[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umhüllungsisolation für Hochspannungsleiter
der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben Art.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Umhüllungsisolation
für Hochspannung führende Leiter über die gesamte zu isolierende Leiterlänge auszubilden.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] Ein Ausbreiten von Kriechströmen in axialer Richtung und insbesondere in den kritischen
Endbereichen der Umhüllungsisolation wird durch die gewellte Struktur der äusseren
Isolierschicht erschwert.
[0019] 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.
1. Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter beliebiger Geometrie, bestehend
aus wenigstens einer inneren und einer äusseren Isolierschicht, dadurch gekennzeichnet,
dass die äussere Isolierschicht aus einem gewellten Rohr (1) besteht, das mit der
inneren Isolierschicht (2-4) zu einem fugenfreien Verbundisolierkörper vereinigt
ist, der den Leiter (6) umschliesst.
2. Umhüllungsisolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte
Rohr (1) aus einem thermoplastischen Material besteht.
3. Umhüllungsisolation nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das thermoplastische
Material ein Polyamid ist.
4. Umhüllungsisolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte
Rohr (1) aus einem elastischen Material besteht.
5. Umhüllungsisolation nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte
Rohr (1) aus einem thermoplastischen Elastomer besteht.
6. Umhüllungsisolation nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Thermoplast
selbstverlöschend ist.
7. Umhüllungsisolation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Innenwandung des gewellten Rohres (1) mit einem Haftvermittler versehen ist.
8. Umhüllungsisolation nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
dass das gewellte Rohr (1) haftvermittelnd behandelt ist.
9. Umhüllungsisolation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, das
die Wellung des Rohres (1) aus axial beabstandeten, parallelen Ringwülsten (10) besteht.
10. Umhüllungsisolation nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch eine
spiralförmig verlaufende Wellung (9) des Rohres (1).
11. Umhüllungsisolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Isolierschicht (2) aus einem Giessharz besteht.
12. Umhüllungsisolation nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die innere
Isolierschicht (2) aus einem Epoxidharz besteht.
13. Umhüllungsisolation nach Anspruch 11, mit einem die Leiteroberfläche umschliessenden
Isolierwickel (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Giessharzschicht (2) zwischen
dem gewellten Rohr (1) und dem die Leiteroberfläche umschliessenden Isolierwickel
(4) eingebracht ist, und sämtliche Hohlräume in den Isolierschichten mit Giessharz
ausgefüllt sind.
14. Umhüllungsisolation nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
dass das gewellte Rohr (1) über Abstandshalter auf der Leiteroberfläche aufliegt,
und dass die innere Isolierschicht (2) den Hohlraum zwischen gewelltem Rohr (1) und
Leiteroberfläche vollständig ausfüllt.
15. Verfahren zur Herstellung der Umhüllungsisolation gemäss einem der Ansprüche
1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das gewellte Rohr auf den Leiter aufgebracht
wird, von dem es durch Abstandshalter radial weitgehend gleichmässig beabstandet ist,
dass der Hohlraum zwi schen dem Leiter, den Abstandshaltern und dem gewellten Rohr
durch flüssige Kunststoffausgangsprodukte gefüllt wird, und dass diese Füllung anschliessend
ausgehärtet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte
unter Vakuum in den Hohlraum zwischen Leiter, Abstandshalter und gewelltem Rohr eingefüllt
werden.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, 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.
18. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadruch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter
zusammen mit dem gewellten Rohr auf den Leiter aufgeschoben wird.
19. Verfahren nach Anspruch 17, dadruch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus
einem auf den Leiter aufgebrachten Papier- oder Kunststoffwickel bestehen.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandshalter aus
einem Vliesstoff bestehen.
21. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte
Epoxidharze sind.
22. Verfahren nach Anspruch 15, dadruch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte
ungesättigte Polyester sind.
23. Verfahren nach Anspruch 15, dadruch gekennzeichnet, dass die flüssigen Kunststoffausgangsprodukte
Polyurethane sind.