(19)
(11) EP 1 575 061 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
14.09.2005  Patentblatt  2005/37

(21) Anmeldenummer: 05101225.0

(22) Anmeldetag:  18.02.2005
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7H01B 3/56, H01B 3/18
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL BA HR LV MK YU

(30) Priorität: 23.02.2004 DE 102004008751

(71) Anmelder: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT
80333 München (DE)

(72) Erfinder:
  • Hammer, Thomas Dr.
    91334, Hemhofen (DE)
  • Hartmann, Werner Dr.
    91085, Weisendorf (DE)

   


(54) Mittel zur elektrischen Isolierung von Mittel- und Hochspannungskomponenten


(57) Insbesondere bei Hochspannungsschaltanlagen werden bisher durchweg elektrische Isolationen aus Stickstoff (N2) oder Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet. Gemäß der Erfindung wird als Mittel zur Isolierung ein Material (3) mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften verwendet, wobei sich in diesem Material gasenthaltende Poren, die eine weitgehend monodisperse Verteilung haben, befinden. Das Material kann ein Polymer, insbesondere ein Polymerschaum, sein. Möglich sind aber auch Schüttungen von diskreten Materialhohlteilchen (40), deren innerer Hohlraum einer Pore entspricht.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zur elektrischen Isolierung von Mittel- und Hochspannungskomponenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

[0002] Schaltgeräte und Schaltanlagen im Mittel- und Hochspannungsbereich müssen zur Senkung der Baugröße und damit auch der Kosten mit speziellen Isoliermedien elektrisch isoliert werden, da die Umgebungsluft für das Erzielen einer kompakten Bauweise eine nicht ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist. Hierfür wird ein billiges, umweltverträgliches, schwer entflammbares Isoliermedium mit möglichst hoher dielektrischer Festigkeit benötigt. Um auch komplizierte Bauformen isolieren zu können, sollte das Isoliermedium möglichst in flüssiger oder Gasform eingesetzt werden können. Die Dichte sollte aus Kosten- und Gewichtsgründen möglichst niedrig sein.

[0003] In den meisten Fällen wird bei Schaltgeräten und Schaltanlagen insbesondere zur Hochspannungsisolation eine Gasfüllung mit dem Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet, mit dem eine gegenüber der Isolation mit Luft bzw. trockenem Stickstoff rund 3fach höhere Durchbruchfeldstärke erzielt werden kann. Dadurch lässt sich eine erhebliche Verringerung der Baugröße und somit eine wesentliche Kostenersparnis gegenüber dem Einsatz von Stickstoff erzielen. SF6 hat nicht nur hervorragende elektrische Eigenschaften, sondern ist auch nicht-toxisch und chemisch sehr stabil. Die letztgenannte Eigenschaft führt allerdings zusammen mit dem hohen Absorptionskoeffizienten im infraroten Spektralbereich zu einem extrem hohen Treibhauspotenzial von ca. 22.000 CO2-Äquivalenten.

[0004] Durch Erhöhung des Drucks lässt sich auch in Stickstoffisolierten Anlagen die Spannungsfestigkeit verbessern, jedoch führt der Aufwand für die Gewährleistung der Betriebssicherheit bei höherem Druck zu erheblichen Mehrkosten gegenüber dem Einsatz von SF6. Alternativen zu dem als hochpotentem Treibhausgas gewerteten SF6 mit vergleichbaren elektrischen und chemischen Eigenschaften aber einem geringeren Treibhauspotential und geringer Toxizität existieren bis heute nicht.

[0005] Bei Transformatoren wird für Isolationszwecke häufig gereinigtes Mineralöl, sog. Transformatorenöl, eingesetzt, was jedoch den Nachteil der Entflammbarkeit, der Umweltschädlichkeit bei Austreten von Isoliermittel und den Nachteil hohen Gewichts und hoher Kosten aufweist. Alternative flüssige Isoliermittel mit geringerer Entflammbarkeit und besserer Umweltverträglichkeit wie z.B. Silikonöl sind sehr teuer und entfallen daher für einen Großteil der Anwendungen.

[0006] Der Einsatz von isolierenden, aushärtbaren Vergussmassen wie Kunstharzen ist aufwendig, teuer und wegen des Schwundes beim Aushärten oft nicht oder nur sehr bedingt einsetzbar.

[0007] Die bei Kabeln eingesetzten Festkörperisolierstoffe auf Kunststoffbasis, wie z.B. vernetztes Polyethylen (PE), sind in Schaltanlagen wegen der komplizierten Geometrie und dem Einsatz bewegter Teile sowie hoher Kosten ebenfalls bisher nicht im Einsatz.

[0008] In der Fachliteratur wird auch bereits vorgeschlagen, als Mittel zur elektrischen Isolierung Kunststoffschäume zu verwenden, wozu insbesondere auf die US 2002/0094443 A1 verwiesen wird. Beispielsweise in "Transaction on Electrical Insulation", Vol. 24 (1989), pp. 239 werden Polyurethanharzschäume als Isolierung vorgeschlagen, wobei die Struktur eines solchen Schaumes in "Proc. of Nordic Insulation", June 14-16 (1999), pp. 261-268 speziell auf Seite 266 in Figur 7 dargestellt und weiter unten als Figur 1 wiedergegeben ist.

[0009] Derartige Schäume haben sich aber in der Praxis nicht bewährt, da es zu Entladungen kommen kann, welche die Wirksamkeit des Schaumes beeinträchtigen.

[0010] Weitere Hinweise zur Verwendung von Schäumen als elektrisches Isolationsmittel sind in der DE 101 17 017 A1, der CH 572 269 A5, der EP 0 713 897 B1, der US 4 273 806 und der US 5 468 314 A zu entnehmen. Schließlich ist noch auf die Literaturstelle A. Roth "Hochspannungstechnik", 4. Auflage (Springer Verlag Wien 159), insbesondere Seite 132, zu verweisen, bei der - ähnlich wie in den oben bereits genannten Veröffentlichungen - die Zusammenhänge von Glimmeinsatzspannung und der Porengröße beschrieben werden. Insgesamt belegt aber die Vielzahl der Entgegenhaltungen mit unterschiedlichsten Angaben die Tatsache, dass konkrete Parameter der für elektrische Zwecke geeigneten Schäume nicht im Einzelnen reproduzierbar untersucht wurden.

[0011] Von letzterem Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Mittel für die elektrische Isolierung zu schaffen. Insbesondere für den Einsatz bei Hochspannungsschaltern sollen die Parameter für Schäume als diesbezügliche Isolierung angegeben werden.

[0012] Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Insbesondere die Ansprüche 7 bis 9 beinhalten dabei die Realisierung der Erfindung als so genannten Mikroporen-Schaum, während die Ansprüche 10 ff. als Alternative die Isolierung mittels einer Schüttung von mikroporenhaltigen Materialteilchen beinhaltet.

[0013] Die Erfindung beruht auf dem Einsatz isolierender Werkstoffe, die eine Vielzahl gasgefüllter, dünnwandig geschlossener Hohlräume enthalten, an denen ein substantieller Teil des an der Isolation anliegenden elektrischen Potentials abfällt. Erfindungsgemäß liegen dabei die Hohlräume im Bereich zwischen 10 und bis maximal 30 µm und werden als so genannte Mikroporen bezeichnet, wobei deren Abmessungen längs des durch die Anwendung bestimmten elektrischen Feldes einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten. Die Hohlräume können Poren eines geschlossenenzelligen Schaums oder einer Schüttung von Hohlkörpern sein.

[0014] Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass die Einhaltung einer Obergrenze bei der Größenverteilung der Poren entscheidend ist. Nur so kann das Auftreten von Entladungen in ansonsten zwar in geringer Wahrscheinlichkeit, aber statistisch durchaus vorhandenen großen Poren verhindert werden, beispielsweise bei Poren > 100 µm, wodurch beim Stand der Technik eine allmähliche Verschlechterung der Isolationseigenschaften erklärbar ist. Bei der Erfindung kann auch eine weitgehend monodisperse Verteilung mit definierter Porengröße < 30 µm vorliegen.

[0015] Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schematischer Darstellung
Figur 1
eine Schaumstruktur gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2
eine graphische Darstellung der Porengrößenverteilung beim als Isolationsmittel verwendeten Schaum gemäß Figur 1,
Figur 3
den Aufbau der neuen geschlossenporigen Isolation im Schnitt,
Figur 4
eine mikroskopische Hohlkugel zum Aufbau einer zu Figur 3 gleichwirkenden Isolation, und
Figur 5
eine graphische Darstellung zum Vergleich der Erfindung mit nach dem Stand der Technik als Isolationsmittel üblicherweise verwendeten Stickstoff oder SF6.


[0016] Bei Hochspannungsschaltern kommen isolierende Werkstoffe zum Einsatz. Solche Werkstoffe können derart realisiert werden, dass sie gefüllte, dünnwandig geschlossene Hohlräume mit einer Länge DPore enthalten. Dabei bestimmt die Abmessung längs des durch die Anwendung bestimmten elektrischen Feldes einen Maximalwert Dmax, der nicht überschritten werden darf.

[0017] Schäume sind vom Stand der Technik insbesondere für die Wärmedämmung bekannt. Teilweise werden sie auch für elektrische Isolationszwecke vorgeschlagen.

[0018] Beim Stand der Technik mit Schaumporen 11 der Durchschnittsgröße

= 100 µm entsprechend Figur 1 ergibt sich gemäß Figur 2 eine typische Gauß'sche Normalverteilung. Aufgetragen ist dort der relative Größenanteil in % als Funktion der absoluten Porengröße d, wobei gemäß Kennlinie 21 das Maximum der Verteilung bei 100 µm liegt. Dies bedeutet aber, dass statistisch auch einzelne größere Poren, beispielsweise von 150 µm, vorhanden sein können. Wenn es dort zu einer einzelnen Entladung kommt, wird die Schaumwand zerstört und es entsteht ein größerer Hohlraum. Auf diese Weise verschlechtern sich die Isolationseigenschaften und es kann über einen Lawineneffekt plötzlich zu einem Spannungsdurchbruch kommen.

[0019] Die Kennlinie 22 beschreibt eine Verteilung mit einem Maximum, das zwischen 10 und 20 µm liegt. Insbesondere sind hier keine Porengrößen > 30 µm vorhanden. Bei den anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen genau definierte Porengrößen vor. Typischerweise liegt der Wert dPore im Bereich von 10 µm bis maximal 30 µm.

[0020] In der Figur 3 bedeuten 1 ein spannungsführender Leiter, 2 ein geerdeter Leiter, 3 eine geschlossenporige Isolation zwischen den Leitern 2 und 3. Die geschlossenporige Isolation 3 hat gasgefüllte Hohlräume 4, wobei 5 die Ausdehnung des Hohlraumes 4 längs des elektrischen Feldes und 6 die Ausdehnung des Hohlraumes 4 senkrecht zum elektrischen Feld bedeuten.

[0021] Die Richtung des elektrischen Feldes ist durch den Doppelpfeil 7 und der Abstand zwischen den gegeneinander zu isolierenden Leitern 1 und 2 durch den Doppelpfeil 8 verdeutlicht. Durch die Abmaße 5 und 6 wird also ein Porendurchmesser dPore definiert, der insbesondere bei Verwendung eines Schaumes eine Streubreite gemäß der Gaußverteilung 22 gemäß Figur 2 hat.

[0022] Die Länge einer Pore aus Figur 3 kann mit dem Porendurchmesser dPore gleichgesetzt werden, ohne dass damit eine kugelförmige Geometrie der Hohlräume zwingend impliziert wird. Vielmehr sind auch Hohlräume vorstellbar, deren Abmessungen längs des elektrischen Feldes in Richtung des Doppelpfeiles kleiner sind als senkrecht dazu. Wie bereits erwähnt, genügen die Porendurchmesser vorteilhafterweise einer Größenverteilung f(d) mit einem Maximum bei 10-20 µm, wobei die Verteilungskurve 23 oberhalb von dmax = 30 µm den Wert 0 annimmt .

[0023] Eine Einschränkung auf kleine Porengrößen mit Werten < 150 µm ist aus der Literatur aus der JP 11-9437 A1 bekannt, allerdings nur in Bezug auf wärmedämmende Schäume mit Anforderungen hinsichtlich mechanischer Stabilität. Bei Schäumen für elektrische Isolationszwecke, wie z.B. in der US 2002/94443 A1 beschrieben, ist eine Einschränkung auf sehr kleine Poren < 50 µm bisher nicht bekannt. Schäume mit mittleren Porengrößen von 50 µm bzw. 100 µm und einer weit darüber hinaus reichenden Porengrößenverteilungsfunktion sind in den eingangs zitierten Veröffentlichungen beschrieben, wobei hier die herausragenden Eigenschaften von Mikroporen im Bereich 10 bis 30 µm nicht erkannt werden. Wie nachfolgend im Detail und quantitativ beschrieben, stellen aber gerade Werkstoffe mit Porengrößen < 30 µm eine besonders vorteilhafte Stoffklasse mit überraschenden Eigenschaften in Bezug auf die Durchschlagfestigkeit dar.

[0024] Wenn als Pore ein einzelner Hohlraum 4 aus dem Schaum 3 der Figur 3 betrachtet wird, so realisiert diese Pore im Prinzip eine mikroskopische Hohlkugel. Dies ist anhand Figur 4 im Einzelnen verdeutlicht: Es bedeuten hier 40 die Hohlkugel mit einem gasgefüllten Hohlraum 41. Die aus einem Isolator 42 bestehenden Hohlkugel 40 hat einen Porendurchmesser dPore und eine Wandstärke dWand. Wegen der mikroskopischen Ausbildung wird nachfolgend auch von "Hohlkügelchen" oder "Microballons" gesprochen. Eine Vielzahl von Hohlkügelchen 40 sind in ein Isolationsmaterial 43, insbesondere Gas, eingebettet.

[0025] Für einen Werkstoff mit einer relativen Permittivität εr genügt die Stärke der die Hohlräume umschließenden Wand dWand erfindungsgemäß einer Minimalbedingung für erhöhte Spannungsfestigkeit der Isolierung



[0026] Vorzugsweise ist die Wandstärke kleiner als der Porenradius

und weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Wandstärke bei typisch 20 % des halben Porendurchmessers, also des Porenradius liegt.

[0027] Bei dieser Betrachtung wurde davon ausgegangen, dass das Isolationsmaterial 13, in das die Mikroporen eingebettet sind, hinsichtlich der elektrisch wirksamen Dicke dinter / εinter mit dem mittleren Abstand dinter (Wand-zu-Wand) zwischen zwei Hohlkugeln und der relativen Permittivität εinter der Einbettung im Vergleich zur Wand der Hohlkugeln vernachlässigt werden kann. Ist das nicht der Fall, so ist die in Gleichung (1) genannte Bedingung folgendermaßen zu modifizieren:



[0028] Diese Bedingung hängt unmittelbar damit zusammen, dass an den gasgefüllten Poren ein substantieller Anteil des am Isolator anliegenden elektrischen Potentials abfällt. Da die Wandstärke der Poren, deren Durchmesser und deren Abstand zueinander die Volumenverhältnisse zueinander bestimmen, kann daraus auch eine entsprechende Bedingung für die Volumenverhältnisse abgeleitet werden.

[0029] Das vorstehend beschriebene Isolationsmaterial kann den zu isolierenden Hohlraum als geschlossenporiger Schaum ausfüllen oder in Form einer Schüttung vorliegen. Es kann je nach Anwendung aus einem Kunststoff, Glas oder einem anderen glasartigen Material wie Glaskeramik bestehen: Kunststoffe haben gegenüber glasartigen Materialien den Vorteil der Gewichtsersparnis, aber bei Temperaturen über 100°C schnell abnehmende mechanische Stabilität und dielektrische Festigkeit. Verfahren zur Herstellung entsprechender geschlossenporiger Schaumstoffe entsprechen dem Stand der Technik und sind beispielhaft in den beiden oben erwähnten Anmeldungen beschrieben.

[0030] Bei Kunststoffen können verschiedenste Kriterien für die Auswahl ausschlaggebend sein: Aus Gründen der Umweltverträglichkeit und der Sicherheit im Brandfall kann die Isolation bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt werden, der weder Halogene noch Schwefel oder Stickstoff enthält. Für besonders hohe dielektrische Festigkeit hingegen kann ein halogenhaltiger Kunststoff oder ein Polyimid ausgewählt werden. Als Beispiel dafür eignet sich ein für Wärmeisolationszwecke neu entwickelter Werkstoff auf Polyimidbasis (SOLREX® ) in Form mikroskopischer Hohlkugeln; in dieser Form lässt sich der Werkstoff wie eine Flüssigkeit gießen und füllt somit alle zugänglichen Hohlräume analog zu flüssigen oder gasförmigen Isolierstoffen. Bei Bedarf lässt sich der Werkstoff durch moderate Hitzeeinwirkung aushärten, so dass ein formschlüssiger, geschlossenporiger, schaumstoffartiger Isolierkörper mit geringer Dichte von < 0,1 g/cm3 entsteht. Ähnliche Werkstoffe werden u.a. von Akzonobel z.B. unter dem Namen Expancel® angeboten.

[0031] Da Partikel mit Durchmessern von typischerweise 10 µm lungengängig sind, ist es vorteilhaft, bei Einsatz der Mikromnikrokügelchen bzw. "Microballons" diese mit einem flüssigen Bindemittel zeitweise, d.h. während der Verarbeitung, oder permanent zu binden. Zur temporären Bindung sind Wasser und niedrigsiedende organische Verbindungen wie z.B. Alkohole geeignet, die nachträglich durch Verdampfen wieder beseitigt werden. Zur permanenten Bindung sind flüssige Isoliermittel wie z.B. Transformatoren- oder Silikonöle geeignet, aber auch aushärtbare Flüssigkeiten wie z.B. Kunstharze oder Silikonkautschuk.

[0032] Für die Gasfüllung der Poren bzw. "Mikroballons" kann vorteilhafterweise trockene Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder ein Gemisch von Kohlendioxid und einem der vorstehenden Gase eingesetzt werden. Auch wenn durch die vorliegende Erfindung ein Isolationssystem beschrieben wird, durch das der Einsatz von SF6 oder halogenierten Kohlenwasserstoffen vermieden werden kann, soll der Einsatz von SF6 oder ähnlichen Isoliergasen als Füllung der geschlossenen Hohlräume nicht ausgeschlossen werden, da dadurch eine weitere Erhöhung der Spannungsfestigkeit bei gleichem Bauvolumen oder aber eine Verringerung der Isoliergasmenge bei gegebenem Isolationspotential erreicht werden kann.

[0033] Wenn mit dSpalt der Abstand der gegeneinander zu isolierenden Leiter bezeichnet wird und die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Leitern mit ΔV, dann ergibt sich die mittlere Feldstärke im Δ-Bereich zwischen den Leitern zu Eav = ΔV/dSpalt.

[0034] Nachfolgend wird aufgezeigt, welcher Vorteil in der Isolationsfestigkeit sich durch die Verwendung eines Mikroschaumes statt einer Gasisolation oder eines grobporigen Schaumes ergibt: Mit einer Stickstofffüllung der Hohlräume wird eine zur reinen SF6-Gasisolation vergleichbare Spannungsfestigkeit des Isolierkörpers erreicht, wenn man die Porengröße auf Werte von typisch 10 µm senkt. Damit kann auch bei Atmosphärendruck Stickstoff als Isoliermedium eingesetzt werden, ohne auf eine kompakte Bauweise verzichten zu müssen. Im Vergleich zu herkömmlichen Schaumwerkstoffen mit Porengrößen von typisch ≥ 50 µm bis zu 1 mm steigt die Durchbruchfeldstärke bei dieser sehr kleinen Porengröße um den Faktor 4-10 an, da die zum Einsatz von Teilentladungen notwendige Feldstärke mit abnehmender Porengröße wächst. Durch die Möglichkeit, auf SF6 zu verzichten, ergibt sich sofort ein großes Potential für umweltverträgliche elektrische Isolationssysteme.

[0035] In Figur 5 ist in einer doppellogarithmischen Auftragung die Durchbruchfeldstärke bzw. Durchbruchspannung UD eines Schaums gemäß Figur 1 in Abhängigkeit von der Porengröße d dargestellt. Die Durchbruchspannung UD dieses Materials wird mit der Durchbruchfeldstärke von Schwefelhexafluorid (SF6) und von Stickstoff (N2), die beide konstante Werte haben, verglichen. Die Kennlinien für SF6 sind mit 31 und für N2 mit 32 bezeichnet, die beide abzissenparallele Geraden bilden. Die mit 33 bezeichnete Kennlinie des Mikroschaums hat eine mit der Porengröße d abfallende Charakteristik. Als Randbedingung dient ein 1 mm-Spalt einer Schaltanordnung.

[0036] Aus der Figur 5 ergibt sich von einem Wert d < 30 µm für den Schaum eine Verbesserung gegenüber bekannten Gasisolierungen und weiterhin bei Werten unterhalb von 30 µm eine ansteigende, deutlich verbesserte Durchbruchfeldstärke gegenüber den bisher verwendeten Mitteln. Dabei ist die Durchbruchspannung mit der Porengröße insofern gekoppelt, als dass das Produkt von Durchbruchfeldstärke und Porengröße konstant bleibt.

[0037] Aus dem Vergleich der Kennlinien 31 bis 33 ergibt sich die vorteilhafte Verwertbarkeit des neuen Isolationsmittels, und zwar Schäume oder Schüttungen, insbesondere als Ersatz für SF6.

[0038] Zusammenfassend ist festzustellen, dass die besonderen Vorteile vorliegender Erfindung insbesondere in folgenden Eigenschaften liegen:
  • hohe Durchbruchfeldstärke, die mit sinkendem Porendurchmesser ansteigt und bei 30 µm bereits 3fach höher als die des trockenen Stickstoffs und damit vergleichbar der von SF6 ist
  • Formschlüssigkeit
  • schaumstoffartiger Isolierkörper mit mikroskopischer geschlossenporiger Porenstruktur
  • geringe Dichte/verringerte Kosten
  • gute Umweltverträglichkeit
  • einfache Verarbeitbarkeit (Gießen und bei moderater Temperatur aushärten)
  • bei Auswahl geeigneter Isolationsmaterialien schwer entflammbar.



Ansprüche

1. Mittel zur elektrischen Isolierung von Mittel- und Hochspannungskomponenten, Schaltgeräten und/oder Schaltanlagen, oder andere hochspannungsführende elektrische Betriebsmittel, wobei ein Isolationsmaterial mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften und mit im Material befindlichen, Gas enthaltende Poren, die eine Größenverteilung mit vorgebbaren Parametern haben, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (40) eine weitgehend monodisperse Größenverteilung haben und mindestens 10 % des Gesamtvolumens beanspruchen, wobei die Größenverteilung (f(d)) der Porendurchmesser (dPore) (40) ein Maximum zwischen 10 µm und 20 µm hat und wobei die Größenverteilung (f(d)) oberhalb von dmax = 30 µm den Wert 0 annimmt .
 
2. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (42, 43) ein Polymer ist.
 
3. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (42, 43) Glas oder Keramik ist.
 
4. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus einem Schwefelhexafluorid-freien (SF6) Gas oder Gasgemisch besteht.
 
5. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus trockenem Stickstoff (N2) oder trockener Luft besteht.
 
6. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus einem niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff besteht.
 
7. Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolationsmaterial ein geschlossenporiger Mikroporen-Schaum (3) verwendet wird mit einem maximalen Porendurchmesser von 30 µm.
 
8. Isolierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegebenen Porenabmessungen (dPore) ein elektrisches Feld vorgegebener Größe nicht überschritten wird.
 
9. Isolierung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum ein geschlossenporiger Polymerschaum (3) ist.
 
10. Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schüttung von diskreten, porenhaltigen Materialteilchen (40) verwendet wird.
 
11. Isolierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus monodispersen geschlossenen Materialhohlkörpern ("Mikrokugeln") besteht, wobei deren Innenvolumen einer Pore (40) entspricht.
 
12. Isolierung nach Anspruch 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der einzelnen Materialhohlkörper (40) aus Porendurchmesser (dPore) und beidseitiger Wandstärke (2*dwand) höchstens 30 µm ist.
 
13. Isolierung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wandstärke der Hohlkörper (40) gilt:

wobei εr die relative elektrische Permittivität des Materials, dPore der innere (Poren-)Durchmesser des Hohlkörpers (40) und dWand die Wandstärke des Hohlkörpers (40) bedeuten.
 
14. Isolierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke kleiner als der (Poren-)Radius 1/2dpon des Hohlkörpers ist, vorzugsweise bei etwa 10 % (dWand = 1/10 rPore) liegt.
 
15. Isolierung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttmaterial der Hohlkörper (40) aus Kunststoff, Glas oder einem glasartigen Material, wie insbesondere Glaskeramik, besteht.
 
16. Isolierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchspannung mit der Porengröße (dpore+2dwand) gekoppelt ist.
 




Zeichnung