EP0337949A2 - Verfahren zur Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a sheath insulation for high-voltage conductors of the type specified in the preamble of claim 1.
- a known structure of the sheath insulation provides an epoxy-insulated conductor, which is wrapped with smooth plastic film tapes. These tapes can, for example, be applied to the inner epoxy resin layer after it has been produced, or they can be applied to a layer of paper before being filled with plastic. The latter type of application requires an extremely careful procedure in order to obtain a sufficiently dense outer layer.
- the application of the outer insulating layer in the form of a tape wrap is very complex, it being practically impossible to avoid in the manufacturing process that air pockets remain in the overlapping points, even if so-called self-welding tapes are used. These air pockets significantly impair the insulating effect of the casing insulation. Air pockets are particularly critical in the area of the ends of the sheath insulation, where a large electric field occurs in the axial direction.
- the invention has for its object to form a sheath insulation for high voltage conductors mentioned over the entire length of the conductor to be insulated.
- the idea of the invention is to replace the previous outer insulation winding with an already tight, continuous and corrugated tube, which is combined with the inner insulating layer to form a joint-free composite insulating body.
- the covering insulation according to the invention based on a joint-free composite insulating body, thus guarantees excellent insulation both in the radial and in the axial direction over the entire length of the covering insulation.
- the corrugated outer structure of the sheath insulation according to the invention also advantageously prevents the formation of leakage currents.
- the corrugation of the tube forming the outer insulating layer is advantageously either designed to run spirally or consists of axially spaced, parallel annular beads.
- the corrugated tube is preferably made of a plastic which has a slightly greater coefficient of thermal expansion than the inner insulating layer.
- Cross-linked polyethylene, EPDM, polypropylene, polyamide or silicone rubber are particularly suitable as materials for the corrugated pipe.
- Additives such as paints, antioxidants or flame retardants can be added to these plastics.
- the inner insulating layer advantageously consists of a casting resin, in particular an epoxy resin, which covers the cavity between the inner wall of the corrugated tube and the Fills the conductor surface completely.
- the conductor surface can be enclosed by a main insulating layer, which is optionally wrapped with a further insulating layer.
- Said insulating winding consists of either paper, nonwoven or plastic, and conductive inserts can be provided in a known manner to control the potential in the winding. All cavities in the insulating body are filled with the plastic.
- the corrugated tube advantageously lies on the conductor surface via spacers.
- Epoxy resins, unsaturated polyesters or polyurethanes are particularly suitable as the material for the casting resin forming the inner insulating layer.
- the casting resin can also contain mineral or organic fillers.
- the latter is advantageously either pre-treated to impart adhesion, which can be done using known physical treatment methods, such as, for example, corona treatment, or the inner wall of the corrugated tube is provided with an adhesion promoter .
- the wrapping insulation according to the invention thus stands out from the previously known wrapping insulation with external windings and from that with an outer shrink tube by a number of advantages.
- this casing also does not require any post-treatment of the surface, as is the case with the previously known impregnated casing insoles tion was necessary.
- the corrugated outer tube serves as a lost shape, expensive casting or impregnation molds can be omitted.
- the conductor provided with the sheath according to the invention can be bent in any way, since the corrugated outer tube adapts to any conductor curvature.
- the above-mentioned materials for the outer corrugated pipe ensure the impact resistance of the casing insulation as well as a low water vapor permeability.
- an appropriate thermoplastic By using an appropriate thermoplastic, the self-extinguishing behavior of the outer casing of the casing insulation according to the invention is ensured.
- the covering insulation according to the invention can, however, also be produced with a significantly lower amount of work than the previously known covering insulation.
- a particularly advantageous manufacturing process provides for the corrugated tube to be first applied to the conductor, from which it is spaced radially evenly to a large extent by spacers, whereupon the cavity between the conductor, the spacers and the corrugated tube is filled with liquid plastic starting products, as is subsequently hardened will.
- the plastic starting products are advantageously filled into the cavity between the conductor, spacers and corrugated tube under vacuum. This ensures that the cavity is filled completely and without gas bubbles with the reactive casting resin.
- the conductor 6 of Fig. 1 is surrounded by a multi-layer insulation 4, which consists of paper or a nonwoven fabric.
- Conductive inserts 3 for controlling the potential are embedded in the insulating winding 4 in a known manner.
- the outer insulating layer of the sheath insulation is formed by a corrugated tube 1, which consists of an elastic and / or thermoplastic material.
- FIGS. 2 and 3 Two variants of the corrugation of the outer tube 1 are indicated in FIGS. 2 and 3. 2, the corrugation 9 of the outer tube 1 of the sheath insulation runs continuously in a spiral. In the variant of Fig. 3, the corrugation of the tube 1 is formed by axially evenly spaced annular beads 10. Both variants are suitable for effective suppression of axial leakage currents on the surface of the casing insulation.
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Abstract
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umhüllungsisolation für Hochspannungsleiter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben Art.
- Es ist bekannt, eine derartige Umhüllungsisolation aus unterschiedlichen Feststoffen aufzubauen. Ein bekannter Aufbau der Umhüllungsisolation sieht einen epoxidharzisolierten Leiter vor, der mit glatten Kunststoffolienbändern umwickelt ist. Diese Bänder können beispielsweise nach der Fertigung der inneren Epoxidharzschicht auf diese aufgebracht werden oder sie können vor dem Füllen mit Kunststoff auf eine Schicht aus Papier aufgebracht werden. Letztgenannte Aufbringungsart erfordert ein äusserst sorgfältiges Vorgehen, um eine genügend dichte Aussenschicht zu erhalten. In jedem Fall ist das Aufbringen der äusseren Isolierschicht in Form eines Bandwickels sehr aufwendig, wobei beim Fertigungsprozess praktisch nicht vermieden werden kann, dass in den Ueberlappungsstellen Lufteinschlüsse verbleiben, und zwar auch dann, wenn sogenannte selbstverschweissende Bänder verwendet werden. Diese Lufteinschlüsse beeinträchtigen die Isolierwirkung der Umhüllungsisolation in erheblichem Masse. Besonders kritisch sind Lufteinschlüsse im Bereich der Enden der Umhüllungsisolation, an denen in axialer Richtung ein grosses elektrisches Feld auftritt.
- Es ist auch bekannt, den äusseren Bandwickel der Umhüllungsisolation mit einem Schrumpfschlauch zu umgeben. Diese Ausführung hat jedoch den Nachteil, dass zwischen Wickel und Schrumpfschlauch eine die Isolationseigenschaft der Umhüllungsisolation verschlechternde Fuge vorhanden ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter über die gesamte zu isolierende Leiterlänge auszubilden.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation sowie ein vorteilhaftes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Demnach besteht der Erfindungsgedanke darin, den bisherigen äusseren Isolierwickel durch ein sich schon dichtes, durchgehendes und gewelltes Rohr zu ersetzen, das mit der inneren Isolierschicht zu einem fugenfreien Verbundisolierkörper vereinigt ist.
- Die erfindungsgemässe Umhüllungsisolation auf der Grundlage eines fugenfreien Verbundisolierkörpers gewährleistet also über die gesamte Länge der Umhüllungsisolation eine ausgezeichnete Isolation sowohl in radialer als auch in axialer Richtung.
- Durch die gewellte Aussenstruktur der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation wird zudem in vorteilhafter Weise die Ausbildung von Kriechströmen unterbunden. Die Wellung des die äussere Isolierschicht bildenden Rohres ist vorteilhafterweise entweder spiralförmig verlaufend ausgebildet oder besteht aus axial beabstandeten, parallelen Ringwülsten.
- Das gewellte Rohr besteht vorzugsweise aus einem Kunststoff, der einen etwas grösseren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist als die innere Isolierschicht. Besonders gut eignen sich als Materialien für das gewellte Rohr vernetztes Polyäthylen, EPDM, Polypropylen, Polyamid oder Silikonkautschuk. Diesen Kunststoffen können Zusätze, wie Farben, Oxidationsschutzmittel oder flammhemmende Substanzen beigemischt sein.
- Die innere Isolierschicht besteht vorteilhafterweise aus einem Giessharz, insbesondere einem Epoxidharz, das den Hohlraum zwischen der Innenwandung des gewellten Rohres und der Leiteroberfläche vollständig ausfüllt. Alternativ hierzu kann die Leiteroberfläche von einer Hauptisolierschicht umschlossen sein, die gegebenenfalls mit einer weiteren Isolierschicht umwickelt ist. Besagter Isolierwickel besteht entweder aus Papier, aus Vliesstoff oder aus Kunststoff, wobei zur Steuerung des Potentials im Wickel in bekannter Weise leitende Einlagen vorgesehen sein können. Sämtliche Hohlräume in dem Isolierkörper sind mit dem Kunststoff ausgefüllt.
- In dem Fall, dass der Hohlraum zwischen dem gewellten Rohr und der Leiteroberfläche nur mit Giessharz vollständig ausgefüllt ist, liegt das gewellte Rohr vorteilhafterweise über Abstandshalter auf der Leiteroberfläche auf. Als Material für das die innere Isolierschicht bildende Giessharz eignen sich besonders Epoxidharze, ungesättigte Polyester oder Polyurethane. Je nach Aufbau der inneren Isolierschicht kann das Giessharz auch mineralische oder organische Füllstoffe enthalten.
- Um eine innige Verbindung oder Verklebund des innen liegenden Giessharzes mit der Innenwandung des gewellten Rohres zu gewährleisten, ist letzteres vorteilhafterweise entweder haftvermittelnd vorbehandelt, was mit bekannten physikalischen Behandlungsmethoden erfolgen kann, wie beispielsweise durch Koronabehandlung, oder die Innenwandung des gewellten Rohres ist mit einem Haftvermittler versehen.
- Die erfindungsgemässe Umhüllungsisolation hebt sich also durch eine Reihe von Vorteilen von der bisher bekannten Umhüllungsisolation mit aussen liegenden Wickeln sowie von derjenigen mit einem äusseren Schrumpfschlauch ab. Neben der entscheidend wichtigen Dichtheit der erfindunsgemässen Umhüllungsisolation über die gesamte Länge der Umhüllung und der verbesserten Kriechstromfestigkeit erfordert diese Umhüllung auch keinerlei Nachbehandlung der Oberfläche, wie sie bei den bisher bekannten imprägnierten Umhüllungsisola tionen notwendig war. Da das gewellte äussere Rohr als verlorene Form dient, können teure Giess- oder Imprägnierformen entfallen. Ausserdem kann der mit der erfindungsgemässen Umhüllung versehene Leiter in beliebiger Weise gebogen werden, da sich das gewellte Aussenrohr an jede Leiterkrümmung anpasst. Durch die oben angegebenen Materialien für das aüssere gewellte Rohr ist die Schlagfestigkeit der Umhüllungsisolation ebenso gewährleistet wie eine geringe Wasserdampfdurchlässigkeit. Durch die Verwendung eines entsprechenden Thermoplastes wird das selbstverlöschende Verhalten der Aussenhülle der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation gewährleistet.
- Die erfindungsgemässe Umhüllungsisolation lässt sich aber auch unter einem wesentlich geringeren Arbeitsaufwand herstellen als die bisher bekannten Umhüllungsisolationen. Ein besonders vorteilhaftes Herstellungsverfahren sieht es vor, das gewellte Rohr zunächst auf den Leiter aufzubringen, von dem es durch Abstandshalter radial weitgehend gleichmässig beabstandet ist, woraufhin der Hohlraum zwischen dem Leiter, den Abstandshaltern und dem gewellten Rohr durch flüssige Kunststoffausgangsprodukte gefüllt wird, wie anschliessend ausgehärtet werden. Vorteilhafterweise erfolgt das Einfüllen der Kunststoffausgangsprodukte in den Hohlraum zwischen Leiter, Abstandshaltern und gewelltem Rohr unter Vakuum. Damit wird gewährleistet, dass der Hohlraum vollständig und gasblasenfrei mit dem reaktiven Giessharz gefüllt wird.
- Nachfolgend soll die erfindungsgemässe Umhüllungsisolation anhand der Zeichnung näher beschrieben werden - in dieser zeigen:
- Fig. 1 einem mit der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation versehenen Leiter im Längsschnitt,
- Fig. 2 eine erste Variante der äusseren Isolierschicht der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation in teilweise geschnittener Darstellung, und
- Fig. 3 eine zweite Variante der äusseren Isolierschicht der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation in teilweise geschnittener Darstellung.
- Der Leiter 6 von Fig. 1 ist von einer mehrlagigen Umhüllungsisolation 4 umgeben, die aus Papier oder einem Vliesstoff besteht. In den Isolierwickel 4 sind in bekannter Weise leitende Einlagen 3 zur Steuerung des Potentials eingebettet. Die äussere Isolierschicht der Umhüllungsisolation wird von einem gewellten Rohr 1 gebildet, das aus einem elastischen und/oder thermoplastischen Material besteht.
- Zur Bildung eines fugenfreien Verbundisolierkörpers sind sämtliche Hohlräume zwischen der Innenwandung des gewellten Rohrs 1 und der Wickelschicht 4 mit einem Giessharz 2 ausgefüllt und die Schichten aus Papier oder Vlies mit Giessharz vollständig durchtränkt.
- Ein Ausbreiten von Kriechströmen in axialer Richtung und insbesondere in den kritischen Endbereichen der Umhüllungsisolation wird durch die gewellte Struktur der äusseren Isolierschicht erschwert.
- Zwei Varianten der Wellung des äusseren Rohres 1 sind in den Figuren 2 und 3 angegeben. Gemäss Fig. 2 verläuft die Wellung 9 des äusseren Rohres 1 der Umhüllungsisolation spiralförmig kontinuierlich. Bei der Variante von Fig. 3 ist die Wellung des Rohres 1 von axial gleichmässig beabstandeten Ringwülsten 10 gebildet. Beide Varianten eignen sich zu einer wirksamen Unterdrückung von axialen Kriechströmen auf der Oberfläche der Umhüllungsisolation.
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