Verfahren zur Umhüllungsisolation für Hochspannung führende Leiter

Abstract

 Es wird eine Umhüllungsisolation für Hochspannung führen­de Leiter beliebiger Geometrie beschrieben, die aus wenig­stens einer inneren und einer äusseren Isolierschicht be­steht. Zur Gewährleistung einer durchgehend guten Isolation einschliesslich der Endbereiche der Umhüllungsisolation ist es vorgesehen, für die äussere Isolierschicht ein gewelltes Rohr zu verwenden, das mit der inneren Isolierschicht oder den inneren Isolierschichten zu einem fugenfreien Verbund­körper vereinigt ist, der den Leiter umschliesst.

Beschreibung

[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.

Ansprüche

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.

Zeichnung