[发明专利]用于在高压范围中电绝缘的具有低的电导率的绝缘元件

说明书

提出一种用于在高压范围中对电工组件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件(1)，所述绝缘元件具有天然的纤维材料(2)以及导电颗粒(3)，所述导电颗粒具有不导电的芯(5)和包围芯(5)的、导电的或半导电的包皮(6)。此外，绝缘元件(1)具有阳离子聚合物(4)。

技术领域

本发明涉及一种用于在高压范围中对电工组件电绝缘的、具有低的电导率的绝缘元件。本发明还涉及一种具有这种绝缘元件的电工组件以及一种用于制造这种绝缘元件的方法。

背景技术

绝缘元件是电工组件并且尤其变压器的重要的组成部分。绝缘元件用于：将在组件运行中处于不同电势下的两个电导体彼此电绝缘。由此，在绝缘元件本身中能够建立电磁场。在变压器绕组的绝缘中经常使用绝缘元件，以便由此实现绕组的有效的冷却，所述绝缘元件用变压器油浸渍。

出于不同原因，在许多应用中并且尤其在高压直流换流变压器中期望：绝缘元件不完全起绝缘作用，而是具有能精确设定的、微小的电导率。绝缘元件的电导率例如能够匹配于变压器油的电导率，以便由此整体上改进变压器绝缘的抗击穿强度。通过绝缘元件甚至具有比变压器油更高的电导率的方式，电场能够更多地进入到绝缘油中，进而防止在绝缘元件中过高的、局部的场强。由此固体绝缘装置的负担或能够设计得更小。一方面，绝缘元件的较小的尺寸、即较低的厚度表示较少的材料消耗，进而在制造绝缘元件时表示较低的成本。但是另一方面，由此，绝缘元件在电工组件中需要小的体积，由此所述电工组件同样能够设计得更小并且能够成本更适宜地制造。根据电工组件的类型和应用，因此，关于在其中应用的绝缘元件，一定的电导率是绝对值得期望的。

为了在电工组件运行时、即例如也在变压器的起动期间具有尽可能恒定的条件，绝缘元件的电性能应当尽可能地与温度无关。然而，大多数常用的绝缘元件的电导率强烈地与温度相关。

文献WO 2008/119705 A1公开一种具有由聚合物材料构成的基体的绝缘元件。为了达到一定的电导率，将导电颗粒嵌入到聚合物材料中。

尤其在变压器中经常使用绝缘元件，所述绝缘元件包含天然的纤维材料，例如纤维素。由纸浆构成的天然的纤维材料并且尤其纤维素具有突出的介电特性和足够的抗击穿强度。此外，所述纤维素能非常良好地作为再生原料来使用从而是成本适宜的。此外，由纸浆制成的绝缘元件的特征在于其借助变压器油的良好的浸渍性。

在EP 0 953 680 A1中公开了一种基于纤维素的材料，所述材料借助嵌入导电颗粒达到一定的电导率。然而，根据在该文献中所制造的材料为了对大量电工组件绝缘并且尤其为了进行变压器绝缘而具有过高的电导率(具有至少2.0mS/cm)。

在DE 29 34 007中公开了一种纸产品或纸板产品，其具有嵌入其中的金属填充材料。对于多种电子应用而言，在该文献中提出的纸产品或纸板产品的电导率因此表现得过强。

DE 10 2010 041 630 A1公开了一种基于纤维素材料的变压器绝缘装置，其电阻率借助半导电的或不导电的纳米颗粒匹配于油的电阻。为此，分布在纤维素材料中的纳米颗粒覆层有导电的聚合物。但是，根据该文献的教导来制造绝缘元件是困难的并且兼具相对高的成本，因为在必需要执行的纤维素材料脱水时纳米颗粒的大部分被冲洗掉并且由此造成显著的颗粒损失。此外，绝缘元件具有不均匀的电导率。

发明内容

因此，本发明的目的是，为了在高压范围中对电工组件电绝缘提供可成本适宜地制造的绝缘元件，所述绝缘元件具有能精确设定的、低的且均匀分布的电导率。

为了实现该目的，提出一种如在权利要求1中提出的绝缘元件。此外，在权利要求14中提出一种具有这种绝缘元件的电工组件以及在权利要求16中提出一种用于制造这种绝缘元件的方法。优选的实施方式在从属权利要求中提出。