Feldgesteuerter Verbundisolator

Die Erfindung betrifft einen feldgesteuerten Verbundisolator, enthaltend einen Stab oder Rohr als Isolatorkern aus faserverstärktem Kunststoff, der mit einer Schirmhülle überzogen und an seinen Enden mit Armaturen bestückt ist.

Die Werkstoffe eines Isolators werden durch die inhomogene Verteilung des elektrischen Feldes über seine Oberfläche stark belastet. Eine der Ursachen liegt in der konstruktiven Ausgestaltung eines Isolators. Insbesondere im Bereich der Armaturen verändert sich die Feldstärke wegen des übergangs von den isolierenden Werkstoffen der Schirme und des Isolatorkerns zu einem metallischen Werkstoff, wegen des übergangs zum Erdpotential an der Masttraverse beziehungsweise zum Leiterpotential, dort, wo die Leiterseile befestigt sind. Zur Verhinderung der dadurch bedingten örtlichen Feldstörung, insbesondere Feldstärkeüberhöhungen, kann die so genannte geometrische Feldsteuerung eingesetzt werden. Durch Abrundungen von Ecken und Kanten wird die Geometrie der Werkstücke, insbesondere die der Spannung führenden Teile, entschärft.

Eine weitere Ursache sind die Schmutzablagerungen, eine Belastung, die einen Isolator insgesamt betrifft. Auf Verbundisolatoren, die als Außeninstallationen der Witterung ausgesetzt sind, lagern sich mit der Zeit dünne Schmutzschichten ab. Auf Grund der elektrischen Leitfähigkeit dieser Schichten können auf den Isolatoroberflächen Ladungsströme fließen. Werden diese Schichten feucht, beispielsweise durch Regen oder Tau, wird die Leitfähigkeit noch weiter erhöht, was zu erhöhten Stromstärken der Leck- und Entladungsströme und zu ohmschen Verlusten führt. Das bewirkt eine Erwärmung der Schmutzschichten mit der Folge ihrer Abtrocknung. Die abtrocknenden Schmutzschichten werden lokal hochohmig, so dass hier hohe Spannungsabfälle auftreten können. Wird dadurch bedingt die elektrische Durchschlagsfestigkeit der Umgebungsluft überschritten, treten Glimmentladungen oder elektrische überschlagsentladungen auf, die die Ursache für eine Alterung und schließlich Zerstörung des Werkstoffs der Isolatoroberfläche sind.

AIs Maßnahmen zur Vergleichmäßigung des elektrischen Feldes und zur Vermeidung örtlicher Feldstörung, insbesondere Feldstärkeüberhöhungen, werden örtliche überzüge oder Beschichtungen aus Isolierwerkstoffen, beispielsweise Kunststoffen wie Epoxidharze und Polymere, mit Einlagerungen aus dielektrischen oder/und ferroelektrischen Stoffen als Feldsteuerschichten aufgebracht.

Von einem Ausführungsbeispiel des Hochspannungs-Verbundisolators gemäß der DE 32 14 141 A1 (dortige Fig. 2) ist es bekannt, dass eine Vielzahl von Schirmen mit einem über den Kern geschobenen Kragen sowie einer Kontakthülse zwischen dem letzten Schirm und der Metallarmatur halbleitend sind. Bei dieser Ausgestaltung des Isolators besteht die Gefahr, dass sich Metallpartikel und in der Luft befindliche sonstige Schmutzpartikel unmittelbar auf der elektrisch halbleitenden Schicht anlagern und von dort - aufgrund elektrischer Wechselwirkungen - durch die natürliche Bewitterung schlecht abgeschwemmt werden können. Diese Partikel können bei entsprechender Geometrie zu lokalen Feldstärkeerhöhungen und dadurch zu Beschädigungen des Isolators führen.

Aus der DE 197 00 387 B4 ist ein Verbundisolator bekannt, dessen Schirmelement und gegebenenfalls der Kern jeweils aus einem halbleitenden Werkstoff gefertigt sind. Die Halbleiterfähigkeit der Schirmhülle und des Kerns sind an jeder Stelle des Isolators gleich groß. Gegen Witterungseinflüsse und Verschmutzung muss die Schirmhülle zusätzlich mit einer Schutzschicht überzogen werden.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Verbundisolator vorzustellen, bei dem die Ursachen zur Bildung von örtlichen Feldstörungen, insbesondere Feldstärkeüberhöhungen und Coronaentladungen, durch eine auf die jeweilige Störung abgestimmte Feldsteuerschicht weitestgehend beseitigt sind.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt konstruktiv mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs und mittels eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen Isolators nach den Ansprüchen 28 und 29. Vorteilhafte

Ausgestaltungen des Isolators und der Verfahren zu seiner Herstellung werden in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.

Der erfindungsgemäße Verbundisolator weist zumindest im Bereich der leiterseitigen Armatur auf dem Stab oder Rohr des Isolatorkerns eine Feldsteuerschicht auf, die von der Armatur umschlossen wird. Der galvanische

Kontakt zwischen der Feldsteuerschicht und der Armatur kann beispielsweise durch

Leitlack, Metallringe oder Drahtgewebe hergestellt werden. Außerhalb der Armatur wird die Feldsteuerschicht von einer Schutzschicht oder direkt von den nahtlos auf den Kern extrudierten Schirmen umgeben. Der Isolatorkern als Rohr oder Stab besteht in der Regel aus einem mit Glasfasern verstärkten Duromer wie beispielsweise Epoxidharz oder Polyesterharz.

Die Erfindung eignet sich für alle Arten von Verbundisolatoren, insbesondere für Hängeisolatoren, Stützisolatoren oder Durehführungsisolatoren. Der Einsatzbereich beginnt bei Hochspannungen über 1 kV und ist besonders effektiv bei Spannungen über 72,5 kV.

Die Feldsteuerschicht besteht in der Regel aus demselben Werkstoff wie die sie überdeckende Schutzschicht. Die Schutzschicht kann aber auch vorteilhaft aus einem höheren erosions- und kriechstromfesten Werkstoff bestehen. Die Schutzschicht besteht in jedem Fall aus einem Werkstoff mit hohen Isolationseigenschaften. Werkstoffe mit diesen Eigenschaften sind elastomere Werkstoffe, beispielsweise polymere Kunststoffe wie Silikonkautschuk (HTV) der Härteklassen Shore A 60 bis 90 oder Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM). Auf den so vorbereiteten Kern mit Feldsteuerschicht und Schutzschicht werden die Schirme aufgeschoben, die aus demselben Werkstoff wie Schutzschicht bestehen können. Die Schutzschicht und die Schirme können auch in ein und demselben Arbeitsgang aus demselben Werkstoff auf den Kern extrudiert werden, wie es aus dem Patent EP 1147525 B1 bekannt ist.

Die Feldsteuerung kann resistiv oder kapazitiv oder in einer Kombination miteinander erfolgen. Dazu wird der Werkstoff der Feldsteuerschicht mit Partikeln als Füllstoff gefüllt, die die Feldsteuerung bewirken.

Zur resistiven Feldsteuerung, auch ohmschen Feldsteuerung genannt, ist eine Feldsteuerschicht mit ohmschen leitenden (conductiven) oder/und halbleitenden (semiconductiven) Füllstoffen vorgesehen. Bei den ohmschen leitenden Füllstoffen wird die lineare Werkstoffabhängigkeit zwischen Spannung und Strom ausgenutzt. Zu den leitfähigen Füllstoffen gehören beispielsweise Ruß, Fe ₃ O ₄ und andere Metalloxide.

Es gibt halbleitende Werkstoffe mit einer nicht-lineare Abhängigkeit zwischen Spannung und Strom. Diese Eigenschaften haben Varistoren, beispielsweise ZnO, die ab einer definierten Spannung beziehungsweise Feldstärke leitfähig werden und damit die Fähigkeit besitzen, überspannungen zu begrenzen. Für die resistive Feldsteuerung eignen sich insbesondere Mikrovaristoren. Das sind Varistoren in Pulverform mit Korndurchmessern zwischen 50 nm und 100 μm. Bei geeigneter Auslegung kann erreicht werden, dass ein mit Mikrovaristoren gefüllter Werkstoff, insbesondere ein Silikonwerkstoff, bei Stoßspannungsbeanspruchung eine hohe elektrische Leitfähigkeit und einen niedrigen Verlustleistungsumsatz im Dauerbetrieb aufweist.

Bei der kapazitiven Feldsteuerung werden Werkstoffe mit dielektrischen Eigenschaften eingesetzt wie beispielsweise TiO ₂ , BaTiO ₃ oder TiO _x . Diese Werkstoffe haben eine hohe Dielektrizitätskonstante (Permittivität).

Die refraktive Feldsteuerung ist eine Sonderform der kapazitiven Feldsteuerung. Durch geeignete Anordnung von Werkstoffen mit unterschiedlich großen Dielektrizitätskonstanten werden an den übergängen der Werkstoffe die Feldlinien so gebrochen, dass örtliche Feldstörungen, insbesondere Feldstärke- überhöhungen, möglichst beseitigt werden.

Die Feldsteuerschicht kann aus einer Lage oder mehreren Lagen bestehen, wobei die einzelnen Lagen unterschiedliche Feldsteuereigenschaften haben können.

Die Partikel, die als Füllstoffe den Lagen der Feldsteuerschicht zugegeben werden, haben einen Durchmesser von 10 nm bis zu 100 μm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,1 μm bis 10 μm. Ihre Größe richtet sich nach der Dicke der Lage und der Intensität und der Ausdehnung der zu erwartenden Feldstörung.

Der Anteil der Partikel liegt zwischen 50 und 90 % Gewichtsprozent, vorteilhaft bei 70 %.

Der Anteil der Partikel, der Füllgrad, kann oberhalb der Perkolationsgrenze liegen, d.h. dass sich die Partikel in direktem elektrischem Kontakt befinden.

Die Dicke einer Lage einer Feldsteuerschicht kann 1 mm bis 5 mm betragen, in der Regel 2 mm bis 3 mm. Sie richtet sich nach der Intensität und der Ausdehnung der zu erwartenden Feldstörung.

Die Feldsteuerschicht kann aus einer Lage bestehen und ausschließlich resistive Partikel als Füllstoff enthalten. Eine solche Schicht ist an den Stellen des Isolators vorgesehen, an denen vorzugsweise eine resistive, eine ohmsche Feldsteuerung erforderlich ist.

Die Feldsteuerschicht kann aus einer Lage bestehen und ausschließlich kapazitive Partikel als Füllstoff enthalten. Eine solche Schicht ist an den Stellen des Isolators vorgesehen, an denen vorzugsweise eine kapazitive, oder speziell eine refraktive, Feldsteuerung erforderlich ist.

Die Feldsteuerschicht kann aus einer Lage bestehen und der Anteil der resistiven oder kapazitiven Partikel kann über die Länge der Lage unterschiedlich sein. Bei gleicher Dicke kann durch änderung des Anteils an Füllstoffen in der Lage die Intensität der Einwirkung auf die Feldstörungen örtlich verändert werden. Die

änderung des Anteils am Füllstoff ist dann möglich, wenn der Füllstoff nicht bereits dem Werkstoff der Lage vor dem Auftragen zugemischt wurde, sondern erst in oder vor der Düse zum Auftragen der Lage dem Werkstoff zugemischt wird.

Die Dicke einer Lage einer Feldsteuerschicht kann über ihre Länge wechseln. Möglich ist das durch die änderung der Vorschubgeschwindigkeit innerhalb des Extruders, der die Lage auf den Kern aufträgt. Bei gleichem Anteil an Füllstoffen kann durch änderung der Dicke der Lage und damit der Anzahl der Partikel in der Lage die Intensität der Einwirkung auf die Feldstörungen örtlich verändert werden.

Die Feldsteuerschicht kann auch aus mindestens zwei Lagen mit resistiven oder kapazitiven Partikeln als Füllstoffen bestehen. Dabei kann die eine Lage einen höheren Anteil an resistiven beziehungsweise kapazitiven Partikeln haben als die andere Lage.

Die Feldsteuerschicht kann auch aus mindestens zwei Lagen bestehen, wobei eine Lage ausschließlich resistive und eine andere Lage ausschließlich kapazitive Partikel enthält. Bei mehreren Lagen übereinander können sich die Lagen in ihrer Reihenfolge abwechseln.

Die Feldsteuerschicht kann aus einer Lage bestehen und eine Mischung von resistiven und kapazitiven Partikeln enthalten.

Die Feldsteuerschicht kann auch aus mindestens zwei Lagen bestehen, wobei eine Lage eine Mischung von resistiven und kapazitiven Partikeln enthält und die andere Lage ausschließlich resistive oder kapazitive Partikel enthält.

Bei mehreren Lagen übereinander können sich die Lagen hinsichtlich ihrer Wirkung auf das elektrische Feld in ihrer Reihenfolge oder/und Zusammensetzung abwechseln. Außerdem kann der Anteil der kapazitven oder/und resistiven Partikeln in den einzelnen Lagen der Schicht unterschiedlich sein.

Die Feldsteuerschicht kann über die gesamte Länge des Isolatorkerns aufgetragen sein. Sie kann sich aber auch nur über Teilbereiche erstrecken, wie beispielsweise im Bereich der Armaturen. Die Feldsteuerschicht kann auch in einzelne Abschnitte unterteilt und dadurch unterbrochen sein.

In dem Fall, in dem die Feldsteuerschicht in einzelne Abschnitte unterteilt ist und aus mindestens zwei Lagen besteht, kann im Grenzbereich zum schichtfreien Abschnitt eine Lage länger sein als die andere und über die darüber oder darunter befindliche Lage hinaus weiter bis zu dem schichtfreien Abschnitt reichen, so dass der das Feld beeinflussende Charakter dieser Lage ausschließlich zur Wirkung kommt.

Durch die zuvor beschriebenen diskontinuierlichen Anordnungen der Schicht können hohe Verlustleistungen vermieden werden.

Gegebenenfalls können die einzelnen Lagen einer Feldsteuerschicht durch isolierende Zwischenlagen voneinander getrennt sein, wenn Unterschiede der Leitfähigkeit im Kontaktbereich der beiden Lagen selbst zu unerwünschten Veränderungen des Feldes führen könnten.

Die oben aufgeführten Kombinationsmöglichkeiten der Anzahl der Lagen, der Anordnung der einzelnen Lagen innerhalb einer Schicht und der Grad der Füllung mit kapazitven oder/und resistiven Partikeln erlaubt es, an den möglichen Stellen, wo eine für den Isolator schädliche Inhomogenität des elektrischen Feldes auftreten kann, diese durch eine darauf abgestimmte Schicht zu verhindern oder zu unterdrücken.

Für die resistive Feldsteuerung werden Mikrovaristoren bevorzugt, insbesondere aus ZnO.

Zum Schutz der Feldsteuerschicht kann diese mit einer Schutzschicht, beispielsweise einer isolierenden HTV-Silikon-Extrudatschicht mit extrem guten

Kriechstrom-, Erosions- und Witterungsbeständigkeiten, überzogen sein, auf die dann die Schirme geschoben werden. Diese Schutzschicht erhöht die Freiluftbeständigkeit und kann bis zu 5 mm dick sein, vorteilhaft zwischen 2 mm und 3 mm.

Auf den Kern mit der Feldsteuerschicht können aber auch die Schirme direkt lückenlos aufextrudiert werden, wie es aus dem Patent EP 1147525 B1 bekannt ist. Schutzschicht und Schirme bestehen dann aus demselben Werkstoff.

Die Feldsteuerschicht kann auf den Kern durch einen Extruder aufgebracht werden, durch den der Kern hindurchgeschoben wird. Soll eine Schicht mit mehreren Lagen auf dem Kern aufgetragen werden, so kann das durch eine mehrstufige Düse oder durch mehrere hintereinander angeordnete Extruder erfolgen. Das Auftragen der Lagen muss so erfolgen, dass sie gut am Isolatorkern haften und sich miteinander zu einer Schicht verbinden. Gegebenenfalls ist das Auftragen von Haftverrnittiern erforderlich.

Die Erfindung bietet die Möglichkeit, eine Feldsteuerschicht nur an den Stellen einzusetzen, an denen kritische Störungen des elektrischen Feldes, insbesondere Feldstärkeüberhöhungen, auftreten können. Dadurch können die Verlustleistungen an den Isolatoren auf Minimalwerte reduziert werden.

Die Zusammensetzung der Feldsteuerschicht aus Lagen mit resistiven oder/und kapazitiven Partikeln oder der Aufbau der Schicht aus zwei oder mehreren Lagen, insbesondere mit unterschiedlichen Partikeln oder/und Partikelanteilen, sowie die

Variation der überdeckungslängen der Lagen können vorteilhaft auf die zu beseitigenden Feldstörungen, insbesondere Feldstärkeüberhöhungen, besonders durch lokale Verschmutzungen hervorgerufen, abgestimmt werden. Die Feldverteilung entlang des Isolators wird dadurch vergleichmäßigt. Dadurch wird die Entstehung von Glimmentladungen, Koronaentladungen und überschlägen vermieden, wodurch eine vorzeitige Alterung des Werkstoffs vermieden wird.

An Hand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Verbundisolator mit einer Feldsteuerschicht, aus einer Lage bestehend, im Längsschnitt,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus einem Verbundisolator mit einer Feldsteuerschicht aus zwei Lagen, wobei eine Lage nur einen Teil des Kerns überdeckt,

Fig. 3 einen Langstabisolator, bei dem die Bereiche gekennzeichnet sind, in denen eine Feldsteuerschicht aufgetragen ist,

Fig. 4 einen Langstabisolator, bei dem eine Feldsteuerschicht im Bereich der Armatur aufgetragen ist, an der die Leiterseile befestigt sind, Fig. 5 den übergangsbereich von einem Isolatorkern zu einer Armatur im Längsschnitt,

Fig. 6 einen Vergleichstest zwischen einem erfindungsgemäßen und einem herkömmlichen Isolator bei anliegender Wechselspannung unter Beregnung und Fig. 7 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Isolators.

In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbundisolator 1 dargestellt. Im vorliegenden Fall ist es der Ausschnitt aus einem Langstabisolator. Auf einem Kern 2 aus glasfaserverstärktem Kunststoff ist eine Feldsteuerschicht 3 aufgetragen. In Abstimmung auf die auftretenden Feldstörungen kann sie kapazitive oder resistive Eigenschaften haben. Beispielsweise kann sie Mikrovaristoren aus ZnO zur resistiven Feldsteuerung enthalten. Die Feldsteuerschicht 3 ist von einer Schutzschicht 4 überzogen, welche aus einem erosions- und kriechstromfesten Werkstoff besteht und die Feldsteuerschicht 3 gegen Witterungseinflüsse und Verschmutzung schützt. Auf dieser Schutzschicht 4 sind in regelmäßigen Abständen die Schirme 5 angeordnet, die aus einem der bekannten polymeren Kunststoffe gespritzt sind.

In Figur 2 ist ebenfalls ein Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Verbundisolator 1 dargestellt. Mit der Figur 1 übereinstimmende Merkmale sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet. Bei vorliegendem Ausführungsbeispiel besteht die Feldsteuerschicht 3 in einem Teilbereich des Isolators 1 aus zwei Lagen 31 und 32, von denen die Lage 32 über der durchgehenden Lage 31 angeordnet ist. Die beiden Lagen 31 und 32 können unterschiedliche Feldsteuereigenschaften aufweisen. So kann die äußere Lage 32 kapazitive und die durchgehende Lage 31 resistive Eigenschaften aufweisen. Eine solche Anordnung der Schichten kann beispielsweise im Bereich der Armaturen im Hinblick auf konstruktiv bedingte Feldstörungen vorteilhaft sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Feldsteuerschicht 3 durchgehend gleichmäßige dick. In dem Bereich, in dem die Feldsteuerschicht 3 zweilagig ist, kann durch Reduktion der Extrusion die inneren Lage 31 dünner aufgetragen werden. So kann in einem zweiten Arbeitsschritt die äußere Lage 32 so dick aufgetragen werden, dass eine durchgehend gleichmäßige Schichtdicke erreicht wird.

Die Figuren 3 und 4 zeigen Langstabisolatoren 10, wie sie beispielsweise bei Hochspannungs-Freileitungen eingesetzt werden. Der Aufbau der Feldsteuerschichten dieser Isolatoren kann beispielsweise dem Aufbau entsprechen, wie er bei den in den Figuren 1 oder 2 dargestellten Isolatoren beschrieben ist. Die Isolatoren 10 hängen jeweils an einer Traverse 11 eines hier nicht dargestellten Hochspannungsmasten. Die Befestigung erfolgt in bekannter Weise mit einer Armatur 12 aus Metall. Am unteren Ende sind mittels einer weiteren Armatur 13 die Leiterseile 14 befestigt. Bei den vorliegenden Ausführungsbeispielen sind die Isolatoren 10, die eine Länge von 4 m haben, zur Vermeidung zu hoher Verlustleistungen entweder nur abschnittsweise, wie in Figur

3 dargestellt, oder nur in einem bestimmten Bereich an einer Armatur, wie in Figur

4 dargestellt, mit einer Feldsteuerschicht überzogen. Der Isolator 10 in Figur 3 hat jeweils fünf gleich große Bereiche 15, in denen der Kern mit einer Feldsteuerschicht überzogen ist. Sie sind jeweils durch gleich große Bereiche ohne Feldsteuerschicht unterbrochen. Der Isolator 10 in Figur 4 hat einen Bereich 16, der mit einer

Feldsteuerschicht überzogen ist und der sich von der Armatur 13, an denen die Leiterseile 14 befestigt sind, über ein Drittel der Stablänge aufwärts erstreckt.

Figur 5 zeigt in schematisierter Darstellung einen übergangsbereich von einer Armatur zum Schirmhüllenbereich im Längsschnitt. Es ist ein Schnitt durch das Ende eines Isolators mit einer Armatur, an der die Leiterseile befestigt sind, wie er in den Figuren 3 oder 4 dargestellt ist. übereinstimmende Merkmale mit den Figuren 2, 3 und 4 sind mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Bei dem Isolator 1 oder 10 besteht der Kern aus einem Stab 2 aus glasfaserverstärktem Kunststoff, der mit einer Feldsteuerschicht 3 überzogen ist, die wiederum von einer Schutzschicht 4 umhüllt ist. Auf dieser Schutzschicht sind die Schirme 5 aufgezogen. Die Feldsteuerschicht 3 entspricht in ihrem Aufbau der, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Das Ende des Stabs 2 wird von der Armatur 13 umschlossen. Eine Lage 31 überzieht den Kern 2 des Isolators auf der in der Darstellung sichtbaren Länge vollständig. Es ist eine Lage mit resistiver Wirkung und enthält Mikrovaristoren. Darüber liegt nach außen eine Lage 32 mit kapazitiver Wirkung, die Füllstoffe mit dielektrischen Eigenschaften enthält. Die Lage 32 reicht vom Inneren der Armatur 13 bis oberhalb des ersten Schirms 5. Die kapazitive Feldsteuerung ist besonders geeignet, Feldstärkeüberhöhungen abzubauen, die konstruktiv bedingt sind, beispielsweise durch Kanten oder stufige übergänge, wie sie am übergang von einer Armatur zum Isolatorstab auftreten. Zur Verbesserung des leitfähigen Kontaktes zwischen den Lagen und der Armatur kann der den Kern umschließende Hohlraum der Armatur mit einem leitfähigen Lack überzogen sein. Auch Einlagen von Drahtschlingen oder Drahtnetzen sind, wie hier nicht dargestellt, möglich.

Figur 6 zeigt das Ergebnis eines Vergleichstests zwischen einem erfindungsgemäßen Langstabisolator, dessen Oberfläche mit einer Feldsteuerschicht entsprechend Figur 1 überzogen war, und einem herkömmlichen Langstabisolator als Referenzisolator, der ausschließlich mit HTV-Silikon ohne Feldsteuerschicht ausgestattet war. Die Schirme waren jeweils aus HTV-Silikon.

Die Schlagweite betrug 2765 mm. Bei beiden Prüflingen wurde auf einem GFK- Stab mit 16 mm Durchmesser eine 3 mm dicke Polymerschicht (Querschnittsfläche: 1 ,8 cm ² ) aufgetragen. Bei einem der Prüflinge waren der Polymerschicht zur Feldsteuerung Mikrovaristoren, ZnO-Varistoren in Pulverform, in einem Anteil von 50 bis 90 Gewichts-%, vorzugsweise 70 Gewichts-% mit einer Korngröße von 10 nm bis 100 μm, vorzugsweise zwischen 0,1 μm und 10 μm beigemischt worden. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel lag der Füllgrad der Mikrovaristoren oberhalb der Perkolationsgrenze, d.h. die Mikrovaristoren befanden sich in direktem elektrischen Kontakt untereinander.

In Figur 6 sind links der erfindungsgemäße und rechts der Referenzisolator während des Vergleichstests zu sehen. Bei einer anliegenden Wechselspannung von 750 kV (effektiv) wurden die Isolatoren beregnet. Während der Referenzisolator unter den untersten fünf, der Leiterseite zugewandten Schirmen starke Entladungsaktivitäten zeigt, ist der mit der Faldsteuerschicht ausgestattete Isolator völlig entladungsfrei.

In Figur 7 ist ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Herstellung eines erfindungsgemäßen Isolators dargestellt. Der Kern 2 des herzustellenden Isolators ist ein Stab, der aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht. Dieser Stab 2 wird in Vorschubrichtung 20 durch nacheinander angeordnete Stationen geführt, wo er zum Isolator komplettiert wird. In der ersten Station 21 wird ein Haftvermittler 211 aufgetragen, damit sich die nachfolgend aufzutragenden Lagen der Feldsteuerschicht 3 innig mit dem Kern 2 verbinden. In dem Extruder 22 wird eine erste Lage 31 der Feldsteuerschicht aufgetragen, beispielsweise eine Lage mit Varistoren, eine Lage mit resistivem Charakter. Soll noch eine weitere Lage folgen, ist ein weiterer Extruder 23 zum Auftragen der weiteren Lage 32 vorgesehen, beispielsweise eine Lage mit kapazitivem Charakter. Statt zwei hintereinander angeordneter Extruder kann auch ein Zwei-Düsen-Extruder eingesetzt werden, der beide Lagen übereinander auf den Stab extrudiert. Der nächste Extruder 24 trägt die Schutzschicht 4 auf.

Je nach Herstellungsverfahren der Schirmhülle kann jetzt der Isolatorkern mit einem Trennwerkzeug 25 getrennt werden. Im nächsten Schritt 26 können die Schirme aufextrudiert oder die bereits vorgefertigten Schirme 5 aufgeschoben werden. Eine thermische Behandlung 27 zur Aushärtung der Feldsteuerschicht, der Schutzschicht und der Schirme schließt die Herstellung des Isolators 1 ; 10 ab. Nach Vorbereitung der Enden des Stabs können die Armaturen darauf befestigt werden.

Werden die Schutzschicht und die Schirmhülle in ein und demselben Arbeitsgang als eine gemeinsame Schicht auf den Isolatorkern 2 aufgebracht, erfolgt die Herstellung in der Station 26, entsprechend dem Patent EP 1147525 B1. Eine Trennung in einzelne, fertige Isolatoren 1 ; 10 erfolgt hier erst nach der thermischen Behandlung 27 mit einem Trennwerkzeug 28.