[發明專利]用于在高壓范圍中電絕緣的具有低的電導率的絕緣元件

有效

• 申請號: 201680010779.2
• 申請日: 2016-02-11
• 公開（公告）號: CN107251162B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 托比亞斯·沃爾芬格;斯特凡·若費;沃爾夫岡·埃克斯納
• 申請（專利權）人: 魏克控股公司
• 主分類號: H01B1/16
• 分類號: H01B1/16;H01B3/18;H01B3/30;H01B3/48
• 代理公司: 11227 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 丁永凡;張春水

提出一種用于在高壓范圍中對電工組件電絕緣的、具有低的電導率的絕緣元件(1)，所述絕緣元件具有天然的纖維材料(2)以及導電顆粒(3)，所述導電顆粒具有不導電的芯(5)和包圍芯(5)的、導電的或半導電的包皮(6)。此外，絕緣元件(1)具有陽離子聚合物(4)。

技術領域

本發明涉及一種用于在高壓范圍中對電工組件電絕緣的、具有低的電導率的絕緣元件。本發明還涉及一種具有這種絕緣元件的電工組件以及一種用于制造這種絕緣元件的方法。

背景技術

絕緣元件是電工組件并且尤其變壓器的重要的組成部分。絕緣元件用于：將在組件運行中處于不同電勢下的兩個電導體彼此電絕緣。由此，在絕緣元件本身中能夠建立電磁場。在變壓器繞組的絕緣中經常使用絕緣元件，以便由此實現繞組的有效的冷卻，所述絕緣元件用變壓器油浸漬。

出于不同原因，在許多應用中并且尤其在高壓直流換流變壓器中期望：絕緣元件不完全起絕緣作用，而是具有能精確設定的、微小的電導率。絕緣元件的電導率例如能夠匹配于變壓器油的電導率，以便由此整體上改進變壓器絕緣的抗擊穿強度。通過絕緣元件甚至具有比變壓器油更高的電導率的方式，電場能夠更多地進入到絕緣油中，進而防止在絕緣元件中過高的、局部的場強。由此固體絕緣裝置的負擔或能夠設計得更小。一方面，絕緣元件的較小的尺寸、即較低的厚度表示較少的材料消耗，進而在制造絕緣元件時表示較低的成本。但是另一方面，由此，絕緣元件在電工組件中需要小的體積，由此所述電工組件同樣能夠設計得更小并且能夠成本更適宜地制造。根據電工組件的類型和應用，因此，關于在其中應用的絕緣元件，一定的電導率是絕對值得期望的。

為了在電工組件運行時、即例如也在變壓器的起動期間具有盡可能恒定的條件，絕緣元件的電性能應當盡可能地與溫度無關。然而，大多數常用的絕緣元件的電導率強烈地與溫度相關。

文獻WO 2008/119705 A1公開一種具有由聚合物材料構成的基體的絕緣元件。為了達到一定的電導率，將導電顆粒嵌入到聚合物材料中。

尤其在變壓器中經常使用絕緣元件，所述絕緣元件包含天然的纖維材料，例如纖維素。由紙漿構成的天然的纖維材料并且尤其纖維素具有突出的介電特性和足夠的抗擊穿強度。此外，所述纖維素能非常良好地作為再生原料來使用從而是成本適宜的。此外，由紙漿制成的絕緣元件的特征在于其借助變壓器油的良好的浸漬性。

在EP 0 953 680 A1中公開了一種基于纖維素的材料，所述材料借助嵌入導電顆粒達到一定的電導率。然而，根據在該文獻中所制造的材料為了對大量電工組件絕緣并且尤其為了進行變壓器絕緣而具有過高的電導率(具有至少2.0mS/cm)。

在DE 29 34 007中公開了一種紙產品或紙板產品，其具有嵌入其中的金屬填充材料。對于多種電子應用而言，在該文獻中提出的紙產品或紙板產品的電導率因此表現得過強。

DE 10 2010 041 630 A1公開了一種基于纖維素材料的變壓器絕緣裝置，其電阻率借助半導電的或不導電的納米顆粒匹配于油的電阻。為此，分布在纖維素材料中的納米顆粒覆層有導電的聚合物。但是，根據該文獻的教導來制造絕緣元件是困難的并且兼具相對高的成本，因為在必需要執行的纖維素材料脫水時納米顆粒的大部分被沖洗掉并且由此造成顯著的顆粒損失。此外，絕緣元件具有不均勻的電導率。

發明內容

因此，本發明的目的是，為了在高壓范圍中對電工組件電絕緣提供可成本適宜地制造的絕緣元件，所述絕緣元件具有能精確設定的、低的且均勻分布的電導率。

為了實現該目的，提出一種如在權利要求1中提出的絕緣元件。此外，在權利要求14中提出一種具有這種絕緣元件的電工組件以及在權利要求16中提出一種用于制造這種絕緣元件的方法。優選的實施方式在從屬權利要求中提出。