DE1088568B - Stabfoermiger Hochspannungsisolator mit Stellen verschiedener Leitfaehigkeit, vorzugsweise aus Giessharz - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf stabförmige Hochspannungsisolatoren mit Stellen verschiedener Leitfähigkeit, vorzugsweise auf Hochspannungsisolatoren aus Gießharz. Sobald sich auf ihrer Oberfläche Fremdschichten ansetzen, sind diese Hochspannungsisolatoren, besonders wenn diese Fremdschichten feucht werden, einer Isolationsminderung ausgesetzt. Die Isolatoren werden in diesem Fall schon bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen längs ihrer Oberfläche überschlagen.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß zur Unterbrechung des Oberflächen-Stromes der Isolierkörper quer zur Achse in Abschnitte mit höherem und geringerem Isoliervermögen abwechselnd unterteilt ist, die vorzugsweise nur im Gebiet der Oberfläche des Isolierkörpers vorgesehen sind.

Bei Hochspannungsisolatoren mit Rippen oder Schirmen bestehen die Teile größeren Durchmessers des Isolierkörpers, wie z. B. die Rippen oder Schirme, ganz oder teilweise aus einem Isoliermaterial geringeren Isoliervermögens und die Teile geringeren Durchmessers des Isolierkörpers, also z. B. der Schaft, aus Isoliermaterial größeren Isoliervermögens.

Die Teile geringeren Isoliervermögens können nicht allein im Grenzbereich der Oberfläche des Isolierkörpers vorgesehen sein, sondern sich mehr oder weniger in das Innere des Isolatorkörpers erstrecken oder auch ganze durchgehende Schichten des Isolatorkörpers bilden. In diesem Fall ist der Isolatorkörper aus abwechselnden Schichten mit hohem und geringerem Isoliervermögen aufgebaut. Es sind schon Isolierkörper bekannt, welche aus pulverförmigen isolierenden und elektrisch leitenden Stoffschichten aufgebaut sind, die durch Pressen und Sintern verfestigt werden und somit Stellen verschiedener Leitfähigkeit aufweisen. Zweck dieser Maßnahme bei den bekannten Isolierkörpern ist es, die elektrische Leitfähigkeit im Isolierkörper stetig zu ändern und damit die elektrische Beanspruchung des Isolators zu beeinflussen. Beim Bekannten ist jedoch nicht das der Erfindung zugrunde liegende Problem der Unterbrechung des Oberflächenstromes und seiner Verteilung auf bestimmte Kriechwege ani Isolator aufgeworfen und gelöst.

Als Werkstoffe kommen normale Isolierstoffe für die Schicht mit hohem Isoliervermögen und normale Isolierstoffe mit Zuschlägen aus Halbleitersubstanzen für die Teile mit geringerem Isoliervermögen in.Betracht. Auch können Magerungsmittel verwendetwerden, und zwar bei beiden Teilen.

Einzelheiten der Erfindung sind an einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung in den Fig. 1 bis 4 erläutert.

Stabförmiger Hochspannungsisolator

mit Stellen verschiedener Leitfähigkeit,

vorzugsweise aus Gießharz

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Hans v. Cron, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

Die Zeichnung zeigt in schematischer, sehr stark vergrößerter Darstellung in Ansicht und teilweise im Schnitt fünf Ausführungsbeispiele. Alle Figuren stellen Langstabisolatoren dar, jedoch ist die Erfindung nicht auf Stabisolatoren beschränkt.

In Fig. 1 ist im Schnitt ein Langstaibisolator mit Vorsprüngen dargestellt, der eine Schicht geringeren Isoliervermögens an der Oberfläche der Vorsprünge besitzt;

Fig. 2 zeigt einen Langstabisolator, bei dem die ganzen Vorsprünge aus einem Werkstoff mit geringerem Isoliervermögen bestehen;

Fig. 3 veranschaulicht einen Langstabisolator, welcher aus abwechselnden durchgehenden Schichten mit hohem und geringerem Isoliervermögen besteht;

Fig. 4 zeigt auf der linken Seite ein Beispiel eines Vollkern- und auf der rechten Seite ein Beispiel eines Hohlisolators.

Gemäß der Fig. 1 besteht der Isolator aus dem Kern 1, den Vorsprüngen 2 und auf diesen angeordneten Schichten 3 mit geringerem Isoliervermögen. Die Fremdschicht ist mit 4 bezeichnet. Die Linie 5 gibt den Kriechstromverlauf an. An den Stellen 6 verzweigt sich der Strom in den Ast 7 in der Fremdschicht 4 und in den Ast 8 in der Schicht 3 mit geringerem Isoliervermögen. In der Fig. 2 hat der Isolatorschaft 1 Vorsprünge 9 aus Werkstoff mit geringerem Isoliervermögen. Der Kriechstrom wird etwa auf den durch die Linie 10 und die Zweige 10 a, 10 & und 10 c angedeuteten Wegen fließen. Gemäß der Fig. 3 besteht der Isolator aus sich über seinen ganzen Querschnitt erstreckenden, abwechselnd übereinander angeordneten Schichten 11 und 12, von

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denen die Schichten 11 aus Gießharz, z. B. Araldit mit einem Halbleiterzuschlag von Silciumkarbid, die Schichten 12 dagegen aus Araldit mit etwa 250% Ouarzmehlzuschlag bestehen. Mit 4 ist wieder die Fremdschicht bezeichnet. Der Halbleiterzuschlag wird so dosiert, daß nicht der feuchte, sondern der trockene Isolator die erforderliche Überschlagsspannung hat. Die Linien 14a und 15a bis 15e sollen zeigen, daß durch die Fremdschicht 4 nur ein kleiner Teil 14 a vom Kriechstrom 14, durch den Vorsprung

11 α und den Kernteil der Schicht 11 dagegen fast der gesamte Kriechstrom fließt.

Die Fig. 4 zeigt zwei weitere Ausführungsbeispiele von Isolatoren nach der Erfindung teilweise im Schnitt. Die linke Hälfte stellt einen Vollkernisolator und die rechte Hälfte einen Hohlisolator dar. Die Kriechwegrichtung entspricht bei allen Isolatoren der Achsrichtung des Isolators, hier also der Richtung 16, 17. Die Unterteilung des Isolatorkörpers in Scheiben

12 mit hohem und in Scheiben 11 mit geringerem Isolationsvermögen ist auch hier senkrecht zur Isolatorachse, d. h. senkrecht zur Hauptkriechwegrichtung durchgeführt.

Die Verwendung von Siliciumkarbi'd als Halbleiter hat den Vorteil, daß infolge der Spannungsabhängigkeit dieses Widerstandes eine zunehmende Spannungskonzentration auf die Vorsprünge unter der Wirkung von Oberflächen-Fremdschichten verhindert wird.

An Stelle der angegebenen Isolier-, Halbleiter- und Magerungsstoffe können gleichwertige Materalien verwendet werden. Für das Gießharz mit verschiedenartigen Zuschlägen kann man auch Porzellanmassen oder Kunstharzpreß stoffe oder Glas mit entsprechenden Zuschlagen von Halbleitersubstanzen und Magerungsstoffen zum Aufbau der Isolatoren verwenden. So kann man z. B. als Halbleiterstoffe auch Halbleiter auf Rutilbasis oder Hämatithalbleiter verwenden. Auch Ferrite mit Spinell-Kristallstruktur nach der allgemeinen Formel M Fe 204 kommen in Betracht, in in welcher M ein hierfür bekanntes Metall ist.

Man kann die Unterteilung des Kriechweges durch Veränderung der Zahl der Vorsprünge mehr oder weniger feinstufig gestalten.

Die dargestellten Formen des Isolierkörpers sind nur Ausführungsbeispiele. Man kann die Erfindung z. B. auch bei allen Arten von Schirmisolatoren und Wendelisolatoren anwenden.

Durch die Erfindung wird eine extreme Verzerrung der Strom- und Spannungsverhältnisse an einzelnen Oberflächenstellen des Isolators verhindert, indem man eine mehr oder weniger fein abgestufte Verteilung der Spannung und des Stromes erzwingt. Die vorzugsweise aus Harz und Halbleitersubstanz bestehenden vorspringenden Teile des Isolators, der Rippen bzw. Schirme bilden nämlich als halbleitende Schichten Shunts zu den vorspringenden Kriechwegteilen und verhindern dadurch Vorentladungen und Überschläge über die Vorsprünge, gleichzeitig wirken sie als Stabilisierungswiderstände für die Schaftstrecken des Kriechweges, d. h. also für die Teile kleiner Kriechwegbreite und hoher Stromdichte. Es entsteht daher am verschmutzten und feuchten Isolator eine aufgeteilte Vorentladung, welche aus einer Vielzahl stabilisierter Glimmentladungen kleiner Stromdichte bei steigender Strom-Spannungs-Kennlinie zwischen den Vorsprüngen besteht. Dadurch wird der Kriechstromfluß unterbrochen und ein Überschlag verhindert.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Stabförmiger Hochspannungsisolator mit Stellen verschiedener Leitfähigkeit, vorzugsweise aus Gießharz, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterbrechung des Oberflächenstromes der Isolierkörper quer zur Achse in Abschnitte mit höherem und geringerem Isoliervermögen abwechselnd unterteilt ist, die vorzugsweise nur im Gebiet der Oberfläche des Isolierkörpers vorgesehen sind.

2. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1 mit Rippen oder Schirmen, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile größeren Durchmessers des Isolierkörpers, wie z. B. die Rippen oder Schirme, ganz oder teilweise aus einem Isoliermaterial geringeren Isoliervermögens und die Teile geringeren Durchmessers des Isolierkörpers, z. B. der Schaft, aus Isoliermaterial größeren Isoliervermögens besteht.

3. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Isoliermaterial mit geringerem Isoliervermögen auch in das Innere des Teiles größeren Durchmessers des Isolierkörpers erstreckt.

4. Hochspannungsisolator nach Anspruch 1 bei Ausführung aus Gießharz, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolatorkörper aus abwechselnden Schichten des Gießharzes, vorzugsweise Äthoxylinharz, mit zwei Arten von Zuschlägen aufgebaut ist, von denen die eine Zuschlagsart eine Halbleitersubstanz und die andere eine Isoliersubstanz ist.

5. Hochspannungsisolator, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die halbleitenden Substanzen einen spannungsabhängigen Widerstand haben.

6. Hochspannungsisolator nach Anspruch 5, -dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitersubstanz Siliciumkarbid verwendet -ist.

7. Hochspannungsisolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halbleitersubstanz auf Rutilbasis verwendet ist.

8. Hochspannungsisolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitersubstanz Hämatithalbleiter verwendet sind.

9. Hochspannungsisolator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitersubstanz Ferrite mit Spinell-Kristallstruktur verwendet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 355 248, 703 056;

USA.-Patentschriften Nr. 2 371 660, 2 239 809,
522, 1735 829;

schweizerische Patentschriften Nr. 246 094,
307111;

britische Patentschrift Nr. 564669;

Zeitschrift »Kunststoffe«, Jg. 1953, Heft 10, S. 390, Abb. 5 und 6, und S. 387.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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