SE446572B - Isolator samt sett att framstella en isolator - Google Patents

Description

446 572 k) ka utvidgningskoefficienter för den fiberförstärkta staven och skärmarna, då drifttemperaturerna i extremfall kan variera mel- lan -SOOC och -80°C. Även dragkrafter, vibrationer och plötsliga överbelastningar och minskningar i belastning genom vind och is åstadkommer ytterligare spänningar i förbindningszonen, vilket kan leda till elektriska genomslag. Genom väderinverkan och för- oreningar kan vidare fuktighet intränga i isolatorn. Isynnerhet erfordrar elektriska delurladdningar på isolatorytorna ett be- stämt val av skärmmaterial, så att krypspår för undvikande av överslag vid drift icke bildas. För högspänningsisolatorer för- väntas dessutom en högsta grad av driftsäkerhet och tillförlit- lighet under en årtiondelång tidsrymd, så att materialvalet, kon- struktionen och framställningen av kompoundisolatorer måste ske ytterst noggrant, varvid de ekonomiska aspekterna icke får lämnas utan hänseende.

För lösning av detta problemkomplex har ett stort antal material, konstruktioner och framställningsmetoder tillkännagjorts. I den kanadensiska patentskriften 963 115 beskrives t ex kompoundisola- tor, där den bärande staven omges med ett överdrag av ett fluor- kolharts och en skärm av ledande metall är fäst därpå. Denna iso- lator är icke lämplig som isolator för utomhusbruk, varvid isola- torstammen visserligen delvis är skyddad gentemot regn, men vid förorening av isolatorn i den fria atmosfären blir stamytan del- vis ledande, så att på grund av avsaknad av skärmar av isolerande material, som begränsar delljusbågarna, övorslag kan uppträda vid isolatorn.

Den brittiska patentskriften 1 292 276 beskriver en förbättrad kom- poundisolator av en centriskt anordnad bärare, vars utsida omges med ett krypströmbeständigt material, på vilken den i värme krymp- bara; prefabricerade skärmen pâskjutes, som består av ett kryp- strömbeständigt material, som med hjälp av i värme smältande massa fäster överdraget på bäraren. Det föreslagna förfaringssätuflzmed på- krympning i värme innehåller en avsevärd nackdel. Denna består i att krympspänningen för delvis termoplastiskt deformerbara material är så ringa, att något prcsstryck mellan den påskjutna skärmen och bä- rarens mantel icke kan komma till stånd. Därigenom kvarblir i fog- tätningsmatcrialet små hålrum och spalter, i vilka indiffundcrandc vatten kondenseras och kan leda till elektriskt genomslag. Detta gäl- ler även för överdraget på bäraren, som fästes med samma medel på sam- k. 1-: u m ,.r, 3 446 572 ma sätt som skärmarna. Dessutom är det föreslagna materialet myc- ket dyrbart och förfarandet kompliceras.

Ett annat sätt beskrives i den tyska offentliggörandeskriften 2 254 468, där ömsesidigt överlappande skärmar av betylkautschuk fästes längs axeln på det centrala långsträckta huvudröret. Skär- marna är prefabricerade och påskjutes med hjälp av ett silikonfett på huvudröret. Nackdelen med denna isolator ligger i att skärmarna ömsesidigt överlappar varandra, dvs friheten vid utformning av iso- latorn är begränsad. Därigenom erfordras vid behov av flera skärmar på samma isoleringslängd, isynnerhet vid användning av isolatorn i kraftigt förorenad atmosfär, en dyrare andra form för framställning av andra skärmar. Även vid optimering av isolatorn för dess använd- ning i föga föureningsutsatta områden, där endast ett ringa skärman- tal erfordras, erfordras återigen en ny skärmform. Dessutom är det föreslagna skärmmaterialet butylkautschuk i fria atmosfären känsligt gentemot autooxidation på grund av fortfarande föreliggande dubbel- bindningar, så att krypströmbeständigheten minskas. Även det före- slagna mellanskiktet av ett silikonfett är icke förtvâlningsbestän- digt. På grund av vattendiffusion genom butylkautsohuken sönderde- las i det elektriska fältet silikonfettet, så att ledande produk- ter bildas, vilka kan inleda ett elektriskt genomslag mellan skär- marna och bäraren.

Ett ytterligare känt förslag i den brittiska patentskriften 915 052 är inriktat på att förse en glasfiberstav med ett därpå anbringat skikt av krypströmbeständigt material, t ex neopren, butyl eller silikongummi och fluorkolhartser. Däri föreslages även att anbringa skiktet med ett strängsprutningsförfarande. Vidare föreslages alter- nativt en elastisk utvidgning av slangar av detta material med en mindre inre diameter än för glasfiberstaven, vilka därefter skjutes på glasfiberstaven. För att icke någon fuktighet skall kunna intränga mellan gummiöverdraget och glasfiberstaven är materialfogen mellan gummiöverdraget och upphängningsarmaturen täckt med ett ytterligare slangstycke. Vidare anges även att vid användning av silikonkaut- schuk vid materialfogen mellan upphängningsarmatur och gummiskikt- tet användes för tätning en lindning av ett elastomert material och ett bomullsband, varvid under lindningen ett tunnare överdrag av elastomert material är närvarande på den uppruggade, med en primer förbehandlade silikonytan. Den föreslagna isolatorn uppvisar dock avsevärda nackdelar. De angivna åtgärderna för tätning av material- 446 572 4 fógen mellan upphängningsarmatur och gummiskikt på staven är icke effektiva. På grund av det elektriska fältet mellan upphängnings- armaturerna sker en förhöjd vattenångdiffusion genom överdragsskik- tet på staven. På grund av avsaknad av ett elektriskt tätande över- gångsskikt förekommer därför ytterst små hålrum däri, i vilka vatt- net kan kondensera så att elektriska foggenomslag är oundvikliga.

Detta förhindras dock icke genom åtgärden att gummiskiktet formas under presstryck eller strängsprutas på staven, då trots detta yt- terst små spalter och hålrum icke undvikes. En huvudnackdel med den föreslagna isolatorn är den fullständiga avsaknaden av skärmar, så att den till förfogande stående krypvägen vid normal konstruktions- längd för isolatorn icke i något fall är tillräcklig. Vidare är en förlängning med den flerfaldiga längden för en sedvanlig skärmiso- lator nödvändig, så att jämfört med skärmisolatorn erhålles en myc- ket oekonomisk konstruktion. Ändamålet med denna uppfinning är sålunda erhållande av ett sätt för framställning av genomslagsbeständiga kompoundisolatorer, var- vid de därigenom framställda isolatorerna uppfyller de ovan angivna egenskapsramarna och även undanröjde de nämnda konstruktionssvårighe- terna. Därvid eftersträvas isynnerhet ett ekonomiskt sätt för fram- ställning av sådana isolatorer under urval av delvis kända förfa- ringssteg och material. Vidare bör sådana genomslagsbeständiga kom- poundisolatorer isynnerhet vara användbara i området med hög föro- reningsgrad i atmosfären.

Detta ändamål uppnås enligt uppfinningen genom att den monterings- färdiga glasfiberstaven underkastas en ytbehandling med silaner, ett gummiskikt anbringas medelst strängsprutning på den preparerade glasfiberstaven, detta gummiskikt får undergå anvulkning,i förväg radiellt utvidgade, monteringsfärdiga skärmar skjuts på det sträng« sprutade överdraget, varpå vulkanisering och efterföljande anbring- ande av armaturer vid ändarna på den glasfiberförstärkta staven ge- nomföres.

Ytterligare fördelar, kännetecken och användningsmöjligheter för uppfinningen framgår av utföringsexemplen samt följande beskrivning.

I ritningarna visar fig. 1 ett tvärsnitt genom en kompoundisolator ^ enligt förfarande I, och fig. 2 ett tvärsnitt genom en kompoundiso~ lator enligt förfarande II. 5 446 572 Skärmarna för sådana kompoundisolatorer för utomhusbruk framstäl- les med kända metoder inom plastbearbetning, som t ex transfer- moulding eller injection-moulding. Dessa bearbetningsmetoder kan göras helautomatiska och är därför mycket ekonomiska.

I fig. 1 visas en sådan isolator enligt förfarande I. Den monte- ringsfärdiga glasfiberstaven 1 framställes t ex med ett speciellt dragförfarande (t ex "pultrusion") och består t ex av epoxiharts med lämpliga mängder av E-glassilke. Vidare befinner sig på glas- fiberstaven 1 ett icke visat bindande skikt, som exempelvis an- bringats med dopp- eller sprutmetoden. Vidare uppvisar det i.stràrr sprutningsförfarandet anbringade gummiskiktet 2 företrädesvis en skikttjocklek av 1 - 10 mm. Ett sådant skikt består exempelvis av ett krypströmbeständigt och väderbeständigt hölje av silikon-elas- tomerer. De monteringsfärdiga skärmarna 3, företrädesvis av samma material som gummiskiktet, påskjutes därefter på glasfiberstaven 1 med radialspänning och hopvulkaniseras därefter. Den framställda kroppen tvärbindes därefter allt efter typ av gummi med varmluft eller med tryckanvändning, varvid skärmmaterialet och strängsprut- ningsmaterialet anpassats till varandra på ett sådant sätt, att en tvärbindning äger rum mellan dessa. Hetta är särskilt väl genomför- bart vid silikoner, då de lämpliga katalytiska systemen väljes rik- tigt, dvs tvärbindande effekter uppträder. Vid ändarna på kompound- isolatorn fästes därefter metalliska upphängningsarmaturer 4. De anbringas exempelvis genom uppsplitsning av den fiberförstärkta stammen eller genom radiell påpressning. I princip kan fastställas att genom en tidigare genomförd ytbehandling bildas en högvärdig kemisk förbindning mellan den monteringsfärdiga glasfiberstaven och det strängsprutade gummiskiktet. Vid användning av högväderbestän- diga och krypströmbeständiga varmförnätande silikongummin som gum- miskikt på kärnan använder man för mekanisk bindning silaner, med vars hjälp en sådan förbindning kan åstadkommas. För ökning av vid- häftningen är det fördelaktigt att behandla den uppruggade ytan på glasfiberstaven 1 ytterligare med en dispersion av ett lösningsme- del och ett speciellt silikongummi, innan strängsprutningsförloppet genomföres. Den s k anvulkningsprocessen genomföres på sådant sätt att de tvärbundna skärmarna, som fortfarande skall skjutas på det icke-tvärbundna strängsprutningsamterialet, vid påskjutning med ra- diell förspänning icke mekaniskt förstör det strängsprutade materi- alet. Tillståndet hos det anvulkade gummiskiktet är sådant att en 446 572 e tvärbindning med de därefter påskjutna skärmarna kan äga rum. An- vulkningen av det strängsprutade materialet kan genomföras t ex genom införande av pyrogent utvunnen kiselsyra i gummit, som åstad- kommer en tidsberoende tixotroperingseffekt. En annan möjlighet be- står i lagring av det strängsprutade materialet vid förhöjda tem- peraturer samt användning av flera tvärbindningsmedel med olika starttemperaturer.

Dessa kompoundisolatorer, erhållna i enlighet med framställnings- sättet enligt uppfinningen, uppvisar isynnerhet god elektrisk ge- nomslagsbeständighet, då mellan den fiberförstärkta staven och det strängsprutade materialet, samt mellan det strängsprutade materi- alet och de påskjutna skärmarna, en kemisk bindning föreligger mel- lan de olika materialen. Mekaniska utvidgningar i glasfiberstaven överföres på gummit, utan att gummit lösgöres från stavens yta. De olika utvidgningskoefficienterna mellan gummi och stav leder icke till nåxm förskjutning, så att några spalter eller hålrum icke kan bildas, i vilka indiffunderande vatten kan kondensera. Genom rik- tigt val av material för den monteringsfärdiga glasfiberstaven, det strängsprutade materialet och skärmarna, som å ena sidan uppbygges av icke-förtvålningsbara alkalifria beståndsdelar och å andra sidan är krypström- och väderbeständiga, uppnås att isolatorn enligt upp- finningen väl uppfyller samtliga driftskrav. Vidare är en sådan iso- lator ekonomisk att framställa, då skärmarna och även gummiöverdra- get på staven kan tillverkas i helautomatiskt förfarande. Genom för- skjutbarheten hos skärmarna är en stor frihet möjlig med avseende på isolatorkonstruktionen, så att en sådan kompoundisolator optimalt kan anpassas till de speciella atmosfäriska kraven.

En variant med avseende på framställningssättet visas i fig. 2. Iso- latorn enligt uppfinningen erhålles genom att på den monteringsfär- dig glasfiberstaven 1 anbringas ett icke visat bindande skikt, så- som beskrivits ovan, mellan ytan på glasfiberstaven och det därpå anbringade gummiskiktet 2, som företrädesvis består av en krypström- beständig, väderbeständig elast, som t ex silikon. Det strängspru- Lade materialet Lvärbíndos genast efter stränqsprutningsförloppvt.

De monteringsfärdiga skärmarna påskjutes därefter i utvidgat till- stånd med radiell förspänning på det strängsprutade materialet un- der anlitande av ett glidbart, elektriskt högvärdigt fogtätnings- material 5 av pastaliknande konsistens. Som fogtätningsmaterial 5 kan lämpligen användas en silikonpasta på basis av polyorganidi- 7 446 572 metyl-siloxaner med dispers kiselsyra, vars beståndsdelar är icke- förtvålningsbara och därför icke uppspaltas under vatteninverkan.

Lämpligen består grundpolymeren av polydimetyl-siloxaner, vilka innehåller en viss andel av vinylgrupper, varigenom en tvärbind- ning mellan silikon-gummiskikt och de påskjutna silikon-skärmarna kan genomföras genom en efterföljande värmebehandling. Efter på- skjutning av skärmarna förses de friliggande ändarna på glasfiber- staven med armaturer enligt kända metoder.

Isolatorer enligt detta förfarande är likaså absolut genomslagsbe- ständiga vid stället mellan det strängsprutade materialet och glas- fiberstaven. Fördelarna med detta förfarande består med avseende på bättre ekonomi i att det kan genomföras i ett höggradigt automa- tiserat förfarande och konstruktionsändringar kan snabbt genomfö- ras efter behov. Skillnaden mellan detta förfarande och det först beskrivna förfarandet I består i att här kan kompoundisolatorer för utomhusbruk framställas, varvid en kemisk bindning mellan skärmarna och det strängsprutade materialet icke kan förverkligas på grund av materialvalet. Dock kan skärmar av andra material användas för det- ta ändamål. Vid drift av sådana isolatorer måste man dock i mycket sällsynta fall räkna med att en skärm ger genomslag. Därvid uppstår emellertid på grund av ett större antal skärmar icke någon nämnvärd skada på isolationsfunktionen, då isynnerhet glasfiberstaven på grund av sitt omgivande, därmed fast förbundna gummiskikt icke angripes.

Isolatorer enligt detta förfarande II kan med fördel användas för områden med ringa föroreningsrisk, t ex vid skiktledningsförmågan upp till en gräns av 40/uS. Därvid uppstår icke någon risk för elek- triskt genomslag. På grund av de lägre materialkostnaderna för dessa isolatorer är dock även priset gynnsammare. Då kompoundisolatorer hittills huvudsakligen används vid högspänningar, öppnar sig med denna isolatortyp även användningsmöjligheten av kompoundisolato- rer för utomhusbruk med avseende på priset för lägre driftspänningar.

Skärmar för sådana isolatorer kan t ex konstrueras av sådana material som etylenpropylen (EPR) i olika modifikationer.

I princip bör även nämnas att skärmarna vid båda förfarandena kan vara godtyckligt utformade, dvs med olika skärmlutninq eller under- skärmar, så att med få skärmar kan relativt stora krypvägar åstad- kommas. Då samtliga skärmar är monteringsfärdiga, uppvisar de icke några längdfogar, som kan gynna smutsavlagringar och sålunda höga krypströmmar. Däremot är de ringformiga vulsterna på glasfiberstaven ett förfaringskännetecken.

Claims (10)

446 572 8 Patentkrav

1. Sätt att framställa genomslagbeständíga kompoundisolatorer för utomhusbruk, bestående av en monteringsfärdig glasfiber- stav, ett anbringat överdrag av elastomert material och på överdraget anbringade. monteringsfärdiga skärmar av väder- leks-. krypströms- och ljusbågebeständiga material. k ä n n e t e c k n a t av att den monteríngsfärdiga glas- fiberstaven (1) underkastas en ytbehandling med silaner, ett gummískikt (2) anbringas medelst strängsprutning på den preparerade glasfíberstaven, detta gummiskikt (2) får undergå anvulkning, i förväg radiellt utvidgade. monteringsfärdiga skärmar (3) skjuts på det strängsprutade överdraget (2), var- efter genomföres vulkanisering och efterföljande anbríngande av armaturer (4) vid ändarna på den glasfiberförstârkta staven.

2. Sätt enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att vid- häftningen hos det bindande skiktet ökas medelst silaner, genom att på den uppruggade ytan av den monteringsfärdiga glasfiberstaven (1) anbringas en dispersion av ett lösnings- medel och ett silikongummi. innan strängsprutningsförloppet genomföres.

3. Sätt enligt krav 1, k äzn n e t e c k n a t av att som medel för anvulkning av det strängsprutade gummiskiktet (2) användes pyrogent utvunnen kiselsyra som blandningsbeståndsdel.

4. Sätt enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a t av att som medel för anvulkning av det strängsprutade gummiskíktet (2) användes flera tvärbindningsmedel med olika starttemperaturer.

5. Isolator, framställd medelst sättet enligt krav l-4, k ä n n e t e c k n a d av att den består av en monterings- färdig glasfiberstav (1) ytbehandlad med silaner. ett på den sålunda preparerade staven anbringat strängsprutat 1-10 mm tjockt gummiskikt (2) och över detta skikt anbringade monte- ringsfärdiga skärmar (3) av väderleks-. krypströms- och ljus- bågebeständíga material. .446 572

6. Isolator enligt krav 5. k ä n n e t e c k n a d av att det strängsprutade gummiskíktet (2) och de enskilda skärmarna (3) är vulkaníserade med varandra.

7. Isolator enligt krav 6. k ä n n e t e c k n a d av att gummískíktet (2) och skärmarna (3) består av samma material, företrädesvis en speciell varmtvärbunden sílíkonkautschuk.

8. Isolator enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d av att gummískíktet (2) är tvärbundet och att mellan det och de en- skilda skärmarna (3) är anordnat ett glidbart, elektriskt hög- värdigt fogtâtníngsmateríal (5) med pastaliknande konsistens.

9. Isolator enligt krav 8. k ä n n e t e c k n a d av att gummískíktet (2) består av en speciell. varmtvärbunden sílíkonkautschuk och skärmarna (3) är framställda av eten/propen-kautschuk.

10. Isolator enligt krav 7 ocn 8. k ä n n e t e c k n a d av att fogtätningsmateríalet (5) med pastalíknande konsistens utgöres av en vínylgrupphaltig polydímetylsíloxan, som är fylld med högdíspers kíselsyra.