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Dokumentenidentifikation DE10235438A1 27.11.2003
Titel Hohlisolator
Anmelder Siemens AG, 80333 München, DE
Erfinder Höfner, Roland, 96328 Küps, DE
DE-Anmeldedatum 02.08.2002
DE-Aktenzeichen 10235438
Offenlegungstag 27.11.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.11.2003
IPC-Hauptklasse H01B 17/14
IPC-Nebenklasse H01B 17/32   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator (1) für hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement (3) aus einem mit Fasern (5) verstärkten Duroplasten aufweist. Zum dauerhaften Schutz der Fasern (5) des Tragelements (3) vor einem chemischen Angriff durch schädigende Zersetzungsprodukte (15), beispielsweise aus der Reaktion eines Inertgases, ist das Tragelement (3) auf der dem Hohlraum (17) zugewandten Innenseite mit einer diffusionsdichten Schutzschicht (7) beschichtet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators (1). Die diffusionsdichte Schutzschicht (7) besteht vorzugsweise aus einem Epoxidharz (13) oder aus Polyethylen.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Hohlisolator für eine hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement aus einem mit Fasern verstärkten Duroplasten aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Hohlisolators.

Ein Hohlisolator der genannten Art wird z. B. eingesetzt, um über Messwandler Strom oder Spannung an hochspannungsführenden Teilen sicher messen zu können. Auch wird ein derartiger Hohlisolator verwendet, um beispielsweise Hochspannungen in einen Transformator leiten zu können. Im ersteren Fall ist der Messwandler im Hohlraum des Hohlisolators angeordnet, wobei die eine Seite des Messwandlers mit dem hochspannungsführenden Teil und die andere Seite des Messwandlers mit einem Messgerät oder mit Masse verbunden ist. Im zweiten Fall wird beispielsweise von einer hochspannungsführenden Leitung über den Hohlraum des Hohlisolators ein Stromleiter in den Transformator geführt.

Das Tragelement des Hohlisolators kann auf seiner Außenseite mit einem Überzug aus Schirmen versehen sein. Als Material für diese Schirme hat sich Siliconkautschuk bewährt. Der Überzug aus Siliconkautschuk ist dabei mit dem Duroplasten des Tragelements fest verbunden. Man spricht auch von einem sogenannten Verbundisolator.

Der Duroplast des Tragelements ist für die mechanische Stabilität des Hohlisolators ausschlaggebend. Unter einem Duroplasten wird ein engmaschig bis zur Zersetzungstemperatur vernetzter hochpolymerer Werkstoff verstanden, welcher bei niederen Temperaturen stahlelastisch ist und auch bei hohen Temperaturen nicht viskos fließt. Die Glasübergangstemperatur eines Duroplasten liegt stets oberhalb von 50 °C. Zu den Duroplasten gehören beispielsweise Phenoplaste, Aminoplaste, Epoxidharze, Acryl- und Alzydharze sowie ungesättigte Polyesterharze.

Bei der Messung oder Durchführung von hohen Spannungen oder Strömen über den Hohlisolator treten zwangsläufig zwischen den zu isolierenden Teilen, welche sich auf stark unterschiedlichem Potential befinden, sehr kurze Abstände auf. Es bilden sich Bereiche mit kritischen Feldstärken, an welchen leicht Überschläge oder Entladungen stattfinden können, die zur Zerstörung des Hohlisolators oder des Gerätes, an welchem der Hohlisolator angeordnet ist, führen können. Zur Vermeidung derartiger Phänomene ist es bekannt, zur Potentialsteuerung bei Durchführungen im Inneren des Hohlisolators Steuerelektroden anzubringen, die mit den Armaturen, mit welchen der Hohlisolator befestigt wird, elektrisch kontaktiert sind. Auf diese Weise lässt sich die Potentialverteilung zwischen dem durchgeführten Leiter und der Masse steuern.

Weiter ist aus DE 32 08 358 C2 ein Gießharzisolator bekannt, bei welchem als Potentialsteuermittel kapazitive Feldsteuereinlagen in den Gießharzkörper des Isolators eingegossen sind. Hierzu wird zunächst ein Vorkörper mit stufenförmig aufeinander folgenden Umfangbereichen gegossen. Nach Entnahme aus der Gussform wird dessen Mantelfläche mit einem elektrisch leitfähigen Belag versehen und anschließend in einem zweiten Guss mit einer äußeren Gießharzhülle vergossen. Da mit zwei Gussformen gearbeitet werden muss und zudem viele getrennte Arbeitsschritte erforderlich sind, ist das beschriebene Verfahren aufwendig und kostenintensiv, so dass der auf diese Weise erhältliche Gießharzisolator nachteiligerweise sehr teuer ist.

Aus der DE 198 56 123 C2 ist ein Hohlisolator für hohe Spannungen bekannt, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement aus einem Duroplasten und ein Potentialsteuermittel aufweist, wobei das Potentialsteuermittel mit dem Duroplasten des Tragelements vergossen und zumindest teilweise mit Fasern eingespult ist. Hierdurch ist weder ein aufwendiges Aufbringen des Potentialsteuermittels auf dem durchzuführenden Leiter noch die nachträgliche Einbringung des Potentialsteuermittels im Inneren des Hohlisolators erforderlich, da die Montage des Potentialsteuermittels und die Herstellung des Tragelements zu einem einzigen Arbeitsgang verbunden sind.

Aus isoliertechnischen Gründen werden in bestimmten Anwendungsfällen des Hohlisolators die Isolatoren mit einem Inertgas befüllt. Dieses Inertgas ist beispielsweise Schwefelhexafluorid SF6, welches einen großen Elektronenanlagerungsquerschnitt, insbesondere für niederenergetische Elektronen aufweist. Durch das Inertgas wird die Ausbildung von Überschlägen oder eines Lichtbogens unterdrückt. Doch selbst bei solchen gasisolierten SF6-Hochspannungsschaltern, die im Einsatzfall in einem Hohlisolator angeordnet sind, können bei einem Schaltvorgang Lichtbögen auftreten, die zu Zersetzungsprodukten in dem gaserfüllten Hohlraum führen. In der Veröffentlichung "SIMOTEC Verbundisolatoren: Ihr Schlüssel zu einer neuen Generation von Schaltanlagen", Best.-Nr. A96001- U10-A413, der Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, von 1996 ist beschrieben zum Schutz des hohlen Tragelements dieses innen mit einem Polyester-Liner als Schutz gegen die SF6-Zerfallsprodukte auszustatten. Dieser Polyester-Liner bietet dabei einen gewissen Schutz des hohlen Tragelements vor einer direkten Beaufschlagung mit chemisch aggressiven Zerfallsprodukten des SF6-Inertgases.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Hohlisolator der eingangs genannten Art anzugeben, der eine hohe Zuverlässigkeit selbst unter schwierigsten Betriebsbedingungen bei langen Standzeiten aufweist. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Herstellungsverfahren anzugeben.

Die erstgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Hohlisolator für eine hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement aus einem mit Fasern verstärkten Duroplasten aufweist, wobei zum Schutz der Fasern die Innenseite des Tragelements mit einer diffusionsdichten Schutzschicht beschichtet ist.

Die Erfindung geht dabei bereits von der Erkenntnis aus, dass die konventionellen Maßnahmen zum Schutz des Tragkörpers vor einer Beaufschlagung mit aggressiven Zersetzungsprodukten aus dem Inertgas bei einer mittels des Hohlisolators gasisolierten Hochspannungseinrichtung im Hinblick auf die Dauerhaltbarkeit unzureichend sind. So bieten die oben erwähnten bekannten Polyester-Liner, mit denen die Innenseite des Tragelements zu diesem Zweck ausgekleidet wurde keinen dauerhaften Schutz für die in dem Duroplasten eingebetteten Fasern. Es hat sich nämlich gezeigt, dass diese Maßnahme nur verzögert wirkt, aber nicht geeignet ist einen chemischen Angriff mit SF6-Zersetzungsprodukten tatsächlich auch dauerhaft zu unterbinden. Die Erfindung hat hingegen erstmals erkannt, dass für die Langzeitstabilität von Schutzmaßnahmen für das Tragelement Diffusionseffekte zu berücksichtigen sind. Die konventionellen Maßnahmen, bei dem zum Schutz der Fasern die Innenseite des hohlen Tragelements mit einem epoxidharzgetränkten Polyestervlies oder Polyesterfäden beschichtet wurde, bietet zwar Schutz gegen eine direkte Beaufschlagung mit Zersetzungsprodukten, jedoch keinen Langzeitschutz aufgrund der zu verzeichnenden Diffusionseffekte. Es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Grenzfläche zwischen dem Polyestervlies und dem hohlen Tragelement eine Schwachstelle bildet, da diese nicht hinreichend diffusionsdicht ist. Die führt dazu, dass im Langzeitbetrieb des Hohlisolators schädigende Substanzen in den Tragkörper eindringen und dort vor allem die Fasern zerstören. Die Erfindung sieht hier nunmehr vor, zum Langzeitschutz der Faser vor einem chemischen Angriff mit Zersetzungsprodukten aus dem Inertgas die Innenseite des Tragelements mit einer diffusionsdichten Schutzschicht zu versehen. Durch die diffusionsdichte Ausbildung der Schutzschicht wird das Tragelement vorteilhafterweise sowohl vor einer direkten Beaufschlagung mit aggressiven Zersetzungsprodukten als auch vor einem Eindiffundieren schädigender Substanzen auf einer längeren Zeitskala durch die Schutzschicht in das Tragelement hinein sicher geschützt. Die Grenzflächenproblematik der herkömmlichen Maßnahmen, bei der eine hohe Mobilität der schädigenden Substanzen durch die Grenzschicht zu den Fasern des Tragelements zu verzeichnen ist, ist dadurch unterbunden.

Ein besonders aggressives Zersetzungsprodukt von SF6- Schutzgas ist die Flusssäure HF, deren Bildung aus Restwasser in chemischer Reaktion mit SF6 im gaserfüllten Hohlraum des Hohlisolators durch einen Lichtbogen begünstigt wird. Flusssäure ist in hohem Maße migrationsfähig und chemisch besonders aggressiv gegenüber Fasern, insbesondere Glasfasern. Die Erfindung hat diese Problematik erstmals erkannt und verleiht dem Tragkörper durch die diffusionsdichte Schutzbeschichtung eine besonders hohe Passivität gegenüber einem derartigen chemischem Angriff und zwar für einen sehr langen Zeitraum.

Als für die mechanische Stabilität des Tragelements besonders vorteilhaft hat sich die Verwendung eines mit Glasfasern verstärkten Duroplasten gezeigt. Auch andere isolierende Fasern, wie Polyester- oder Aramidfasern, können eingesetzt werden. Letztere sind für hohe Festigkeiten des Tragelements zu verwenden.

Ein besonders bevorzugter Duroplast ist Epoxidharz. Wobei die Fasern in den Epoxidharz eingebettet sind. Hierdurch ist das Tragelements gleichzeitig mit Fasern verstärkt.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung besteht die Schutzschicht aus Polyethylen oder Epoxidharz. Polyethylen ist gegen Wasser, Säuren, Alkalien und die meisten organischen Lösungsmittels beständig, ebenso Epoxidharz. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass eine Schutzschicht aus Polyethylen oder Epoxidharz, welche auf die Innenseite des Tragelements aufgebracht wird neben der chemischen Resistenz diffusionsdicht ist. Vorteilhafterweise bildet insbesondere die Grenzfläche zwischen der Schutzbeschichtung aus Polyester oder Epoxidharz und dem mit Fasern verstärkten Duroplasten eine hoch wirksame Barriere gegenüber Migration von die Fasern schädigenden Zersetzungsprodukten des Inertgases.

Vorzugsweise weist die Schutzschicht einen Füllstoff oder Zuschlagsstoff, insbesondere Quarzmehl, auf. Diese Füllstoffe können je nach Anwendungsfall auch zur Einstellung der mechanischen Eigenschaften im Hinblick auf die Druck- oder Biegebelastung in der Schutzschicht eingelagert sein. Auch ist eine Anpassung der mechanischen Eigenschaften der Schutzschicht an die mechanischen Eigenschaften des Tragelements durch die optionalen Zuschlagsstoffe möglich. Besonders vorteilhaft wirkt sich die Beimengung von Füllstoffen aber auf die Kosten aus, da entsprechend weniger Epoxidharz eingesetzt werden muss. Wichtig dabei ist, dass die Füllstoffe selbst diffusionsdicht gegenüber den Zersetzungsprodukten sind.

Vorzugsweise grenzt die den Fasern zugewandte Seite der Schutzschicht an eine Zwischenschicht an, die ein Polyestervlies oder Polyesterfäden enthält. Die Zwischenschicht ist dabei vorteilhafterweise zwischen dem Tragkörper und der diffusionsdichten Schutzschicht als Anpassschicht vorgesehen. Hierdurch ist es auch möglich bereits mit einem Polyestervlies beschichtete Tragelemente zusätzlich mit einer diffusionsdichten Schutzschicht gemäß der Erfindung zu beschichten, d. h. Hohlisolatoren mit konventionellen Schutzmaßnahmen mit einem Langzeitschutz zu versehen.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Hohlisolators für eine hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement aus einem mit Fasern verstärkten Duroplasten aufweist, wobei gemäß dem Filament-Winding- Verfahren durch Aufspulen von Fasern auf einem Formkörper unter gleichzeitigem oder abschließendem Auftragen des Duroplasten eine Rohform des Tragelements gebildet wird, und wobei durch eine Wärmebehandlung der Duroplast unter Bildung des Tragelements ausgehärtet wird, wobei eine Beschichtungsmasse zur Ausbildung einer diffusionsdichten Schutzschicht aufgetragen wird. In bevorzugter Ausgestaltung wird die Beschichtungsmasse auf den Formkörper aufgetragen.

Die Rohform des Tragelements wird gemäß dem sogenannten Filament-Winding-Verfahren hergestellt, in dem Fasern unter gleichzeitigem oder abschließendem Auftragen des Duroplasten auf einen Formkörper gespult werden, auf den zur Herstellung der diffusionsdichten Schutzbeschichtung zuvor eine geeignete Beschichtungsmasse aufgetragen wurde. Das gleichzeitige Auftragen des Duroplasten geschieht beispielsweise durch Verwendung von mit den Duroplasten getränkten Glasfasern. Nach der Wärmebehandlung ist ein Tragelement gebildet, das mit der diffusionsdichten Schutzschicht beschichtet ist.

In alternativer Ausgestaltung kann die diffusionsdichte Schutzschicht auch nachträglich auf ein bereits fertiggestelltes Tragelement aufgebracht werden, in dem eine geeignete Beschichtungsmasse auf die Innenseite des Tragelements aufgetragen und anschließend ausgehärtet wird.

Auch ist es möglich einen bereits ausgehärteten Rohling als Schutzschicht in das hohle Tragelement einzupassen und mit dem Tragelement fest zu verbinden.

In bevorzugter Ausgestaltung wird als Beschichtungsmasse für die Schutzschicht ein Epoxidharz oder ein Polyethylen verwendet. Die Beschichtungsmasse kann für ein besseres und gezieltes Auftragen bereits teilweise gehärtet, d. h. vorgehärtet sein oder in Form eines Prepregs im Falle von Epoxidharz vorliegen.

Bei der Herstellung der Rohform des Tragelements nach dem Filament-Winding-Verfahren kann optional beim Einspulvorgang zusätzlich ein Potentialsteuermittel zumindest teilweise mit eingespult werden, sofern dies für eine bestimmte Anwendung des Hohlisolators gewünscht ist.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahren ergeben sich in analoger Weise aus den bereits weiter oben genannten Vorteilen zu dem Hohlisolator.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen schematisch und nicht maßstäblich:

Fig. 1 in teilweise aufgebrochener Darstellung einen Hohlisolator mit einem hohlzylindrischen Tragelement mit einer diffusionsdichten Schutzschicht,

Fig. 2 in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 eine diffusionsdichte Schutzschicht auf dem Tragelement, und

Fig. 3. in einem vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 eine diffusionsdichte Schutzschicht, die über eine Zwischenschicht an den Tragkörper angebunden ist.

Fig. 1 zeigt in teilweise aufgebrochener Darstellung einen Hohlisolator 1 mit einem hohlzylindrischen Tragelement 3 aus einem mit Glasfasern verstärkten Expoxidharz und kann optional mit einem Potentialsteuermittel 23, welches an der Innenseite des hohlzylindrischen Tragelements 3 mit dem Epoxidharz vergossen ist, aufweisen. Weiter ist zum Schutz der Glasfasern die Innenseite des Tragelements 3 mit einer diffusionsdichten Schutzschicht 7 beschichtet. Die Außenseite des hohlzylindrischen Tragelements 3 ist mit Isolatorschirmen 29 aus einem Siliconkautschuk umhüllt. Weiter sind an den Enden des hohlzylindrischen Tragelements 3 metallische Armaturen 21befestigt. Die metallischen Armaturen 21 dienen zur Befestigung und Erdung des Hohlisolators 1. Durch das hohle Tragelement 3 des Hohlisolators 1 ist ein Hohlraum 17 gebildet, welcher eine elektrische Einrichtung erforderlichen unter einer Inertgasatmosphäre aufnehmen kann. Dies kann beispielsweise ein gasisolierter SF6-Hochspannungsschalter sein.

Das optionale Potentialsteuermittel 23 ist als eine Metallfolie aus Kupfer oder Aluminium ausgebildet, welche die Innenseite des hohlzylindrischen Tragelements 23 umläuft und dabei eine Potentialsteuerelektrode in Form eines Zylinderrohrs der Höhe h ausbildet. Die Höhe h richtet sich dabei nach den spezifischen Potentialverhältnissen.

Die Metallfolie des Potentialsteuermittels 23 ist an der Innenseite des hohlzylindrischen Tragelements 3 derart mit dem Epoxidharz vergossen, dass ihre innere Oberfläche 25 nicht von dem Epoxidharz bedeckt, sondern frei zugänglich ist. Die innere Oberfläche 25 bildet hier mit der inneren Seite des hohlzylindrischen Tragelements 3 eine gemeinsame Oberfläche. Über die frei zugängliche innere Oberfläche 25 der Metallfolie wird das Potentialsteuermittel 23 über eine Kontakteinrichtung 27 in Form einer metallischen Litze mit der Armatur 21 elektrisch kontaktiert.

Zur Herstellung des hohlzylindrischen Tragelements 3 wird das sogenannte Filament-Winding-Verfahren eingesetzt. Ein zylindrischer Formkörper wird zur Bildung der diffusionsdichten Schutzschicht 7 eine geeignete Beschichtungsmasse, z. B. Epoxidharz in Form eines Prepregs oder Polyethylen, aufgetragen. Danach wird der gesamte Formkörper mit Glasfasern eingespult. Zur Aufbringung des Epoxidharzes für das Tragelement 3 kann entweder das sogenannte Trocken-Verfahren, bei welchem nach vollendetem Aufspulen die dabei entstandene Rohform des Gaselements 3 mit Epoxidharz eingegossen wird, oder aber das sogenannte Nass-Verfahren, angewendet werden, bei welchem bereits bei Epoxidharz getränkte Glasfasern aufgesprüht werden.

Nach Erreichen der gewünschten Rohform des Tragelements 3 wird die Rohform einer Wärmebehandlung unterzogen, wobei das weiche Epoxidharz erhärtet. Anschließend wird das hohle Tragelement 3 von dem zylindrischen Formkörper abgezogen.

Alternativ kann auch erst nachträglich, d. h. im Anschluss an die Herstellung des Tragelements 3 aus dem glasfaserverstärkten Epoxidharz wird zum Schutz der Glasfasern die Innenseite des hohlen Tragelements 3 mit der diffusionsdichten Schutzschicht 7 beschichtet. Diese Schutzschicht besteht aus Epoxidharz oder aus Polyethylen, welches auf die Innenseite des Tragelements auf die zu schützenden Bereiche gezielt aufgebracht wird. Der Epoxidharz kann dabei z. B. einfach auf die Innenseite des Tragelements 3 aufgestrichen und in einem weiteren Wärmebehandlungsschritt ausgehärtet werden, so dass eine ausgehärtete diffusionsdichte Schutzschicht 7 aus Epoxidharz auf dem Tragelement 3 gebildet ist.

Diese Schutzschicht 7 bildet eine hoch wirksame Diffusionsbarriere gegenüber Zersetzungsprodukten, wie sie bei einer inertgas-isolierten Einrichtung aus chemischen Reaktionen zwischen dem Inertgas und Restgasbestandteilen in dem Hohlraum 17 unter Einwirkung eines Lichtbogens gebildet werden.

Im Anschluss an die Herstellung des derart mit einer Schutzschicht 7 beschichteten Tragelements 3 wird die Umhüllung mit Isolatorschirmen 29 aus Siliconkautschuk auf das Tragelement 3 aufgeschoben, aufgeschrumpft oder aufgeklebt.

Die Armaturen 21 werden auf das Tragelement 3 aufgeklebt, aufgeschrumpft oder in sonstiger Art und Weise befestigt.

Durch die Schutzschicht 7 ist ein dauerhafter Schutz des Tragelements 3 vor einem chemischen Angriff von Zersetzungsprodukten des Inertgases gegeben, so dass ein besonders zuverlässiger Betrieb bei außerordentlich langen Standzeiten für den Hohlisolator 1 gegeben ist.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in Fig. 1 mit II gekennzeichneten Einzelheit des hohlen Tragelements 3 mit der darauf aufgebrachten diffusionsdichten Schutzschicht 7. Die Schutzschicht 7 ist auf der Innenseite des hohlen Tragelements 3 direkt auf das Tragelement 3 mit einer Schichtdicke d aufgebracht. Die Schichtdicke d beträgt im Ausführungsbeispiel 0.6 mm. Untersuchungen haben gezeigt, dass je nach Wahl des Beschichtungsmaterials für die diffusionsdichte Schutzschicht (7) Schichtdicken d vom mindestens etwa 0.1 mm, insbesondere von mindestens 0.6 mm, vorteilhaft sind. Die Innenseite des Tragelements 3, auf der sich die Schutzschicht (7) befindet, ist dabei die dem Hohlraum 17 zugewandte Seite des Tragelements 3. Durch die Schutzschicht 7 mit angepasster Schichtdicke d ist eine Diffusionsbarriere gebildet, die insbesondere die in das Epoxidharz 13 eingebetteten Fasern 5 vor einem chemischen Angriff durch Zersetzungsprodukte 15 dauerhaft schützt. Solche Zersetzungsprodukte 15 entstehen beispielsweise durch die Zersetzung von SF6-Inertgas im Hohlraum 17 im Falle eines Lichtbogens unter Anwesenheit von Restwasser. Infolge dieser Zersetzungsreaktion entsteht aggressive Flusssäure HF, die die Fasern 5, insbesondere Glasfasern, chemisch zersetzen kann und somit den Tragkörper 3 unbrauchbar macht. Durch die diffusionsdichte Schutzschicht 7 können schädliche Zersetzungsprodukte 15 allerdings die Fasern 5 auf Dauer nicht erreichen. Die Schutzschicht 7 verhindert dabei sowohl eine direkte Beaufschlagung mit aggressiven Zersetzungsprodukten 15 als auch - aufgrund der Diffusionsbarriere - eine allmähliche Migration von Zersetzungsprodukten 15 durch die Schutzschicht 7 und die Grenzschicht 19 in innere Bereiche des Tragelements 3. Die diffusionsdichte Schutzschicht 7 ist dabei als ein Epoxidharz 13 oder Polyethylen ausgebildet und kann erforderlichenfalls noch Zuschlagsstoffe z. B. in Form von Quarzmehl enthalten. Gegenüber den bekannten Ausführungsformen ist die diffusionsdichte Schutzschicht 7 gemäß der Erfindung deutlich überlegen, da erstmals Diffusionseffekte überhaupt berücksichtigt werden, die sich üblicherweise auf einer langen Zeitskala ablaufen und die genannten Schäden verursachen können. Gegenüber den bisher verwendeten Polyester-Liner-Überzügen des Tragelements 3 ist insbesondere die Grenzfläche 19 zwischen der Schutzschicht 7 und dem Tragelement 3 nunmehr diffusionsdicht gegenüber der Migration von Zersetzungsprodukten 15 ausgebildet.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Gegenüber der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist hier die diffusionsdichte Schutzschicht 7 nicht direkt auf das Tragelement 3 aufgebracht, sondern über eine Zwischenschicht 9 mit dem Tragelement 3 verbunden. Hierdurch ist ein Zweischichtsystem aus der Schutzschicht 7 und der Zwischenschicht 9 auf dem Tragelement 3 gebildet. Die Zwischenschicht 9 enthält Polyesterfäden 11, welche auch als Polyestervlies ausgestaltet sein können. Diese sind in Epoxidharz 13 eingebettet. Durch diesen Mehrschichtaufbau ist eine erste Grenzfläche 19A sowie eine zweite Grenzfläche 19B gebildet, die die Zwischenschicht 9 begrenzen. Die erste Grenzfläche 19A ist die Kontaktfläche zwischen der Schutzschicht 7 und der Zwischenschicht 9. Die zweite Grenzfläche 19B ist die Kontaktschicht zwischen der Zwischenschicht 9 und dem mit Fasern 5 verstärkten Expoxidharz 13 des Tragelements 3. Durch die Schutzschicht 7 wird die Diffusion von schädigenden Zersetzungsprodukten 15 durch die Grenzfläche 19A sicher und dauerhaft verhindert. Somit ist sowohl die Zwischenschicht 9 als auch das Tragelement 3 vor einem chemischen Angriff infolge Migration von Teilchen geschützt. Da die Zwischenschicht 9 in konventioneller Weise als ein in ein Epoxidharz 13 eingebettetes Polyestervlies 11 ausgestaltet ist, können auch bereits eine derartige Zwischenschicht 9 aufweisende Tragelemente 3 nachträglich noch mit der diffusionsdichten Schutzschicht 7 beschichtet werden, um einen Langzeitschutz zu ermöglichen, der die schädlichen Diffusionseffekte unterdrückt. Die Zwischenschicht 9 kann hierbei auch eine Anpassfunktion und eine Haftvermittlung der Schutzschicht 7 auf dem Tragelement 3 erfüllen.


Anspruch[de]
  1. 1. Hohlisolator (1) für eine hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement (3) aus einem mit Fasern (5) verstärkten Duroplasten aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Schutz der Fasern (5) die Innenseite des Tragelements (3) mit einer diffusionsdichten Schutzschicht (7) beschichtet ist.
  2. 2. Hohlisolator (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern (5) Glasfasern sind.
  3. 3. Hohlisolator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Duroplast ein Epoxidharz (13) ist, in den die Fasern (5) eingebettet sind.
  4. 4. Hohlisolator (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (7) aus Polyethylen oder Epoxidharz (13) besteht.
  5. 5. Hohlisolator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (7) einen Zuschlagsstoff, insbesondere Quarzmehl, ausweist.
  6. 6. Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die den Fasern (5) zugewandte Seite der Schutzschicht (7) an eine Zwischenschicht (9) angrenzt, die ein Polyestervlies (11) enthält.
  7. 7. Hohlisolator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzschicht (7) eine Schichtdicke (d) von mindestens 0.1 mm, insbesondere von mindestens 0.6 mm, aufweist.
  8. 8. Verfahren zur Herstellung eines Hohlisolators (1) für eine hohe Spannung, der einen Isolierkörper mit einem hohlen Tragelement (3) aus einem mit Fasern (5) verstärkten Duroplasten aufweist, wobei gemäß dem Filament-Winding-Verfahren durch Aufspulen von Fasern (5) auf einen Formkörper unter gleichzeitigem oder abschließenden Auftragen des Duroplasten eine Rohform des Tragelements (3) gebildet wird, und wobei durch eine Wärmebehandlung der Duroplast unter Bildung des Tragelements (3) ausgehärtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsmasse zur Ausbildung einer diffusionsdichten Schutzschicht (7) aufgetragen wird.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmasse auf den Formkörper aufgetragen wird.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsmasse auf der Innenseite des Tragelement (3) aufgetragen wird.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 8, 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Beschichtungsmasse ein Epoxidharz oder Polyethylen verwendet wird.






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