Reif für die Insel - Wacker Chemie AG


Reif für die Insel

Ausgeprägte Hydrophobie

Ein 145kV-TE-Axicom-Hohlisolator der Firma TE Connectivity vor einem Hochspannungsmast.

Anders als eine Porzellanoberfläche ist eine Siliconoberfläche dauerhaft hydrophob, also wasserabweisend. Sie kann ihre Hydrophobie sogar auf anhaftende Schmutzpartikel übertragen – ein großer Vorteil, wenn ein Silicon-Verbundhohlisolator in Regionen mit hoher Luftverschmutzung, in intensiv landwirtschaftlich genutzten Gebieten oder in Küstennähe eingesetzt wird, wie Dr. Hans-Jörg Winter erklärt, der bei WACKER SILICONES über 20 Jahre ein anwendungstechnisches Labor im Marktsegment Mittel- und Hochspannungstechnik geleitet hat. „Regenoder Taubeläge perlen von den Siliconschirmen ab“, berichtet Dr. Winter. „Selbst nach jahrelangem Freiluft-Einsatz bildet sich kein zusammenhängender leitfähiger Feuchtigkeitsfilm, und damit ist die Gefahr von Fremdschichtüberschlägen gebannt.“ Silicon-Verbundisolatoren sind unzerbrechlich, erdbebensicher und wiegen deutlich weniger als Porzellanisolatoren. Sie halten einem hohen Innendruck – bis zum Hundertfachen des Atmosphärendrucks – stand und zerplatzen selbst bei noch höheren Innendrücken nicht in kleine Scherben, sind also explosionssicher.

Zudem können Verbundisolatoren auf Anfrage deutlich schneller hergestellt werden als Porzellanisolatoren. Wegen dieser Vorteile entscheiden sich Apparatehersteller, Energieversorger und Netzbetreiber immer häufiger für den Einsatz von Verbundhohlisolatoren, besonders bei hohen Spannungsebenen. „Zunächst wurden Silicon-Verbundhohlisolatoren hauptsächlich ab 220.000 Volt eingesetzt, für niedrigere Spannungsebenen waren sie damals noch zu teuer“, berichtet Rainer Röder. Mittlerweile aber hätten sie bereits vermehrt Eingang in die 72.000-Volt-Ebene gefunden. „Der Trend geht eindeutig in Richtung Verbundisolatoren“, ist Röder überzeugt.

Hohlisolatoren für die Hochspannungstechnik können sehr große Abmessungen haben. Je höher die Spannungsebene, desto länger ist der Isolator – pro 100.000 Volt muss man mit einer zusätzlichen Länge von etwa einem Meter rechnen. Solche Dimensionen machen eine kosteneffiziente Fertigung, die zugleich höchsten Qualitätsanforderungen genügen muss, nicht gerade leicht – zumal die Isolatoren kundenspezifisch produziert werden und ein jeder Auftrag in der Regel nur wenige Exemplare umfasst.

Warum Silicon-Verbundisolatoren?

Konstruktions- und werkstoffbedingt zeichnen sich Silicon-Verbundhohlisolatoren durch eine Reihe von Vorteilen gegenüber Porzellanhohlisotoren aus: Sie wiegen nur ein Drittel im Vergleich zu Porzellanhohlisolatoren. Das geringere Gewicht macht sich beim Zusammenbau, beim Transport und bei der Montage der elektrischen Apparate in der Anlage positiv bemerkbar. Als Folge ihrer Bauweise sind die Verbundhohlisolatoren explosions- und erdbebensicher und können beim Transport nicht brechen. Wegen der ausgeprägten Hydrophobie und der Fähigkeit zum Hydrophobietransfer – der Übertragung der wasserabweisenden Eigenschaft auf abgelagerte Verschmutzungen – müssen Silicon-Verbundhohlisolatoren im Einsatz nicht gereinigt werden. Hinzu kommt die silicontypische Alterungsbeständigkeit. Resultat ist eine hohe Lebensdauer der Verbundhohlisolatoren. Zudem lassen sich Verbundhohlisolatoren in kürzerer Zeit fertigen als Porzellanhohlisolatoren.

Silicon-Verbundhohlisolatoren sind seit Mitte der 1980er-Jahre kommerziell erhältlich. „Damals standen noch individuelle Problemlösungen, etwa mit speziell gewünschten Schirmformen, im Vordergrund. Die Produktionsverfahren waren darauf abgestimmt und entsprechend kostspielig“, erinnert sich Röder. „Dies hat sich im Lauf der Zeit geändert. Heute sind die Apparatebauer bereit, ihre Konstruktionen auf ein Portfolio festgelegter Schirmformen und Durchmesser abzustimmen.“ Damit sind auch effizientere und damit kostengünstigere industrielle Fertigungsmethoden möglich geworden.

Als Best-Practice-Verfahren zur industriellen Siliconbeschirmung hat sich das sogenannte Niederdruck-Gießen unter Atmosphärendruck erwiesen. Dieses Verfahren ähnelt dem klassischen Spritzgießen, arbeitet aber bei einem sehr viel niedrigeren Fülldruck. Das Prinzip ist einfach: Das zu umgießende GFK-Rohr wird in das Formwerkzeug, eine aus zwei Hälften bestehende Negativform der Beschirmung, eingelegt. Nach dem Schließen der Form wird ein gießbarer Flüssigsiliconkautschuk automatisch in das Formwerkzeug gefördert und bei höherer Temperatur vulkanisiert.