DE1957460B2 - High voltage composite insulator for overhead lines and switchgear - with fibre reinforced resin tension rod core and insulating shields - Google Patents

Abstract

Insulator comprises a tension rod core of glass fibre-reinforced synthetic resin, and disc-shaped or funnel-shaped insulating shields. To attach the shields to the core, the gap between the core and the inner edges of the shields is filled with a plastic casting composn. which surrounds the radially inner edge of each shield like a claw. At least one jacket layer of silicone rubber extends over the whole length of the core between the connecting fittings and partially over the latter, and at least partially over the upper and lower surfaces of each insulating shield. The jacket layers surround the ends of the connecting fittings which have groove-like recesses formed in their ends. The insulator has good mechanical and electrical properties and can be mfd. at relatively low cost.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochspannungs-Verbundisolator für elektrische Freileitungen und Schaltanlagen mit einem Zugstab aus glasfaserverstärktem Kunstharz als Isolatorenkern und mit scheiben- oder trichterförmigen Isolierschirmen, wobei zur Befestigung der Isolierschirme an den Isolatorenkern der Raum zwischen dem Isolatorenkern und dem inneren Rand der Isolierschirme von einer gießbaren Kunststoffmasse ausgefüllt ist, die den inneren radialen Rand eines jeden Isolierschirmes klauenartig umschließt und wobei sich mindestens eine Mantelschicht aus der gießbaren Kunststoffmasse über die gesamte Länge des Zugstabes zwischen den Anschlußarmaturen und teilweise über letztere, sowie jeweils mindestens teilweise über die Unter- und Oberseite der Isolierschirme erstreckt.The invention relates to a high voltage composite insulator for electrical overhead lines and switchgear with a tension rod made of glass fiber reinforced Synthetic resin as an insulator core and with disk-shaped or funnel-shaped insulating shields, with for Attachment of the insulation screens to the insulator core the space between the insulator core and the inner edge of the insulating screens is filled with a castable plastic compound, which forms the inner radial Edge of each insulating screen encloses claw-like and at least one cladding layer from the pourable plastic mass over the entire length of the tension rod between the connection fittings and partly over the latter, as well as at least partly over the bottom and top of the insulating shields extends.

Aus der GB-PS 11 33 006 ist ein Isolator bekannt, bei dem ein Zugstab aus glasfaserverstärktem Kunstharz den Isolatorkern bildet. Der Isolatorkern wird von einer Vielzahl von Scheiben umgeben, die in vorgeschriebenem Abstand voneinander angeordnet sind. Jede Scheibe ist auf die Außenfläche des Zugstabes aufgekittet oder aufgeklebt und dient als Isolierschirm. Der Isolatorkern und die Isolierschirme sind von einem geschlossenen, wasserdichten, gegossenen Überzug aus Harz vollständig umgeben. Die bevorzugte Dicke dieses Überzuges beträgt etwa 0,6 cm.From GB-PS 11 33 006 an isolator is known in a tension rod made of glass fiber reinforced synthetic resin forms the insulator core. The isolator core is made of a Surrounded by a plurality of discs, which are arranged at a prescribed distance from each other. Every Disc is cemented or glued onto the outer surface of the tension rod and serves as an insulating screen. The insulator core and the insulation screens are made of a closed, watertight, cast cover Resin completely surrounded. The preferred thickness of this coating is about 0.6 cm.

Von den bekanntgemachten deutschen Patentanmeldüngen 10 18 121 und 10 83 372 sowie von der US-PS 31 34 164 ist es bei Hochspannungs-Verbundisolatoren bekannt, auf einen als Isolatorkern dienenden Zugstab Isolierschirme aufzukleben oder aufzukitten, wobei die Isolierschirme an ihren inneren radialen Enden rohrförmige Ansatzstücke aufweisen, welche bündig aneinanderstoßen und deren Innendurchmesser dem Durchmesser des Zugstabes entspricht. Die Klebung bzw. Kittung der Isolierschirme erfolgt sowohl an den Stoßstellen zu den benachbarten Isolierschirmen als hs auch an Berührungsflächen zwischen den rohrförmigen Ansatzstücken und dem /.u₍:s'.ib Die Herstellung solcher bekannter Verrmndisoiati on ist aber in hohem Maße unwirtschaftlich, da die mit Ansatzstücken versehenen Isoüerschirme in zeitraubender Weise einzeln auf den Isolatorkern aufgeklebt bzw. aufgefaltetFrom the known German patent applications 10 18 121 and 10 83 372 as well as from US-PS 31 34 164 it is known for high-voltage composite insulators to glue or cement insulating screens on a tension rod serving as an insulator core, the insulating screens having tubular extensions at their inner radial ends have, which abut each other flush and whose inner diameter corresponds to the diameter of the tension rod. The insulation shields are glued or cemented both at the joints with the adjacent insulation shields as well as at the contact surfaces between the tubular extension pieces and the /.u ₍ : s'.ib However, the production of such known Verrmndisoiati on is highly uneconomical because the insulating screens provided with extensions are individually glued or unfolded onto the insulator core in a time-consuming manner

^WeAuTder deutschen Patentanmeldung 12 04 725 ist ein Hochspannungs-Verbundisolator bekannt, bei dem die Isolierschirme ohne rohrförmige Ansatzstücke direkt auf dem Zugstab aufgeklebt sind Diese Anordnung besitzt aber nicht nur den Nachteil einer geringen mechanischen Fesügkeit der Klebestelle aufgrund der geringen Haftfläche, sondern die Klebestelle ist auch wegen des scharfkantigen Überganges von den Isolierschirmen auf den Isolatorkern elektrisch außerordentlich hoch beansprucht, was bei Klebestellen mit Lunkern zum sofortigen Spannungsdurchschlag an dieser Stelle führt ^We AuTder German patent application 12 04 725 a high-voltage composite insulator is known in which the insulating screens are glued directly to the tension rod without tubular extension pieces Also because of the sharp-edged transition from the insulating shields to the insulator core, it is subject to extremely high electrical loads, which leads to an immediate voltage breakdown in the case of glued joints with voids

Eine weitere bekannte, gegenüber dem zuvor genannten Hochspannungs-Verbundisolator nur wenig abgeänderte Ausführungsform sieht zur Erzielung eines gleichmäßigen Abstandes zwischen den aufgeklebten Isolierschirmen rohrförmige Distanzstücke vor, die sowohl mit den Isolierschirmen als auch mit dem Isolatorkern verklebt sind.Another familiar, versus the one before said high-voltage composite insulator provides little modified embodiment to achieve a uniform spacing between the glued-on insulating shields tubular spacers that are glued to both the insulating shields and the insulator core.

Die Herstellung eines solchen Verbundisolators ist aber ebenso aufwendig und unwirtschaftlich wie bei dem zuerst genannten Verbundisolator.The production of such a composite insulator is just as complex and uneconomical as in the first mentioned composite insulator.

Es ist auch von der offengelegten deutschen Patentanmeldung 15 15 982 her bekannt, rohrförmige Distanzstücke nur mit ihrem Mittelteil an den Isolatorkern anliegend auszubilden und deren oberes und unteres Ende mit einer tulpenförmigen Erweiterung zu versehen, wodurch der Innenrand jedes Isolierschirmes auf seiner Ober- und Unterseite von je einer solchen tulpfenförmigen Erweiterung umschlossen ist. Der freibleibende Zwischenraum zwischen dem Isolatorkern, dem Innenrand der Isolierschirme und den beiden tulpfenförrnigen Erweiterungen auf der Ober- und Unterseite jedes Isolierschirmes wird mit einer Kunststoffmasse ausgegossen, so daß dadurch Knoten entstehen, die den Innenrand jedes Isolierschirmes klauenartig umschließen. Zum Ausgießen mit der Kunststoffmasse müssen bei dieser bekannten Anordnung allerdings eine Anzahl von Drähten parallel zum Isc'latorkern eingelegt werden, die als Gießkanäle dienen und nach Beendigung des Gusses herausgezogen werden. Die Herstellung dieses Verbundisolators ist dadurch langwierig und umständlich. Ein weiterer Nachteil bei der Herstellung besteht darin, daß ebenso wie bei der zuvor erwähnten bekannten Anordnung abwechselnd Isoüerschirme und Distanzstücke nacheinander auf den Isolatorkern aufgereiht werden müssen und die vor dem Vergießen der Kunststoffmasse höchst instabile Lage der Isolierschirme fixiert werden muß. Dem Verbundisolator selbst haftet, wie bei allen anderen bekannten Anordnungen der Nachteil einer scharfkantigen Übergangsstelle zwischen Isolatorkern und Isolierschirmen an, wodurch die elektrische Spannungsfestigkeit des Isolators vermindert wird.It is also known from the laid-open German patent application 15 15 982, tubular Form spacers only with their middle part lying against the insulator core and their upper part and to provide the lower end with a tulip-shaped extension, creating the inner edge of each insulating screen is enclosed on its top and bottom by such a tulip-shaped extension. The gap that remains between the insulator core, the inner edge of the insulating shields and the two tulip-shaped extensions on the top and bottom of each insulating screen comes with a Plastic compound poured out so that knots are created that form the inner edge of each insulating screen enclose claw-like. In this known arrangement, for pouring the plastic compound however, a number of wires are inserted parallel to the Isc'lator core, which serve as casting channels serve and be pulled out after the casting is complete. The manufacture of this composite insulator is therefore tedious and cumbersome. Another disadvantage in manufacturing is that as well as in the aforementioned known arrangement, insulating screens and spacers alternate one after the other Must be lined up on the insulator core and the maximum before the potting of the plastic compound unstable position of the insulating shields must be fixed. The composite insulator itself adheres, as with all other known arrangements the disadvantage of a sharp-edged transition point between the insulator core and insulating screens, whereby the dielectric strength of the insulator is reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochspannungs-Verbundisolator zu schaffen, der bessere mechanische und elektrische Eigenschaften aufweist und wirtschaftlicher herstellbar ist als die bekannten isolatoren.The invention is based on the object of creating a high-voltage composite insulator that is better Has mechanical and electrical properties and is more economical to manufacture than the known isolators.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die Mantelschicht bzw. Mantelschichten aus Silikon-Kautschuk besteht bzw. bestehen, die die linden der an dfiii Zugstab befestigten Anschlußarmaturen unv sd-ließt bzw. umschließen und diese Enden rillenförmi·The object of the invention is achieved in that the jacket layer or jacket layers are made of silicone rubber exists or exist that the linden of the connection fittings attached to dfiii tension rod unv sd-lays or enclose and these ends are grooved

ge Vertiefungen aufweisen.have ge depressions.

Der erfindungsgemäße Hochspannungs- Verbundisolator .st anhand der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert Es zeigtThe high-voltage composite insulator according to the invention .st shown with reference to the drawing and in The following is explained in more detail It shows

F i g. I einen Querschnitt durch einen Hocrtspannungs-Verbundisolator mit scheibenförmigen Isolierschirmen,F i g. I a cross-section through a high-voltage composite insulator with disk-shaped insulating shields,

Fig.2 einen Querschnitt durch einen weiteren Hochspannungs-Verbundisolator mit scheibenförmigen Isolierschirmen-2 shows a cross section through another High-voltage composite insulator with disk-shaped insulating shield

In den Zeichnungen ist mit 1 ein Zugstab aus glasfaserverstärktem Kunstharz bezeichnet, 2 sind dessen beide Enden, 3 sind Anschlußarmaturen, 4 eine erste Mantelschicht die radiale Ausstülpungen 5 aufweist, 6 sind koaxiale Isolierschirme mit rillenförmigen Vertiefungen 7,8 ist eine zweite Mantelschicht 9 sind weitere rillenförmige Vertiefungen in den Anschlußarmaturen 3 und 10 sind Durchlaßkanäle.In the drawings, 1 denotes a tension rod made of glass fiber reinforced synthetic resin, 2 are both ends of which, 3 are connection fittings, 4 a The first cladding layer has radial protuberances 5, 6 are coaxial insulating shields with groove-shaped depressions 7, 8 a second cladding layer 9 is are further groove-shaped recesses in the connection fittings 3 and 10 are passage channels.

Wie aus der F i g. 1 hervorgeht, bildet ein Zugstab 1 aus glasfaserverstärktem Kunstharz den Kern des erfindungsgemäßen Hochspannungs-Verbundisolators. An den beiden Enden 2 des Zugstabes 1 ist je eine Anschlußarmatur 3 angebracht. Der zwischen den beiden Anschlußarmaturen 3 liegende Teil des Zugstabes 1 ist von einer ersten Mantelschicht 4 umgeben, die in bestimmten axialen Abständen klauenartige, ringförmig radiale Ausstülpungen 5 für die Halterung von koaxialen Isolierschirmen 6 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung besitzt. Die Bohrung jedes Isolierschirmes 6 weist dabei einen größeren Durchmesser als der Zugstab 1 auf, so daß der Raum zwischen dem inneren Rand des Isolierschirmes 6 und dem Zugstab 1 von Mantelschicht 4 ausgefüllt ist. Zur besseren Haftung der Mantelschicht 4 an den Isolierschirmen 6 besitzen diese an ihrem inneren Rand rillenförmige Vertiefungen As shown in FIG. 1, a tension rod 1 made of glass fiber reinforced synthetic resin forms the core of the high-voltage composite insulator according to the invention. A connection fitting 3 is attached to each of the two ends 2 of the tension rod 1. The part of the tension rod 1 lying between the two connection fittings 3 is surrounded by a first cladding layer 4, which has claw-like, ring-shaped radial protuberances 5 at certain axial intervals for holding coaxial insulating shields 6 in both the radial and axial directions. The bore of each insulating screen 6 has a larger diameter than the tension rod 1, so that the space between the inner edge of the insulating screen 6 and the tension rod 1 is filled by the cladding layer 4. For better adhesion of the cladding layer 4 to the insulating shields 6, these have groove-shaped depressions on their inner edge

7, in welche die betreffenden radialen Ausstülpungen 5 der Mantelschicht 4 eingreifen. Über der ersten Mantelschicht 4 befindet sich eine zweite Mantelschicht7, into which the relevant radial protuberances 5 of the cladding layer 4 engage. Above the first Cladding layer 4 is a second cladding layer

8, die den gesamten Verbundisolator nahtlos überzieht,8, which seamlessly covers the entire composite insulator,

so daß eine elektrische Überbeanspruchung einzelner Stellen des Isolators vermieden wird. Als weitere Maßnahme zur Verringerung der elektrischen Beanspruchung dient die Überlappung der unteren Enden der Anschlußarmaturen 3 durch axiale Ausstülpungen der Mantelschichten 4 und 8, wobei wiederum zur besseren Haftung der ersten Mantelschicht 4 an den Anschlußarmaturen 3 rillenförmige Vertiefungen 9 an deren unteren Enden vorhanden sind.so that electrical overloading of individual points of the insulator is avoided. As another A measure to reduce the electrical stress is the overlapping of the lower ends the connection fittings 3 by axial protuberances of the jacket layers 4 and 8, in turn for better adhesion of the first cladding layer 4 to the connection fittings 3 groove-shaped depressions 9 the lower ends of which are present.

Als Material für die Metallschichten 4 und 8 dient eine gießbare elektrisch hoch isolierende Kunststoffmasse, vorzugsweise Silikon-Kautschuk. Dieses Material kann auch für die Isolierschirme 6 verwendet werden, ebenso wie andere Kunststoffe, wie beispielsweise Polytetrafluoräthylen. The material used for the metal layers 4 and 8 is a castable, electrically highly insulating plastic compound, preferably silicone rubber. This material can also be used for the insulating screens 6, as well like other plastics, such as polytetrafluoroethylene.

Anstelle der beiden Mantelschichten 4 und 8 kann, <λ wie bei einem weiteren Ausführungsbeispiel in der Fig. 2 dargestellt ist, nur eine einzige Mantelschicht 4' vorgesehen sein, welche den Zugstab I und die Isolierschirme 6' nahtlos überzieht. Die Isolierschirme 6' sind aber n.icht radial gehaltert sondern lediglich in ihrer axialen Lage an dem Zugstab 1 fixiert Die Halterung der Isolierschirme 6' in radialer Richtung wird durch einen Schiebesitz der Isolierschirme 6' auf dem Zugstab 1 bewirkt Um eine zusammenhängende Verbindung der Mantelschicht 4' zwischen der Ober- und Unterseite des kernnahen Teiles jedes Isolierschirmes 6' zu ermöglichen, sind bei den Isolierschirmen 6' im Bereich des inneren Randes eine Anzahl von Durchlaßkanälen 10 vorgesehen, in welche die gießbare Kunststoffmasse der Mantelschicht 4' eindringen kann. Instead of the two jacket layers 4 and 8, <λ as shown in a further exemplary embodiment in FIG. 2, only a single jacket layer 4 'can be provided, which seamlessly covers the tension rod I and the insulating screens 6'. The insulating shields 6 ' are not held radially but only fixed in their axial position on the tension rod 1. The holding of the insulating shields 6' in the radial direction is effected by a sliding fit of the insulating shields 6 'on the tension rod 1 4 'between the top and bottom of the part near the core of each insulating screen 6', a number of passage channels 10 are provided in the insulating screens 6 'in the area of the inner edge, into which the pourable plastic compound of the cladding layer 4' can penetrate.

In den F i g. 1 und 2 wurden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung mit scheibenförmigen Isolierschirmen 6 bzw. 6^; dargestellt; es können aber in gleicher Weise auch trichterförmige Isolierschirme 6 bzw. 6' Verwendung finden.In the F i g. 1 and 2 were two embodiments of the invention with disk-shaped insulating screens 6 and 6 ^{, respectively;} shown; but funnel-shaped insulating screens 6 or 6 'can also be used in the same way.

Bei der Herstellung des in der F i g. 1 dargestellten Ausführungsbeispieles eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Verbundisolators werden in einem ersten Verfahrensgang die Isolierschirme 6 Jose über den Zugstab 1 geschoben und sodann die Anschlußarmaturen 3 an den Enden 2 des Zugstabes 1 aufgepreßt oder aufgeklebt. Daraufhin wird der Isolator in diesem halbfertigen Zustand in eine zweiteilige, rotationssymmetrische Gußform eingelegt, welche Aussparungen für die anzugießende Mantelschicht 4 aufweist. Im Anschluß an diesen Verfahrensschritt wird die Gußform geschlossen und unter Vakuum mit der Kunststoffmasse ausgegossen. In the production of the in FIG. 1 illustrated embodiment of a high-voltage composite insulator according to the invention, the insulating screens 6 Jose are pushed over the tension rod 1 in a first process step and then the connection fittings 3 are pressed or glued onto the ends 2 of the tension rod 1. The insulator is then placed in this half-finished state in a two-part, rotationally symmetrical casting mold which has recesses for the cladding layer 4 to be cast on. Following this process step, the mold is closed and the plastic compound is poured out under vacuum.

Nach dem Erstarren der Kunststoffmasse und dem öffnen und Herausnehmen des Zwischenproduktes erfolgt in einem zweiten Verfahrensgang das Angießen der Mantelschicht 8. Das Zwischenprodukt wird dazu in eine weitere zweiteilige rotationssymmetrische Gußform konzentrisch eingehängt, die Aussparungen für die Mantelschicht 8 besitzt. Nach dem Schließen der zweiten Gußform wird diese unter Vakuum mit der Kunststoffmasse ausgegossen.After the plastic mass has solidified and the intermediate product has been opened and removed the sheath layer 8 is cast on in a second process step. The intermediate product is for this purpose in Another two-part rotationally symmetrical casting mold hung concentrically, the recesses for the Coating layer 8 has. After closing the second casting mold, this is under vacuum with the Plastic compound poured out.

Bei einem Verfahren zur Herstellung des in der F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hochspannungs-Verbundisolators werden die Isolierschirme 6' auf den Zugstab 1 an markierte Stellen geschoben. Dabei sind die Isolierschirme 6' nur axial gegenüber dem Zugstab 1 verschiebbar, nicht dagegen radial. Anschließend werden an den Zugstab 1 die Anschlußarmaturen 3 aufgepreßt oder aufgeklebt und der halbfertige Isolator in eine rotationssymmetrische Gußform konzentrisch eingehängt. Die Gußform wird sodann geschlossen und unter Vakuum mit der Kunststoffmasse ausgegossen.In a method for producing the in FIG. 2 illustrated embodiment of an inventive High-voltage composite insulator, the insulating screens 6 'on the tension rod 1 at marked points pushed. The insulating screens 6 'can only be displaced axially with respect to the tension rod 1, not against it radial. Then the connection fittings 3 are pressed or glued onto the tension rod 1 and the half-finished insulator hung concentrically in a rotationally symmetrical casting mold. The mold will then closed and poured under vacuum with the plastic compound.

Mit Hilfe dieser Verfahren lassen sich auf wirtschaftliche Weise Hochspannungs-Verbundisolatoren herstellen, die einen nahtlosen Übergang zwischen dem Isolatorkern, den Isolierschirmen und den Anschlußklemmen besitzen, so daß eine wesentlich höhere elektrische und mechanische Beanspruchung möglich ist als bei den bekanruen Hochspannungs- Verbundisolatoren. With the help of these processes, high-voltage composite insulators can be manufactured in an economical manner, which provide a seamless transition between the insulator core, the insulating shields and the connection terminals have, so that a significantly higher electrical and mechanical stress is possible than with the well-known high-voltage composite insulators.

Hierzu 2 Blatl 7.eichnui.;*cnFor this purpose 2 sheets of 7 eichnui.; * Cn

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Hochspannung-Verbundisolator für elektrische Freileitungen und Schaltanlagen mit einem Zugstab aus glasfaserverstärktem Kunstharz als Isolatorkern und mit scheiben- oder trichterförmigen Isolierschirmen, wobei zur Befestigung der Isolierschirme an den Isolatorkern der Raum zwischen dem Isolatorkern und dem inneren Rand der Isolierschirme von einer gießbaren Kunststoffmasse ausgefüllt ist, die den inneren radialen Rand jedes Isolierschirmes klauenartig umschließt und wobei sich mindestens eine Mantelschicht aus der gießbaren Kunststoffmasse über die gesamte Länge des Zugstabes zwischen den Anschlußarmaturen und teilweise Ober letztere, sowie jeweils mindestens teilweise über die Unter- und Oberseite der Isolierschirme erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelschicht (4) bzw. ManteJschichten aus Silikon-Kautschuk besteht bzw. bestehen, die die Enden der an dem Zugstab (1) befestigten Anschlußarmaturen (3) umschließt bzw. umschließen und diese Enden rillenförmige Vertiefungen (9) aufweisen.High voltage composite insulator for electrical Overhead lines and switchgear with a tension rod made of glass fiber reinforced synthetic resin as the insulator core and with disk-shaped or funnel-shaped insulating screens, whereby the insulating screens are attached to the insulator core the space between the insulator core and the inner edge of the insulating screens of a pourable plastic compound is filled, which is the inner radial edge of each insulating screen encloses claw-like and wherein at least one jacket layer made of the castable plastic compound Over the entire length of the tension rod between the connection fittings and partially upper the latter, as well as at least partially extending over the bottom and top of the insulating screens, characterized in that the jacket layer (4) or jacket layers are made of silicone rubber exists or exist which the ends of the connection fittings (3) attached to the tension rod (1) encloses or enclose and these ends have groove-shaped depressions (9).