[发明专利]带有壁状固体绝缘件的用于高压直流输电组件的绝缘装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于高压直流输电组件，尤其是变压器或扼流阀的绝缘装置，其包括一系列壁状的、由纤维素材料制成的固体绝缘件，在这些固体绝缘件之间提供用于变压器油的间隙并且它们与变压器油一起形成绝缘段。

背景技术

开头所述类型的绝缘装置例如从EP285895中已知。高压直流输电组件例如是用于高压直流输电变压器的电连接的布线装置，该布线装置电绝缘并且必须屏蔽。在此，使用由压榨纸板构成的固体绝缘件，其中，该压榨纸板相对一般的压榨纸板具有更高的传导性。固体绝缘件形成多个相互间隔的、围绕布线装置的围板，以便在它们之间形成用于以变压器油填充的缝隙。一组以变压器油填充的缝隙和固体绝缘件形成用于布线装置的绝缘段。

由US4,521,450已知，将可浸渍的、由纤维素纤维构成的实心材料浸入水性的氧化剂，例如由三氯化铁(III)溶液、硫酸铈(IV)、铁(III)氰化钾或磷钼酸组成的弱酸性溶液中。然后，湿润的纤维素材料与液态或蒸汽态的吡咯化合物在室温下一直处理，直到吡咯与氧化剂的浓度有关地聚合为止。将这样浸渍过的纤维素材料在室温下干燥24小时。氧化剂一方面保证吡咯化合物的聚合，此外还保证增大导电性。因此，这种浸渍过的纤维素材料的电阻率ρ会受到吡咯的浓度和氧化剂的种类的影响。

此外已知，如果涉及形成电场的情况下，尤其是在电导体的绝缘层上减小峰值，纳米复合物也可以用作分级电场的材料。为此，按WO2004/038735A1也可以使用例如由聚合物组成的材料。在这种材料中分散有填料，其颗粒是纳米颗粒，也就是说具有最大100nm的平均直径。按US2007/0199729A1，对于这种纳米颗粒还可以使用半导体材料，其能带隙处于0eV到5eV的范围内。借助所使用的、例如由ZnO组成的纳米颗粒可以调节纳米复合物的电阻。若在混入纳米颗粒时超过一定的体积份额，该份额视纳米颗粒的大小而定地为10至20%体积百分比，则纳米复合物的电阻率明显减小，其中，纳米复合物的导电性可以以这种方式调节并且可以与所需条件匹配。尤其可以调节数量级10¹²Ωm的电阻率。因此，若通过纳米复合物达到电压降，该电压降导致电势更均匀的分布并因此也以适合的方式使所产生的电场梯度化。由此可以减小所产生的电场峰值，从而有利地提高了击穿强度。在需要具有交流电压的电导体时，同样存在电场梯度化效果，当然该电场梯度化效果依照另外的机制。纳米复合物削弱电场的效果在此与纳米复合物的电容率有关，其中，电容率ε是材料可透过电场的能力的一个度量。该电容率也称作介电常数，其中，下面应使用概念“电容率”。人们也将通过电容率ε_r=ε/ε₀表示的材料电容率ε与电场常数ε₀(真空电容率)所成的比率称作相对电容率。相对电容率越高，所使用的材料相比真空削弱电场的效果也就越大。下面仅涉及所使用材料的电容率。

此外，WO2006/122736A1描述一种由纤维素纤维和纳米管，优选碳纳米管(下面称CNT)组成的系统，其中，可以设定由6至75Ωm换算的电阻率。该纳米复合物例如应当用作电阻加热装置，其中，考虑材料从电能转换成热能的能力来设计传导性。为此，需要碳纳米管对纤维素纤维有足够的覆盖度。

WO2006/131011A1描述一种插槽，该插槽还可以由浸渍过的纸卷构成。除其他材料外，材料BN也用作浸渍的材料。该材料也可以以掺杂的形式使用。此外，应当使用具有在纤维素材料中的浓度低于渗滤阈值的颗粒，以便不会出现颗粒相互电接触。由于此原因，纳米复合物的电阻率基本上不被影响。

从本申请时刻之后公开的、申请号为DE102010041630.4的申请中已知一种具有半导体或非导体纳米颗粒的纳米复合物，这些纳米颗粒分散在纤维素材料，例如压榨纸板中，该纤维素材料在变压器中可以用作使电场梯度化的材料。分散在纤维素材料中的纳米颗粒的至少一部分具有由导电聚合物制成的包皮。例如可以使用纸、纸板或压榨纸板作为纤维素材料。该纤维素材料具有由纤维素纤维制成的结构，该结构在其整体上构成纤维素材料的连接。例如可以使用Si，SiC，ZnO，BN，GaN，A1N或C，尤其是氮化硼纳米管(下面称作BNNT)作为半导或非导性的纳米颗粒。可以使用在DE102007018540A1中提及的聚合物作为导电的聚合物。例如聚吡咯、聚苯胺、聚噻吩、聚对苯撑、聚对苯撑乙烯和所述聚合物的衍生物用作导电的聚合物。PEDOT是这种聚合物特别的例子，该PEDOT的商品名为Baytron，由拜耳公司生产。PEDOT以其分类学名称也称作聚(3，4-乙烯二氧噻吩)。