DE2308864A1

DE2308864A1 - Hochspannungs-freileitung

Info

Publication number: DE2308864A1
Application number: DE19732308864
Authority: DE
Inventors: Alfred Dr Puck
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1973-02-06
Filing date: 1973-02-22
Publication date: 1974-08-08
Also published as: US3899630A; SE397428B; AU477334B2; JPS49111196A; CH574666A5; AU6521874A; FR2216654B1; ZA74743B; CA1011419A; ES422918A1; FR2216654A1; GB1447564A; IT1002861B

Description

CIBA-GEIGY AG. CH-4002 Bas«*i WiS^/A Vj ti VJI Y

AnwaObsakte 23 588 22. Febr. 1973

Case 37-8633/E

DEUTSCHLAND

Hochspannungs-Freileitung

Die Erfindung betrifft eine Hochspannungs-Freileitung, bei welcher die die elektrischen Leiter tragenden Isolatoren schwenkbar an den Masten od. dgl. gelagert sind.

Bei den bekannten Hochspannungsleitungen werden die Leiter mit Hängeisolatoren an Auslegern der Tragmaste aufgehängt. Diese Hängeisolatoren werden praktisch ausschliesslich auf Zug belastet. Die Aufhängepunkte der Leiter sind nicht ortsfest, sondern diese Aufhängepunkte verschieben sich je nach Länge des Hängeisolators aus der vertikalen Ausgangslage, wenn beispielsweise eine Luftströmung quer zur Leiterrichtung wirksam ist. Diese Verschiebung hat zur Folge, dass sich die Leiter auf den Mast zu oder von diesem weg bewegen,

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je nach der Stärke des Windes, der Ursache der Luftströmung ist. Um einen Mindestabstand zwischen den Leitern und den Tragmasten trotz der möglichen Verschiebung der Aufhängepunkte sicherzustellen, ist es notwendig, die Ausleger um die genannte Verschiebung zu verlängern. Weiter ist die Trassenbreite um den doppelten Verschiebeweg zu verbreitern, damit der minimale Sicherheitsabstand zwischen den Leitern und allfalligen Gebäuden, Bäumen oder anderen Hochspannungsleitungen gewahrt bleibt. Während das Ausschwingen der Hängeisolatoren quer zum Leiterverlauf nachteilig ist, wirkt sich die Möglichkeit zum Ausschwingen in Richtung der Leiter günstig auf die Beanspruchung der Leiter selbst und der Tragmaste aus.

Um den Nachteil des Ausschwingens der Hängeisolatoren quer zum Leiterverlauf zu beseitigen, wurden schon sogenannte Isolierschwingen angewandt. Eine solche Isolierschwinge umfasst zwei geneigte Hängeisolatoren, deren untere Enden miteinander verbunden sind. Am Verbindungspunkt ist der Leiter befestigt. Die oberen Enden der beiden Hängeisolatoren sind mit Abstand voneinander schwenkbar am Ausleger des Tragmasten befestigt, so dass die beiden Hängeisolatoren ein V bilden. Solche Isolierschwingen verhindern eine Verschiebung des Aufhängepunktes in Richtung quer zum Leiterverlauf, während eine Verschiebung des Aufhängepunktes in Richtung des Leiterverlaufes erhalten bleibt. Die Problematik der Isolierschwinge rlihrt daher, dass bei sehr starkem Seitenwind die aus Gewichtsund Windbelastung resultierende Kraft stark gegen die Vertikale geneigt sein kann, z.B. bis etwa 45°. Wenn die beiden

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die Isolierschwinge bildenden Isolatoren weniger gegen die Vertikale geneigt sind als die resultierende Kraft, tritt in einem der beiden Isolatoren eine axiale Drucklast auf. Bei langen Isolatoren können bereits relativ niedrige axiale Drucklasten zum Ausknicken führen.

Zum Verringern der Trassenbreite und zum Einsparen der metallischen Ausleger (Traversen) der Tragmaste wurden weiter sogenannte schwenkbare Isoliertraversen vorgeschlagen. Eine schwenkbare Isoliertraverse geht aus einer Isolierschwinge dadurch hervor, dass die Verbindungslinie der beiden mit Abstand schwenkbar am Tragmast befestigten Isolatorenden aus der Horizontalen in die Vertikale oder in eine gegen die Vertikale leicht geneigteRichtung verlegt wird. Der metallische Ausleger wird dadurch entweder ganz überflüssig oder schrumpft zumindest zu einem sehr kurzen Stuiranelausleger. Eine derartige Isoliertraverse weist einen Zugisolator und einen Druckisolator auf. Während Zugisolatoren gemä'ss einer zulässigen Zugspannung ihres Werkstoffes zu dimensionieren sind, muss man Druckisolatoren so dimensionieren, dass sie unter der auftretenden maximalen axialen Druckkraft nicht ausknicken. Die Widerstandsfähigkeit gegen Knicken wird nicht durch Werkstoff-Festigkeiten, sondern durch den Elastizitätsmodul des Werkstoffes bestimmt. Druckisolatoren weisen deshalb wesentlich grössere Querschnitte als Zugisolatoren auf. Zugisolatoren ertragen im allgemeinen im Vergleich zu ihren tragbaren Zuglasten nur geringe Druckkräfte. Je ein Ende des meist hori-

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zontal angeordneten Druckisolators und ι 1 des zur Horizontalen geneigten Zugisolators sind miteinander verbunden, und an diesem Verbindungspunkt ist der Leiter oder ein Leiterbllndel befestigt. Die anderen Enden des Zug- bzw. des Druckisolators sind meist um eine 10° bis 25° gegen die Vertikale geneigte Achse schwenkbar mit dem Tragmast verbunden.

Dies ermöglicht, dass sich der Aufhängepunkt in Richtung des

ι Leiterverlaufes bewegen kann, wobei aber keine wesentliche Annäherung des Aufhängepunktes an den Tragmasten auftritt. Wenn der Druckisolator und der Zugisolator gleich lang ausgeführt werden, was aus elektrischen Grlinden sinnvoll ist, ergibt sich bei horizontaler Anordnung des Druckisolators,

Schwenk,

dass die &chse um einen Winkel gegen die Vertikale geneigt ist, der halb so gross ist, wie der zwischen Druckisolator und Zugisolator gebildete Winkel. Der Winkel zwischen Schwenk«

der 'achse und der Vertikalen ist fUr das Verhalten der Isoliertraverse unter den im Verbindungspunkt zwischen dem Druckisolator und dem Zugisolator angreifenden Kräften, die vom Leiter auf den Aufhängepunkt ausgeübt werden, bestimmend. Ein grosser Nachteil der aus einem Druckisolator und einem Zugisolator gebildeten Isoliertraverse ist ihre Instabilität gegenüber hohen Windbelastungen. Dies äussert sich darin, dass der aus den beiden Isolatoren gebildete Ausleger zum Mast hin umklappen kann, wenn das Verhältnis aus der zum Mast hin gerichteten horizontalen Windlast und der vertikalen Gewichtslast des Leiters einen bestimmten Grenzwert Überschreitet. Um ein unzulässig weites Umklappen der Isoliertraversen beim Ein-

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treten dieser Instabilität infolge hoher Windlasten zu verhindern, führt man notgedrungen jeden dritten, vierten oder fünften Mast mit unverschiebbaren Leiteraufhängepunkten aus. Damit eine gewisse Einheitlichkeit der ganzen Leitung gewahrt bleibt, bildet man diese fixen Leiteraufhängepunkte meist in Form einer starren DreibockisoliertraYerse aus. Eine solche Isoliertraverse umfasst entweder einen horizontal verlaufenden Druckisolator und zwei Zugisolatoren oder einen Zugisolator und zwei angenähert horizontal verlaufende Druckisolatoren, welche Isolatoren eine dreibeinige Stütze darstellen. Dies bedingt jedoch einen grösseren Bedarf an Isolatoren und höhere 3iege- und Verdrehbelastungen an den Masten mit starren Isoliertraversen, was den 3au einer Hochspannungsleitung verteuert.

Durch die Erfindung soll eine Freileitung geschaffen werden, welche die Vorteile von mit Isoliertraversen ausgestatteten Freileitungen aufweist, jedoch deren Nachteile vermeidet.

Die erfindungsgemässe Hochspannungs-Freileitung ist dadurch gekennzeichnet, dass bei unbelastetem Isolator a) die Schwenkachse und die Längsachse in einer senkrecht zur Trasse stehenden Vertikalebene liegen, b) die Schwenkachse um einen Winkel α ^ 30 gegen die Vertikale geneigt ist, c) die Längsachse um einen grösseren Winkel α + β gegen die Vertikale geneigt ist, und d) der Winkel α + β die Beziehung \

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45'*^ α+ρ <180° c.-flUJt, vobei e*> όοΐ Befestigungspunkt des Leiters am Isolator auf einer durch ihn verlaufenden Vertikalen einen kleineren Abstand vom Boden hat als "der Schnittpunkt dieser Vertikalen mit der Schwenkachse.

Die neuartige Schwenklagerung der Isolatoren verhält sich kinematisch genauso oder zumindest ähnlich wie die bekannte Isolierschwinge, doch wird diese vorteilhafte Kinematik mit einem wesentlich geringeren konstruktiven Aufwand erreicht. Bei der erfindungsgemässen Freileitung sind zur Halterung bzw. Abstützung der Leiter am Tragmast Überhaupt keine oder nur sehr kleine Ausleger und je Leiter bzw. LeiterbUndel nur ein einziger Isolator erforderlich. Weiter Vorteile des Erfindungsgegenstandes werden weiter unten erläutert.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 bis 3 drei Ausfuhrungsbeispiele der bei.der erfin-

dungsgemässen Freileitung verwendeten neuartigen Schwenklagerung der Isolatoren teilweise im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3, Fig. 5 und 6 je ein- Ausfuhrungsbeispiel eines vollständige

Tragmastes in Ansicht in Richtung der Trasse.

Der in Fig. 1 dargestellte Isolator zum Abstutzen eines nich dargestellten Leiters an einem nur teilweise gezeichneten T:. masten 1 besitzt einen als Biegeträger wirkenden Kern 2 aus

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einem unidirektional glasfaserverstärkten Kunststoff. Der Kern ist mit Ausnahme seiner Ehdbereiche von einem Mantel 3 umgeben, der durch Ausbildung von Isolatorschirmen 4 einen genügend langen Kriechweg aufweist. Der Mantel 3 wird vorzugsweise durch Utngiessen des Kernes 2 mit einem Giessharz erhalten, das genügend flexibel ist, um die vom Kern bestimmten Dehnungen ohne Rissbildung ertragen zu können.

Das eine Ende des Kernes 2 ist von einer Endkappe 5 umgeben, die eine Bohrung 6 zum Befestigen des nicht dargestellten Leiters aufweist. Die Endkappe 5 ist mit einem Bindemittel 7 fest mit dem Kern 2 verbunden und die Trennstelle zwischen dem Mantel 3 und der Endkappe 5 ist mit einem Dichtungsmittel 8 verschlossen, damit keine Feuchtigkeit zum Kern 2 gelangen kann.

Das andere Ende des Kernes 2 ist in eine Metallhlllse 9 eingebettet, in welcher er mit dem Bindemittel 7 starr gehalten wird. Die Trennstelle zwischen der Metallhlllse 9 und dem Mantel 3 ist mit dem Dichtungsmittel 8 feuchtigkeitsfest verschlossen. Auf der dem Mantel 3 abgewandten Seite ist die Metallhlllse 9 verschlossen und mit einem zur Längsachse des Kernes 2 geneigten Schwenkzapfen 10 versehen.

Auf dem Tragmast 1 ist eine Lagerbüchse 11 angeordnet, die über einen an ihr angeschweissten Flanschen 12 und mittels Schrauben 13 starr mit dem Tragmast 1 verbunden ist. Die Achse 14 der Lagerbüchse 11 schliesst mit der Verti-

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kalen V einen Wirke} c* ein, der beispielsweise CO betragen kann. Das Ende des Schwenkzapfens 10 ist mit einem Gewinde 15 versehen, so dass eine Mutter 16 und eine Gegenmutter 17 auf das 'Gewinde 15 aufgeschraubt werden können, damit der Schwenkzapfen 10 in der Lagerbuchse 11 frei drehbar gelagert ist. Das freie Ende des im wesentlichen den Schwenkzapfen 10, die Metallhlilse 9, den Kern 2, den Mantel 3 und die Endkappe 5 umfassenden Isolators ragt nach unten. Die Längsachse L des Kernes 2 schliesst mit der Horizontalen H einen spitzen Winkel #', von beispielsweise 15°, ein, und ist um die Achse 14 der Lagerbuchse 11 bzw. des Schwenkzapfens 10 schwenkbar. Zwischen dem Winkel STund dem in der Figur gleichfalls eir.gezeichneten Winkel /zwischen der Vertikalen V und der Isolatorlängsachse L besteht die Beziehung γ = α + β - 90 .

Der in der Fig. 1 dargestellte Isolator ist zur Verwendung fUr Leitungen; deren Betriebsspannung kleiner als 110 kV ist,bestimmt. Dieser Isolator kann daher relativ kurz gestaltet werden, so dass man wegen der gelegentlich bei Windbelastung auftretenden axialen Druckbelastung des Kein es 2 nicht sehr besorgt zu sein braucht, weil die Knicktendenz kurzer Isolatoren gering ist. GemSss diesem Ausführung?. beispJLel wurde der Winkel tf"zwischen der Horizontalen und der Längsachse des Isolators 15° gewählt, um an der Bauhöhe des Tragmastes 1 einzusparen. Damit sich ein ausreichend grosser Schwenkradius r ergibt, ist die Drehachse mit einem Winkel c< von 65° gegen die Vertikale geneigt, so dass sich eine noch

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ausreichende Stabilität gegen hohe Windbelastungen ergibt.

Die Fig. 2 zeigt ein zweites Ausfuhrungsbeispiel einer erfindungsgemässen Isolatorlagerung. In dieser Figur

!St ZUy

/beachten, dass der von dem Tragmast 1 dargestellte Teil in Wirklichkeit praktisch vertikal und dass die Schwenkachse 14 waagerecht verläuft. Die Schwenkachse 14 ist waagerecht angeordnet, obwohl auch eine Neigung der Schwenkachse gegenüber der Horizontalen von bis zu 20° bereits eine genügende Stabilität gegen sehr hohe Windlasten gewährleisten würde.

Bei der Wahl des Neigungswinkels Sf zwischen der Längsachse des Isolators gegenüber der Horizontalen ist zu beachten, dass je stärker man den Isolator neigt, um so kleiner seine vom Gewicht der Leiter undder Eislast abhängige Biegebeanspruchung wird. Bei einem Winkel ίΓ= 45° ist in der Regel zumeist die Grenze erreicht, bei der der Sicherheitsabstand zwischen dem Leiter und dem Tragmast zu klein würde. Je kleiner man den Neigungswinkel £ wählt, umso mehr Masthöhe kann eingespart werden, um so kleiner wird aber auch die * Ausschwenkbarkeit des Isolators bei einseitigem Leiterzug, weil sich der Radius r der Schwenkbewegung verkleinert (siehe auch Fig. 1). Der wichtigste Gesichtspunkt für die Wahl des Neigungswinkels if ist folgender: Es ist darauf zu achten, dass zusätzlich zur Biegebeanspruchung keine oder nur relativ kleine axiale Drucklasten am als Biegeträger wirkenden Kern 22 auftreten können, und diese Drucklasten sollten niemals lang andauernd wirken. Eine Biegebeanspruchung mit

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einer zusätzlichen axialen Drucklast kann nämlich zum Knick-Biegen fuhren.

Bei der erfindungsgemässen Isolatoranordnung bietet die Tat-,
'sache, dass der Isolator pendelnd und nicht starr mit dem Mast verbunden ist, die Möglichkeit, durch sinnvolle Formgebung den Materialaufwand und die elektrische FunktionstUchtigkeit günstig zu beeinflussen. Da der Isolator schwenkbar mit dem Tragmasten verbunden ist, liegen alle auf diesen Isolator einwirkenden Kräfte in einer durch die Schwenkachse 14 und die Längsachse des Isolators verlaufenden Ebene. Wenn ein einseitiger Leiterzug auftritt, so folgt der Isolator durch eine Schwenkbewegung dieser Kraft und zwar so weit, bis die resultierende Kraft, die am Isolator angreift, wieder in der durch die Längsachse des Isolators und die Schwenkachse 14 gebildeten Ebene liegt. Der Grund hierfür ist folgender: Der Lastangriffspunkt, d.h. die Stelle, an der der nicht dargestellte Leiter am Isolator befestigt ist, liegt in der durch die Schwenkachse 14 und die Längsachse des Isolators gebildeten Ebene. Solange die resultierende Kraft nicht ebenfalls in dieser Ebene liegt, übt sie auf den Isolator in bezug auf seine Schwenkachse ein Drehmoment aus und schwenkt daher denselben aus. Das bedeutet, dass durch die Schwenkbewegung nicht nur der einseitige Leiterzug ganz erheblich vermindert wird, sondern dass der Isolator sich auch zwangsläufig'so einstellt, dass die biegenden Kräfte immer in ein und derselben Ebene des Isolators auftreten.

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Dies wirkt sich flir die Dimensionierung des Isolators ausserordentlich glinstig aus, weil man von der Tatsache Gebrauch machen kann, dass man bei immer nur in einer Ebene beanspruchten Biegeträgern den minimalen Werkstoffaufwand mit einem relativ schmalen aber hohen Querschnittsprofil erzielen kann. Dementsprechend ist der als Biegeträger wirkende Kern des Auflihrungsbeispieles nach der Fig. 2 konisch ausgebildet, wobei dem Tragmast 1 das dickere Ende und dem nicht dargestellten Leiter das dünnere Ende zugewandt ist. Der Querschnitt des Kernes 22 geht von einer angenäherten Kreisform am äusseren Ende in einen aus einem Rechteck und zwei Halbkreisen zusammengesetzten Querschnitt am anderen Ende über, wobei der Radius des kreisförmigen Querschnittes gleich dem Radius der beiden Halbkreise ist. Die Breite des Kernes ist also Über seine ganze Länge die gleiche während seine Höhe linear zunimmt.

Das an dem dem Tragmast 1 zugeordneten Ende des Kernes 22 wirksame Biegemoment wird von der Metallhlilse 29 aufgenommen, weil das Enstlick des Kernes 22 in die Metallhlilse 29 eingebettet ist.. In diesem Endstück des Kernes 22 entstehen sehr hohe quer zur Balkenachse gerichtete Auflage-Querkräfte, die eine Dimensionierung dieses Endstückes auf zulässige interlaminare Schubspannungen erforderlich machen. Der Kern 22 wird vorzugsweise aus vorwiegend unidirektional glasfaserverstärktem Epoxidharz mit einem Glasfaservolumenanteil von etwa 60% hergestellt.

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Auf der einen Seite ist die MetallhUlse 29 durch eine Lagerbuchse 21 abgeschlossen, die zur Aufnahme eines am Tragmasten 1 starr befestigten Schwenkzapfens 20 dient. Dieser kann sich quer durch den Tragmast 1 erstrecken, der vorteilhaft als konischer Stahl- oder leichtme tall -Rohrmast ausgebildet sein kann, wobei an dem nicht gezeichneten Ende des Schwenkzapfens 20 ein weiterer nicht dargestellter Isolator schwenkbar gelagert sein kann. Das in die Lagerhtllse 21 ragende Ende des Schwenkzapfens 20 ist teilweise konisch ausgebildet und weist zwei zylindrische Teile 18 auf, die von in der Lagerbüchse 21 angeordneten wartungsfreien Gleitlagern aus einer selbstschmierenden Lagermetall-Legierung umgeben sind. Das Ende des Schwenkzapfens 20 ist mit einem Gewinde versehen, auf das eine Kronenmutter 26 aufgeschraubt ist, die verhindert, dass sich die Lagerbüchse 21 vom Schwenkzapfen 20 trennt. Das Gewinde und die Kronenmutter 26 sind zum Schutz derselben vor WitterungseinflUssen durch eine Kappe 19 abgedeckt. Das in die Metallbüchse 29 ragende Ende des Kernes 22 wird durch zwei Ringe aus hochfester Vergussmasse oder gefülltem Bindemittel 7 gehalten und der verbleibende Raum ist mit einer weichen Vergussmasse 8 ausgefüllt.

Besondere Sorgfalt ist der Ausbildung der Uebergangsstelle von der MetallhUlse 29 zum elastischen Mantel 23 aus Giessharz gewidmet. Das dieser Verbindungsstelle zugewandte Ende der MetallhUlse 29 ist mit einem inneren und einem äusseren Wulst 27 versehen. Der erste Isolatorschirm 28 des

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Mantels 23 ist an die Form des äusseren Wulstes 2 7 angepasst und mit dem äusseren Wulst verklebt. Diese Formgebung verschafft dem elastischen Mantel 23 die Möglichkeit, sich durch radiale Deformationen und Verbiegungen ohne allzu hohe Spannungen bei jedem Temperatur- und Belastungszustand der starren Metallhlllse anzupassen. Ferner wirkt sich der grosse kragenartige Abschluss der Metallhlilse 29 günstig auf die elektrische Beanspruchung des Isoliermantels 23 aus, weil die von der Metallhlilse auf den Isoliermantel fliessenden Ableitströme von vornherein auf eine grosse Kunststoffoberfläche verteilt werden und vom äusseren Wulst 27 der Metallhlilse 29 ausgehende Glimmentladungen in die Luft vom Mantel 23 fern gehalten werden. Der durch den inneren und den äusseren Wulst 27 sowie den ersten Isolatorschirm 28 des Mantels 23 begrenzte Raum istmit einem feinporigen Schaumstoff 30 aufgefüllt.

Am anderen Ende des Kernes 22 ist die Endkappe 25 aufgesetzt. Der Durchmesser dieses Endes des Kernes 22 nimmt gegen aussen zu, so dass zusammen mit der konischen Ausbildung des Innenraumes der Endkappe 25 und der hochfesten Vergussmasse 7 eine formschllissige Verbindung entsteht. Die Endkappe 25 ist mit einem den letzten Isolatorschirm des Mantels 23 umfassenden Wulst 31 versehen,und der von diesen beiden Teilen umschlossene Raum ist mit feinporigem Schaumstoff 30 aufgefüllt. Auf der Stirnseite der Endkappe 25 sind zwei Laschen 32 mit je einer Bohrung 33 angeordnet. Diese Laschen 32 dienen zum Befestigen einer nicht dargestellten Klemmvorrichtung für den ebenfalls nicht dargestellten Leiter.

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Der mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebene Isolator eignet sich

zum Bau einer Hochspannungsleitung, deren Betriebsspannung 110 kV ist.

In der Fig. 3 und 4 ist ein weiteres Ausflihrungsbeispiel eines Isolators zum Abstützen eines Zweier-LeiterblindeIsY einem Hochspannungs-Tragmast dargestellt, welcher Isolator sich fUr den Bau einer 380 kV-Hochspannungsleitung eignet. WUrde man für diesen Isolator eine ähnliche konstruktive Ausbildung der Lagerung am Tragmasten wie für den oben mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebenen Isolator wählen, so wUrde dies zu einem sehr schweren und für die Montage unhandlichen Gebilde fuhren. Das dickere Ende des ebenfalls konisch ausgeführten Kernes 34 ist in der Metallhlllse 35 verankert, deren eine Seite mit einem Deckel abgeschlossen ist. Der zwischen der Metallhlllse 35 und der Endkappe 36 befindliche Teil des Kernes 34 ist von einem Mantel 37 mit Isolierschirmen 38 umgeben. Auf einem kleinen, nur teilweise gezeichneten Ausleger

39 des nicht dargestellten Tragmastes sind zwei Schwenkbolzen

40 angeordnet, wobei die durch diese Schwenkbolzen festgelegte Schwenkachse 14 im montierten Zustand des Isolators horizontal verläuft. Jeder Schwenkbolzen 40 ist von einer Lagerhlilse 41 umgeben. Diese Lagerhlilsen sind Über Verbindungsglieder 42 mit einer gabelförmigen Kupplungsvorrichtung 43 starr verbunden, so dass die Lagerbüchsen 41, die kupplungsvorrichtung 43 und die Verbindungsglieder 42 einen Lagerbock 44 bilden, der lösbar mit der Metallhlllse 35 verbunden ist.

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Am verschlossenen Ende der Metallhlilse 35 ist ein die Metallhlllse umfassender Ring mit einer Lasche 45 angeschweisst, die sich in die Gabel der Kupplungsvorrichtung 43 erstreckt und mit ihr Über einen Bolzen 46 verbunden ist. An der der Metallhlllse 35 benachbarten Lagerbuchse 41 ist ein BUgel 47 befestigt, durch welchen das offene Ende der Metallhlllse 35 abgestützt ist. Die abgewinkelten Enden des Bligels 47 sind an weiteren an der Metallhlilse befestigten Laschen angeschraubt, wodurch die Metallhlllse 35 starr aber lösbar mit dem Lagerbock 44 verbunden ist, so dass der Isolator nur um die Schwenkachse 14 schwenkbar ist.

Während der Montage wird zuerst der Ausleger 39 am Leitungsmast befestigt, anschliessend der Lagerbock 44 mit den Schwenkbolzen 40 aufgesetzt, dann die Lasche 45 der Metallhlllse 35 in die Gabel der Kupplungsvorrichtung 43 eingeführt und mit dem Bolzen 46 gesichert, und schliesslich wird die Metallhlllse 35 geschwenkt, so dass ein Teil von ihr am BUgel 47 aufliegt und mit diesem verschraubt werden kann.

Die lösbare Verbindung zwischen dem Lagerbock 44 und der MetallhUlse 35 gestattet nicht nur die Montage zu erleichtern, sondern vereinfacht zudem die Herstellung und den Transport des Isolators, weil während des Einbettens des Kernes 34 in die MetallhUlse 35 und des Transports der schwere und sperrige Lagerbock 44 noch nicht mit der MetallhUlse 35 verbunden ist.

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Bei grossen Isolatoren wird der Kern 34 vorzugsweise durch aufeinandergeschichtete und miteinander verklebte glasfaserverstärkte Platten gebildet. Der Kern 34 ist dann gewissermassen lamelliert, wobei die Klebfugen parallel zur Zeichenebene der Fig. 3 angeordnet sind. Bei dieser Art der Herstellung des Kernes bedeutet es keinen zusätzlichen Aufwand zwischen den glasfaserverstärkten Kunststoffplatten eine mit hochdehnbaren organischen Fasern verstärkte Platte einzufügen, um zu bewirken, dass bei einer allzu grossen Beanspruchung des Isolators der Kern wohl teilweise brechen aber nicht herunterfallen kann.

Bei den oben beschriebenen Isolatoren werden die von den Leitern herrührenden Belastungen, das Eigengewicht, eine mögliche Eislast und eine Windlast, nicht wie bei den bisher an Hochspannungsleitung-Tragmasten Üblichen Isolatoren ausschiiesslich als Axialkräfte, sondern Überwiegend durch Biegung des Isolators auf den Mast übertragen. Bei Isolatorlängen, die für Spannungen von 110 kV, 220 kV oder 380 kV erforderlich sind, und grossen Mastabständen ergeben sich am Isolator so hohe Biegemomente, dass diese Isolatoren nicht aus den bisher üblichen Isolatorwerkstoffen, wie Porzellan und Glas, hergestellt werden können. Durch die Verwendung von hochfestem unidirektional glasfaserverstärktem Kunststoff als Kern des Isolators lassen sich aber Isolatoren bis zu Spannungen von mindestens 400 kV verwirklichen. Vor allem wird aber durch den oben beschriebenen Isolator der schwerwiegende Nachteil dor sogenannten Isoliertraverse, d.h. ihre kinematisch bedingte

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Instabilität bei hohen Windlasten, völlig liberwunden. Wenn man den Isolator mit einer horizontalen Schwenkachse pendelnd am Tragmast anordnet, wird eine vollkommen windstabile Aufhängung der Leiter erzielt, wie sie bisher nur mit einer an einem sehr grossen metallischen Ausleger aufgehängten Isolierschwinge erreicht wurde. Der unbedingten Stabilität gegenüber hohen Windlasten wird von Energieversorgungs-Unternehmen grosse Bedeutung beigemessen, da bei ungewöhnlichen Unwettern durchaus Windlasten auftreten können, die grosser sind als die vom Eigengewicht herrührende Gewichtslasten der Leiter. Bei der Verwendung von den oben beschriebenen Isolatoren mit waagerecht verlaufender Schwenkachse können von der Stabilität her gesehen bei geradliniger Leitungsführung beliebig viele Tragmaste ohne Unterbrechung durch Maste mit fixen Leiteraufhängepunkten aneinander gereiht werden.

Die geneigte Anordnung der oben beschriebenen Isolatoren ist für die Selbstreinigung durch Regen und Wind vorteilhaft. Im Hinblick auf diese Selbstreinigung wird man den Neigungswinkel (Γ des Isolator gegen die Horizontale nicht grosser als nötig machen. Die Isolierstoff-Oberfläche der oben beschriebenen Isolatoren ist kleiner als diejenige eines Zug- und Druckisolators zusammen, so dass die Ableitströme geringer als bei einer sogenannten Isoliertraverse sind.

Bei Ubermässiger Biegebelastung verkürzt sich der

Hebelarm der Biegekraft infolge der Durchbiegung des Kernes

Y>30°/ f

y Y

merklich, insbesondere wennTdfe Belastung vertikal gerichtet

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ist, was bei Eigengewicht und fiislast der Fall ist. Ein allfälliger Bruch des Isolators ist im wesentlichen auf die Druckzone beschränkt und auch hier tritt kein Sprö'dbruch auf, sondern es entsteht ein faseriger Pinselbruch mit Delamination, bei dem viel Arbeit aufgenommen wird. Deshalb ist es praktisch ausgeschlossen, dass ein oben beschriebener Isolator vollständig abbricht, insbesondere dann nicht, wenn die Seele des Kernes wie oben erwähnt hochdehnbare organische Fasern enthält.

In der Fig. 5 ist ein Hochspannungsleitungs-Tragmast 49 dargestellt, der mit oben mit Bezug auf die Fig. 2 beschriebenen Isolatoren ausgerüstet ist. Die Lagerbüchsen 21 der Isolatoren sind auf die nicht sichtbaren Enden von den Masten

49 durchsetzenden Schwenkzapfen beidseitig der Masten symmetrisch angeordnet. Die von den äusseren Enden der Isolatoren nach unten führenden Linien deuten den Durchhang der Leiter

50 an. Die mittleren Isolatoren sind an einem relativ kurzen Ausleger 51 angeordnet, wodurch der vertikale Abstand zwischen den mittleren Leitern und den darüber und darunter befindlichen Leitern verringert werden kann. Dies gestattet die Gesamthöhe des Masten 49 zu verringern. Die für eine derartige Hochspannungsleitung benötigte Trasse ist extrem schmal, was zu einer bedeutenden Kosteneinsparung bei der Erstellung einer solchen Hochspannungsleitung führt.

In der Fig. 6 ist ein weiteres AusfUnrungsbeispiel eines Leitungsmastes 52 dargestellt, der nebst den oben beschriebenen Isolatoren zusätzlich noch mit bekannten Isolier-

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schwingen 53 versehen ist. Eine derartige Kombination von verschiedenartigen Isolatoren gestakst einen kürzeren Leitungsmast zu verwenden. Dieser Vorteil kann jedoch nur mit dem Nachteil einer etwas breiteren Trasse erreicht werden, welcher Nachteil aber bei offenem Gelände nicht so sehr ins Gewicht fällt.

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Claims

' - 20 ANSPRUEOHB

Γ 1. J Hochspannungs-Freileitung, bei welcher die die elektrischen Leiter tragenden Isolatoren schwenkbar an den /lasten od.dgl. gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass bei unbelastetem Isolator: a) die Schwenkachse (14) und die Längsachse (L) des Isolators in einer senkrecht zur Trasse stehenden
Vertikalebene liegen, b) die Schwenkachse um einen Winkel
α > 50° gegen die Vertikale (V) geneigt ist, c) die Längsachse um einen grösseren Winkel α + β gegen die Vertikale geneigt ist, und d) der Winkel α + β die Beziehung 45° < α "+ ß<180° erfüllt, wobei e) der Befestigungspunkt (6) des Leiters am
Isolator auf einer durch ihn verlaufenden Vertikalen einen
kleineren Abstand vom Boden hat als der Schnittpunkt dieser Vertikalen mit der Schwenkachse.
2. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α im Bereich von etwa 45 bis 90° liegt.
3. Freileitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β im Bereich von etwa 30° bis 60° liegt.
4. Freileitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel α = 90 beträgt.
5. Freileitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β im Bereich von etwa JO⁰ bis 50° liegt.

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6. Freileitung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel β = 40 beträgt.
7. Freileitung nach einem der vorangehenden .Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strunk des Isolators einen Querschnitt aufweist, der symmetrisch zu der durch die Längsachse des Isolators und die Schwenkachse (14) verlaufenden Ebene ist und parallel zu dieser Ebene eine grössere Erstreckung aufweist als in den Ebenen, die senkrecht zu der durch die Längsachse und die Schwenkachse verlaufenden Ebene stehen.
8. Freileitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator einen Kern (2) aus glasfaserverstärktem Kunststoff aufweist, dass dieser Kern von einem Mantel aus weichelastischem, elektrisch isolierendem Kunststoff umgeben und mit diesem fest verbunden ist, und dass der Mantel (3) mit Schirmen (4) versehen ist.
9. Freileitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der als Biegeträger wirkende Kern (2) aus uniairektional glasfaserverstärktem Epoxidharz mit einem Glasfaservoluxenanteil von 50 bis 70;S besteht.
10. Freileitung nach Unteranspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (2) des Isolators aus einer Anzahl aufeinandergeschichteter glasfaserverstärkter Kunststoffplatten zusammengeklebt ist, wobei die Klebfugen parallel zu der durch die Längsachse des Isolators und die Schwenkachse

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verlaufenden Ebene liegen.
11. Freileitung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Venneiden des vollständigen Abbreche-ns" eines Teiles des Isolators bei Ueberlast die innerste Platte kunststoffgebundene hochdehnbare organische Fasern enthält.
12. Freileitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolator bzw. dessen Kern konisch ausgebildet ist, dass der Querschnitt des Kernes von einer angenäherten Kreisform an einem Ende in einen Querschnitt aus einem Rechteck und zwei Halbkreisen Übergeht, und dass der Radius des Kreises und der Halbkreise gleich sind.
13. Freileitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mastseitige Isolatorende in eine Metallhlilse (29)eingekapselt ist, dass der Querschnitt des in die Metallhlilse eingebetteten Teiles des Isolators bzw. Kernes konstant ist, dass das leitungsseitige Isolatorende mit einer Endkappe (25) versehen ist,und dass der Querschnitt des in diese Endkappe ragenden Teiles des Isolators bzw. Kernes zum Erhalten einer formschlUssigen Verbindung gegen das Ende des Isolators bzw. Kernes zunimmt.
14. Freileitung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich der mit Isolatorschirmen (24) versehene Mantel (23) zwischen der Metallhlilse (29) und der Endkappe (25) erstreckt, dass die Metallhlilse an dem dem Mantel zugewandten Ende einen

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Wulst (27) aufweist, der die Isolatorschirme radial nach aussen Überragt, dass der dem Wulst bena .ibarte Isolatorschirm eine ringförmige Nut aufweist, in die der Wulst teilweise hineinragt und auf der so gebildeten Berührungsfläche mit dem benachbarten Isolatorschirm verklebt ist, und dass ein von dem Wulst und dem benachbarten Isolatorschirm begrenzter ringförmiger Hohlraum mit einem feinporigen Schaumstoff (8) ausgefüllt ist.
15. Freileitung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Endkappe (25) einen denselben benachbarten Isolatorschirm umfassenden Wulst (31) aufweist.
16. Freileitung nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (29) in einer Lagerbüchse (21) ausmündet, und dass innerhalb dieser Lagerbüchse zwei Gleitlager (18) mit unterschiedlichem Innendurchmesser zum Aufnehmen eines am Tragmast befestigten Schwenkzapfens (20) auf Abstand angeordnet sind.
17. Freileitung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbüchse (41) lösbar mit der Metallhülse (35) verbunden ist.
18. Freileitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Lagerbüchsen (41) mit gemeinsamer Achse zum Aufnehmen von zwei an einen Ausleger (39) gelagerten Schwenkbolzen (40) und eine Kupplungsvorrichtung (43) zum lösbaren Befestigen der Lagerbüchsen an der Metallhülse

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(35) vorgesehen sind, und dass die Lagerbüchsen und die Rupplungsvorrichtung Über ein Verbindungsglied oder mehrere Verbindungsglieder (42) auf Abstand gehalten sind und einen Lagerbock (44) bilden.
19. Freileitung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsvorrichtung eine Gabel zur Aufnahme einer mit der Metallhtilse (35) starr verbundenen Lasche (45) und einen sich durch Bohrungen in der Gabel und der Lasche erstreckenden Bolzen (46) umfasst, und dass an der der Metallhlllse benachbarten Lagerbuchse ein Bügel (47) zum Anschrauben der Metallhlllse angeordnet ist.
20. Freileitung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an jedem Ende eines den Hochspannungsleitung sma st durchsetzenden Schwenkzapfens je ein Isolator schwenkbar angeordnet ist.

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