Aislador compuesto de campo controlado.

Aislador compuesto (1, 10) conteniendo un núcleo (2) y una capa protectora (4) que envuelve el núcleo (2),

estandodispuesto entre el núcleo (2) y la capa protectora (4) al menos en una sección (15, 16) del aislador (1, 10) una capa decontrol de campo (3) que contiene como carga partículas que influyen en el campo eléctrico del aislador, caracterizadoporque la capa de control de campo (3) incluye un estrato (31, 32) en el que la proporción de las partículas influyentesen el campo eléctrico es diferente sobre la longitud del estrato (31, 32).

Aislador compuesto de campo controlado.

La invención se refiere a un aislador compuesto de campo controlado que contiene como núcleo de aislador un bastón o tubo de plástico reforzado con fibra de vidrio recubierto de un envoltura de aleta y en sus extremos provisto de herrajes.

Los materiales de un aislador son exigidos fuertemente debido a la distribución no homogénea del campo eléctrico sobre su superficie. Una de las causas está en el diseño constructivo del aislador. Particularmente, en el sector de los herrajes se modifica la intensidad de campo debido a la transición de los materiales aislantes de las aletas y del núcleo de aislador a un material metálico, a causa de la transición al potencial de tierra en la cruceta de poste o al potencial de conductor allí donde se fijan los cables conductores. Para evitar la perturbación de campo local debido a ello, en particular picos de intensidad de campo es posible aplicar el así denominado control geométrico de campo. Mediante el redondeo de esquinas y bordes se desactiva la geometría de las piezas, en particular la de las piezas bajo tensión.

Otra causa son los depósitos de suciedad, una carga que afecta a todo el aislador. Sobre aisladores compuestos que en la instalación en exteriores están expuestos a la intemperie se depositan con el tiempo capas delgadas de suciedad. Debido a la conductibilidad de estas capas es posible que fluyan corrientes de carga sobre las superficies del aislador. Si estas capas se humedecen, por ejemplo mediante lluvia o rocío, aumenta aún más la conductibilidad, lo que produce amperajes elevados de las corrientes de fuga y descarga y pérdidas óhmicas. Esto provoca un calentamiento de las capas de suciedad con la consecuencia de su secado. Las capas de suciedad en proceso de secado se tornan localmente de alta resistencia, de modo que, en este caso, pueden aparecer caídas de tensión. Si en función de ello se supera la resistencia a la perforación eléctrica del aire circundante se presentan descargas luminosas o descargas de contorneo, que son la causa de un envejecimiento y, finalmente, de la destrucción del material de la superficie del aislador.

Como medidas para la homogeneización del campo eléctrico y para evitar una perturbación de campo local, en particular picos de intensidad de campo, se aplican revestimientos o recubrimientos locales de materiales aislantes, por ejemplo plásticos como resinas epóxicas y polímeros, con inclusiones de materiales dieléctricos y/o ferroeléctricos como capas de control de campo.

De un ejemplo de realización del aislador compuesto de alta tensión según el documento DE 32 14 141 A1 (en la figura 2) se conoce que un sinnúmero de aletas, con un cuello enchufado encima del núcleo, y un manguito de contacto entre la última aleta y el herraje metálico son semiconductores. En esta configuración del aislador existe el peligro de que sobre la capa semiconductora eléctrica se depositen directamente partículas metálicas y demás partículas de suciedad que se encuentran en el aire y allí, a causa de interacciones eléctricas, pueden ser arrastradas dificultosamente mediante la exposición natural a la intemperie. Con una geometría apropiada, dichas partículas pueden producir picos de intensidad de campo locales y, consecuentemente, inferir daños al aislador.

Por el documento DE 197 00 387 B4 se conoce un aislador compuesto cuyo elemento de aleta y, dado el caso, el núcleo están fabricados de un material semiconductor. La capacidad semiconductora de la envoltura de aleta y del núcleo son de igual magnitud en cualquier punto del aislador. Contra las influencias climáticas y la contaminación es necesario, adicionalmente, recubrir la envoltura de aleta de una capa protectora.

Además, en el documento EP 1 577 904 A1 se propone un aislador compuesto en el cual está dispuesto entre el núcleo y la capa protectora, al menos en una sección, una capa de control de campo que contiene como carga partículas que influyen sobre el campo eléctrico del aislador. Un aislador compuesto de este tipo también se conoce por el documento DE 15 15 467 A1.

El objetivo de la presente invención es presentar un aislador compuesto en el cual las causas para la formación de perturbaciones de campo locales, en particular picos de intensidad de campo y descargas en corona, están ampliamente eliminados mediante una capa de control de campo ajustada a la perturbación de campo respectiva.

El objetivo se consigue constructivamente con ayuda de las características significativas del aislador según la invención de acuerdo con la reivindicación 1 y mediante un procedimiento según la reivindicación 15 para su fabricación. Consideraciones ventajosas del aislador y de los procedimientos para su fabricación se reivindican en las reivindicaciones secundarias.

Por lo tanto, la capa de control de campo del aislador compuesto según la invención tiene un estrato en el que la proporción de las partículas eléctricas que influyen en el campo eléctrico son diferentes a lo largo del estrato.

El contacto galvánico entre la capa de control de campo y el herraje puede ser fabricado, por ejemplo, mediante barniz conductor, anillos metálicos o tejidos de alambre. Fuera del herraje, la capa de control de campo está revestida de una capa protectora o directamente de las aletas extruidas sin costura directamente sobre el núcleo. Por regla general, el núcleo de aislador como tubo o bastón se compone de un durómero reforzado con fibra de vidrio, por ejemplo resina epoxi o resina de poliéster.

La invención es apropiada para todo tipo de aisladores compuestos, en particular para aisladores de cadena, aisladores de apoyo o aisladores pasantes. El campo de aplicación comienza en altas tensiones de más de 1 kV y es particularmente efectivo en tensiones por encima de 72, 5 kV.

La capa de control de campo se compone, en general, del mismo material que la capa protectora que la cubre. Sin embargo, la capa protectora también puede estar compuesta, ventajosamente, de un material más noble a prueba de erosiones y corrientes de fuga. La capa protectora se compone en cada caso de un material con elevadas propiedades de aislamiento. Los materiales con estas características son materiales elastómeros, por ejemplo plásticos polímeros como caucho siliconado (HTV) de las clases de dureza Shore A 60 a 90 o copolímeros de etileno-propileno (EPM) . Sobre el núcleo preparado con capa de control de campo y capa protectora se enchufan las aletas, que pueden estar compuestas del mismo material que la capa protectora. La capa protectora y las aletas también pueden ser extruidas del mismo material sobre el núcleo en exactamente el mismo paso de trabajo, como se conoce por la patente EP 1147525 B1.

El control de campo puede ser resistivo o capacitivo o combinado entre sí. Para ello, como carga el material de la capa de control de campo es rellenado de partículas que llevan a cabo el control de campo.

Para el control de campo resistivo, también denominado control de campo óhmico, se encuentra prevista una capa de control de campo con carga conductora óhmica (conductiva) y/o semiconductora (semiconductiva) . En los materiales de carga conductores óhmicamente se usa la dependencia de material lineal entre tensión y corriente. A estas cargas conductivas pertenecen, por ejemplo, hollín, Fe3O4 y otros óxidos metálicos.

Existen materiales semiconductores con una dependencia no lineal entre tensión y corriente. Los varistores, por ejemplo ZnO tienen estas propiedades y se tornan conductivos a partir de una tensión definida o intensidad de campo y tienen, consecuentemente, la capacidad de limitar sobretensiones. Los microvaristores son apropiados, particularmente, para el control de campo resistivo. Estos son varistores en forma de polvo con diámetros de grano entre 50 nm y 100 μm. Con una configuración apropiada se puede conseguir que un material cargado de microvaristores, en particular un material siliconado, presente con una carga de tensión transitoria una alta conductibilidad eléctrica y una baja energía disipada en operación continua.

Con un control de campo capacitivo se usan materiales de propiedades dieléctricas, por ejemplo TiO2, BaTiO3 o TiOx. Estos materiales tienen una constante dieléctrica elevada (permitividad) .

El control de campo refractivo es una forma especial del control de campo capacitivo. Las líneas de campo son interrumpidas en las transiciones de los materiales mediante una disposición apropiada de materiales con constantes dieléctricas de diferentes magnitudes, de tal manera que eliminan, en lo posible, las perturbaciones de campo locales, en particular los picos de intensidad de campo. La capa de control... [Seguir leyendo]

1. Aislador compuesto (1, 10) conteniendo un núcleo (2) y una capa protectora (4) que envuelve el núcleo (2) , estando dispuesto entre el núcleo (2) y la capa protectora (4) al menos en una sección (15, 16) del aislador (1, 10) una capa de control de campo (3) que contiene como carga partículas que influyen en el campo eléctrico del aislador, caracterizado porque la capa de control de campo (3) incluye un estrato (31, 32) en el que la proporción de las partículas influyentes en el campo eléctrico es diferente sobre la longitud del estrato (31, 32) .

2. Aislador compuesto (1, 10) según la reivindicación 1, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de uno, dos o más estratos (31, 32) y porque los estratos individuales (31, 32) tienen diferentes propiedades de control de campo.

3. Aislador compuesto (1, 10) según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de un estrato (31, 32) y contiene como carga, exclusivamente, partículas resistivas o capacitivas.

4. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de al menos dos estratos (31, 32) y porque uno de los estratos (31, 32) presenta una proporción mayor de partículas resistivas o capacitivas que el otro.

5. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de al menos dos estratos (31, 32) y porque uno de los estratos (31) presenta, exclusivamente, partículas resistivas y el otro estrato (32) exclusivamente partículas capacitivas.

6. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de un estrato (31, 32) y contiene una mezcla de partículas resistivas y partículas capacitivas.

7. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la capa de control de campo (3) se compone de al menos dos estratos (31, 32) y porque un estrato (31, 32) presenta una mezcla de partículas resistivas o capacitivas y el otro estrato (31, 32) presenta, exclusivamente, partículas resistivas o partículas capacitivas.

8. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 7, caracterizado porque los estratos (31, 32) de una capa de control de campo (3) con una pluralidad de estratos (31, 32) uno encima de otro se alternan, respecto de su efecto sobre el campo eléctrico, en su secuencia o/y composición.

9. Aislador compuesto (1, 10) según la reivindicación 8 caracterizado porque la proporción de partículas capacitivas o/y resistivas son diferentes en los estratos (31, 32) individuales de la capa (3) .

10. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 o 9, caracterizado porque la capa de control de campo (3) está aplicada en secciones parciales (15) sobre la longitud del núcleo (2) del aislador (10) .

11. Aislador compuesto (1, 10) según la reivindicación 10, caracterizado porque en el caso de una capa de control de campo (3) está subdividida en secciones individuales y compuesta de al menos dos estratos (31, 32) , en el margen de límite a la sección sin capa un estrato (31, 32) es más largo que el otro y se extiende por encima del estrato (31, 32) dispuesto arriba o debajo del mismo hasta la sección sin capa.

12. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 u 11, caracterizado porque los estratos individuales (31, 32) de la capa de control de campo (3) están separados uno de otro mediante un estrato de un material aislante.

13. Aislador compuesto (1, 10) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la proporción de partículas en una capa es de entre 50 y 90 porciento en peso, preferentemente 70 porciento en peso.

14. Aislador compuesto (1, 10) según la reivindicación 13, caracterizado porque la proporción de partículas, o sea el grado de carga, se encuentra por encima del límite de percolación.

15. Procedimiento para la fabricación de un aislador (1, 10) que contiene un núcleo (2) y una capa protectora (4) que abraza el núcleo (2) , según una de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque al núcleo (2) del aislador (1, 10) es aplicado en al menos una sección (15, 16) una capa de control de campo (3) de al menos un estrato (31, 32) de un material elastómero con una proporción de partículas, que influyen el campo eléctrico del aislador (1, 10) , variable a lo largo de la capa y porque todo el núcleo (2) con la capa de control de campo (3) aplicada es recubierta de la capa protectora (4) y porque así el aislador (1, 10) es sometido a un tratamiento térmico (27) para la vulcanización de los plásticos.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque la capa de control de campo (3) es aplicado en al menos dos estratos (31, 32) con diferentes efectos sobre el campo eléctrico.

17. Procedimiento según las reivindicaciones 15 o 16, caracterizado porque la capa de control de campo (3) es aplicada

en secciones (15) sobre el núcleo (2) del aislador.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque en una capa de control de campo (3) que está subdividida en secciones individuales y compuesta de al menos dos estratos (31, 32) es aplicado en el margen de límite a la sección sin capa un estrato (31, 32) por encima del estrato (31, 32) dispuesto arriba o debajo del mismo hasta la sección sin capa.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 15 a 18, caracterizado porque la adición de las partículas que influyen en el campo eléctrico del aislador (1, 10) se produce en cantidades diferentes respecto del producto extruido al aplicar al núcleo (2) el estrato (31, 32) de la capa de control de campo (3) .