专利名称：半传导性带及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半传导性带，尤其是涉及一种在高压变压器中适用于进行电位均衡的半传导性带。
在高压变压器中，由相互叠放的单个薄板组成的磁轭利用绝缘带来捆扎，所述绝缘带也被称为包装带。运行时，在导电的磁轭与绝缘的包装带之间得到电位突变。该电压的最大值由相对应的空气击穿场强来确定。如果该电压的最大值超过所述空气击穿场强，则出现能破坏绝缘的辉光放电和表面放电。通过在利用绝缘带捆扎之前首先在磁轭上敷设包装带形式的半传导性的中间层作为电位均衡来尝试避免这种情况。
公知由环氧树脂制成、优选地由在温度升高时才硬化且其中加入炭黑的环氧树脂制成的这种带。利用这种环氧树脂浸渍玻璃织物带，并且由此来制造所述带。
所述带的电阻通过所加入的炭黑的量来调节。可是问题是，在对该应用感兴趣的范围中，炭黑的少量添加或减少将所述带的电导率/电阻改变多个十的幂。因此，在制造时强烈地使可靠性困难。所希望的电导率在103至106Ωcm的范围中，在环氧树脂中的炭黑含量约为21.5％-23％时得到该电导率。在炭黑含量为15％与25％之间的范围中，所产生的环氧树脂的电阻率从1014Ωcm下降到101Ωcm，以致在所调节的和所希望的电导率的可复制性中存在大问题。
因此，本发明的任务是，提供一种可被用作包装带的半传导性带的材料，所述材料满足高压变压器上的应用的机械要求，同时所述材料具有在1-100千欧姆/平方的范围中的可良好复制(reproduzierbar)的表面电阻而且沿所述带具有尽可能小的电特性的散布(Streuung)。
所述任务的根据本发明的解决方案通过独立权利要求和从属权利要求来说明和要求保护，以及通过本说明书和被包含在本说明书中的实例来说明和要求保护。
本发明的主题是一种由织物材料制成的带，所述带利用含填料的粘合剂来浸渍，其中所述填料在粘合剂中超渗的(ueberperkoliert)状态下引起在1-100千欧姆/平方的范围中的表面电阻。此外，本发明的主题是将所述带用作电机、特别是高压电机、变压器、扼流圈中的包装带并且在高压变压器中用于进行电位均衡。
因此，这样选择所述填料，以致在超渗状态下在纤维增强的塑料基质中的浓度与在1-100千欧姆/平方的范围中的电表面电阻相对应。由此，所述填料添加还可以在一定的、对于大量制造并且在可复制性方面可接受的界限中变化，而电阻值不离开所希望的和所限定的范围。
此处，超渗意味着，在继续添加填料时，电阻特性不出现重大的变化，因为在导电粒子之间已经存在如此多的接触，以致进一步地提高浓度几乎还不会对电阻起作用。
所述填料有利地套上由锑-锌混合氧化物制成的层，特别是套上锑掺杂的氧化锌层。通过该混合氧化物中的锌组分、该混合氧化物的层厚以及通过填料的粒度和形状可以调节该混合氧化物的电导率水平。还可以应用由氧化锑锌制成的填料。
尤其是选择其厚度在一个纳米至数百微米的范围中、特别优选地在5nm至20μm、或者50nm至7μm等等的范围中的涂层(Coating)。
可采用所有公知的无机和/或矿物质填料，如钛化钾、Al2O3(刚玉)、白垩、滑石、硫酸钡、SiO2(石英)、石英制品粉末、高岭土、二氧化钛、普通钛酸盐、云母等等。还考虑在利用锑-锌氧化物进行涂层之前套上另一层(例如SiO2)的填料。
优选地，相对于粘合剂中的固相组分，添加量为20至50重量百分比、特别优选地为22至45重量百分比的填料。
混合氧化物中的锑成分与锌成分的比例可以在宽界限中变化，一般地锑组分低于锌组分，也就是，在所述混合氧化物中，氧化锑＜50％而氧化锌＞50％。优选地，锑组分小于/等于30％而锌组分大于/等于70％。
所述填料的粒子大小优选地位于该范围中(平均的粒子大小＜15μm)。所述填料的粒子形状优选的是碎片状和/或小板片状和/或须状。
可是，根据本发明可以任意地选择被涂层的填料和涂层。
利用锑掺杂的氧化锌层有利地或者通过用有机锑-锌化合物涂层接着热煅烧的填料或者通过在含水的填料弥散(Fuellstoffdispersion)中引入可水解的锑化合物和锌化合物而被敷设在所述填料上。这样进行涂层的填料可以在市场上购到。
作为织物材料既可以考虑玻璃织物又可以考虑由有机纤维制成的织物。通常应用由芳族聚酰胺纤维和/或聚酯纤维制成的有机织物。只要该有机织物与针对例如高压变压器的绝缘材料的要求兼容，就也能采用例如基于聚丙烯和/或氟化聚合物的其它的有机织物类型。为了例如在将所述带用作包装带时将卷包上的被敷层保持得尽可能小，通常采用单位面积重量为30至1000g/m2的织物类型。
作为粘合剂可以考虑原理上完全不同的反应树脂、诸如醇酸树脂、聚酯树脂、硅树脂和亚胺树脂。可是，由于其在电特性、温度稳定性和加工特性方面适当的特性分布以及与绝缘系统的良好相容性，环氧树脂已经受考验。尤其是芳香族缩水甘油醚也已经受考验。在带中，优选地将胺类(aminisch)化合物用作硬化剂和/或加速剂。为了无问题地进行加工，必需还没有完全硬化的带的一定的柔韧性，以便能够将这些带没有形成皱纹和形成袋(Taschenbildung)地缠绕到基片上。此外，有利的是一种容易的自粘合性，以便不需要附加地用胶粘带来固定地工作。
制造根据本发明的半传导性带按照制造绝缘带的通用方法实现。在此可采用其中弥散了半传导性填料的粘合剂溶液。通过粘合剂和填料在所述溶液中的浓度来确定粘性并且从而确定织物材料上的被敷层。或者通过所述溶液将所述织物材料拉成和/或因此喷洒成或多或少宽的带。此后，所述带在温度升高时或者在气流中穿过水平的或者竖直的干燥段，以便去掉溶剂。接着卷起所述带。
此处所说明的根据本发明的半传导性带可以在制造高压变压器中被用作电位均衡。同样，如果为了进行电位均衡而应采用具有在1与100kμ/平方之间的范围中的所限定的表面电阻的半传导性带，则所述半传导性带也可以完全普遍地被用在电机中，特别是被用在高压电机、变压器和扼流圈中。
下面借助于多个实施例来阐述本发明用于制造所述带的一般规程为了浸渍所述带，将织物带作为载体材料以所限定的速度拉过用浸渍树脂填充的容器。在执行该试验之前和执行该试验期间持续地搅拌该浸渍树脂储备物(Impraegnierharzvorrat)，以便防止该导电填料沉淀。在浸渍之后，将辉光保护带引导通过具有4个相互独立的可调整的加热区的干燥塔。在所列举的实例中，利用以下的干燥条件来工作δ1＝90℃、δ2＝140℃、δ3＝110℃、δ4＝70℃，带速20cm/min。
实例1-6在实例1-6中将利用锑-锌氧化物来涂层的云母用作导电填料。粘合剂的成分被总结在表2中。为了进行说明，在表1中说明符号的意义。玻璃织物带(宽度为50mm、厚度为0.2mm、单位面积重量为约200g/m2)被用作织物材料。类似于以上所说明的规程来实现制造。要认识到的是填料含量对所述带的电阻的影响(实例1-5)以及结果的可复制性(实例1、6)。在括号中所给出的值描述所述带的不同位置上的测量结果并且显示出很小的散布。
表1
表2
1)涉及粘合剂中的固体的重量百分比在50mm宽的带上，在50mm的长度上测量这些带的电阻。
试样(5件/公式化)分别被装备有两个10mm宽和50mm长的导银电极，这两个导银电极以50mm的间距相互平行地被敷。所述导银电极借助于鳄鱼夹接触并且利用万用表(测量电压＜10V)来测量相应的表面电阻。
在检验之前将所述带在实验室烘箱中在130℃的条件下硬化5个小时。
如重复实例1至实例6所显示的那样，可以从令人满意的电的带特性的可复制性出发。同样能识别出电的带特性沿所述带的仅仅微小的散布。
权利要求
l、一种由织物材料制成的带，所述带利用含填料的粘合剂浸渍，其中所述填料在粘合剂中超渗的状态下引起在1-10O千欧姆/平方的范围中的表面电阻。
2.根据权利要求1所述的带，其中，所述填料套上由锑-锌混合氧化物制成的层。
3.根据权利要求1或2所述的带，其中，所述填料的涂层厚度在一个纳米至数百微米的范围中。
4.根据上述权利要求之一所述的带，其中，所述填料从以下组中被选出钛化钾、Al2O3(刚玉)、白垩、滑石、硫酸钡、SiO2(石英)、石英制品粉末、高岭土、二氧化钛、钛酸盐和/或云母。
5.根据上述权利要求之一所述的带在电机、高压电机、变压器、扼流圈中的应用和/或在高压变压器中用于进行电位均衡。
全文摘要
本发明涉及一种半传导性包装带，尤其是涉及一种在高压变压器中适于进行电位均衡的半传导性带。如此来选择填料，以致在其在粘合剂中的饱和浓度的情况下得到半传导性带。这样，在其电阻率方面得到可良好复制的带。
文档编号H01B3/00GK1918669SQ200580004177
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月3日 优先权日2004年2月4日
发明者H·卡皮查, V·穆雷尔, N·米勒 申请人:西门子公司