.

EXEMPEL 5 10 viktdelar aluminiumflingor (skivstruktur) och 5 viktdelar glimmerpulver tillsattes till 75,55 vikt- delar OH-grupphaltig polybutadien (OH-tal 1,3, "Poly BD R45HT“ från Arco Chemical Comp.). Då 0,01 viktdelar di- butyltennlaurat tillsatts bringades den erhållna bland- ningen reagera med 9,44 viktdelar ren MDI (se exempel l) (NCO-halt = 34 %).

EXEMPEL 6 26,6 viktdelar av (med ricinolja inre mjukat) DGEBA (diglycideter av bisfenol A) (en lämplig kommersiell produkt är “Beckopox Spezialharz EPl5l" från Hoechst AG 10 15 20 25 7904040-8 14 med ett epoxivärde på 0,22) tillsattes till en blandning av 10 viktdelar aluminiumflingor och 10 viktdelar giimmerpuiver. För flexibiiisering tillsattes 26,66 viktdelar díglycideter (en lämplig kommersiell produkt är "LER 736“.från Dow Corning med epoxivärdet 0,53), och 11,74 viktdelar av ett flytande kolväteharts (en lämplig kommersiell produkt är "Epodil L" från Anchor Chemical Comp., Ltd.).

Den erhållna blandningen härdades med l4,94 vikt- delar modifierad polyamin med en aminekvivalent på 70 (en lämplig kommersiell produkt är "Beckopox Spezial- härter VEH 629" från Hoechst AG).

EXEMPEL 7 61 viktdelar nonylfenyl-blockerat isocyanat (pre- polymer) (en lämplig kommersiell produkt är "Desmocap ll" från Bayer Company) blandades med l5,3 viktdelar di- Q undecylftalat (som säljes under namnet “DUP" av Monsanto).

Därefter tillsattes en blandning av 12,5 viktdelar aluminíumflingor och 7,5 viktdelar glimmerpulver. Den' erhållna blandningen förnätades med en bifunktionell alifatisk polyamin (aminekvivalent 60, en lämplig kommersiell produkt är "Laromin C260" från BASF Company).

De härdade material, som erhållits enligt exemplen l till 7 har de egenskaper som uppräknas i följande tabell I. 10 15 20 25 30 35 7904040-8 15 TABELL I Volymresisti-' Dielektricitetskonstant vitet vid rums- vid följande temperaturer Exem- temperatur _ i OC pel Ohm - cm 20 50 80 1 5 - 1012 7,8 8,1 9,5 2 4 - 1013 6,5 7,1 8,2 3 4 - 1015 6,6 6,2 5,5 4 7 - 1014 7,8 7,6 6,9 5 4 - 1013 4,6 5,3 6,3 6 2 - 1012 6,5 7,2 8,1 7 1 - 1011 7,1 7,9 - De uppräknade materialen har elektriska genomslags- spänningar mellan l0 och 15 kV/mm.

Av kompositionerna i exemplen l till 4 formades kroppar enligt fig l och de härdades för att bilda elastiska hylskroppar. Därtill framställdes ytterligare hylskroppar i jämförande syfte av material som innehöll 10 vikt% (“jämförelse E") respektive 5 vikt% ("jämförelse 6"), aluminiumflingor av i exempel l angivet slag men utan det skivformade isolerande materialet, men i övriga avseenden var sammansatta som materialet enligt exempel 1. De geometriska dimensionerna var i alla fallen D = 40 mm, dl = 30 mm, dz = 25 mm, L = 90 mm. Hyls- kropparna försågs med halvledande elastiska insats- kroppar 207 enligt fig 2 och de på detta sätt utformade elementen för styrning av pâkänningen pâfördes änden av en skärmad högspänningskabel såsom visas i fig 3.

Avskärmningen 319 var jordad och spänningspulserna pålades på ledaren 313 enligt föreskrifterna VDE 0472 § 511, varvid den fria änden av ledaren var försedd med en sfärisk elektrod.

Tester gjordes med olika längder A. I varje test- serie inträffade slutligen genomslag mellan den expo- nerade änden av ledaren 313 och änden av avskärmningen 319 då pulsspänningen ökades. Genomslagsavståndets längd lO 15 7904040-8 l6 var ungefär lika med längden L av elementet för styrning av påkänningen plus längden A av kabelisoleringenf I varje fall bestämdes "SO % överslagspulsspänningen", dvs den pulsspänning, vid vilken överslag inträffade för 50 % av de pålagda spänningspulserna. I inget fall obser- verades genomslag genom kabelisoleringen 315.

Fig 4 visar medelvärdena för testresultaten grafiskt.

Man ser att element för styrning av påkänningen, som har kort längd och små dimensioner ger hög grad av säkerhet mot överspänningar som exempelvis inträffar i energiöverföringssystem genom inverkan av blixtar.

Motsvarande tester med material, som framställts såsom i exemplen l till 4 men med endast 5 vikt% aluminium- flingor visade resultat, som var endast något mindre fördelaktiga.

Claims (19)

1. lO 15 20 25 30 7904040-8 17 PATENTKRAV l. Dielektriskt material för påverkan av elektriska fält, innefattande ett dielektriskt basmaterial, som I företrädesvis lätt kan bearbetas, särskilt gjutas eller pressgjutas, och om så önskas är pastaartat eller elas- tiskt och temperaturbeständigt och/eller väderbeständigt och/eller har god värmeledningsförmåga, och ett fin- fördelat ledande material av partiklar i form av små skivor av en substans med god elektrisk ledningsförmåga, särskilt en metall såsom aluminium, i en mängd under en gränskoncentration, vid vilken materialet alltjämt har en dielektrisk hållfasthet såsom denna karakteriseras för isoleringsmaterial, k ä n n e t e c k n a t därav, att materialet innehåller ett isolerande material, som skiljer sig från basmaterialet och har högre dielektrisk hâllfasthet än basmaterialet, i finfördelad form såsom partiklar i form av små skivor, särskilt av glimmer, vil- ka vad avser antal och storlek kan jämföras med de skivformade partiklarna av det ledande materialet.

2. Material enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t därav, att de skivformade partiklarna av det ledande materialet är anordnade i basmaterialet med en väsent- ligen slumpvis fördelad orientering av skivornas plan.

3. Material enligt krav 1 eller 2, k ä n n e- t e c k n a t därav, att det isolerande materialet har en relativ dielektricitetskonstant, som är åtminstone lika med basmaterialets dielektricitetskonstant.

4. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att basmaterialet och det isolerande materialet vardera har relativa di- elektricitetskonstanter mindre än 10.

5. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att dess relativa di- elektricitetskonstant ligger mellan basmaterialets och ca 8. lO 15 20 25 30 35 7904040-8 l8

6. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det innehåller ca 5 till 60 vikt% glimmerskivor såsom isolerande material.

7. Material enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a t därav, att det innehåller 5 till 30 vikt% glimmer- skivor såsom isolerande material.

8. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att det innehåller 5 till 30 vikt% aluminiumskivor såsom ledande material.

9. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att de skivformade partiklarna i det ledande materialet har en tvär- dimension på ca 5 till 75 pm mätt tvärs deras tjocklek.

10. Material enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a t därav, att tvärsdimensionen är ca 10 till 25 Pm.

11. ll. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att de skivformade partiklarna av det isolerande materialet har en tvär- dimension på ca l5 till 75 pm mätt tvärs deras tjocklek.

12. Material enligt krav ll, k ä n n e t e c k n a t därav, att tvärsdimensionen är ca 20 till ca 40 pm.

13. l3. Material enligt något av kraven 9 till l2, k ä n n e t e c k n a t därav, att tjockleken hos de skivformade partiklarna ej är mer än ca l/lO av deras tvärdimension.

14. Material enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t därav, att dess volymresisti- vitet är åtminstone 1010 Q cm.

15. Sätt att framställa ett elastomert dielektriskt material enligt något av kraven l till 14, vilket sätt innefattar att man a) framställer en pastaliknande eller flytande eller pressgjutningsbar materialmassa genom att man blandar det ledande materialet med en basförening, som kan härdas för bildning av det dielektriska basmaterialet, varvid sättet k ä n n e't e c k n a s av stegen att man lO l5 20 7904040-8 19 b) tillsätter skivformat isolerande material till basföreningen, och att man C) formar ett ämne av den framställda material- massan och att man d) härdar ämnet.

16. Sätt enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t därav, att det ledande materialet och det isolerande materialet för framställning av materialmassan bearbetas för att bilda en förblandning och att för- blandningen blandas med basföreningen.

17. l7. Sätt enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a t därav, att en förblandning framställes av ledande material och en flytande elektriskt isolerande hjälp- substans, som är kombinerbar med basmaterialet, och förblandningen och det isolerande materialet bear- betas sedan ytterligare med basföreningen för att bilda materialmassan.

18. Sätt enligt krav 17, k ä n n e t e c k n a t därav, att ett dispergeringsmedel för det ledande materialet användes såsom hjälpsubstans.

19. Sätt enligt krav 17 eller 18, k ä n n e- t e c k n a t därav, att ett mjukningsmedel och/eller ett härdande medel och/eller en katalysator, som är kombinerbar med basmaterialet användes såsom hjälpsubstans.