EP0337949B1 - Verfahren zur Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter - Google Patents

Verfahren zur Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter Download PDF

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EP0337949B1
EP0337949B1 EP89810261A EP89810261A EP0337949B1 EP 0337949 B1 EP0337949 B1 EP 0337949B1 EP 89810261 A EP89810261 A EP 89810261A EP 89810261 A EP89810261 A EP 89810261A EP 0337949 B1 EP0337949 B1 EP 0337949B1
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corrugated tube
conductor
spacers
tube
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Hans Felix
Mathias R. Fünfschilling
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Moser Glaser and Co AG
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Moser Glaser and Co AG
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/17—Protection against damage caused by external factors, e.g. sheaths or armouring
    • H01B7/18—Protection against damage caused by wear, mechanical force or pressure; Sheaths; Armouring
    • H01B7/184—Sheaths comprising grooves, ribs or other projections
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/02—Disposition of insulation
    • H01B7/0241—Disposition of insulation comprising one or more helical wrapped layers of insulation
    • H01B7/025—Disposition of insulation comprising one or more helical wrapped layers of insulation comprising in addition one or more other layers of non-helical wrapped insulation

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing 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 for an epoxy-insulated conductor which is wrapped with smooth plastic film strips.
  • 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 a very 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 casing insulation, where a large electric field occurs in the axial direction.
  • the object of the invention is to produce a sheath insulation for conductors carrying high voltage over the entire conductor length to be insulated.
  • the method according to the invention for producing a sheath insulation on the basis of a joint-free composite insulating body thus ensures excellent insulation in both the radial and the axial direction over the entire length of the sheath insulation.
  • the corrugated outer structure of the sheath insulation produced 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 formed in a spiral shape 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 is advantageously produced from a casting resin, in particular an epoxy resin, which completely fills the cavities between the inner wall of the corrugated tube and the conductor surface.
  • a main insulating layer can be applied to the conductor surface, 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 by corona treatment, or the inner wall of the corrugated tube is provided with an adhesion promoter .
  • the process according to the invention for producing the casing insulation thus stands out from the previously known production processes by a number of advantages.
  • the sheath produced by this method also does not require any post-treatment of the surface, as was necessary with the previously known impregnated sheath insulation.
  • the corrugated outer tube serves as a lost shape, expensive casting or impregnation molds can be omitted.
  • the conductor provided with the sheath produced by the method according to the invention can be bent in any way, since the corrugated outer tube adapts to any curvature of the conductor.
  • the above-mentioned materials for the outer corrugated pipe guarantee the impact resistance of the casing insulation as well as low water vapor permeability.
  • an appropriate thermoplastic By using an appropriate thermoplastic, the self-extinguishing behavior of the outer casing of the casing insulation produced by the method according to the invention is ensured.
  • the method according to the invention requires a significantly lower amount of work than the previously known methods for producing sheath insulation.
  • the manufacturing method according to the invention provides for the corrugated tube to be initially applied to the conductor, from which it is spaced radially evenly to a large extent by spacers, whereupon all cavities between the conductor, the spacers and the corrugated tube are filled with liquid plastic starting products, which are then cured . This is advantageously done Filling the plastic raw materials into the cavities between the conductor, spacers and corrugated pipe under vacuum. This ensures that the cavity is completely filled with the reactive casting resin without gas bubbles.
  • the conductor 6 of Fig. 1 is surrounded by a multi-layer wrapping 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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  • Insulating Bodies (AREA)
  • Insulated Conductors (AREA)
  • Organic Insulating Materials (AREA)
  • Communication Cables (AREA)
  • Manufacturing Of Electrical Connectors (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Umhüllungsisolation für Hochspannungsleiter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen 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.
  • Aus der Fr. A - 2 315 153 ist bekannt, spannungsführende Leiter mit einem Wellschlauch zu umschliessen. Der Wellschlauch wird dabei unmittelbar ohne Zwischenschicht auf den blanken Leiter aufgebracht.
  • Ferner ist aus der IEE Monographie "Electrical insulating materials" von R.W Sillars, 1978, Kapitel 9.5 Epoxy Resins, S. 192 - 197, die Herstellung von Laminaten aus Geweben, Papier, Glasfaserfilamenten und Epoxidharzen bekannt.
  • 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 herzustellen.
  • Gelöst wir diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung einer 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 erfindungsgemäss hergestellten 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 wird vorteilhafterweise aus einem Giessharz, insbesondere einem Epoxidharz, das die Hohlräume zwischen der Innenwandung des gewellten Rohres und der Leiteroberfläche vollständig ausfüllt, hergestellt. Alternativ hierzu kann auf die Leiteroberfläche eine Hauptisolierschicht aufgebracht werden, die gegebenenfalls mit einer weiteren Isolierschicht umwickelt wird. 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 werden mit dem Kunststoff ausgefüllt.
  • In dem Fall, dass die Hohlräume zwischen dem gewellten Rohr und der Leiteroberfläche nur mit Giessharz vollständig ausgefüllt werden, 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 Verklebung 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 Rohes ist mit einem Haftvermittler versehen.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren zu Herstellung der Umhüllungsisolation hebt sich also durch eine Reihe von Vorteilen von den bisher bekannten Herstellungsverfahren ab. Neben der entscheidend wichtigen Dichtheit der erfindungsgemässen Umhüllungsisolation über die gesamte Länger der Umhüllung und der verbesserten Kriechstromfestigkeit erfordert die nach diesem Verfahren hergestellte Umhüllung auch keinerlei Nachbehandlung der Oberfläche, wie sie bei den bisher bekannten imprägnierten Umhüllungsisolationen notwendig war. Da das gewellte äussere Rohr als verlorene Form dient, können teure Giess- oder Imprägnierformen entfallen. Ausserdem kann der mit der nach erfindungsgemässem Verfahren hergestellten Umhüllung versehene Leiter in beliebiger Weise gebogen sein, da sich das gewellte Aussenrohr an jede Leiterkrümmung anpasst. Durch die oben angegebenen Materialien für das äussere 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 nach erfindungsgemässem Verfahren hergestellten Umhüllungsisolation gewährleistet.
  • Das erfindungsgemässe Verfahren benötigt einen wesentlich geringeren Arbeitsaufwand als die bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von Umhüllungsisolationen. Das erfindungsgemässe Herstellungsverfahren sieht es vor, das gewellte Rohr zunächst auf den Leiter aufzubringen, von dem es durch Abstandshalter radial weitgehend gleichmässig beabstandet ist, woraufhin sämtliche Hohlräume zwischen dem Leiter, den Abstandshaltern und dem gewellten Rohr durch flüssige Kunststoffausgangsprodukte gefüllt werden, die anschliessend ausgehärtet werden. Vorteilhafterweise erfolgt das Einfüllen der Kunststoffausgangsprodukte in die Hohlräume 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 nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellte Umhüllungsisolation anhand der Zeichnung näher beschrieben werden - in dieser zeigen:
    • Fig. 1
    einen 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 wir 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.

Claims (19)

  1. Verfahren zu Herstellung einer Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter, bestehend aus wenigstens einer inneren und einer äusseren festen Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Schicht aus einem gewellten Rohr (1) besteht und auf den Leiter aufgebracht wird, von dem es durch Abstandshalter radial weitgehend gleichmässig beabstandet ist, dass die Hohlräume zwischen dem Leiter (6), den Abstandshaltern und dem gewellten Rohr (1) durch flüssige Kunststoffausgangsprodukte gefüllt werden, und dass die Füllung (2-4) anschliessend zu einem fugenfreien Verbundkörper ausgehärtet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte unter Vakuum in den Hohlraum zwischen Leiter, Abstandshalter und gewelltem Rohr eingefüllt werden.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst die Abstandshalter auf den Leiter aufgebracht werden, und dass anschliessend das gewellte Rohr auf den mit den Abstandshaltern versehenen Leiter aufgeschoben wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter zusammen mit dem gewellten Rohr auf den Leiter aufgeschoben werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus einem auf den Leiter aufgebrachten Papier- oder Kunststoffwickel bestehen.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus einem Vliesstoff bestehen.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte Giessharze sind.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte Epoxidharze sind.
  9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte ungesättigte Polyester sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte Polyurethane sind.
  11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Rohr (1) aus einem thermoplastischen Material besteht.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische Material ein Polyamid ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Rohr (1) aus einem elastischen Material besteht.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Rohr (1) aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast selbstverlöschend ist.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung des gewellten Rohres (1) mit einem Haftvermittler versehen ist.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Rohr (1) haftvermittelnd behandelt ist.
  18. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellung des Rohres (1) aus axial beabstandeten, parallelen Ringwülsten (10) besteht.
  19. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 17, gekennzeichnet durch eine spiralförmig verlaufende Wellung (9) des Rohres (1).
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