CH640664A5

CH640664A5 - Mechanisch beanspruchbares glasfaserverstaerktes kunststoff-isolierteil.

Info

Publication number: CH640664A5
Application number: CH990379A
Authority: CH
Inventors: Hansruedi Dr Dipl Ing Zahner
Original assignee: Sprecher & Schuh Ag
Priority date: 1979-11-05
Filing date: 1979-11-05
Publication date: 1984-01-13
Also published as: EP0028281A1; US4375527A; EP0028281B1; DE3063238D1; ATE3481T1; JPS5671227A

Description

Die Erfindung betrifft ein mechanisch beanspruchbares Kunststoff-Isolierteil nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Isolierteile, wie Schaltstangen, müssen hohe, oft auch ruckartig auftretende Kräfte über längere Zeitabschnitte übertragen können, ohne dass Bruch oder Beschädigung auftritt.

Nun ist es aber bekannt, dass Silizium und Bor enthaltende Materialien, wie Porzellan, Quarzsand-Kunststoffteile und glasfaserverstärkte Kunststoffe, durch die Zersetzungsprodukte von SFö so beeinflusst werden, dass ihr elektrischer Widerstand oft schon nach kurzer Betriebszeit unzulässig abnimmt.

Nach der CH-A 466391 wurde deshalb der Verzicht auf Silizium- und Borverbindungen in den Isolierteilen postuliert, wodurch sich der gefürchtete Widerstandsabbau vermeiden lassen soll.

Ohne Faserstoffe, die zwar eine hohe Festigkeit und Elastizität, aber eine geringe elastische Dehnung aufweisen, lassen sich aber z.B. Schaltstangen kaum herstellen. Wollte man auf Glasfasern verzichten, weil sie Silizium und Bor enthalten, müsste auf Produkte ausgewichen werden, die aus Preisgründen wieder ausscheiden.

Es ist denn auch nach der DE-Al 2429475 vorgeschlagen worden, die Glasfaser-Kunststoffschicht einer Schaltstange durch eine Schutzschicht aus Kunststoff und organischen Faserstoffen, wie Polyesterfasern, zu schützen. Es hat sich aber gezeigt, dass die gefürchteten Zersetzungsprodukte des Schwefelhexalfluorids auch durch solche Schutzschichten diffundieren und die Glasfasern angreifen.

Die bekannten glasfaserverstärkten Kunststoff-Isolierkörper verlieren ausserdem durch die genannten Zersetzungsprodukte so erheblich an Festigkeit, dass sie nicht mehr in der Lage sind, die ihnen zugedachte Armierungsfunktion zu erfüllen.

Bei dem in der DE-Al 2538400 beschriebenen, mit einer mechanischen Verstärkung versehenen Kunststoff-Isolierkörper wird eine Glasfaserverstärkung aus 'Kalziumaluminatglas ohne Silizium-, Bor- und Alkaligehalt vorgeschlagen. Dieses Glas ist gegenüber den Zersetzungsprodukten des Schwefel-hexafluorids widerstandsfähig und weist in Verbindung mit dem Kunststoff-Bindemittel eine ausreichende mechanische Festigkeit auf. Diese Lösung ist jedoch wirtschaftlich nachteilig, weil Kalziumaluminatglasfasern relativ teuer sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mechanisch beanspruchbare Kunststoff-Isolierteile für das Innere von gekapselten, Schwefelhexafluorid-Gas enthaltenden Hochspannungs-Schaltanlagen, in denen mindestens zeitweise elektrische Entladungen und/oder Lichtbögen auftreten, bereitzustellen, wobei diese Isolierteile eine hohe mechanische Festigkeit aufweisen, gegen die Zersetzungsprodukte des SFô ausreichend beständig sein und wirtschaftlich vorteilhaft sein sollen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Kunststoff-Isolierteil nach dem Anspruch 1 vorgeschlagen.

Es hat sich nämlich entgegen der Lehre der CH-A 466391 gezeigt, dass bei Abwesenheit von Bor und dessen Verbindungen ein alkaliarmes Siliziumglas als Material der Verstär-kungs-Glasfasern gut geeignet ist, ohne dass der bislang befürchtete starke Abbau des elektrischen Widerstandes und der mechanischen Festigkeit durch die Zersetzungsprodukte des SFö auftritt. Ein gewisser Abbau der genannten Eigenschaften ist zwar nicht ganz auszuschliessen, er wird aber bei erfindungsgemässen Isolierteilen so bescheiden sein, dass deren Betriebstauglichkeit erhalten bleibt.

Als besonders geeignet haben sich Glasfasern nach der FR-A 1435073 erwiesen, die aus einem Glas bestehen, das aus 50 bis 60 Gew.-% SÌO2,20 bis 30 Gew.-% AI2O3, 5 bis 20 Gew.-% MgO und 2 bis 10 Gew.-% CaO besteht, wobei die Gewichtsprozentsumme von CaO und MgO mindestens 15 und höchstens 25, der Quotient der Gewichtsprozente von SÌO2 und AI2O3 mindestens 2 und höchstens 2,8 sowie der Quotient der Gewichtsprozente von MgO und SÌO2 höchstens 0,3 beträgt. Derartige Glasfasern sind im Handel preiswert erhältlich.

Als Kunststoff für erfindungsgemässe Isolierteile können an sich bekannte Kunststoffe verwendet werden, beispielsweise Epoxydharze, Polyesterharze, Silikonharze, Polyurethanharze, Phenolharze und Melaminharze. Man wird natur-gemäss Harzzusammensetzungen für die erfindungsgemässen Isolierteile bevorzugen, die eine zum Mischen und möglichst guten Formen ausreichende Topfzeit bei relativ niedriger Viskosität haben. Bekannte cycloaliphatische Epoxydharze sind diesbezüglich bei Verwendung geeigneter Härter vorteilhaft.

Es kann vorteilhaft sein, wenn schlichtefreie Glasfasern im erfindungsgemässen Isolierteil enthalten sind. Solche Fasern kann man z.B. durch Hitzebehandlung auch aus geschlichteten Fasern erhalten. Allerdings kann beim Verarbeiten schlichtefreier Fasern die Anfangsfestigkeit der Isolierteile niedriger ausfallen als bei solchen mit gleichen aber geschlichteten Glasfasern. Dies könnte auf Brechen von Fasern und somit auf kürzere Faserlänge zurückzuführen sein.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise unter Hinweis auf die rein schematische Zeichnung besprochen.

Dargestellt ist ein fragmentärer längs geschnittener Abschnitt eines Kapselungsrohres 1, dessen Hohlraum 2 mit SFe-Gas gefüllt ist und in welchem eine rohrförmige hohle Schaltstange 3 längs angeordnet ist. An der teilweise geschnittenen Stelle der Schaltstange 3 erkennt man, dass ihre Wandung 4 ein Laminat aus einer Glasfaserverstärkung 5 und einem Kunststoff 6 ist.

Die Herstellung von drei derartigen Schaltstangen soll nachstehend beispielsweise beschrieben werden.

5

io

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

o5

3

640 664

Zwei Schaltstangen werden dabei erfindungsgemäss mit einer Glasfaserverstärkung aus von Bor und Borverbindungen freiem und alkaliarmem handelsüblichem Glas nach der FR-A 1435073 versehen. Die Fasern der ersten Schaltstange sind geschlichtet, die der zweiten Schaltstange sind unge-schlichtet.

Eine dritte Schaltstange ist als Vergleichsversuch mit einer Glasfaserverstärkung aus handelsüblichem E-Glas gefertigt, das borhaltig ist und normalen Alkaligehalt hat.

Für den Guss wurde eine Kunststoffmischung vorbereitet, welche 100 Gewichtsteile cycloaliphatisches Epoxydharz und 80 Gewichtsteile Hexahydrophthalsäureanhydrid enthielt.

Man laminierte, indem man vorerst bei 100°C unter Vakuum entlüftete, dann bei Überdruck gelierte und schliesslich bei Normaldruck und 140°C aushärtete.

Von allen drei Schaltstangen wurden Proben abgetrennt und in einer SFö-Gas-Atmosphäre während hunderten von Stunden bei elektrischen Entladungen behandelt.

Eine Prüfung der drei Schaltstangen ergab:

Die zwei Schaltstangen (erfindungsgemäss) hatten ein gutes Aussehen. Sie waren mechanisch und elektrisch für den normalen Betriebseinsatz geeignet. Dabei hatte die zweite 5 Schaltstange zwar eine geringere Anfangsfestigkeit, aber einen geringeren Festigkeitsverlust.

Die dritte Schaltstange mit E-Glas-Faserverstärkung zeigte schon ein zerrüttetes Aussehen und war vollkommen unbrauchbar.

10 Dies zeigt deutlich, dass entgegen den Erwartungen, ein Siliziumglas, welches von Bor und Borverbindungen frei und alkaliarm ist, sich als Glasfaserverstärkung der geschilderten Art für Anlagen der genannten Art eignet. Dies heisst, dass die der früheren Lehre entsprechende Zersetzung nicht im 15 anzunehmenden Masse auftritt. Dabei ist zu beachten, dass die erfindungsgemässen Schaltstangen ihre Betriebstauglichkeit noch behielten, wenn übliche glasfaserverstärkte Kunststoffprodukte vollständig ausgeschieden waren.

G

1 Blatt Zeichnungen

Claims

640 664

1.Mechanisch beanspruchbares Kunststoff-Isolierteil mit Glasfaserverstärkung, ohne Bor und Borverbindungen, für das Innere von gekapselten, Schwefelhexafluorid-Gas enthaltenden Hochspannungs-Schaltanlagen, in denen mindestens zeitweise elektrische Entladungen und/oder Lichtbögen auftreten, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaserverstärkung aus einem alkaliarmen und siliziumhaltigen Glas besteht.

2. Isolierteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Glasfaserverstärkung aus einem Glas besteht, das gewichtsmässig

50 bis 65% SÌO2 20 bis 30% AI2O3 5 bis 20% MgO 2 bis 10% CaO

enthält, wobei die Summe der Gewichtsprozente von CaO und MgO mindestens

15 und höchstens 25 beträgt,

der Quotient der Gewichtsprozente von SÌO2 und AI2O3

mindesten 2 und höchstens 2,8 beträgt und der Quotient der Gewichtsprozente von MgO und SÌO2 höchstens 0,3 ergibt.

2

PATENTANSPRÜCHE

3. Isolierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine schlichtefreie Glasfaserverstärkung vorgesehen ist.

4. Isolierteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolierteil als Schaltstange ausgebildet ist.