SE530587C2 - Elektriskt fältstyrande material - Google Patents

Elektriskt fältstyrande material

Info

Publication number
SE530587C2
SE530587C2 SE0602331A SE0602331A SE530587C2 SE 530587 C2 SE530587 C2 SE 530587C2 SE 0602331 A SE0602331 A SE 0602331A SE 0602331 A SE0602331 A SE 0602331A SE 530587 C2 SE530587 C2 SE 530587C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
field control
electric field
control composition
composition according
polymer matrix
Prior art date
Application number
SE0602331A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0602331L (sv
Inventor
Erik Jonsson
Henrik Hillborg
Ragnar Oesterlund
Original Assignee
Abb Research Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Abb Research Ltd filed Critical Abb Research Ltd
Priority to SE0602331A priority Critical patent/SE530587C2/sv
Priority to SI200731934T priority patent/SI2092620T1/sl
Priority to PCT/SE2007/050755 priority patent/WO2008054308A1/en
Priority to EP07835340.6A priority patent/EP2092620B1/en
Priority to CN200780040417.9A priority patent/CN101529682B/zh
Publication of SE0602331L publication Critical patent/SE0602331L/sv
Publication of SE530587C2 publication Critical patent/SE530587C2/sv

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/06533Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component composed of oxides
    • H01C17/06546Oxides of zinc or cadmium
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/105Varistor cores
    • H01C7/108Metal oxide
    • H01C7/112ZnO type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02GINSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G15/00Cable fittings
    • H02G15/02Cable terminations
    • H02G15/06Cable terminating boxes, frames or other structures
    • H02G15/064Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress
    • H02G15/068Cable terminating boxes, frames or other structures with devices for relieving electrical stress connected to the cable shield only
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C17/00Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors
    • H01C17/06Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base
    • H01C17/065Apparatus or processes specially adapted for manufacturing resistors adapted for coating resistive material on a base by thick film techniques, e.g. serigraphy
    • H01C17/06506Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits
    • H01C17/06513Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component
    • H01C17/0652Precursor compositions therefor, e.g. pastes, inks, glass frits characterised by the resistive component containing carbon or carbides

Description

20 25 30 35 530 53? spänning. Vid genombrottsspänning ökar olinjäriteten hos resistansen dramatiskt (konstanten Y som kan vara fràn 20 till 70 beroende pà om den utsätts för växelspänning och likspänning). Genombrottsspänningen är beroende av materia- let.
Om materialet vid en tillämpning utsätts för överdriven spänningspàkänning pà en plats kommer den minskade resis- tansen pà denna plats att lata en ström flyta och därmed reducera spänningspàkänningen, vilket förhindrar ett even- tuellt isoleringsgenombrott pà platsen.
Vid tillämpning av skarvning eller avslutning av elektriska kraftkablar mäste det fältstyrande materialet vara flexi- belt. Detta kan àstadkommas genom att använda en polymer- matris. Vanligtvis använda material är gummi, t ex EPDM, silikongummi (vilket också omfattar silikongel, som uppvisar en mycket làg grad av tvärbindning); termoplaster, t ex polyeten eller polypropen; lim, plaster, t ex etylvinylacetat; härd- t ex epoxi eller polyester; eller kombinationer av dylika material, inbegripet sampolymerer.
Den totala sammansättningen kan även innefatta andra väl- kända tillsatser för förbättrad behandling och/eller för att erhålla önskade egenskaper för specifika tillämpningar. I det senare avseendet t ex kan material för skarvning eller avslutning av elektriska kraftkablar behöva tala miljöför- hàllanden utomhus. Lämpliga tillsatser kan sålunda innehälla behandlingsmedel, tvärbindningsmedel, torer, stabilisatorer, acceleratorer, inhibi- antioxidanter och mjukningsmedel.
TEKNIKENS STÅNDPUNKT De för närvarande använda sammansättningarna av elektriskt fältstyrande material använder kiselkarbid (SiC) blandad med en polymermatris bestående av antingen EPDM (i skarvar/av- slutningar för högspänd likström, HVDC) eller silikongummi (i tillämpningar för mellanspänd växelström, MVAC). av marknadsdrivna förändringar minskas gradvis den kommer- Pâ grund, lO 15 20 25 30 35 530 58? siella tillgàngen pà SiC som uppvisar önskade elektriska egenskaper och det finns ett trängande behov av en ny typ av fältstyrande material.
I praktiken uppvisar användningen av sintrade mikrovaris- torer som fyllmedel i polymermatrisen problem dä de sintrade mikrovaristorerna är svàra att tillverka i storlekar mindre än 30 mikrometer. När fyllmedelspulvret i en polymermatris har en partikelstorlek större än ungefär 30 mikrometer är fyllmedlet “ickeförstärkande”, vilket betyder att om man tillsätter fyllmedlet till en polymermatris skulle detta kunna göra polymermatrisen svagare.
US 6 124 549 med titeln “Electrical stress control” beskri- ver en sammansättning för användning såsom elektriskt fält- styrande skikt för användning vid kabelskarvar och -avslut- ningar. Sammansättningen innefattar en polymermatris fylld med dopat zinkoxidvaristorpulver. Polymermatrisen skulle kunna vara gummi, termoplast, epoxiharts eller lim. Zink- oxidpulvret är dopat med upp till 15 % olika metalloxider.
Zinkoxidpulvret kalcineras vid en temperatur av 800-1400 °C,l bryts upp och partiklarna i det resulterande pulvret har mestadels en jämn sfärisk form där endast 5 % av partiklarna uppvisar oregelbundna former.
En uppsats publicerad i Proceedings of the 8th CIMTEC Cera- mic Congress and Forum on Materials Symposium, Florence, 29 juli-4 juli 1994, av Strumpler, Kluge-Weiss och Greuter hos ABB, med titeln Smart Varistor Composites, beskriver ett material innefattande dopat Zn0-varistorpulver som fyllmedel i en polymermatris. Föreslagna tillämpningar av materialet är exempelvis undertryckande av spänningstransienter eller fältstyrning vid genomföringar och kabelavslutningar. Fyll- medlet färdigställs genom att sintra pulvret under förhåll- anden som spänner fràn 935 °C till l32O °C respektive fràn 4 timmar till 20 timmar. Formen pà fyllmedelpartiklarna sägs vara nästan sfärisk. Det anges att agglomerat kan ha diamet- rar fràn ca 3 mikrometer till ca 300 mikrometer och att man genom att sikta före eller efter sintringen kan välja en l0 15 20 25 30 35 530 58? speciell storleksfraktion. Det färdigställda provet silas till en partikelstorlek av <2OO mikrometer. Det resulterande materialet har olinjär ström/spänningskarakteristik.
FR-A-2547451 motstàndsmaterial för användning vid distribution av spänn- ing i en kabelavslutning. Materialet innefattar en bindning eller ett bindemedel, vilket kan vara ett polymeriskt mate- rial, (Electricite De France) beskriver ett olinjärt samt ett keramiskt pulver baserat pà dopad zinkoxid. I denna skrift visar det sig att massprocenthalten pulver (zinkoxid) och dess partikelstorlek är de tvà väsentliga kännetecknen hos materialet, där zinkoxiden bildar àtmin- stone 50 % av den totala massan, och där åtminstone 50 % av kornen hos pulvret har en diameter större än 100 mikrometer.
Materialet visar sig vara olinjärt, med fältstyrkan varie- rande jämnt med strömdensiteten. Det keramiska pulvret er- hàlls genom att krossa en pellet av materialet som har sin- trats vid hög temperatur (800-1500 °C). Det vill säga, de ursprungliga partiklarna av zinkoxid komprimeras vid hög temperatur till en sammanhängande kropp, eller pellet, av det slag som används som en varistor vid högspänningsavle- dare, vilken sedan krossas medelst en planetkrossmaskin för att bilda ett pulver. En sàdan krossning resulterar i par- tiklar av oregelbunden och vanligen sàgtandad form. Olin- järiteten hos det resulterande pulvret visar sig förbättras då dess partikelstorlek ökar vid konstant andel (85%) pulver i den sammanlagda sammansättningen. En partikelstorlek pà mellan 140 mikrometer och 200 mikrometer föredras framför en storlek pà 100 mikrometer till 140 mikrometer. en partikelstorlek pà mindre än 100 mikrometer visar sig vara signifikant mindre olinjära.
Prov som har US 6 469 6ll med titeln “Non-linear resistance with varistor behavior and method for the production thereof” beskriver ett olinjärt motstånd som har varistorbeteende. Det olinjära motståndet bestàr av sintrade varistorgranuler med företrä- desvis sfäriska partiklar av dopad metalloxid inbäddade i en polymermatris. 10 15 20 25 30 35 530 587 Enligt teknikens ståndpunkt styrs de elektriska egenskaperna hos det elektriskt fältstyrande materialet eller pàkännings- styrande materialet endast genom storleksfördelningen hos dopade metalloxidpartiklar och mängden partiklar i polymer- matrisen.
Avfallsmaterialet fràn tillverkningen av glödgade ZnO- varistorskivor, t ex restpulvret fràn poleringen av varis- torskivorna, har för närvarande inga kommersiella använd- ningsomràden och avfallet mäste behandlas med en kostnad för produktionsanläggningen.
Pà grund av marknadsdrivna förändringar minskas tillgänglig- heten av den just nu befintliga källan av SiC-pulver som an- vänds vid elektriska fältstyrande material.
REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamäl med en föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning är att tillhandahålla ett elektriskt fältstyrande material, eller som det ocksà kallas elektrisk fältstyrande sammansättning, med användning av en ny källa av pulverfor- migt fyllmedel med olinjära elektriska karakteristika. Det elektriskt fältstyrande materialet består av partikelformigt fyllmedel i en polymermatris. Den nya källan är partikelfor~ migt fyllmedel som tidigare sågs som ett produktionsavfall fràn tillverkningsprocessen för dopade zinkoxidvaristor- skivor (ZnO-varistorskivor). Denna avfalls- eller restpro- dukt kan vara restpulvret frän poleringen av de glödgade ZnO-varistorskivorna. Pulvret kan också erhållas genom slip- ning av hela ZnO-varistorskivor.
Enligt en utföringsform av uppfinningen kan genom tillägg av kimrökpulver till det partikelformiga fyllmedlet, som är in- blandat i polymermatrisen, de elektriska egenskaperna hos den resulterande fältstyrande sammansättningen styras. att blanda olika mängder av en isolator (polymeren), en halvledare (dopad zinkoxid) och en ledare (kimrök) kan de Genomi 10 15 20 25 30 35 530 587 elektriska egenskaperna hos den resulterande fältstyrande sammansättningen finavstämmas.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har det flesta par- tiklarna i nämnda zinkoxidvaristorpulver icke-sfäriska och oregelbundna former.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har det flesta par- tiklarna i nämnda zinkoxidvaristorpulver brottytor och skarpa kanter.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är det dopade zink- oxidvaristorpulvret en restprodukt frán tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor.
Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas restproduk- ten fràn tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor i polymermatrisen utan nàgon partikelstorleksseparation.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är restprodukten fràn tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor stor- leksseparerad och endast en del av storleksfraktionen blan- das i polymermatrisen.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har mer än 90 % av fyllmedelspartiklarna en maximidimension pà mellan 0,01 och 100 mikrometer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har mer än 70 vikt- procent av fyllmedelspartiklarna en maximidimension pà mellan 0,1 och 20 mikrometer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen har mer än 70 vikt- procent av fyllmedelspartiklarna en maximidimension pá mellan 1 och 10 mikrometer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är det partikelfor- miga fyllmedlet en blandning av elektriskt ledande fyllmedel och dopat zinkoxidvaristorpulver. 10 15 20 25 30 35 530 58? Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det eleke triskt ledande fyllmedlet kol.
Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas kolet in i det partikelformiga fyllmedlet i form av elementära kolpar- tiklar med en maximidimension pà mindre än 30 mikrometer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas kolet in i det partikelformiga fyllmedlet i form av kolfibrer med en maximal fiberdiameter pà 10 mikrometer.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det par~ tikelformiga fyllmedlet upp till 30 % elektriskt ledande fyllmedel.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är polymermatrisen EPDM-gummi eller silikongummi.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är polymermatrisen termoplaster eller termoplastiska elaster.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är polymermatrisen en härdplast.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är mängden partikel- formigt fyllmedel i nämnda polymermatris mindre än 40%.
Enligt en utföringsform av uppfinningen är mängden partikel- formigt fyllmedel i nämnda polymermatris mellan 5% och 30%.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar en metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning att man blandar ett partikelformigt fyllmedel innefattande dopat zinkoxidpulver i en polymermatris, där det dopade zinkoxidvaristorpulvret är en restprodukt från tillverk- ningen av dopade zinkoxidvaristorskivor. 10 15 20 25 30 35 530 58? Enligt en utföringsform av uppfinningen är restprodukten avfallsmaterial fràn ytbehandling av varistorskivor där varistormaterial avlägsnas genom abrasiv behandling.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar den abra- siva behandlingen någon av processerna polering, slipning, läppning, fräsning, svarvning, skärning.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar restpro- dukten uppslipat material fràn krossning eller fräsning av felaktiga varistorskivor.
Enligt en utföringsform av uppfinningen blandas restproduk- ten med polymermatrisen utan nagon partikelstorlekssepara- tion.
Enligt en utföringsform av uppfinningen storlekssepareras restprodukten fràn tillverkningen av dopade zinkoxidvaris- torskivor och endast en del av storleksfraktionen blandas med polymermatrisen.
Enligt en utföringsform av uppfinningen styrs de elektriska egenskaperna hos nämnda fältstyrande sammansättning genom att tillföra ett elektriskt ledande fyllmedel till nämnda dopade zinkoxidvaristorpulver blandat med polymermatrisen.
Enligt en utföringsform av uppfinningen innefattar det elektriskt ledande fyllmedlet kimrök.
Enligt en utföringsform av uppfinningen bestar kimrökfyll- medlet av ett pulver.
Enligt en utföringsform av uppfinningen bestár kimrökfyll- medlet av fibrer.
FIGURBESKRIVNING Uppfinning skall förklaras med hänvisning till en utförings-I form som delvis illustreras i ritningarna. 10 15 20 25 30 35 40 530 58? Figur 1 är en schematisk bild av några partiklar av det dopade zinkoxidvaristorpulvret som restprodukt från tillverkningen av zinkoxidvaristorskivor.
Figur 2 visar den fältstyrande sammansättningen som den framgår enligt teknikens ståndpunkt.
Figur 3 visar den fältstyrande sammansättningen som en ut- föringsform av uppfinningen Figur 4 visar den fältstyrande sammansättningen som en annan utföringsform av uppfinningen.
Figur 5 är ett diagram över relationen mellan resistiviteten och det elektriska fältet sammansättning. (påkänningen) för en fältstyrande Figur 6 är ett diagram som visar hur relationen mellan re- sistiviteten och det elektriska fältet (påkänningen) för en fältstyrande sammansättning kan ändras med olika mängder fyllmedel i polymermatrisen eller tillägg av elektriskt ledande fyllmedel.
DETALJERÅD BESKRIVNING AV UTFÖRINGSFORMERNA Detaljerade beskrivningar av den föredragna utföringsformen kommer nu att ges. Det skall emellertid förstås att före- liggande uppfinning kan utföras i olika former. Därför skall specifika detaljer som beskrivs här inte tolkas såsom be- gränsande utan snarare som en grund för patentkraven och som en representativ grund för att lära en fackman att använda den föreliggande uppfinningen i praktiskt taget vilket ända- målsenligt utformat system, struktur eller sätt som helst.
Figur 1 är en schematisk bild av några partiklar av det dopade zinkoxidvaristorpulvret som erhålls såsom restprodukt från tillverkningen av zinkoxidvaristorskivor. I bilden kan man klart se både att partiklarna är icke-sfäriska och har oregelbundna former och partiklarnas brottytor och skarpa kanter. Storleksfördelningen hos de dopade 10 15 20 25 30 35 530 58? lO zinkoxidpartiklarna i denna bild är mellan 1 och 10 mikrometer.
Figur 2 visar schematiskt den fältstyrande sammansättningen såsom den framgår enligt känd teknik. De sintrade, sfäriska dopade zinkoxidpartiklarna 2 är fördelade i en polymermatris 1.
Figur 3 visar schematiskt den fältstyrande sammansättningen enligt en utföringsform av uppfinningen. De icke-sfäriska partiklarna 11 av dopad zinkoxid är fördelade i en polymer- matris 10.
Figur 4 visar schematiskt den fältstyrande sammansättningen enligt en annan utföringsform av uppfinningen. De icke-sfä- riska partiklarna 21 av dopad zinkoxid är fördelade i en polymermatris 20. Fördelade i polymermatrisen 20 är också partiklar av ett elektriskt ledande fyllmedel 23, vilket t ex skulle kunna vara kimrök i pulverform. Detta skapar en sammansättning med en isolator (polymermatris 20), halvle- dare (partiklar 21 av dopad zinkoxid) och ledare (t ex kim- rökpulver 23). Genom att ändra proportionerna hos tre olika material i sammansättningen möjliggörs att designa de elek- triska egenskaperna hos den resulterande fältstyrande sammansättningen.
Figur 5 är ett diagram över förhållandet mellan resistivite- ten och det elektriska fältet (pàkänningen) för en fältsty- rande sammansättning. X-axeln är logaritmisk och visar det elektriska fältet (pàkänningen) i kV/cm. Y-axeln är loga- ritmisk och visar resistiviteten i ohmm. Vid “läga” spän- ningar (< 100 V/cm) är kurvan nästan horisontell, 30, och materialet beter sig linjärt, dvs det följer Ohms lag.
Beroende pä materialet börjar kurvan att röra sig nedåt, 31 (även känt som brytpunkt eller genombrottsspänning), mellan 300 V/cm och 2 kV/cm. Vid “höga” spänningar 32 (beroende på material, > 500 V/cm till 4 kV/cm) minskas materialets re- sistivitet nästan logaritmiskt. För ett material innebär t ex en ökning av pàkänningen frän 1 kV/cm till 4 kV/cm en 10 15 20 25 30 35 530 58? ll minskning av resistiviteten hos materialet med fyra stor- leksordningar (fràn l0El4 ohm till l0ElO ohmm).
Figur 6 är ett diagram som visar hur förhàllandet mellan re- sistiviteten och det elektriska fältet (pàkänningen) för en fältstyrande sammansättning kan förändras med olika mängder fyllmedel i polymermatrisen eller tillägg av elektriskt ledande fyllmedel. Genom att öka eller minska mängden dopade zinkoxidpartiklar i polymermatrisen ändras den punkt där kurvan börjar röra sig nedåt, 50, 51. Genom att tillsätta elektriskt ledande fyllmedel kan resistiviteten hos den fältstyrande sammansättningen sänkas, 52. Experiment visar att för ett material kan tillägg av l5 % kimrök till fyll- medlet reducera resistiviteten hos den fältstyrande samman- sättningen med upp till àtta storleksordningar. Att ändra mängden dopad zinkoxid och mängden elektriskt ledande fyll- medel möjliggör optimering av de elektriska egenskaperna hos materialet. Det föreslagna fältstyrande materialet kan genom denna optimeringsprocess stämmas till värden som är snarlika de för närvarande använda SiC-baserade materialen som det ersätter.
Vid tillverkningen av varistorskivor pressas och sintras dopat ZnO-pulver till en fast kropp. Ytorna hos dessa sint- rade kroppar måste poleras och för att fä de korrekta matten mäste de sintrade kropparna slipas. Avfallsmaterialet fràn denna polering och slipning har ingen kommersiell användning idag och utgör ett avfallsproblem som mäste hanteras med därtill hörande kostnader.
För att använda avfallet fràn ytbehandlingen av de sintrade kropparna bör företrädesvis poleringen och slipningen göras med verktyg som har fasta diamanter. Att använda en poler- pasta eller att slipa/läppa med t ex kiselkarbidpartiklar skulle medföra att icke-ZnO-partiklar kom in i avfallsmate- rialet. De främmande partiklarna skulle kunna ha en negativ inverkan pà olinjäriteten hos den slutliga fältstyrande sammansättningen. Avfallet frän ytbehandlingen kan betraktas som en restprodukt från tillverkningen av varistorskivor. 10 15 20 25 30 35 530 58? 12 Felaktiga varistorskivor skulle kunna fräsas/slipas för att skapa en ytterligare restprodukt med samma materialegenska- per som avfallet frän ytbehandlingen av de sintrade kropp- arna.
Den pulverformiga restprodukten fràn ytbehandlingen av de sintrade kropparna skulle kunna användas utan partikelstor- leksseparation, t ex genom att sikta, eller restprodukten skulle kunna siktas och endast en specifik storleksfraktion användas för tillverkningen av det elektriska fältstyrande materialet.
Den sintrade varistorkroppen av dopad ZnO som används för att tillverka en varistor kan i praktiken ha vilken form som helst, och i denna beskrivning beskrivs den som en varistor- skiva, men i en del tillämpningar är den också känd som cylindriska ventilelement.
Ett elektriskt fältstyrande material bestàende av en poly- mermatris med ZnO-partikulärt fyllmedel är ett material med olinjär resistivitet. Den olinjära resistiviteten uppstår pä grund av att gränsen för varje korn bildar en diodövergàng.
Mässan av godtyckligt orienterade korn i polymermatrisen är elektriskt likvärdig med ett nät av back-to-back-diodpar.
När en màttlig spänning pàläggs över materialet flyter en- dast en mycket liten ström eftersom diodövergàngarna och den isolerande polymermatrisen bibehåller den höga resistivi- teten. När en hög spänning pàläggs bryter diodövergàngarna samman och pä grund av lavineffekten hos brytande diodöver-y gàngar flyter en större ström. I ett kraftigt olinjärt led- ningsomràde är en utlöst tunnelmekanism den dominerande effekten och innebär skapande av hál. När spänningen över- stiger nàgot kritiskt värde är det möjligt för nàgra elek- troner som har övervunnit potentialbarriären att absorbera överskottsenergi, och genom stötjonisering skapas häl. Häl- strömmen reducerar höjden pà barriären. Denna plötsliga re- duktion av barriärhöjden förklarar den dramatiska ökningen av strömmen. 530 58? 13 1. Elektrisk fältstyrande sammansättning innefattande en polymermatris (10) och ett partikelformigt fyllmedel (11), varvid det partikelformiga fyllmedlet innefattar dopat zinkoxidvaristorpulver, kännetecknad av att det nämnda zinkoxidpulvret är en restprodukt från tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor och de flesta partiklarna i nämnda dopade zinkoxidvaristorpulver har icke-sfäriska och oregelbundna former. 2. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 1, varvid de flesta partiklarna i nämnda dopade zinkoxid- varistorpulver har brottytor och skarpa kanter. 3. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-2, varvid nämnda restprodukt från tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor blandas in i polymermatrisen utan någon partikelstorleksseparation. 4. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-2, varvid nämnda restprodukt från tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor storlekssepareras och endast en del av storleksfraktionen blandas in i polymermatrisen. 5. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-4, varvid mer än 90 % av fyllmedelspartiklarna har en maximidimension på mellan 0,01 och 100 mikrometer. 6. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-4, varvid mer än 70 % av fyllmedelspartiklarna har en maximidimension på mellan 0,01 och 20 mikrometer. 7. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-4, varvid mer än 70 viktprocent av fyllmedels- partiklarna har en maximidimension pà mellan 1 och 10 mikro- meter. 8. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-7, varvid nämnda partikelformiga fyllmedel är en

Claims (1)

1. 530 58? 14 blandning av elektriskt ledande fyllmedel (23) och dopat zink- oxidvaristorpulver (21). 9. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 8, varvid nämnda elektriskt ledande fyllmedel innefattar kol. 10. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 9, varvid nämnda kol blandas in i det partikelformiga fyllmedlet i form av elementära kolpartiklar med en maximidimension på mindre än 30 mikrometer. 11. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 9, varvid nämnda kol blandas in i det partikelformiga fyllmedlet i form av kolfibrer med en maximal fiberdiameter pà 10 mikrometer. 12. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 8~l1, varvid nämnda partikelformiga fyllmedel innefattar upp till 30 % elektriskt ledande fyllmedel. 13. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-12, varvid nämnda polymermatris är EPDM-gummi eller silikongummi. 14. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-12, varvid nämnda polymermatris är termoplaster eller termoplastiska elaster. 15. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-12, varvid nämnda polymermatris är en härdplast. 16. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-15, varvid mängden partikelformiga fyllmedel i nämnda polymermatris är mindre än 40 %. 17. Elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 1-15, varvid mängden partikelformiga fyllmedel i nämnda polymermatris är mellan 5 % och 30 %. 530 58? 15 18. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning innefattande blandning av ett partikelformigt fyllmedel innefattande dopat zinkoxidvaristorpulver i en polymermatris, kännetecknad av att nämnda dopade zinkoxid- varistorpulver är en restprodukt från tillverkningen av dopade zinkoxidvaristorskivor och partiklarna i nämnda dopade zinkoxidvaristorpulver har icke-sfäriska och oregelbundna former. 19. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 18, varvid nämnda polymer- matris är EPDM-gummi eller silikongummi. 20. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 18-19, varvid nämnda restprodukt är avfallsmaterial från ytbehandling av varistorskivor, där varistormateríal avlägsnas genom abrasiv behandling. 21. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 20, varvid nämnda abrasiva behandling innefattar något av processerna polering, slipning, läppning, fräsning, svarvning, skärning. 22. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 21, varvid nämnda restprodukt innefattar uppslipat material från krossning eller fräsning av felaktiga varistorskivor. 23. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 18-22, varvid nämnda restprodukt blandas med polymermatrisen utan någon partikelstorleksseparation. 24. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 18-22, varvid nämnda restprodukt från tillverkningen av dopade zinkoxid- 530 58? 16 varistorskivor storlekssepareras och endast en del av stor- leksfraktionen blandas med polymermatrisen. 25. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt något av patentkrav 18-24, varvid de elektriska egenskaperna hos nämnda fältstyrande sammansättning styrs genom tillägg av elektriskt ledande fyllmedel till nämnda dopade zinkoxidvaristorpulver blandat med nämnda polymermatris. 26. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 25, varvid nämnda elektriskt ledande fyllmedel innefattar kimrök. 27. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 26, varvid nämnda kim- röksfyllmedel består av ett pulver. 28. Metod för tillverkning av en elektrisk fältstyrande sammansättning enligt patentkrav 25, varvid nämnda kim- röksfyllmedel består av fibrer.
SE0602331A 2006-10-31 2006-10-31 Elektriskt fältstyrande material SE530587C2 (sv)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602331A SE530587C2 (sv) 2006-10-31 2006-10-31 Elektriskt fältstyrande material
SI200731934T SI2092620T1 (sl) 2006-10-31 2007-10-19 Material za oblikovanje električnega polja
PCT/SE2007/050755 WO2008054308A1 (en) 2006-10-31 2007-10-19 Electrical field grading material
EP07835340.6A EP2092620B1 (en) 2006-10-31 2007-10-19 Electrical field grading material
CN200780040417.9A CN101529682B (zh) 2006-10-31 2007-10-19 一种电应力控制合成物及其生产方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602331A SE530587C2 (sv) 2006-10-31 2006-10-31 Elektriskt fältstyrande material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0602331L SE0602331L (sv) 2008-05-01
SE530587C2 true SE530587C2 (sv) 2008-07-15

Family

ID=39344548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0602331A SE530587C2 (sv) 2006-10-31 2006-10-31 Elektriskt fältstyrande material

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP2092620B1 (sv)
CN (1) CN101529682B (sv)
SE (1) SE530587C2 (sv)
SI (1) SI2092620T1 (sv)
WO (1) WO2008054308A1 (sv)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011142274A (ja) * 2010-01-08 2011-07-21 Toshiba Corp 避雷器
EP2978712A4 (en) * 2013-03-28 2016-11-16 Hydro Québec PROCESS FOR PRODUCING FIELD GRADIENT MATERIAL WITH CUSTOMIZED PROPERTIES
JP6355492B2 (ja) * 2013-10-03 2018-07-11 アルパッド株式会社 複合樹脂及び電子デバイス
CN104371181B (zh) * 2014-11-10 2016-05-11 长园集团股份有限公司 一种氧化锌陶瓷电应力控制热缩管及其制备方法
EP3034561B1 (en) * 2014-12-19 2019-02-06 NKT HV Cables GmbH A method of manufacturing a high-voltage DC cable joint, and a high-voltage DC cable joint.
SG10201501241PA (en) 2015-02-17 2016-09-29 Hitachi Critical Facilities Prot Pte Ltd A Varistor and Production Method Thereof
EP3516749B1 (en) 2016-09-19 2023-11-01 Prysmian S.p.A. Joint for high voltage direct current cables
AU2016429499B2 (en) 2016-11-15 2022-07-07 Prysmian S.P.A. Electrical field grading material and use thereof in electrical cable accessories
BR112019023438A2 (pt) 2017-05-11 2020-06-16 Prysmian S.P.A. Sistema de terminação de cabo, conjunto de terminação, e, método para instalação de um conjunto de terminação
DE102018119476A1 (de) * 2018-08-10 2020-02-13 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Werkstoff zur richtungsabhängigen Steuerung eines elektrischen Feldes
CN111386582A (zh) * 2018-10-12 2020-07-07 东莞令特电子有限公司 聚合物压敏电阻器

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297250A (en) * 1980-01-07 1981-10-27 Westinghouse Electric Corp. Method of producing homogeneous ZnO non-linear powder compositions
JPS58157318A (ja) * 1982-03-10 1983-09-19 古河電気工業株式会社 ゴム・プラスチツク絶縁ケ−ブルの絶縁接続部
FR2547451B1 (fr) * 1983-06-13 1986-02-28 Electricite De France Materiau composite a resistance electrique non lineaire, notamment pour la repartition du potentiel dans les extremites de cables
US4726991A (en) * 1986-07-10 1988-02-23 Eos Technologies Inc. Electrical overstress protection material and process
JPH068211B2 (ja) * 1988-06-15 1994-02-02 ソマール株式会社 バリスタ材料の製法
SE9301441D0 (sv) * 1993-04-28 1993-04-28 Mamoun Muhammed Controlled morphology particles
GB9600819D0 (en) * 1996-01-16 1996-03-20 Raychem Gmbh Electrical stress control
GB0103255D0 (en) * 2001-02-09 2001-03-28 Tyco Electronics Raychem Gmbh Insulator arrangement
ATE499691T1 (de) * 2001-07-02 2011-03-15 Abb Schweiz Ag Polymercompound mit nichtlinearer strom-spannungs-kennlinie und verfahren zur herstellung eines polymercompounds
SE525492C2 (sv) * 2002-10-22 2005-03-01 Abb Research Ltd Fältstyrande polymermatris försedd med fyllning
CN1247326C (zh) * 2003-04-11 2006-03-29 中国矿业大学 电子废弃物板卡上有价成份的干法物理回收工艺
ATE403935T1 (de) * 2004-04-06 2008-08-15 Abb Research Ltd Elektrisches nichtlineares material für anwendungen mit hoher und mittlerer spannung

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008054308A1 (en) 2008-05-08
SE0602331L (sv) 2008-05-01
EP2092620A4 (en) 2012-10-03
SI2092620T1 (sl) 2017-08-31
CN101529682B (zh) 2012-10-17
EP2092620A1 (en) 2009-08-26
CN101529682A (zh) 2009-09-09
EP2092620B1 (en) 2017-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE530587C2 (sv) Elektriskt fältstyrande material
KR100431826B1 (ko) 전기적스트레스제어
AU629592B2 (en) Electrical overstress pulse protection
US7651636B2 (en) Nonlinear electrical material for high and medium voltage applications
EP0038714B1 (en) Ptc conductive polymer compositions containing fillers
CN103080237B (zh) 具有非线性电流-电压特性的组合物
JPH11317113A (ja) 静電放電保護用のポリマ―複合材料
SE531409C2 (sv) Fältstyrande material
CZ20032105A3 (cs) Elektrické izolátory, materiály a výstroj
TWI684188B (zh) 包含負溫度係數/正溫度係數裝置的混合裝置結構
JP2016535106A (ja) 電界グレーディング用組成物
JPH02504333A (ja) 導電性ポリマー組成物
TWI640570B (zh) Polymer thermistor composite and polymer thermistor
JPH0574921B2 (sv)
MXPA98005747A (en) Control of electrical effort
JPS62285925A (ja) 導電性ゴム成形品
Shah Characterization of materials used for development of high-power application positive temperature coefficient device
JPS58225603A (ja) 非直線抵抗体の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed