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EP1575061A2 - Means for electrical insulation of medium and high voltage components - Google Patents

Means for electrical insulation of medium and high voltage components Download PDF

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Publication number
EP1575061A2
EP1575061A2 EP05101225A EP05101225A EP1575061A2 EP 1575061 A2 EP1575061 A2 EP 1575061A2 EP 05101225 A EP05101225 A EP 05101225A EP 05101225 A EP05101225 A EP 05101225A EP 1575061 A2 EP1575061 A2 EP 1575061A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pore
insulation according
insulation
wall
foam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP05101225A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1575061A3 (en
Inventor
Thomas Dr. Hammer
Werner Dr. Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP1575061A2 publication Critical patent/EP1575061A2/en
Publication of EP1575061A3 publication Critical patent/EP1575061A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/18Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of organic substances

Definitions

  • the invention relates to means for electrical insulation of medium and high voltage components according to the Preamble of claim 1.
  • Switchgear and switchgear in the medium and high voltage range need to reduce the size and thus the Costs are electrically insulated with special insulating media, since the ambient air for achieving a compact Construction has an insufficient dielectric strength. This will be a cheap, environmentally friendly, hard Flammable insulating medium with the highest possible dielectric Strength needed.
  • the insulating medium should be as possible in liquid or gaseous form can be used. The concentration should be as low as possible for cost and weight reasons be.
  • a gas filling with the insulating gas sulfur hexafluoride is used, with the about 3 times higher than the insulation with air or dry nitrogen breakthrough field strength can be achieved.
  • SF 6 insulating gas sulfur hexafluoride
  • SF 6 not only has excellent electrical properties but is also non-toxic and chemically very stable.
  • the latter characteristic together with the high absorption coefficient in the infrared spectral range, leads to an extremely high global warming potential of approximately 22,000 CO 2 equivalents.
  • Plastic base e.g. crosslinked polyethylene (PE) are in switchgear because of the complicated geometry and the Use of moving parts and high costs also so far not in use.
  • PE crosslinked polyethylene
  • the invention is based on the use of insulating materials, the a variety of gas-filled, thin-walled closed Contain cavities to which a substantial part of the the insulation of applied electrical potential drops.
  • the cavities lie in the area between 10 and up to a maximum of 30 microns and are called as Micropores designated, the dimensions of which along the by the application of certain electric field a predetermined Do not exceed the maximum value.
  • the cavities can Pores of a closed cell foam or a Be filling of hollow bodies.
  • the invention was based on the finding that compliance an upper limit in the size distribution of the pores crucial is. Only so can the occurrence of discharges in otherwise in low probability, but statistically absolutely existing large pores are prevented for example, in pores> 100 microns, which in the state of Technique a gradual deterioration of the insulation properties is explainable. In the invention, a largely monodisperse distribution with defined pore size ⁇ 30 microns are present.
  • High-voltage switches use insulating materials. Such materials can be realized in such a way that they contain filled, thin-walled closed cavities with a length D pore . The dimension along the determined by the application of the electric field determines a maximum value D max , which must not be exceeded.
  • Foams are state of the art, especially for thermal insulation known. Partially they are also used for electrical Isolation purposes proposed.
  • the characteristic curve 22 describes a distribution with a maximum which lies between 10 and 20 ⁇ m. In particular, no pore sizes> 30 microns are present here. In the embodiments described with reference to FIGS. 3 and 4, precisely defined pore sizes are present. Typically, the value d pore is in the range of 10 microns to a maximum of 30 microns.
  • 1 denotes a live conductor
  • 2 a grounded conductor
  • 3 a closed-cell insulation between the ladders 2 and 3.
  • the closed-cell insulation 3 has gas-filled cavities 4, where 5 is the extent of the cavity 4 along the electric field and 6 the extent of the cavity 4 perpendicular to the electric field.
  • a pore diameter d pore is defined, which has a scattering width according to the Gaussian distribution 22 according to FIG. 2, in particular when using a foam.
  • the length of a pore from FIG. 3 can be equated with the pore diameter d pore without necessarily implying a spherical geometry of the cavities. Rather, cavities are also conceivable whose dimensions along the electric field in the direction of the double arrow are smaller than perpendicular to it.
  • a single cavity 4 from the foam 3 of FIG. 3 is considered as a pore, this pore in principle realizes a microscopic hollow sphere.
  • 40 here mean the hollow sphere with a gas-filled cavity 41.
  • the hollow sphere 40 consisting of an insulator 42 has a pore diameter d pore and a wall thickness d wall . Because of the microscopic training is also referred to below as “hollow spheres" or "microballoons”.
  • a plurality of hollow spheres 40 are embedded in an insulating material 43, in particular gas.
  • the thickness of the wall d wall enclosing the cavities satisfies a minimum condition for increased dielectric strength of the insulation according to the invention d wall / ⁇ r ⁇ d pore ,
  • the wall thickness is smaller than the pore radius d wall ⁇ d pore / 2, and further advantages arise when the wall thickness is typically 20% of half the pore diameter, ie the pore radius.
  • This condition is directly related to the fact that gas-filled pores a substantial proportion of the insulator applied electrical potential drops. As the wall thickness the pores, their diameter and their distance from each other determine the volume ratios to each other, it can also a corresponding condition for the volume ratios be derived.
  • the insulating material described above can be used to fill insulating cavity as closed-cell foam or in the form of a bed. It may vary depending on the application made of a plastic, glass or another glassy Material such as glass ceramic exist: have plastics compared to glassy materials the advantage of weight savings, but at temperatures above 100 ° C rapidly decreasing mechanical stability and dielectric strength. method for producing corresponding closed-cell foams correspond to the state of the art and are exemplary described in the two applications mentioned above.
  • the insulation can preferably be made of a plastic which contains neither halogens nor sulfur or nitrogen.
  • a halogen-containing plastic or a polyimide can be selected.
  • An example of this is a newly developed material for thermal insulation based on polyimide (SOLREX®) in the form of microscopic hollow spheres; In this form, the material can be poured like a liquid and thus fills all accessible cavities analogous to liquid or gaseous insulating materials.
  • the material can be cured by moderate heat, so that a positive, closed-cell, foam-like insulating body with a low density of ⁇ 0.1 g / cm 3 is formed.
  • Similar materials are offered eg by Akzonobel eg under the name Expancel®.
  • micro microbeads or "microballoons" with a liquid binder temporarily, i. during processing, or permanently to bind.
  • a liquid binder temporarily, i. during processing, or permanently to bind.
  • water and low boiling organic compounds such as e.g. Suitable alcohols, which subsequently eliminated by evaporation again become.
  • liquid insulating agents such as. Transformer or silicone oils suitable, but also curable liquids, e.g. Synthetic resins or silicone rubber.
  • the gas filling of the pores or "microballoons" advantageously dry air, nitrogen, carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and one of the above gases can be used.
  • nitrogen, carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and one of the above gases can be used.
  • the present invention describes an isolation system which avoids the use of SF 6 or halogenated hydrocarbons, the use of SF 6 or similar insulating gases as a filling of the closed cavities should not be ruled out, since this further increases the dielectric strength the same volume or a reduction in the amount of insulating gas can be achieved for a given insulation potential.
  • FIG. 5 shows the breakdown field strength or breakdown voltage U D of a foam according to FIG. 1 as a function of the pore size d in a double logarithmic plot.
  • the breakdown voltage U D of this material is compared with the breakdown field strength of sulfur hexafluoride (SF 6 ) and of nitrogen (N 2 ), both of which have constant values.
  • the characteristic curves for SF 6 are denoted by 31 and for N 2 by 32, both of which form abscissa-parallel straight lines.
  • the characteristic of the microfoam designated 33 has a characteristic decreasing with the pore size d.
  • the boundary condition is a 1 mm gap of a switching arrangement.

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)

Abstract

Insbesondere bei Hochspannungsschaltanlagen werden bisher durchweg elektrische Isolationen aus Stickstoff (N2) oder Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet. Gemäß der Erfindung wird als Mittel zur Isolierung ein Material (3) mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften verwendet, wobei sich in diesem Material gasenthaltende Poren, die eine weitgehend monodisperse Verteilung haben, befinden. Das Material kann ein Polymer, insbesondere ein Polymerschaum, sein. Möglich sind aber auch Schüttungen von diskreten Materialhohlteilchen (40), deren innerer Hohlraum einer Pore entspricht.

Figure 00000001
Especially in high-voltage switchgear so far electrical insulation of nitrogen (N 2 ) or sulfur hexafluoride (SF 6 ) are used. According to the invention, a material (3) with suitable dielectric properties is used as insulation means, in which material gas-containing pores having a largely monodisperse distribution are located. The material may be a polymer, in particular a polymer foam. But also possible beds of discrete hollow material particles (40) whose inner cavity corresponds to a pore.
Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Mittel zur elektrischen Isolierung von Mittel- und Hochspannungskomponenten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to means for electrical insulation of medium and high voltage components according to the Preamble of claim 1.

Schaltgeräte und Schaltanlagen im Mittel- und Hochspannungsbereich müssen zur Senkung der Baugröße und damit auch der Kosten mit speziellen Isoliermedien elektrisch isoliert werden, da die Umgebungsluft für das Erzielen einer kompakten Bauweise eine nicht ausreichende Spannungsfestigkeit aufweist. Hierfür wird ein billiges, umweltverträgliches, schwer entflammbares Isoliermedium mit möglichst hoher dielektrischer Festigkeit benötigt. Um auch komplizierte Bauformen isolieren zu können, sollte das Isoliermedium möglichst in flüssiger oder Gasform eingesetzt werden können. Die Dichte sollte aus Kosten- und Gewichtsgründen möglichst niedrig sein.Switchgear and switchgear in the medium and high voltage range need to reduce the size and thus the Costs are electrically insulated with special insulating media, since the ambient air for achieving a compact Construction has an insufficient dielectric strength. This will be a cheap, environmentally friendly, hard Flammable insulating medium with the highest possible dielectric Strength needed. In addition, complicated designs to be able to isolate, the insulating medium should be as possible in liquid or gaseous form can be used. The concentration should be as low as possible for cost and weight reasons be.

In den meisten Fällen wird bei Schaltgeräten und Schaltanlagen insbesondere zur Hochspannungsisolation eine Gasfüllung mit dem Isoliergas Schwefelhexafluorid (SF6) verwendet, mit dem eine gegenüber der Isolation mit Luft bzw. trockenem Stickstoff rund 3fach höhere Durchbruchfeldstärke erzielt werden kann. Dadurch lässt sich eine erhebliche Verringerung der Baugröße und somit eine wesentliche Kostenersparnis gegenüber dem Einsatz von Stickstoff erzielen. SF6 hat nicht nur hervorragende elektrische Eigenschaften, sondern ist auch nicht-toxisch und chemisch sehr stabil. Die letztgenannte Eigenschaft führt allerdings zusammen mit dem hohen Absorptionskoeffizienten im infraroten Spektralbereich zu einem extrem hohen Treibhauspotenzial von ca. 22.000 CO2-Äquivalenten. In most cases, in switching devices and switchgear in particular for high-voltage insulation, a gas filling with the insulating gas sulfur hexafluoride (SF 6 ) is used, with the about 3 times higher than the insulation with air or dry nitrogen breakthrough field strength can be achieved. As a result, a significant reduction in size and thus a significant cost savings compared to the use of nitrogen can be achieved. SF 6 not only has excellent electrical properties but is also non-toxic and chemically very stable. However, the latter characteristic, together with the high absorption coefficient in the infrared spectral range, leads to an extremely high global warming potential of approximately 22,000 CO 2 equivalents.

Durch Erhöhung des Drucks lässt sich auch in Stickstoffisolierten Anlagen die Spannungsfestigkeit verbessern, jedoch führt der Aufwand für die Gewährleistung der Betriebssicherheit bei höherem Druck zu erheblichen Mehrkosten gegenüber dem Einsatz von SF6. Alternativen zu dem als hochpotentem Treibhausgas gewerteten SF6 mit vergleichbaren elektrischen und chemischen Eigenschaften aber einem geringeren Treibhauspotential und geringer Toxizität existieren bis heute nicht.By increasing the pressure, it is also possible to improve the dielectric strength in nitrogen-insulated systems, but the expenditure for ensuring the operational safety at higher pressure leads to considerable additional costs compared with the use of SF 6 . Alternatives to SF 6, a highly potent greenhouse gas with comparable electrical and chemical properties, but a lower global warming potential and low toxicity, are still lacking.

Bei Transformatoren wird für Isolationszwecke häufig gereinigtes Mineralöl, sog. Transformatorenöl, eingesetzt, was jedoch den Nachteil der Entflammbarkeit, der Umweltschädlichkeit bei Austreten von Isoliermittel und den Nachteil hohen Gewichts und hoher Kosten aufweist. Alternative flüssige Isoliermittel mit geringerer Entflammbarkeit und besserer Umweltverträglichkeit wie z.B. Silikonöl sind sehr teuer und entfallen daher für einen Großteil der Anwendungen.In the case of transformers, often cleaned ones are used for isolation purposes Mineral oil, so-called transformer oil used, but what the disadvantage of flammability, environmental damage at leakage of insulating agent and the disadvantage of high Weight and high cost. Alternative liquid insulation with less flammability and better environmental compatibility such as. Silicone oil is very expensive and therefore account for a majority of applications.

Der Einsatz von isolierenden, aushärtbaren Vergussmassen wie Kunstharzen ist aufwendig, teuer und wegen des Schwundes beim Aushärten oft nicht oder nur sehr bedingt einsetzbar.The use of insulating, hardenable casting compounds such as Synthetic resins are complex, expensive and because of the fading in the Curing often does not work or can only be used to a limited extent.

Die bei Kabeln eingesetzten Festkörperisolierstoffe auf Kunststoffbasis, wie z.B. vernetztes Polyethylen (PE), sind in Schaltanlagen wegen der komplizierten Geometrie und dem Einsatz bewegter Teile sowie hoher Kosten ebenfalls bisher nicht im Einsatz.The solid state insulation materials used for cables Plastic base, e.g. crosslinked polyethylene (PE) are in switchgear because of the complicated geometry and the Use of moving parts and high costs also so far not in use.

In der Fachliteratur wird auch bereits vorgeschlagen, als Mittel zur elektrischen Isolierung Kunststoffschäume zu verwenden, wozu insbesondere auf die US 2002/0094443 A1 verwiesen wird. Beispielsweise in "Transaction on Electrical Insulation", Vol. 24 (1989), pp. 239 werden Polyurethanharzschäume als Isolierung vorgeschlagen, wobei die Struktur eines solchen Schaumes in "Proc. of Nordic Insulation", June 14-16 (1999), pp. 261-268 speziell auf Seite 266 in Figur 7 dargestellt und weiter unten als Figur 1 wiedergegeben ist. In the literature is also already proposed as Electric insulation means to use plastic foams for which reference is made in particular to US 2002/0094443 A1 becomes. For example, in "Transaction on Electrical Insulation", Vol. 24 (1989), pp. 239 become polyurethane resin foams proposed as insulation, the structure of a such foam in "Proc. of Nordic Insulation", June 14-16 (1999), pp. 261-268 specifically shown on page 266 in FIG and is reproduced below as Figure 1.

Derartige Schäume haben sich aber in der Praxis nicht bewährt, da es zu Entladungen kommen kann, welche die Wirksamkeit des Schaumes beeinträchtigen.However, foams of this type have not proven themselves in practice, as it may lead to discharges, which the effectiveness of the foam.

Weitere Hinweise zur Verwendung von Schäumen als elektrisches Isolationsmittel sind in der DE 101 17 017 A1, der CH 572 269 A5, der EP 0 713 897 B1, der US 4 273 806 und der US 5 468 314 A zu entnehmen. Schließlich ist noch auf die Literaturstelle A. Roth "Hochspannungstechnik", 4. Auflage (Springer Verlag Wien 159), insbesondere Seite 132, zu verweisen, bei der - ähnlich wie in den oben bereits genannten Veröffentlichungen - die Zusammenhänge von Glimmeinsatzspannung und der Porengröße beschrieben werden. Insgesamt belegt aber die Vielzahl der Entgegenhaltungen mit unterschiedlichsten Angaben die Tatsache, dass konkrete Parameter der für elektrische Zwecke geeigneten Schäume nicht im Einzelnen reproduzierbar untersucht wurden.Further notes on the use of foams as electrical Insulating agents are described in DE 101 17 017 A1, the CH 572 269 A5, EP 0 713 897 B1, US Pat. No. 4,273,806 and US Pat US Pat. No. 5,468,314. Finally, it is still on the reference A. Roth "High Voltage Technology", 4th edition (Springer Verlag Wien 159), especially page 132, at the - similar to the above already mentioned Publications - the correlations of glow charge voltage and pore size. Total occupied but the multitude of references with very different ones Indicate the fact that concrete parameters of electrical Purpose suitable foams not reproducible in detail were examined.

Von letzterem Stand der Technik ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Mittel für die elektrische Isolierung zu schaffen. Insbesondere für den Einsatz bei Hochspannungsschaltern sollen die Parameter für Schäume als diesbezügliche Isolierung angegeben werden.Starting from the latter prior art, it is the task of Invention, an improved means for electrical insulation to accomplish. Especially for use with high voltage switches the parameters for foams should be considered as relevant Isolation can be specified.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Insbesondere die Ansprüche 7 bis 9 beinhalten dabei die Realisierung der Erfindung als so genannten Mikroporen-Schaum, während die Ansprüche 10 ff. als Alternative die Isolierung mittels einer Schüttung von mikroporenhaltigen Materialteilchen beinhaltet.The object is achieved by the features of claim 1 solved. Advantageous developments are in specified in the dependent claims. In particular, the claims. 7 to 9 include the realization of the invention as such microporous foam mentioned, while the claims 10 et seq. As Alternative insulation by means of a bed of microporous Material particles includes.

Die Erfindung beruht auf dem Einsatz isolierender Werkstoffe, die eine Vielzahl gasgefüllter, dünnwandig geschlossener Hohlräume enthalten, an denen ein substantieller Teil des an der Isolation anliegenden elektrischen Potentials abfällt. Erfindungsgemäß liegen dabei die Hohlräume im Bereich zwischen 10 und bis maximal 30 µm und werden als so genannte Mikroporen bezeichnet, wobei deren Abmessungen längs des durch die Anwendung bestimmten elektrischen Feldes einen vorgegebenen Maximalwert nicht überschreiten. Die Hohlräume können Poren eines geschlossenenzelligen Schaums oder einer Schüttung von Hohlkörpern sein.The invention is based on the use of insulating materials, the a variety of gas-filled, thin-walled closed Contain cavities to which a substantial part of the the insulation of applied electrical potential drops. According to the invention, the cavities lie in the area between 10 and up to a maximum of 30 microns and are called as Micropores designated, the dimensions of which along the by the application of certain electric field a predetermined Do not exceed the maximum value. The cavities can Pores of a closed cell foam or a Be filling of hollow bodies.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass die Einhaltung einer Obergrenze bei der Größenverteilung der Poren entscheidend ist. Nur so kann das Auftreten von Entladungen in ansonsten zwar in geringer Wahrscheinlichkeit, aber statistisch durchaus vorhandenen großen Poren verhindert werden, beispielsweise bei Poren > 100 µm, wodurch beim Stand der Technik eine allmähliche Verschlechterung der Isolationseigenschaften erklärbar ist. Bei der Erfindung kann auch eine weitgehend monodisperse Verteilung mit definierter Porengröße < 30 µm vorliegen.The invention was based on the finding that compliance an upper limit in the size distribution of the pores crucial is. Only so can the occurrence of discharges in otherwise in low probability, but statistically absolutely existing large pores are prevented for example, in pores> 100 microns, which in the state of Technique a gradual deterioration of the insulation properties is explainable. In the invention, a largely monodisperse distribution with defined pore size <30 microns are present.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen. Es zeigen in schematischer Darstellung

Figur 1
eine Schaumstruktur gemäß dem Stand der Technik,
Figur 2
eine graphische Darstellung der Porengrößenverteilung beim als Isolationsmittel verwendeten Schaum gemäß Figur 1,
Figur 3
den Aufbau der neuen geschlossenporigen Isolation im Schnitt,
Figur 4
eine mikroskopische Hohlkugel zum Aufbau einer zu Figur 3 gleichwirkenden Isolation, und
Figur 5
eine graphische Darstellung zum Vergleich der Erfindung mit nach dem Stand der Technik als Isolationsmittel üblicherweise verwendeten Stickstoff oder SF6.
Further advantages and details of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings in conjunction with the claims. It show in a schematic representation
FIG. 1
a foam structure according to the prior art,
FIG. 2
1 is a graphic representation of the pore size distribution in the foam used as the insulating agent according to FIG. 1,
FIG. 3
the structure of the new closed-cell insulation on average,
FIG. 4
a microscopic hollow sphere for the construction of an equivalent to Figure 3 insulation, and
FIG. 5
a graphical representation for comparison of the invention with commonly used in the art as insulation means nitrogen or SF. 6

Bei Hochspannungsschaltern kommen isolierende Werkstoffe zum Einsatz. Solche Werkstoffe können derart realisiert werden, dass sie gefüllte, dünnwandig geschlossene Hohlräume mit einer Länge DPore enthalten. Dabei bestimmt die Abmessung längs des durch die Anwendung bestimmten elektrischen Feldes einen Maximalwert Dmax, der nicht überschritten werden darf.High-voltage switches use insulating materials. Such materials can be realized in such a way that they contain filled, thin-walled closed cavities with a length D pore . The dimension along the determined by the application of the electric field determines a maximum value D max , which must not be exceeded.

Schäume sind vom Stand der Technik insbesondere für die Wärmedämmung bekannt. Teilweise werden sie auch für elektrische Isolationszwecke vorgeschlagen.Foams are state of the art, especially for thermal insulation known. Partially they are also used for electrical Isolation purposes proposed.

Beim Stand der Technik mit Schaumporen 11 der Durchschnittsgröße d = 100 µm entsprechend Figur 1 ergibt sich gemäß Figur 2 eine typische Gauß'sche Normalverteilung. Aufgetragen ist dort der relative Größenanteil in % als Funktion der absoluten Porengröße d, wobei gemäß Kennlinie 21 das Maximum der Verteilung bei 100 µm liegt. Dies bedeutet aber, dass statistisch auch einzelne größere Poren, beispielsweise von 150 µm, vorhanden sein können. Wenn es dort zu einer einzelnen Entladung kommt, wird die Schaumwand zerstört und es entsteht ein größerer Hohlraum. Auf diese Weise verschlechtern sich die Isolationseigenschaften und es kann über einen Lawineneffekt plötzlich zu einem Spannungsdurchbruch kommen.In the prior art with foam pores 11 of the average size d = 100 μm corresponding to FIG. 1, a typical Gaussian normal distribution is obtained according to FIG. Plotted there is the relative size fraction in% as a function of the absolute pore size d, wherein according to characteristic curve 21, the maximum of the distribution is 100 microns. However, this means that statistically, individual larger pores, for example of 150 microns, may be present. When it comes to a single discharge, the foam wall is destroyed and creates a larger cavity. In this way, the insulation properties deteriorate and it can suddenly come to an overvoltage through an avalanche effect.

Die Kennlinie 22 beschreibt eine Verteilung mit einem Maximum, das zwischen 10 und 20 µm liegt. Insbesondere sind hier keine Porengrößen > 30 µm vorhanden. Bei den anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Ausführungsbeispielen liegen genau definierte Porengrößen vor. Typischerweise liegt der Wert dPore im Bereich von 10 µm bis maximal 30 µm.The characteristic curve 22 describes a distribution with a maximum which lies between 10 and 20 μm. In particular, no pore sizes> 30 microns are present here. In the embodiments described with reference to FIGS. 3 and 4, precisely defined pore sizes are present. Typically, the value d pore is in the range of 10 microns to a maximum of 30 microns.

In der Figur 3 bedeuten 1 ein spannungsführender Leiter, 2 ein geerdeter Leiter, 3 eine geschlossenporige Isolation zwischen den Leitern 2 und 3. Die geschlossenporige Isolation 3 hat gasgefüllte Hohlräume 4, wobei 5 die Ausdehnung des Hohlraumes 4 längs des elektrischen Feldes und 6 die Ausdehnung des Hohlraumes 4 senkrecht zum elektrischen Feld bedeuten. In FIG. 3, 1 denotes a live conductor, 2 a grounded conductor, 3 a closed-cell insulation between the ladders 2 and 3. The closed-cell insulation 3 has gas-filled cavities 4, where 5 is the extent of the cavity 4 along the electric field and 6 the extent of the cavity 4 perpendicular to the electric field.

Die Richtung des elektrischen Feldes ist durch den Doppelpfeil 7 und der Abstand zwischen den gegeneinander zu isolierenden Leitern 1 und 2 durch den Doppelpfeil 8 verdeutlicht. Durch die Abmaße 5 und 6 wird also ein Porendurchmesser dPore definiert, der insbesondere bei Verwendung eines Schaumes eine Streubreite gemäß der Gaußverteilung 22 gemäß Figur 2 hat.The direction of the electric field is illustrated by the double arrow 7 and the distance between the mutually insulated conductors 1 and 2 by the double arrow 8. By the dimensions 5 and 6, therefore, a pore diameter d pore is defined, which has a scattering width according to the Gaussian distribution 22 according to FIG. 2, in particular when using a foam.

Die Länge einer Pore aus Figur 3 kann mit dem Porendurchmesser d Pore gleichgesetzt werden, ohne dass damit eine kugelförmige Geometrie der Hohlräume zwingend impliziert wird. Vielmehr sind auch Hohlräume vorstellbar, deren Abmessungen längs des elektrischen Feldes in Richtung des Doppelpfeiles kleiner sind als senkrecht dazu. Wie bereits erwähnt, genügen die Porendurchmesser vorteilhafterweise einer Größenverteilung f(d) mit einem Maximum bei 10-20 µm, wobei die Verteilungskurve 23 oberhalb von d max = 30 µm den Wert 0 annimmt .The length of a pore from FIG. 3 can be equated with the pore diameter d pore without necessarily implying a spherical geometry of the cavities. Rather, cavities are also conceivable whose dimensions along the electric field in the direction of the double arrow are smaller than perpendicular to it. As already mentioned, the pore diameters advantageously satisfy a size distribution f (d) with a maximum at 10-20 μm, the distribution curve 23 assuming the value 0 above d max = 30 μm .

Eine Einschränkung auf kleine Porengrößen mit Werten < 150 µm ist aus der Literatur aus der JP 11-9437 A1 bekannt, allerdings nur in Bezug auf wärmedämmende Schäume mit Anforderungen hinsichtlich mechanischer Stabilität. Bei Schäumen für elektrische Isolationszwecke, wie z.B. in der US 2002/94443 A1 beschrieben, ist eine Einschränkung auf sehr kleine Poren < 50 µm bisher nicht bekannt. Schäume mit mittleren Porengrößen von 50 µm bzw. 100 µm und einer weit darüber hinaus reichenden Porengrößenverteilungsfunktion sind in den eingangs zitierten Veröffentlichungen beschrieben, wobei hier die herausragenden Eigenschaften von Mikroporen im Bereich 10 bis 30 µm nicht erkannt werden. Wie nachfolgend im Detail und quantitativ beschrieben, stellen aber gerade Werkstoffe mit Porengrößen < 30 µm eine besonders vorteilhafte Stoffklasse mit überraschenden Eigenschaften in Bezug auf die Durchschlagfestigkeit dar.A restriction to small pore sizes with values <150 μm is known from the literature of JP 11-9437 A1, however only with regard to heat-insulating foams with requirements in terms of mechanical stability. For foams for electrical insulation purposes, such as e.g. in the US 2002/94443 A1, a restriction is very on small pores <50 microns previously unknown. Foams with medium Pore sizes of 50 microns and 100 microns and a far above are reaching pore size distribution function described in the cited publications, wherein Here are the outstanding properties of micropores in the Range 10 to 30 microns are not recognized. As below in the Detail and quantitatively described, but are just materials With pore sizes <30 microns a particularly advantageous Substance class with surprising properties in terms of Dielectric strength is.

Wenn als Pore ein einzelner Hohlraum 4 aus dem Schaum 3 der Figur 3 betrachtet wird, so realisiert diese Pore im Prinzip eine mikroskopische Hohlkugel. Dies ist anhand Figur 4 im Einzelnen verdeutlicht: Es bedeuten hier 40 die Hohlkugel mit einem gasgefüllten Hohlraum 41. Die aus einem Isolator 42 bestehenden Hohlkugel 40 hat einen Porendurchmesser dPore und eine Wandstärke dWand. Wegen der mikroskopischen Ausbildung wird nachfolgend auch von "Hohlkügelchen" oder "Microballons" gesprochen. Eine Vielzahl von Hohlkügelchen 40 sind in ein Isolationsmaterial 43, insbesondere Gas, eingebettet.If a single cavity 4 from the foam 3 of FIG. 3 is considered as a pore, this pore in principle realizes a microscopic hollow sphere. This is illustrated in detail with reference to FIG. 4: 40 here mean the hollow sphere with a gas-filled cavity 41. The hollow sphere 40 consisting of an insulator 42 has a pore diameter d pore and a wall thickness d wall . Because of the microscopic training is also referred to below as "hollow spheres" or "microballoons". A plurality of hollow spheres 40 are embedded in an insulating material 43, in particular gas.

Für einen Werkstoff mit einer relativen Permittivität ε r genügt die Stärke der die Hohlräume umschließenden Wand d Wand erfindungsgemäß einer Minimalbedingung für erhöhte Spannungsfestigkeit der Isolierung d Wand / ε r << d Pore . For a material with a relative permittivity ε r , the thickness of the wall d wall enclosing the cavities satisfies a minimum condition for increased dielectric strength of the insulation according to the invention d wall / ε r << d pore ,

Vorzugsweise ist die Wandstärke kleiner als der Porenradius d Wand < d Pore /2, und weitere Vorteile ergeben sich, wenn die Wandstärke bei typisch 20 % des halben Porendurchmessers, also des Porenradius liegt.Preferably, the wall thickness is smaller than the pore radius d wall < d pore / 2, and further advantages arise when the wall thickness is typically 20% of half the pore diameter, ie the pore radius.

Bei dieser Betrachtung wurde davon ausgegangen, dass das Isolationsmaterial 13, in das die Mikroporen eingebettet sind, hinsichtlich der elektrisch wirksamen Dicke d inter / εinter mit dem mittleren Abstand d inter (Wand-zu-Wand) zwischen zwei Hohlkugeln und der relativen Permittivität ε inter der Einbettung im Vergleich zur Wand der Hohlkugeln vernachlässigt werden kann. Ist das nicht der Fall, so ist die in Gleichung (1) genannte Bedingung folgendermaßen zu modifizieren: d Wand / ε r + d inter / εinter << d Pore In this consideration, it was assumed that the insulating material 13, in which the micropores are embedded, with respect to the electrically effective thickness d int er / ε int he with the average distance d inter (wall-to-wall) between two hollow spheres and the relative Permittivity ε inter embedding can be neglected compared to the wall of the hollow spheres. If this is not the case, then the condition mentioned in equation (1) is to be modified as follows: d wall / ε r + d int he / ε int he << d pore

Diese Bedingung hängt unmittelbar damit zusammen, dass an den gasgefüllten Poren ein substantieller Anteil des am Isolator anliegenden elektrischen Potentials abfällt. Da die Wandstärke der Poren, deren Durchmesser und deren Abstand zueinander die Volumenverhältnisse zueinander bestimmen, kann daraus auch eine entsprechende Bedingung für die Volumenverhältnisse abgeleitet werden.This condition is directly related to the fact that gas-filled pores a substantial proportion of the insulator applied electrical potential drops. As the wall thickness the pores, their diameter and their distance from each other determine the volume ratios to each other, it can also a corresponding condition for the volume ratios be derived.

Das vorstehend beschriebene Isolationsmaterial kann den zu isolierenden Hohlraum als geschlossenporiger Schaum ausfüllen oder in Form einer Schüttung vorliegen. Es kann je nach Anwendung aus einem Kunststoff, Glas oder einem anderen glasartigen Material wie Glaskeramik bestehen: Kunststoffe haben gegenüber glasartigen Materialien den Vorteil der Gewichtsersparnis, aber bei Temperaturen über 100°C schnell abnehmende mechanische Stabilität und dielektrische Festigkeit. Verfahren zur Herstellung entsprechender geschlossenporiger Schaumstoffe entsprechen dem Stand der Technik und sind beispielhaft in den beiden oben erwähnten Anmeldungen beschrieben.The insulating material described above can be used to fill insulating cavity as closed-cell foam or in the form of a bed. It may vary depending on the application made of a plastic, glass or another glassy Material such as glass ceramic exist: have plastics compared to glassy materials the advantage of weight savings, but at temperatures above 100 ° C rapidly decreasing mechanical stability and dielectric strength. method for producing corresponding closed-cell foams correspond to the state of the art and are exemplary described in the two applications mentioned above.

Bei Kunststoffen können verschiedenste Kriterien für die Auswahl ausschlaggebend sein: Aus Gründen der Umweltverträglichkeit und der Sicherheit im Brandfall kann die Isolation bevorzugt aus einem Kunststoff gefertigt werden, der weder Halogene noch Schwefel oder Stickstoff enthält. Für besonders hohe dielektrische Festigkeit hingegen kann ein halogenhaltiger Kunststoff oder ein Polyimid ausgewählt werden. Als Beispiel dafür eignet sich ein für Wärmeisolationszwecke neu entwickelter Werkstoff auf Polyimidbasis (SOLREX® ) in Form mikroskopischer Hohlkugeln; in dieser Form lässt sich der Werkstoff wie eine Flüssigkeit gießen und füllt somit alle zugänglichen Hohlräume analog zu flüssigen oder gasförmigen Isolierstoffen. Bei Bedarf lässt sich der Werkstoff durch moderate Hitzeeinwirkung aushärten, so dass ein formschlüssiger, geschlossenporiger, schaumstoffartiger Isolierkörper mit geringer Dichte von < 0,1 g/cm3 entsteht. Ähnliche Werkstoffe werden u.a. von Akzonobel z.B. unter dem Namen Expancel® angeboten.In the case of plastics, a wide variety of criteria can be decisive for the selection: For reasons of environmental compatibility and safety in the event of fire, the insulation can preferably be made of a plastic which contains neither halogens nor sulfur or nitrogen. For particularly high dielectric strength, however, a halogen-containing plastic or a polyimide can be selected. An example of this is a newly developed material for thermal insulation based on polyimide (SOLREX®) in the form of microscopic hollow spheres; In this form, the material can be poured like a liquid and thus fills all accessible cavities analogous to liquid or gaseous insulating materials. If necessary, the material can be cured by moderate heat, so that a positive, closed-cell, foam-like insulating body with a low density of <0.1 g / cm 3 is formed. Similar materials are offered eg by Akzonobel eg under the name Expancel®.

Da Partikel mit Durchmessern von typischerweise 10 µm lungengängig sind, ist es vorteilhaft, bei Einsatz der Mikromnikrokügelchen bzw. "Microballons" diese mit einem flüssigen Bindemittel zeitweise, d.h. während der Verarbeitung, oder permanent zu binden. Zur temporären Bindung sind Wasser und niedrigsiedende organische Verbindungen wie z.B. Alkohole geeignet, die nachträglich durch Verdampfen wieder beseitigt werden. Zur permanenten Bindung sind flüssige Isoliermittel wie z.B. Transformatoren- oder Silikonöle geeignet, aber auch aushärtbare Flüssigkeiten wie z.B. Kunstharze oder Silikonkautschuk.Because particles with diameters of typically 10 μm are respirable It is advantageous when using the micro microbeads or "microballoons" with a liquid binder temporarily, i. during processing, or permanently to bind. For temporary binding are water and low boiling organic compounds such as e.g. Suitable alcohols, which subsequently eliminated by evaporation again become. For permanent bonding are liquid insulating agents such as. Transformer or silicone oils suitable, but also curable liquids, e.g. Synthetic resins or silicone rubber.

Für die Gasfüllung der Poren bzw. "Mikroballons" kann vorteilhafterweise trockene Luft, Stickstoff, Kohlendioxid oder ein Gemisch von Kohlendioxid und einem der vorstehenden Gase eingesetzt werden. Auch wenn durch die vorliegende Erfindung ein Isolationssystem beschrieben wird, durch das der Einsatz von SF6 oder halogenierten Kohlenwasserstoffen vermieden werden kann, soll der Einsatz von SF6 oder ähnlichen Isoliergasen als Füllung der geschlossenen Hohlräume nicht ausgeschlossen werden, da dadurch eine weitere Erhöhung der Spannungsfestigkeit bei gleichem Bauvolumen oder aber eine Verringerung der Isoliergasmenge bei gegebenem Isolationspotential erreicht werden kann.For the gas filling of the pores or "microballoons" advantageously dry air, nitrogen, carbon dioxide or a mixture of carbon dioxide and one of the above gases can be used. Although the present invention describes an isolation system which avoids the use of SF 6 or halogenated hydrocarbons, the use of SF 6 or similar insulating gases as a filling of the closed cavities should not be ruled out, since this further increases the dielectric strength the same volume or a reduction in the amount of insulating gas can be achieved for a given insulation potential.

Wenn mit d Spalt der Abstand der gegeneinander zu isolierenden Leiter bezeichnet wird und die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Leitern mit ΔV, dann ergibt sich die mittlere Feldstärke im Δ-Bereich zwischen den Leitern zu E av = ΔV/d Spalt . If the against each other is referred to insulating circuit with d gap the distance and the electric potential difference between the conductors with Δ V, then gives the average field strength in the range Δ between the conductors to E av = .DELTA.V / d gap.

Nachfolgend wird aufgezeigt, welcher Vorteil in der Isolationsfestigkeit sich durch die Verwendung eines Mikroschaumes statt einer Gasisolation oder eines grobporigen Schaumes ergibt: Mit einer Stickstofffüllung der Hohlräume wird eine zur reinen SF6-Gasisolation vergleichbare Spannungsfestigkeit des Isolierkörpers erreicht, wenn man die Porengröße auf Werte von typisch 10 µm senkt. Damit kann auch bei Atmosphärendruck Stickstoff als Isoliermedium eingesetzt werden, ohne auf eine kompakte Bauweise verzichten zu müssen. Im Vergleich zu herkömmlichen Schaumwerkstoffen mit Porengrößen von typisch ≥ 50 µm bis zu 1 mm steigt die Durchbruchfeldstärke bei dieser sehr kleinen Porengröße um den Faktor 4-10 an, da die zum Einsatz von Teilentladungen notwendige Feldstärke mit abnehmender Porengröße wächst. Durch die Möglichkeit, auf SF6 zu verzichten, ergibt sich sofort ein großes Potential für umweltverträgliche elektrische Isolationssysteme.In the following, it will be shown which advantage in insulation resistance results from the use of a microfoam instead of a gas insulation or a coarse-pored foam: With a nitrogen filling of the cavities a dielectric strength of the insulator comparable to the pure SF 6 -insulation is achieved, if the pore size is set to values of typically 10 microns lowers. Thus, nitrogen can be used as insulating medium even at atmospheric pressure, without having to do without a compact design. Compared to conventional foam materials with pore sizes of typically ≥ 50 microns up to 1 mm, the breakdown field strength increases by a factor of 4-10 in this very small pore size, since the field strength necessary for the use of partial discharges increases with decreasing pore size. The possibility to do without SF 6 results immediately in a great potential for environmentally friendly electrical insulation systems.

In Figur 5 ist in einer doppellogarithmischen Auftragung die Durchbruchfeldstärke bzw. Durchbruchspannung UD eines Schaums gemäß Figur 1 in Abhängigkeit von der Porengröße d dargestellt. Die Durchbruchspannung UD dieses Materials wird mit der Durchbruchfeldstärke von Schwefelhexafluorid (SF6) und von Stickstoff (N2), die beide konstante Werte haben, verglichen. Die Kennlinien für SF6 sind mit 31 und für N2 mit 32 bezeichnet, die beide abzissenparallele Geraden bilden. Die mit 33 bezeichnete Kennlinie des Mikroschaums hat eine mit der Porengröße d abfallende Charakteristik. Als Randbedingung dient ein 1 mm-Spalt einer Schaltanordnung.FIG. 5 shows the breakdown field strength or breakdown voltage U D of a foam according to FIG. 1 as a function of the pore size d in a double logarithmic plot. The breakdown voltage U D of this material is compared with the breakdown field strength of sulfur hexafluoride (SF 6 ) and of nitrogen (N 2 ), both of which have constant values. The characteristic curves for SF 6 are denoted by 31 and for N 2 by 32, both of which form abscissa-parallel straight lines. The characteristic of the microfoam designated 33 has a characteristic decreasing with the pore size d. The boundary condition is a 1 mm gap of a switching arrangement.

Aus der Figur 5 ergibt sich von einem Wert d < 30 µm für den Schaum eine Verbesserung gegenüber bekannten Gasisolierungen und weiterhin bei Werten unterhalb von 30 µm eine ansteigende, deutlich verbesserte Durchbruchfeldstärke gegenüber den bisher verwendeten Mitteln. Dabei ist die Durchbruchspannung mit der Porengröße insofern gekoppelt, als dass das Produkt von Durchbruchfeldstärke und Porengröße konstant bleibt.From the figure 5 results from a value d <30 microns for the Foam an improvement over known gas insulation and further, at values below 30 μm, an increasing, significantly improved breakdown field strength over the previously used funds. Here is the breakdown voltage coupled with the pore size insofar as that the product of breakthrough field strength and pore size remains constant.

Aus dem Vergleich der Kennlinien 31 bis 33 ergibt sich die vorteilhafte Verwertbarkeit des neuen Isolationsmittels, und zwar Schäume oder Schüttungen, insbesondere als Ersatz für SF6.From the comparison of the characteristic curves 31 to 33 results in the advantageous usability of the new insulation means, namely foams or beds, in particular as a replacement for SF 6 .

Zusammenfassend ist festzustellen, dass die besonderen Vorteile vorliegender Erfindung insbesondere in folgenden Eigenschaften liegen:

  • hohe Durchbruchfeldstärke, die mit sinkendem Porendurchmesser ansteigt und bei 30 µm bereits 3fach höher als die des trockenen Stickstoffs und damit vergleichbar der von SF6 ist
  • Formschlüssigkeit
  • schaumstoffartiger Isolierkörper mit mikroskopischer geschlossenporiger Porenstruktur
  • geringe Dichte/verringerte Kosten
  • gute Umweltverträglichkeit
  • einfache Verarbeitbarkeit (Gießen und bei moderater Temperatur aushärten)
  • bei Auswahl geeigneter Isolationsmaterialien schwer entflammbar.
In summary, it should be noted that the particular advantages of the present invention are in particular the following properties:
  • high breakdown field strength, which increases with decreasing pore diameter and at 30 μm is already 3 times higher than that of dry nitrogen and thus comparable to SF 6
  • positiveness
  • Foam-like insulating body with microscopic closed-pore structure
  • low density / reduced costs
  • good environmental compatibility
  • easy processability (casting and curing at moderate temperature)
  • with selection of suitable insulation materials hardly inflammable.

Claims (16)

Mittel zur elektrischen Isolierung von Mittel- und Hochspannungskomponenten, Schaltgeräten und/oder Schaltanlagen, oder andere hochspannungsführende elektrische Betriebsmittel, wobei ein Isolationsmaterial mit geeigneten dielektrischen Eigenschaften und mit im Material befindlichen, Gas enthaltende Poren, die eine Größenverteilung mit vorgebbaren Parametern haben, verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren (40) eine weitgehend monodisperse Größenverteilung haben und mindestens 10 % des Gesamtvolumens beanspruchen, wobei die Größenverteilung (f(d)) der Porendurchmesser (dPore) (40) ein Maximum zwischen 10 µm und 20 µm hat und wobei die Größenverteilung (f(d)) oberhalb von dmax = 30 µm den Wert 0 annimmt .Means for electrical insulation of medium and high voltage components, switching devices and / or switchgear, or other high voltage electrical equipment, wherein an insulating material with suitable dielectric properties and having in the material, gas-containing pores, which have a size distribution with predeterminable parameters is used, characterized in that the pores (40) have a largely monodisperse size distribution and claim at least 10% of the total volume, wherein the size distribution (f (d)) of the pore diameter (d pore ) (40) has a maximum between 10 .mu.m and 20 .mu.m and wherein the size distribution (f (d)) assumes the value 0 above d max = 30 μm. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (42, 43) ein Polymer ist.Insulation according to Claim 1, characterized in that the insulating material (42, 43) is a polymer. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationsmaterial (42, 43) Glas oder Keramik ist.Insulation according to Claim 1, characterized in that the insulating material (42, 43) is glass or ceramic. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus einem Schwefelhexafluorid-freien (SF6) Gas oder Gasgemisch besteht.Insulation according to claim 1, characterized in that the pore filling gas consists of a sulfur hexafluoride-free (SF 6 ) gas or gas mixture. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus trockenem Stickstoff (N2) oder trockener Luft besteht.Insulation according to claim 1, characterized in that the pore filling gas consists of dry nitrogen (N 2 ) or dry air. Isolation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Porenfüllgas aus einem niedrigsiedenden Kohlenwasserstoff besteht.Insulation according to claim 1, characterized in that the pore filling gas consists of a low-boiling hydrocarbon. Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Isolationsmaterial ein geschlossenporiger Mikroporen-Schaum (3) verwendet wird mit einem maximalen Porendurchmesser von 30 µm.Insulation according to one of claims 1 to 6, characterized in that a closed-pore microporous foam (3) is used as the insulating material with a maximum pore diameter of 30 microns. Isolierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei gegebenen Porenabmessungen (dPore) ein elektrisches Feld vorgegebener Größe nicht überschritten wird.Insulation according to Claim 7, characterized in that , given the pore dimensions (d pore ), an electric field of predetermined size is not exceeded. Isolierung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaum ein geschlossenporiger Polymerschaum (3) ist.Insulation according to claim 7 or 8, characterized in that the foam is a closed-cell polymer foam (3). Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schüttung von diskreten, porenhaltigen Materialteilchen (40) verwendet wird.Insulation according to one of claims 1 to 6, characterized in that a bed of discrete, porous material particles (40) is used. Isolierung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schüttung aus monodispersen geschlossenen Materialhohlkörpern ("Mikrokugeln") besteht, wobei deren Innenvolumen einer Pore (40) entspricht.Insulation according to claim 10, characterized in that the bed of monodisperse closed material hollow bodies ("microspheres"), wherein the internal volume of a pore (40). Isolierung nach Anspruch 8 oder Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausdehnung der einzelnen Materialhohlkörper (40) aus Porendurchmesser (dPore) und beidseitiger Wandstärke (2*dwand) höchstens 30 µm ist.Insulation according to claim 8 or claim 10, characterized in that the expansion of the individual hollow material body (40) of pore diameter (d pore ) and double-sided wall thickness (2 * d wall ) is at most 30 microns. Isolierung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Wandstärke der Hohlkörper (40) gilt: d Wand / ε r << d Pore . wobei εr die relative elektrische Permittivität des Materials, d Pore der innere (Poren-)Durchmesser des Hohlkörpers (40) und dWand die Wandstärke des Hohlkörpers (40) bedeuten.Insulation according to claim 12, characterized in that for the wall thickness of the hollow body (40): d wall / ε r << d pore , where ε r mean the relative electrical permittivity of the material, d pore the inner (pore) diameter of the hollow body (40) and d wall the wall thickness of the hollow body (40). Isolierung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke kleiner als der (Poren-)Radius 1/2dpon des Hohlkörpers ist, vorzugsweise bei etwa 10 % (d Wand = 1/10 r Pore ) liegt. Insulation according to claim 13, characterized in that the wall thickness is smaller than the (pore) radius 1 / 2d pon of the hollow body, preferably at about 10% (d wall = 1/10 r Pore ). Isolierung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Schüttmaterial der Hohlkörper (40) aus Kunststoff, Glas oder einem glasartigen Material, wie insbesondere Glaskeramik, besteht.Insulation according to one of claims 10 to 14, characterized in that the bulk material of the hollow body (40) made of plastic, glass or a glassy material, in particular glass ceramic, consists. Isolierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbruchspannung mit der Porengröße (dpore+2dwand) gekoppelt ist.Insulation according to one of the preceding claims, characterized in that the breakdown voltage is coupled to the pore size (d pore + 2d wall ).
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