WO2006103053A1 - Mittelspannungs- oder hochspannungsschalter für freiluftanwendung - Google Patents

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WO2006103053A1
WO2006103053A1 PCT/EP2006/002856 EP2006002856W WO2006103053A1 WO 2006103053 A1 WO2006103053 A1 WO 2006103053A1 EP 2006002856 W EP2006002856 W EP 2006002856W WO 2006103053 A1 WO2006103053 A1 WO 2006103053A1
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silicone
coated
voltage
insulating
switch
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Edgar Dullni
Till RÜMENAPP
Oliver Claus
Wenkai Shang
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Abb Technology Ag
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H33/00—High-tension or heavy-current switches with arc-extinguishing or arc-preventing means
    • H01H33/60—Switches wherein the means for extinguishing or preventing the arc do not include separate means for obtaining or increasing flow of arc-extinguishing fluid
    • H01H33/66—Vacuum switches
    • H01H33/666—Operating arrangements

Definitions

  • the invention relates to a medium-voltage or high-voltage switch for outdoor applications, and to a method for producing such a switch, according to the preamble of claims 1 and 5.
  • Switches or switches containing these switches which are used in the open air area, all the insulating elements of the switch are exposed to the ambient conditions such as UV light and or salt mist, made of correspondingly resistant materials.
  • so-called cycloaliphatic casting resins, silicones, porcelain, etc. are used.
  • plastics for insulating or insulating components are decomposed by sunlight and conductive layers associated with water. It comes to leakage currents to earth potential, which can ultimately lead to the rollover and failure of the switch. In this case, ribbing of the insulating components are usually used, which should extend the creepage distance to the earth potential, which helps in this situation, a real decomposition of, for example, plastic elements only partially.
  • switchgear are also used which are at least internally positioned and at least protected from UV radiation, but which may be subject to exposure to moisture in ambient humid air and to temperature fluctuations. Bedding layers can also erode the
  • the invention is therefore based on the object yet be able to use plastic parts as insulating, but to avoid the disadvantages described above in an open-air operation.
  • the core of the invention here is that the insulating components are coated with silicones.
  • the plastic parts to avoid the disadvantages described above are now provided with a layer that makes them resistant to UV light, on the other hand also against the known moisture effects, in particular salt mists.
  • the inner drive rod of the switch is made of plastic, which is coated with silicone.
  • the inner drive rod of the switch is made of plastic, which is coated with silicone.
  • the layer thickness of the coating set here is at least 0.02 mm.
  • the stated object is achieved according to the invention in that the said insulating elements are coated with silicone.
  • a coating can be accomplished either by an injection process or a dipping process.
  • the silicone or the corresponding insulating element is provided with a bonding agent.
  • the drive rod of such a switch is manufactured in this way, wherein the drive rod consists of polyamide and said coating of silicone.
  • Polyamide in this fiber-reinforced form is an ideal material with regard to its physical and chemical properties, especially for the drive rod of such a switch.
  • the insulating component as such consists of glass fiber reinforced polyamide.
  • the outer contour of the insulating components is coated in an injection mold with silicone, wherein the mold contoured outer shape of the insulating component or the silicone layer to be applied simulates.
  • the insulating bodies coated in this way are plastic injection-molded parts which have a ribbed outer contour. This has the purpose of Kriechwegerhöhung.
  • a further injection mold is now selected, which traces this already existing rib structure of the insulating part, and also also leaves the gap for the silicone coating to be sprayed. That is, this injection mold for the coating is larger inside by the amount of coating thickness to be set, as the injection mold for the preparation of the insulating part itself.
  • the ribs are integrally formed already on the plastic insulating part, i. from the plastic, which also makes up the body.
  • the coating with silicone is then also in the rib area only desired 1mm or 2mm thick.
  • a silicone coating is produced with a minimum thickness of 1 mm.
  • a silicone coating of only 1 mm is possible and sufficient according to the above method. With such a thin coating, the curing of the silicone also takes place on the polyamide body of the insulating part in the shortest possible time.
  • Figure 1 switch in longitudinal section with drive rod.
  • FIG. 1 shows a medium-voltage switch 1 in longitudinal section.
  • the core piece, the vacuum interrupter chamber 3 can be seen within an insulating jacket 2.
  • a drive rod 4 is provided, which engages in this case at the corresponding led out of the vacuum interrupter contact a moving over a bellows contact piece.
  • the drive rod itself consists of a plastic, such as polyamide.
  • the drive rod 4 protrudes downwards out of the insulator of the switch and there has an operative engagement with a switch drive.
  • the drive rod 4 is hereby protected within the insulating housing 2 of the switch arranged, and so far mare mattersst protected at least against UV light.
  • a corresponding coating in accordance with the invention made of silicone makes the polyamide drive rod insensitive to condensation and salty air.
  • Figure 2 shows in a detailed view of the drive rod 4 which is ribbed and contoured accordingly and consists of polyamide.
  • This drive rod can be coated either by spraying or by dipping with silicone.
  • the layer thickness preferably to be selected should be at least 0.02 mm.
  • Such switches according to the invention are advantageously used in mecanical and indoor switchgear, which is expected to extreme temperature and humidity fluctuations, and thus condensation effects can occur on the surface of insulating components.
  • SF6 - insulated switchgear including high-voltage switchgear, where decomposition products of SF6 can occur, this also plastic parts are attacked.
  • silicone-coated plastics remain resistant in accordance with the invention.

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  • Manufacture Of Switches (AREA)
  • High-Tension Arc-Extinguishing Switches Without Spraying Means (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalter für Freiluftanwendungen, gemäß Oberbegriff des Patentanspruches 1. Um hierbei zu erreichen dass dennoch Kunststoffteile als Isolierelemente eingesetzt werden können, jedoch die oben beschriebenen Nachteile bei einem Freiluftbetrieb vermieden werden, ist hierbei erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Isolierkomponenten mit Silikon beschichtet werden.

Description

Mittelspannungs-oder Hochspannungsschalter für Freiluftanwendung
Die Erfindung betrifft einen Mittelspannungs-oder Hochspannungsschalter für Freiluftanwendungen, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schalters, gemäß Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5.
Bei Schaltern oder diese Schalter enthaltenen Schaltgeräten, welche im Freiluftbereich eingesetzt werden, werden alle Isolierelemente des Schalters die den Umgebungsbedingungen wie beispielsweise UV-Licht und oder Salznebel ausgesetzt sind, aus entsprechend resistenten Materialien hergestellt. Hierfür werden so genannte cykloaliphatische Gießharze, Silikone, Porzellan etc. verwendet.
Beim Einsatz von Kunststoffen für Isolierelemente oder Isolierkomponenten ist zu beachten, dass beispielsweise gängige preisgünstige Kunststoffe durch Sonnenbestrahlung und leitfähige Schichten im Zusammenhang mit Wasser zersetzt werden. Es kommt dabei zu Leckströmen zum Erdpotential, was letztendlich zum Überschlag und Ausfall des Schalters führen kann. Dabei werden üblicherweise auch Verrippungen der Isolierkomponenten eingesetzt, die den Kriechweg zum Erdpotential verlängern sollen, was jedoch in dieser Situation einer echten Zersetzung von beispielsweise Kunststoffelementen nur bedingt hilft. Bei Freiluftanwendungen kommen auch Schaltgeräte zum Einsatz, die zumindest innere, und dabei zumindest vor UV Einstrahlung geschützt positioniert sind, wobei aber unter Umständen eine Beaufschlagung durch eine Betauung bei feuchter Umgebungsluft und Temperaturschwankungen ausgesetzt sind. Betauungsschichten können ebenfalls Erosion der
Oberflächen verursachen und zu den fatalen Konsequenzen, wie oben bereits beschrieben führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, dennoch Kunststoffteile als Isolierelemente einsetzen zu können, jedoch die oben beschriebenen Nachteile bei einem Freiluftbetrieb zu vermeiden.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Mittel-oder Hochspannungschalter der gattungsgemäßen Art erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Kern der Erfindung ist hierbei, dass die Isolierkomponenten mit Silikonen beschichtet werden.
Dadurch werden die Kunststoffteile zur Vermeidung der oben beschriebenen Nachteile nunmehr mit einer Schicht versehen, die diese zum einen vor UV Licht, zum anderen auch vor den bekannten Feuchtigkeitseffekten insbesondere auch Salznebeln resistent macht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die innenliegende Antriebsstange des Schalters aus Kunststoff besteht, welche mit Silikon beschichtet ist.
Damit sind die oben beschriebenen Nachteile dauerhaft beseitigt. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die innenliegende Antriebsstange des Schalters aus Kunststoff besteht, welche mit Silikon beschichtet ist.
Die dabei eingestellte Schichtdicke der Beschichtung beträgt mindestens 0,02 mm.
Überraschend ist hierbei, dass bereits eine so geringe Schichtdicke die eingangs beschriebenen positiven Wirkungen zeigt.
Im Hinblick auf ein Verfahren der gattungsgemäßen Art ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die besagten Isolierelemente mit Silikon beschichtet werden. Eine solche Beschichtung kann entweder durch einen Spritzvorgang oder einen Tauchvorgang bewerkstelligt werden.
Zur entsprechend guten Haftung auf der Oberfläche wird das Silikon oder das entsprechende Isolierelement mit einem Haftvermittler versehen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist die Antriebsstange eines solchen Schalters auf diese Weise gefertigt, wobei die Antriebsstange aus Polyamid besteht und die besagte Beschichtung aus Silikon. Polyamid in dieser faserverstärkten Form ist im Hinblick auf seine physikalischen und chemischen Eigenschaften ein idealer Werkstoff für insbesondere die Antriebstange eines solchen Schalters.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass die Isolierkomponente als solche aus glasfaserverstärktem Polyamid besteht.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist angegeben, dass weitere Kunststoffteile des Schalters, welcher den Freiluftbedingungen ausgesetzt sind mit Silikon beschichtet werden.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist angegeben, dass die Aussenkontur der Isolierkomponenten in einer Spritzgießform mit Silikon beschichtet wird, wobei die Gießform die konturierte Aussenform der Isolierkomponente respektive der aufzubringenden Silikonschicht nachbildet. Die so beschichteten Isolierkörper sind Kunststoffspritzteile, die eine gerippte Aussenkontur aufweisen. Dies hat den Zweck der Kriechwegerhöhung. Bei der Beschichtung wird nun eine weitere Spritz-Gießform gewählt, die diese bereits vorhandene Rippenstruktur des Isolierteiles nachzeichnet, und darüber hinaus auch noch den Zwischenraum für die anzuspritzende Silikonbeschichtung lässt. D.h. diese Spritzgießform für die Beschichtung ist um das Maß der einzustellenden Beschichtungsdicke innen größer, als die Spritzgießform für die Erstellung des Isolierteiles selbst.
Im Stand der Technik wird oftmals die Rippenstruktur aussen erst durch aufgespritzes Silikon gebildet. Das hat aber dann den Nachteil, dass diese Silikonrippen nur langsam aushärten.
In dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung werden die Rippen jedoch schon am Kunststoff-Isolierteil einstückig angeformt, d.h. aus dem Kunststof, aus dem auch der Korpus besteht. Die Beschichtung mit Silikon ist dann auch im Rippenbereich nur gewünschte 1mm oder 2mm dick.
Vorzugsweise wird eine Silikonbeschichtung mit einer Mindestdicke von 1 mm erzeugt. Eine Silikonbeschichtung von nur 1 mm ist gemäß dem obigen Verfahren möglich und auch ausreichend. Bei einer solch dünnen Beschichtung erfolgt die Aushärtung des Silikons auch auf dem Polyamidkorpus des Isolierteiles in kürzester Zeit.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend näher beschrieben:
Es zeigt
Figur 1 : Schalter im Längsschnitt mit Antriebsstange.
Figur 2: Antriebsstange in Einzeldarstellung. Figur 1 zeigt einen Mittelspannungsschalter 1 im Längsschnitt. Hierbei ist innerhalb eines isolierenden Mantels 2 das Kernstück, die Vakuumschaltkammer 3 zu erkennen. Zum Antrieb mindestens eines der Schaltkontakte ist hierzu ein Antriebsstange 4 vorgesehen, die in diesem Falle an dem entsprechenden aus der Vakuumschaltkammer herausgeführten Kontakt eines über einen Faltenbalg bewegten Kontaktstückes angreift. Die Antriebsstange selbst besteht aus einem Kunststoff, beispielsweise aus Polyamid.
Die Antriebsstange 4 ragt nach unten aus dem Isolierkörper des Schalters heraus und hat dort einen Wirkeingriff auf einen Schalterantrieb.
Die Antriebsstange 4 ist hierbei geschützt innerhalb des Isoliergehäuses 2 des Schalters angeordnet, und so zumindest vor UV Licht weitesgehenst geschützt. Jedoch ist der Abschluss dieses Innenraums, in dem sich die
Antriebsstange bewegt nicht hermetisch, so dass dieser Innenraum anders als die Vakuumkammer selbst zumindest der Umgebungsluft und der Umgebungsluftfeuchtigkeit ausgesetzt ist. Eine entsprechende Beschichtung in erfindungsgemäßer Weise aus Silikon macht die aus Polyamid bestehende Antriebsstange unempfindlich gegen Betauung und gegen salzhaltige Luft.
Figur 2 zeigt in einer Detailansicht die Antriebsstange 4 die entsprechend gerippt und konturiert ist und aus Polyamid besteht. Diese Antriebsstange kann dabei entweder durch Aufspritzen oder durch Tauchung mit Silikon beschichtet werden. Die dabei vorzugsweise zu wählende Schichtdicke soll mindestens 0,02 mm betragen.
Solche erfindungsgemäßen Schalter werden vorteilhafterweise in Innenraumschaltem und Innenraumschaltanlagen eingesetzt, bei denen mit extremen Temperatur und und Feuchteschwankungen zu rechnen ist, und damit Kondensationseffekte auf der Oberfläche von Isolierkomponenten auftreten können. Bei SF6 - isolierten Schaltanlagen, auch Hochspannungsschaltanlagen, bei denen Zersetzungsprodukte von SF6 auftreten können, werden davon auch Kunststoffteile angegriffen. Erfindungsgemäß mit Silikon beschichtete Kunstoffe bleiben aber resistent.

Claims

Patentansprüche:
1. Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalter für
Freiluftanwendungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkomponenten (4) mit Silikon beschichtet werden.
2. Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die innenliegende Antriebsstange (4) des Schalters (1) aus Kunststoff besteht, welche mit Silikon beschichtet ist.
3. Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkomponenten als solche und die Antriebstange im
Speziellen aus glasfaserverstärktem Polyamid bestehen bzw besteht.
4. Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Beschichtung mindestens 0,02 mm beträgt.
5. Verfahren zur Herstellung eines Mittelspannungs- oder Hochspannungsschalters mit den Merkmalen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierelemente durch Tauchung oder Spritzung mit Silikon beschichtet werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor Beschichtung die Oberfläche des Isolierelementes oder die Silikonmasse selbst mit einem Haftvermittler versehen ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weitere Kunststoffteile des Schalters (1), welcher den Freiluftbedingungen ausgesetzt sind, mit Silikon beschichtet werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke der Beschichtung im Verfahren auf mindestens 0,02 mm eingestellt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenkontur der Isolierkomponenten in einer Spritzgießform mit Silikon beschichtet wird, wobei die Gießform die konturierte Aussenform der Isolierkomponente respektive der aufzubringenden Silikonschicht nachbildet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Silikonbeschichtung mit einer Mindestdicke von 1 mm erzeugt wird.
PCT/EP2006/002856 2005-03-29 2006-03-29 Mittelspannungs- oder hochspannungsschalter für freiluftanwendung WO2006103053A1 (de)

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