DE1465287B2 - Hochspannungsverbundisolator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsverbundisolator mit einem zylindrischen Isolierkörper aus keramischem Material, Glas oder Gießharz, mit einem sich im Innern des Isolierkörpers befindlichen, lastenaufnehmenden Zugelement aus isolierendem, hohe Zugfestigkeit aufweisendem Material, z. B. faserverstärktem Kunststoff in Form eines Rohres oder von Seilschlingen, welches an seinen Enden Elemente zur Übertragung von Zugkräften auf das Zugelement aufweist, mit oben und unten vorgesehenen dicht schließenden mit Dehnungsrillen versehenen Abdeckplatten, über die das Zugelement gegen den Isolierkörper verspannt ist, und mit einem den Hohlraum zwischen Zugelement und Innenwand des Isolierkörpers ausfüllenden elektrisch gut isolierenden Füllstoff.

Hochspannungsverbundisolator in Freiluftausführung zum Aufhängen, Abspannen oder Abstützen von spannungsführenden Leitungen oder Sammelschienen bestehen im allgemeinen aus massiven Porzellankörpern. Diese sind hierbei durch die äußeren mechanischen Lasten auf Zug oder Druck oder Biegung beansprucht. Für die Aufhängung von Leitungen an Freileitungsmasten kennt man nun Kappenisolatoren und vollmassive Langstabisolatoren.

Die Kappenisolatoren, deren Isolierkörper aus Porzellan oder auch aus Glas hergestellt sein kann, haben gegenüber den Langstabisolatoren den Vorteil, daß bei mechanischer Beschädigung des Isolierkörpers die mechanische Festigkeit des Isolators zum größten Teil aufrecht erhalten bleibt. Das geschieht deshalb, weil durch die Anordnung des in die Kappe hineinragenden Klöppels der dazwischenliegende Isolierkörper auch in zerbrochenem Zustand wie eine Art Keil wirkt. Kappenisolatoren haben jedoch den Nachteil, daß ihr Isolierkörper elektrisch auf Durchschlag beansprucht ist und gelegentlich auch durchschlägt, so daß eine ständige Überwachung der Leitung notwendig ist.

ίο Isolatoren mit vollmassiven Porzellankörpern, z.B. Langstabisolatoren, oder Stützer, sind nicht der Gefahr des elektrischen Durchschlages ausgesetzt, da ihr Überschlag durch die Luft etwa gleich dem Weg durch den festen Isolierstoff mit ungleich höheren elektrischen Festigkeitseigenschaften ist.

Als Nachteil dieser Isolierkörper ist jedoch anzusehen, daß sie durch äußere machanische Einwirkung zu Bruch gehen und somit die an ihnen befestigten Leitungen abstürzen können. Die mechanische Festigkeit eines auf Zug belasteten Langstabisolators ist nämlich durch die Zugfestigkeit seines Porzellankörpers bestimmt.

Um bruchsichere Isolatoren mit besseren Festigkeitseigenschaften zu erhalten,, wurden verschiedentlieh Verbundisolatoren vorgeschlagen, deren tragendes Element aus Isoliermaterial hoher mechanischer Festigkeit besteht, z.B. aus faserverstärkten Kunststoffstäben. Dieses tragende Element befindet sich dabei innerhalb eines hohlen, aus Porzellan oder Keramik gefertigten zylindrischen Isolierkörpers und ist gegen diesen über je einen Deckel oben und unten verspannt.

Es ist ein Verbundisolator bekanntgeworden (deutsche Auslegeschrift 1063 668), welcher aus einem zylinderförmigen mechanisch festem Trägerkern aus Kunststoff mit guten elektrischen Isoliereigenschaften und mit an seinen Enden angebrachten kappenartigen Haltearmaturen und aus einem Mantel in Form eines Langstabisolators aus Porzellan oder Glas mit einer axialen Bohrung besteht. Dabei ist der zwischen Kunststoffkern und Innenwand des Mantels vorhandene Zwischenraum mit Luft und/ oder einem nicht aushärtbaren, flüssigen oder pastenartigen, elektrisch durchschlagfesten Isolierstoff ausgefüllt. An beiden Enden der Kappen sind luftdicht abschließende Ausgleichsvorrichtungen für die unterschiedliche Wärmeausdehnung der Teile in Form gewellter Hauben vorgesehen. Der Nachteil eines derartigen Verbundisolators ist darin zu sehen, daß ein flüssiger oder pastenartiger Isolierstoff bei Auftreten eines Risses im Mantel sofort ausfließt. Die Wirkung des Isolators geht dabei verloren, da durch den Riß ohne weiteres Feuchtigkeit in den Keramikkörper eindringen kann.

Des weiteren ist ein Zugisolator bekanntgeworden (schweizerische Patentschrift 362 726), welcher im Prinzip innerhalb eines aus keramischem Isoliermaterial hergestellten Isolierkörpers ein tragendes Element aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufweist. Zwischen dem Isolierkörper und dem tragenden Element befindet sich ein Füllstoff.

Es ist weiterhin ein elektrischer Verbundisolator bekannt (französische Patentschrift 81855 bzw. USA.-Patentschrift 3 110 758), welcher ebenso aus einem zylindrischem Isolierkörper und einem darinnen angeordneten tragenden Zugelement besteht. Dieses tragende Element ist als eine aus faserverstärktem Kunststoff bestehende unendliche Schlinge

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gefertigt, welche über zwei Haken oben und unten, isolators unter Überdruck aufgeschäumter Kunststoff über je einen oben und unten angeordneten Deckel ist. Dabei kann ein Polymerisationsharz, Polystyrol mittels Schrauben gegen den Isolierkörper verspannt oder Polyäthylen Verwendung finden,
ist. Der Hohlraum zwischen dem tragenden Element Diese Kunststoffe weisen nach dem Aufschäumen und dem Isolierkörper ist mit einem Kunststoff aus- 5 kleine, in sich geschlossene Zellen auf, deren Größe gefüllt. Dieser Kunststoff ist aus isolierendem Mate- durch den Überdruck bestimmt werden, der sich rial, ζ. B. Polyester des Resynetoxylintyps, ein elasti- beim Aufschäumen einstellt. Dieser Überdruck wird sches bis hartes Material. so gewählt, daß der Zellendurchmesser eine durch Des weiteren ist ein Verbundisolator bekanntge- die vorgegebene Isolierfestigkeit vorbestimmte Größe worden (britische Patentschrift 756 866), welcher in io nicht überschreitet, daß der Schaumstoff gegen die der gleichen Art aufgebaut ist. Er besitzt einen inne- innere Wand des Isolierkörpers drückt. Dazu wird ren tragenden Körper z.B. in Form einer Schlinge der Isolierkörper vor bzw. während des Aufschäumoder in Form eines Rohres aus glasfaserverstärkten Vorganges dicht verschlossen. Auf Grund des inneren Kunststoff, welcher über Haken und Gegenstücken Überdrucks können sich die einzelnen Zellen des gegen den zylindrischen Außenmantel-Isolierkörper 15 Schaumstoffs nicht sehr stark und nicht beliebig ausverspannt sind. Der Zwischenraum zwischen dem dehnen. Es sind somit überall sehr kleine Zellen vortragenden Element und zwischen dem Isolierkörper, handen, die dafür sorgen, daß die elektrische Durchweicher ein Keramik oder Glaskörper ist, ist mit schlagfestigkeit erheblich größer ist als die Durcheiner viskosen isolierenden Flüssigkeit ausgefüllt. schlagfestigkeit einer gleich langen Luftstrecke. Dar-Diese wird durch je ein verschließbares Loch oben 20 über hinaus sind diese kleinen Zellen im allgemeinen bzw. unten in den Zwischenraum eingefüllt. überall gleich groß, so daß besonders große Hohl-Auch ist ein Verbundisolator bekanntgeworden räume, in welchen sich Entladungen einstellen kön-(deutsche Gebrauchsmusterschrift 1 820 370), wel- nen, nicht erscheinen. Da überdies beim Aufschäucher aus einem mechanisch festen Kern aus organi- men des im Innern des Isolators.sich befindlichen schem Werkstoff, z. B. glasfaserverstärktem Gieß- 25 Kunststoffes Stickstoff frei wird, und da das Aufharz und einer Ummantelung hoher elektrischer Fe- schäumen selbst in einer Stickstoffatmosphäre vorgestigkeit aus anorganischem Isolierstoff, z.B. Kera- nommen werden kann, ist die Durchschlagfestigkeit mik, besteht. Zwischen dem Mantelkörper und dem des Kunststoffschaumes weiter erhöht. Damit wäh-Kern ist eine klebende, organische, elastische Zwi- rend des Schäumens in dem im Isolierkörper vorhanschenschicht hoher elektrischer Festigkeit angeord- 30 denen Hohlraum nur ein bestimmter Überdruck entnet. Diese Zwischenschicht besteht z. B. aus Polyure- steht, wird an einer von zwei an der Stirnseite des tanen u. ä. Isolators vorgesehenen Abdeckplatten eine rohrför-AlIe diese angeführten Verbundisolatoren haben mige Öffnung angebracht, durch die nach Beendiden Nachteil, daß auf Grund des mehr oder weniger gung des Aufschäumens von außen ein elektronegatiharten Füllstoffs sich ein Riß innerhalb der Mantel- 35 ves Gas unter Überdruck eingebracht wird, welches fläche aus Keramik sehr schädlich auswirken kann. in die einzelnen Zellen eindiffundieren kann. Nach Wenn z. B. bei Biegung ein Riß auf der Zugseite des Erreichen des gewünschten Überdrucks werden die Isolators entsteht, besteht dadurch die Gefahr, daß an den Abdeckplatten vorgesehenen rohrförmigen sich zwischen Isolierkörper und Füllstoff ein kleiner Öffnungen durch Verlöten, Verpressen oder ein ähn-Zwischenraum bildet. Bei feuchtem Wetter oder bei 4° liches Verfahren dicht verschlossen.
Regen dringt an dieser Stelle Feuchtigkeit ein und Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere wird durch die Kapillarkraft innerhalb des Isolier- darin, daß einmal durch den Überdruck für einen körpers weiter vorgetrieben. In der kalten Jahreszeit überall gleichen sehr kleinen Zellendurchmesser gekann das Wasser gefrieren und den isolierenden sorgt wird. Dadurch ist die Gefahr einer Glimmentlä-Mantel weiter zerstören. Das bedeutet aber, daß 45 dung durch einen zu großen Hohlraum abgewendet, noch mehr Wasser Zutritt in das Innere des Isolier- Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch körpers hat. Nach einiger Zeit wird eben durch die den Innendruck, der höher ist als der Atmosphären-Kapillarkräfte das Wasser so weit nach innen vorge- druck, der Füllstoff gegen die Wand gepreßt wird, trieben worden sein, daß eine Isolation nicht mehr Bei Auftreten eines kleinen Risses innerhalb des Isogewährleistet ist. Ein weiterer Nachteil von aushär- 50 liermantels dichtet der Füllstoff das Innere des Vertenden Kunststoffen besteht darin, daß auf Grund bundisolators gegen Eindringen von Feuchtigkeit des großen Volumens des Füllstoffes beim Aushärten vollständig ab.

Lunker und Hohlräume auftreten können. Diese An Hand der Zeichnung sollen drei Ausführungs-

j Lunker bzw. Hohlräume sind im allgemeinen so beispiele der Erfindung näher erläutert werden. Es

groß, daß sehr starke Gasentladungen auftreten kön- 55 zeigen

nen. Durch diese Gasentladungen wird der Füllstoff F i g. 1 bis 3 je einen Verbundisolator, dessen tra-

von innen heraus langsam zerstört, bis eine Isolation gendes Element jeweils verschiedenartig ausgestaltet

nicht mehr gewährleistet ist. ist.

j Ziel der Erfindung ist es, einen Hochspannungs- In dem Verbundisolator (F i g. 1) wird das tra-

verbundisolator zu schaffen, dem die beschriebenen 60 gende Element von einem Kettenglied 1 aus faserver-

Nachteile nicht anhaften. Insbesondere soll ein Füll- stärktem Kunststoff gebildet. Die Kraftübertragung

j stoff vorgesehen werden, bei welchem die Gefahr findet dabei über Seilkauschen 2 statt, die mit einer

! von Lunkerbildung nicht auftritt und welcher kleine Bohrung 3 zur Aufnahme der Verbindungselemente

: Haarrisse im isolierenden Außenmantel gegen Ein- versehen sind. Die Aufgaben der äußeren Isolation

dringen von Flüssigkeit nach Innen volkommen ab- 65 übernimmt ein hohler Isolierkörper 4, der mit Isolier-

! dichtet. schirmen 5 herkömmlicher Abmessung und mit her-

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- kömmlichen Abständen versehen ist. Dieser Isolier-

[ löst, daß der Füllstoff ein im Inneren des Verbund- körper 4 kann sowohl aus Porzellan oder auch aus

Glas oder aus freiluftbeständigen Gießharzen gefertigt sein. Im Inneren des Isolierkörpers 4 ist in der Mitte das tragende Element 1,2 angeordnet, das durch die dicht abschließenden Abdeckplatten 6 an den Stirnseiten des Isolierkörpers 4 in dieser Lage gehalten wird. Die Abdeckplatten 6 werden sowohl mit dem Isolierkörper 4 als auch mit den Seilkauschen 2 verbunden, z. B. durch Kleben, Löten oder Schweißen. Die Abdeckplatten 6 sind zweckmäßigerweise mit Dehnungsrillen versehen, damit Wärmedehnungen, die infolge unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der verwendeten Materialien auftreten, als auch Dehnungen durch die Belastung des tragenden Elements aufgenommen werden können. Der im Inneren des Verbundisolators zwischen Isolierkörper 4, tragendem Element 1,2 und Abdeckplatten 6 verbleibende Hohlraum ist mit einem isolierenden Kunststoffschaum 7 ausgefüllt. In den Zellen des Kunststoffschaumes befindet sich gegebenenfalls Stickstoff oder ein elektronegatives Gas, das einen Überdruck gegenüber der Außenatmosphäre aufweist.

Anstatt einer Seilschlinge aus glasfaserverstärktem Kunststoff kann auch ein Rohr 11 als tragendes EIement verwendet werden (F i g. 2). Die Kraftübertragung erfolgt hierbei mittels eines im Inneren des Rohres befestigten Gabel- oder Laschenklöppels 12. Der Gabel- oder Laschenklöppel 12 ist an seinem unteren Ende 13 mittels eines Gießharzpfropfens 14 mit dem Rohr 11 fest verbunden. Zur Aufnahme der Querkräfte wird über den Gießharzpfropfen 14 und das Rohr 11 eine Metallmuffe 15 geschoben und verklebt oder verpreßt. Zur Vermeidung von inneren elektrischen Durchschlägen ist das Rohr 11 mit einem Kunststoff oder einem Kunststoffschaum 16 ausgefüllt. Das tragende Element, welches aus dem Rohr 11, dem Klöppel 12, dem Gießharzpfropfen 14 und der Metallmuffe 15 mit dem Kunststoffschaum 16 besteht, ist im Inneren des Isolierkörpers 17 angebracht. Zwischen dem Isolierkörper 17, dem tragenden Element und der Abdeckplatte 18 befindet sich ein Hohlraum, welcher hier wieder durch einen Kunststoffschaum 19 entsprechend dem Verbundisolator nach F i g. 1 ausgefüllt ist.

In F i g. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Das tragende Element wird dabei durch einen an beiden Enden mit Kompressionsklemmen 21 versehenen glasfaserverstärkten Kunststoffrundstab 22 gebildet. Die Kompressionsklemmen 21, die an ihren Enden Bohrungen zur Aufnahme der Verbindungsglieder aufweisen, sind in an sich bekannter Weise auf den Kunststoffstab 22 aufgepreßt. Die Verbindung zwischen dem glasfaserverstärkten Kunststoffstab 22 und der Kompressionsklemme 21 kann auch durch an sich bekannte andere Methoden erfolgen (USA.-Patentschrift 3 134 164, F i g. 1 bis 10). Auch hier wiederum ist der Hohlraum zwischen dem Isolierkörper 24 und dem tragenden Elemente 22 und den mit Dehnungsrillen versehenen Abdeckplatten 25 mit einem isolierenden Kunststoffschaum 26 ausgefüllt. Auch hier wiederum steht jede einzelne Zelle des Kunststoffschaumes 26 unter einem inneren Überdruck, so daß bei Auftreten eines Risses innerhalb des Isolierkörpers 24 der Verbundisolator gegen Eindringen von Feuchtigkeit vollständig abgedichtet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsverbundisolator mit einem zylindrischen Isolierkörper aus keramischem Material, Glas oder Gießharz, mit einem sich im Innern des Isolierkörpers befindlichen, lastenaufnehmenden Zugelement aus isolierendem, hohe Zugfestigkeit aufweisendem Material, z.B. faserverstärktem Kunststoff in Form eines Rohres, Stabes oder in Form von Seilschlingen, welches an seinen Enden Elemente zur Übertragung von Zugkräften auf das Zugelement aufweist, mit oben und unten am Isolierkörper vorgesehenen, dicht schließenden, mit verschließbaren Öffnungen und Dehnungsrillen versehenen Abdeckplatten, über die das Zugelement gegen den Isolierkörper verspannt ist, und mit einem den Hohlraum zwischen Zugelement und Innenwand des Isolierkörpers ausfüllenden elektrisch gut isolierenden Füllstoff, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff ein bei verschlossenen Öffnungen im Innern des Verbundisolators unter Überdruck aufgeschäumter Kunststoff ist.

2. Hochspannungsverbundisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aufgeschäumter Kunststoff ein Polymerisationsharz vorgesehen ist.

3. Hochspannungsverbundisolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als aufgeschäumter Kunststoff Polystyrol oder Polyäthylen vorgesehen ist.