VERBUNDHOHLISOLATOREN

Bei der Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie ist es aus technischen Gründen notwendig, Spannungsstufen zu verändern, zu messen und zu steuern. Dies geschieht mit Hilfe spezieller elektrischer Geräte, statisch oder rotierend, um von der Mittelspannung bei der Erzeugung auf die Hochspannung bei der Übertragung und dann wieder auf die Mittelspannung bei der Verteilung zu kommen. Auch werden solche Geräte zum Messen, Schützen und Schalten im Netz benötigt.

Isolatoren werden in all diesen Geräten eingesetzt: Sie haben die Aufgabe, zwei Metallteile mit unterschiedlichem elektrischem Potential (eine Seite meist geerdet) elektrisch von einander zu isolieren. So lassen sich Kurzschlüsse vermeiden, die Netzausfälle oder Schäden an Geräten bedeuten würden.

SAVER kann Verbundisolatoren und komplette Durchführungen für SF6-Druckgasisolation liefern.
Durchführungen dienen zur Führung von elektrischen Leitern in elektrische Geräte wie z.B. Transformatoren, Schalter, Sammelschienendurchführungen und durch Wände.
Durchführungen gibt es mit und ohne Kondensatoren. Letztere unterscheidet man anhand ihrer Verwendung: Luft-Luft / Luft-SF6 / Luft-Öl/ Wanddurchführungen (etc.)/ und ihres Isolierstoffes: Gas / RIP / OIP. Bei Verbundisolatoren ist es wichtig, den Isolierstoff, die jeweilige Anwendung, das Verschmutzungsniveau, die Einsatzhöhe und vieles mehr zu wissen.

In Hoch- und Höchstspannungsanwendungen wird SF6 –Gas häufig als Isolierstoff verwendet, weil es alterungstabil, ungiftig, nicht brennbar, gut isolierend, lichtbogenverlöschend sowie wärmebeständig ist und sein Isolationsvermögen über die Dichte (mittels Drucksensor) kontrolliert werden kann.
Isolatoren unterscheidet man in Porzellan- und Verbundislatoren; letztere mit Silikonummantelung für Freiluftanwendungen oder ohne für Einsatz in Räumen oder elektrischen Geräten (üblicherweise vakuumimpregniert).

Die Komplexität der Herstellung von Verbundisolatoren steigt exponentiell mit der Höhe ihrer Nennspannung. Die elektrische und mechanische Auslegung muss daher sehr präzise sein. Auch verlangt die Fertigung nach größtmöglicher Genauigkeit und Präzision, um auch kleinste Schwierigkeiten oder Fehler mit katastrophalen Folgen (Kurzschluß, Geräteausfall) zu vermeiden

Noch bestehen die meisten Isolatoren aus Porzellan, aber in den letzten Jahrzehnten haben die vor 30 Jahren entwickelten Verbundisolatoren dank ihrer bedeutenden Vorteile ihren Marktanteil kontinuierlich gesteigert:

  • Sicherheit für Mensch und Maschine. Aufgrund ihres Aufbaus, der verwendeten Rohstoffe und der Produktionstechnologie können Verbundisolatoren im Störungsfall nicht explodieren wie Porzellanisolatoren. Porzellan ist zwar ein fester aber spröder Werkstoff und kann in Falle eines Herstellungsfehlers (nicht immer von aussen erkennbar) oder hoher Wärmebelastung abrupt versagen. Bei gasisolierten Geräten unter normalen Betriebsbedingungen (Betriebsdruck 8-9 MPa) oder bei innerem Überdruck (über 1,2 MPa) kann ein Versagen von Porzellan zur einer wirklichen Explosion mit weit herumfliegenden Porzellan-Fragmenten führen. Das Versagen bei einem Verbundisolator, wenn es denn überhaupt auftritt, führt lediglich zu einer Entspannung der Verstärkungsfasern und dem damit verbundenen Abbau des innerem Überdruck Dies ist sicherlich einer der Hauptvorteile von Verbundisolatoren gegenüber Porzellanisolatoren, wenn man die übliche Anwesenheit von Menschen neben den Geräten oder in naheliegenden Privathäusern und Büros berücksichtigt.
  • Hohe Hydrophobie von Silikon bedeutet, daß wiederkehrende Reinigungen der Ummantelung nicht mehr nötig sind (geringere Unterhaltungskosten);
  • Sehr kurze Lieferzeit von Verbundisolatoren aus der Produktion der SAVER HV Division im Vergleich zu der eines Porzellan-Hochspannungsisolators;
  • Niedriges Gewicht im Vergleich zum Porzellanisolator bedeutet einen doppelten Vorteil durch ein schlankeres Design (preisgünstiger) und niedrigere Transportkosten;
  • Verbundisolatoren sind weniger bruchempfindlich als Porzellanisolatoren und dadurch wird das Handling in der Produktion leichter und einfacher. Im Falle einer Beschädigung kann die Silikonbeschirmunng meistens repariert werden.

Im Lauf von vielen Jahren hat SAVER tausende Filament-Winding-Rohre hergestellt und europäische Hersteller von Verbundisolatoren damit beliefert. Dadurch verfügen wir bei bei der Herstellung von Rohren und deren Verklebung mit Metallteilen über einen großen Erfahrungsschatz.
2007 entschied sich SAVER, nicht nur Filament-Winding-Rohre mit verklebten Flanschen (Kernstück des Verbundhohlisolators) zu produzieren, sondern auch fertige Isolatoren mit Silikonbeschirmung.
Verbundhohlisolatoren setzen sich zusammen aus einem Rohr, das die strukturelle Festigkeit bietet, den Metallflanschen und der Schirmhülle aus Silikon, die die erforderliche elektrische Isolation sicherstellt. Speziell die Schirmhülle liefert den notwendigen Kriechweg und verhindert dadurch Überschläge und schützt das Filament-Winding-Rohr vor UV-Einstrahlung .
Die elektrische und mechanische Auslegung, der Einsatz von Isolatoren in stark verschmutzter Umgebung oder größer Höhe und das Problem des Korona-Effekts sind Punkte, die bei der korrekten technische Auslegung, Konstruktion und Herstellung zu berücksichtigen sind.

Beispiele für die Simulation elektrischer Felder zur richtigen Auslegung von Isolatoren und ihrer Beschirmung:

SAVER hat viel in externe Prüfungen, Maschinen, Mitarbeiterschulung, Werkzeuge sowie Kontroll- und Prüfeinrichtungen investiert. Es ist die Strategie von SAVER, ständig die eigene Position im Bereich der Übertragung und Verteilung elektrischer Energie besonders im Hochspannungbereich abzusichern und weiter auszubauen. Heute ist SAVER einer der am besten ausgerüsteten Hersteller von Verbundhohlisolatoren in der Welt und beliefert alle großen und bekannten Hersteller von Hochspannungs-OEMs rund um den Globus.

SAVER hat, wie für alle anderen Produktlinien auch, mit Blick auf die sehr speziellen und herausfordernden Anwendungen im Hochspannungsbereich nur beste, geprüfte und zertifierte europäische Rohstoffe gewählt, um höchstmögliche Qualität und Zuverlässigkeit garantieren zu können.
Fühende Hochspannungs-OEMs können Verbundisolatoren einfach homologisieren nachdem sie deren Performance anhand von harten elektrischen und mechanischen Tests sowie langsauernden Belastungs- und Alterungsprüfungen simuliert haben.
SAVER hat alle Tests bestanden, die nach der internationalen Norm IEC 61462 und anspruchsvollen Kundennormen von wichtigen Herstellern von elektischen Geräten vorgeschrieben sind.

Auslegungsprüfungen nach IEC 61462

  • Prüfungen der Grenzflächen und Verbindungen von Endarmaturen (IEC 61462 §7.2)
  • Prüfungen an Schirm- und Schirmhüllenwerkstoff (IEC 61462, §7.3) einschließlich:
    • Härteprüfung (IEC 61462, §7.3.1)
    • Schnellbewitterungsprüfung (IEC 61462, §7.3.2)
    • Kriechwegbildungs- und Erosionsprüfung (IEC 61462, §7.3.3)
    • Entflammbarkeitsprüfung (IEC 61462, §7.3.4)
  • Prüfung des Rohrwerkstoffs (IEC 61462, §7.4)
    • Farbeindringprüfung (IEC 61462, §7.4.1)
    • Wassereindringprüfung (IEC 61462, §7.4.2)

Andere kundenspezifische Prüfungen

  • Alterung in Wärme unter innerem Überdruck (2.000 Stunden unter T max bei MSP)
  • Wärmebeständigkeit (10 Zyklen in 24h zwischen T min und T max bei MSP)

Typprüfung:

Die Typprüfungen werden durchgeführt, um die Übereinstimmung zwischen der Auslegungsberechnung und der Produktionswirklichkeit zu überprüfen. All diese Prüfungen müsssen jedesmal dann durchgeführt werden, wenn sich etwas bei den Maßen oder der Konstruktion geändert hat.

  • Innendruckprüfung (IEC 61462, §8.4)
    • Stufe 1: Prüfung bei 2,0 x höchster Betriebsdruck
    • Stufe 2: Prüfung bei 4,0 x höchster Betriebsdruck
    • Stufe 3: Prüfung bei einem festgelegten Innendruckpegel (wenn SIP > 4 x MSP)
    • Stufe 4: Prufung bis zum Berstdruck
  • Biegprüfung (IEC 61462, §8.5)
    • Stufe 1: Prüfung bei mechanischer Höchstlast
    • Stufe 2: Prüfung bei 1,5 x mechanischer Höchstlast
    • Stufe 3: Prüfung bei 2,5 x mechanischer Höchstlast
    • Stufe 4: Prüfung bis zum Bruch

Stichprobenprüfung:

Die Stichprobenprüfungen werden zur Überprüfung des Qualitätsniveaus der Produktion intern bei SAVER und in Absprache mit dem Kunden durchgeführt.

  • Biegeprüfung
  • Druckprüfung
  • Dichtigkeitsprüfung (mittels Helium und Massenspektrometer)
  • 3D-Meßmaschine
  • Visuelle Prüfung

SAVER ist bereits für folgende Anwendungen homologisiert:

  • Live-Tank-Leistungsschalter von 36 bis 170 kV
  • Live-Tank-Leistungsschalter von 245 bis 800 kV
  • Luft-SF6-Durchführungen für Dead-Tank-Leistungsschalter von 72 bis 362 kV
  • Meßwandler von 72 bis 800 kV
  • Kabelendverschlüße
  • Ableiter

SAVER hat seine Wettbewerbsfähigkeit als Hersteller von Verbundisolatoren weiter gesteigert und eine Fabrik ausschließlich für Hochspannungsanwendungen eingerichtet. Sie verfügt über eine hoch automatisierte Produktion mit einer Fertigungskapazität von ca. fünfzigtausend Verbundhohlisolatoren jährlich.

Viele Tausend unserer Verbundhohlisolatoren sind mittlerweile installiert worden und seit Jahren an den verschiedensten geographischen Orten unter den härtesten Bedingungen in Betrieb.

ANALYSE ELEKTRISCHER FELDER:

  • Optimierung von Isolatoren-Abmessungen;
  • Kontruktion der inneren/äusseren Feldsteuerung
  • Auslegung der Silikon-Schirmhülle
  • Kontrolle der Feldstärke entlang des Isolators

Analyse mittels Finite-Elemente-Methode