DE1665506C2

DE1665506C2 - Schirmform für Verbundisolatoren

Info

Publication number: DE1665506C2
Application number: DE19681665506
Authority: DE
Inventors: Martin 8672 Selb Kuhl
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1974-12-19
Also published as: FR1594120A; SE337857B; DE1665506B1; GB1209582A; CH494455A; AT292817B

Description

W₀ > W₁

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Erzeugende tangential — die Schirmwurzel verlängernd — und ohne Absatz in den Strunk übergeht.

3. Schirm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale übergang seiner Wurzel zum Strunk in die Schirmwurzel des oder der benachbarten Schirme ohne übergang einfließt.

Die Erfindung betrifft einen an den Strunk eines Freileitungsschirmisolators gesondert angebrachten Schirm, der aus Kunststoff unter Bildung einer lufteinschiußfreien Fuge zwischen Schirmwurzel und Strunk und unter Verwendung eines Haftvermittlers besteht.

Isolatoren für elektrische Freileitungen können je nach ihrem Verwendungszweck sehr unterschiedlich ausgebildet sein. Es werden die beiden wesentlichen Typen einer stehenden und einer hängenden Ausführung unterschieden. Der bisher am meisten verwendete Werkstoff für diese Isolatoren ist Porzellan, das sich wegen seiner hohen spezifischen elektrischen Durchschlagfestigkeiten auszeichnet. Hierbei gelten vollmassive Langstabisolatoren wie auch vollmassive Stützenisolatoren als elektrisch durchschlagsfest. Trotz dieser guten elektrischen Eigenschaften für den speziellen Verwendung' zweck zur Aufhängung oder Abstützung von elektrischen Freileitungen zeigt die neuere Entwicklung Tendenzen, diese Porzellanisolatoren durch Kunststoffisolatoren zu ersetzen. Hierfür ist von ausschlaggebender Bedeutung, daß diese Isolatoren weniger schlagempfindlich sind und daher weniger zum Absturz infolge Bruch neigen. Weiterhin können durch Einbringen von verschiedenartigen Verstärkungsmaterialien, wie z. B. Glasfaseirsträngen, die mechanischen Festigkeitswerte, insbesondere die Zug- und Biegefestigkeit, auf das etwa 20fache der entsprechenden Werte von Porzellan gesteigert werden. Es ergeben sich damit Gewichtsersparnisse von 75% und mehr oder entsprechend zug- und biegefestere Konstruktionen.

Da Kunststoffe im allgemeinen nur geringe Verarbeitungstemperaturen benötigen und da sie auch mechanisch wesentlich leichter bearbeitbar sind als

ίο Porzellan und nachdem es bereits der Kunststoffindustrie gelungen ist, verhältnismäßig kriechstromfeste Kunststoffe zu entwickeln, ist es Aufgabe des Konstrukteurs, einen Kunststoffisolator so auszubilden, daß bei Anwendung rationeller Fertigungsmethoden ein Isolator maximaler elektrischer Festigkeit entsteht, der mit den bekannten Porzellanisolatoren bezüglich seiner Zuverlässigkeit vergleichbar ist. Die neueste Entwicklung hat zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit Verbundisolatoren vorgeschlagen. bei denen der Strunk des Isolators gesondert gefertigt wird, vorzugsweise im Endlosverfahren. Je nach der vorgegebenen elektrischen Spannung kann dann die erforderliche Strunklänge abgeschnitten und anschließend zur Verlängerung des Kriechweges mit Schirmen versehen werden. Hierbei können z. B. vorgefertigte Schirme auf den Strunk gesteckt und mit einem Kleber unter Verwendung eines Haftvermittlers fesi und ohne Lufteinschlüsse verbunden werden. Auch kann der Strunk in eine Form eingelegt und die Schirme angegossen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Isolatoren unter elektrischer Spannung entweder an der Verbindungsfuge zwischen Schirm und Strunk oder durch den Schirm selbst durchschlagen und daher unbrauchbar werden können.

Die allgemeine Lehre, die Porzellanisolatoren so auszulegen, daß der Überschlag eher eintritt als der Durchschlag, ist zwar an sich bekannt (»Die Porzellanisolatorcn« von Prof. Dr. G. Benischke, 1921, S. 38). Damit ist jedoch nicht die spezielle Auslegung der aus Kunststoff bestehenden Schirme bei Verbundisolatoren im Sinne der Anmeldung angesprochen, sondern nur die Durchschlagfestigkeit des aus einheitlichem Material bestehenden gesamten

Isolierkörpers.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Schirmform zu entwickeln, bei der bei Verschmutzung oder überspannung sich ein Überschlag nur längs dem Fadenweg in Luft, bei der sich aber

kein Durchschlag durch das Isoliermaterial ausbilden kann. Solche Überschläge erweisen sich im allgemeinen als unschädlich für den Isolator.

Die Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß ein an dem Strunk eines Freileitungsisolators gesondert angebrachter Schirm, der aus Kunststoff unter Bildung einer lufteinschiußfreien Fuge zwischen Schirmwurzel und Strunk und unter Verwendung eines Haftvermittlers besteht, im Axialschnitt (Erzeugende) eine derartige Querschnittsform erhält, daß von jedem beliebigen Punkt der Schirmoberseite zum Austrittspunkt eines elektrischen Durchschlagsweges durch den Schirm bzw. durch die Fuge in Richtung Schirmunterseite dieser Durchschlagsweg W₀ stets größer ist als das Produkt aus Fadenweg in Luft W_L

zwischen diesen beiden Punkten und dem Quotienten —, wobei / höchstens die Durchschlagsfestigkeit der Luft und mindestens die Überschlagsfestigkeit

längs der Oberflache des Schirmwerkstofies ist. und wobei η die effektive Durchschlagsfestigkeit des Isoliermalerials längs dem Durchschlagsweg W_n ist -■ beides in kV/cm - also:

w_o

Diese Beziehung gilt auch Wr die Punkte, die direkt am Strunk anliegen. Hier befindet sich die zwar lufteinschlußfreie Fuge, die jedoch wegen des Aneinander-Stoßens zweier Materialien eine besonders niedrige spezifische elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist und somit für die Ausbildung eines Durchschlages besonders kritisch ist.

Als besonders günstige Form zur Vermeidung von Durchschlagen zwischen Schirmwurzel und Sirunk schlägt die Erfindung vor, die Erzeugende tangential und ohne Absatz in den Strunk übergehen zu lassen derart, daß dadurch die Schirmwurzel verlängert wird. Weiterhin kann es auch zweckmäßig sein, den tangentialen übergang von Schir.nwurzel zum Strunk in den oder die langenlialen übergänge des oder der benachbarten Schirme einfließen zu lassen. Durch diese Maßnahme wird dem Durchschlag durch die Fuge zwischen Strunk und Schirm durch Vorschalten einer homogenen Kunststoffschicht ein zusätzlicher Widerstand entgegengesetzt.

An Hand der Zeichnung soll die Erlindung an Beispielen näher erläutert werden. Hierbei sind in den F i g. 1 und 2 Axialschnitte von Teilabschnitten eines Stabilisators dargestellt, und zwar in Fig I ein Strunkabschnitt mit nur einem Schirm und in F i g. 2 ein Strunkabschnitt mit zwei Schirmen. Der Strunk selbst ist in beiden Figuren nur bis zur Mittellinie gezeichnet. Die spezifische Durchschlagsfestigkeit des Schirmmaterials soll α (k V cm), die der Fuge / (kV/cm) und die der Luft / (kV cmI betragen. Im allgemeinen wird α den größten und / den kleinsten Wert aufweisen.

In F i g. I sind auf der Schirmoberfläche sechs Punkte A, ß, C, D, E, F eingezeichnet. Zunächst soll angenommen werden, daß zwischen den Punkten A und B eine elektrische Spannungsdifferenz anliegt. Die erforderliche Durchschlagsspannung L\ durch den Schirm längs dem Weg W_s (cm) von A nach B würde dann W, ■ a (kV) betragen. Würde sich hingegen die Spannung längs dem Fadenweg von A über die Schirmkante nach B durch die Luft über die Weglange W₁, (cm) ausgleichen, so wäre Tür den Überschlag eine Spannung U, - W₁, ■ I (kV) erforderlich. Um zwischen den Punkten A und B den elektrischen Durchschlag längs dem Weg W, zu verhindern und den Überschlag längs dem Weg W₁ zu erzwingen, muß W_s · α größer sein als W₁, · I. Hieraus ergibt sich die Beziehung W_s > W₁, · ^. Die gleiche Beziehung gilt für alle willkürlich herausgegriffenen Punkte A' und B'. Somit kann die Dicke des Schirmes zwischen allen Punkten A' und B' in Abhängigkeit

vom Verhältnis ermitielt werden.

Eine Sonderstellung nimmt die Fuge zwischen den Punkten C und D ein. Hier hat die spezifische Durchschlagsfestigkeit einen anderen, in der Regel kleineren Wert als den des Schirmmaterials. Aber auch für die Fuge gilt die analoge Beziehung wie für den Schirm,

so daß sich schließlich die Beziehung W_s > > · W,.,

ergibt, wobei W₁ die Durchschlagsweglänge in Zenti-

meter zwischen den Punkten C und D und W₁,, der Fadenweg in Zentimeter von C über die Schirmkante nach D ist.

Auf die geringfügigen Varianten, die sich möglicherweise bei der Konstruktion des Schirmes noch ergeben könnten, soll hier nicht näher eingegangen werden. Es ist hierbei an die Punkte £ und F auf der Schirmoberfläche gedacht, zwischen denen sich eine Spannung, beispielsweise längs einem Weg E-H-G-F ausgleichen kann, sofern die Überschlagsspannung längs

dem Fadenweg von E über die Schirmkante nach F nicht kleiner ist. Aber auch hier kann durch konstruktive und rechnerische Maßnahmen die Kurvenform der Anschmiegung des Schirmes an den Strunk derart bestimmt werden, daß nur ein Überschlag in Luft erfolgen kann.

Die Querschnittsform des Schirmes in F i g. 1 läßt deutlich die tangentiale Anschmiegung der Schirmwurzel an den Strunk erkennen.
In F i g. 2 fließen die tangentialen Anschmiegungen

der Schirmwurzeln an den Strunk ineinander über, so daß der Strunk und somit die Fuge an keiner Stelle frei liegt. Eine solche Konstruktion erhöht die Durchschlagssicherheit durch die Fuge, weil immer erst der Durchschlagsweg durch das Schirmmaterial füh-

ren muß, das jedoch grundsätzlich eine höhere spezifische Durchschlagsfestigkeit aufweist als die Fuge selbst.

Es sei noch erwähnt, daß die nach der Lehre obiger Erfindung sich ergebenden Schirmdicken für jede Schirmform anwendbar sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 665 506

Patentansprüche:

L An den Strunk eines Freileitungsschirmiso-IatOFs gesondert angebrachter Schirm, der aus Kunststoff unter Bildung einer lufteinschiußfreien Fuge zwischen Schirmwurzel und Strunk und unter Verwendung eines Haftvermittlers besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform des Schirmes im Axialschnitt (Erzeugende) derart gebildet ist, daß von jedem beliebigen Punkt der Schirmoberseite zum Austrittspunkt eines elektrischen Durchschlagsweges durch den Schirm bzw. durch die Fuge in Richtung Schirmunterseite dieser Durchschlagsweg W_r stets größer ist als das Produkt aus Fadenweg in Luft W₁ zwischen diesen beiden Punkten und dem Quo-

"ienten , wobei / höchstens die Durchschlagsfestigkeit dT Luft und mindestens die Uberschlagsfestigkeit längs der Oberfläche des Schirmwerkstoffes ist, und wobei π die effektive Durchschlagsfestigkeit des Isoliermaterials längs dem Durchschlagsweg W_D ist — beides in kV/cm also: