DE2716922A1 - Hochspannungs-freiluft-verbundisolator zur verwendung von signaluebertragungen - Google Patents

Description

• Hochspannungs-Freiluft-Verbundisolator zur Verwendung von
• Signalübertragungen Die Erfindung betrifft einen Hochspannungs-Freiluft-Verbundisolator, bestehend aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab und darauf aufgebrachten Schirmen sowie Armaturen an seinen Enden, die zur Aufnahme von mechanischen Kräften bestimmt sind und mit dessen Hilfe Signale vom Hochspannungspotential auf ein anderes Potential, speziell auf das Erdpotential übertragen werden können. Solche Signale werden vielfach in Hochspannungsleitungen und -Anlagen benutzt, wobei die Signale mit Hilfe der Trägerfrequenzübertragung über Hochspannungsfreileitungen und -Anlagen zum Zwecke der Fernmessung, Fernsteuerung sowie zum Netzschutz geleitet werden. Die Trägerfrequenz von einigen hundert kHz wird dabei durch die Sprechfrequenz oder eine sonstige für Fernwirkzwecke geeignete Frequenz moduliert. Die Absperrung der Trägerfrequenz gegen die Netzfrequenz fremder Netzteile erfolgt dabei über geeignete Kondensatoren und Drosselspulen, die als Sperrkreis ausgebildet sind. Die Übertragung der Signale vom Hochspannungspotential auf Erdpotential selbst erfolgt mittels Koppelkondensatoren.
• Bei den modernen Hochspannungsfreileitungen, Geräten und Anlagen treten eine Vielzahl von Signalen auf. Dabei fällt ein erheblicher Aufwand für die Übertragung der eintreffenden Daten und Informationen vom Hochspannungspotential auf Erdpotential oder umgekehrt an. So hat man schon versucht, ob die Überführung der Signale von Hochspannungs- auf Erdpotential mit Hilfe Glasfaser-Optiken bzw. Lichtleitern durchführbar ist. Die Umsetzung von elektrischen Signalen in optische Signale kann heute als gelöst angesehen werden, wobei der Markt für optoelektronische Artikel eine entsprechende Auswahl von Geräten anbietet. Dabei werden spezielle Adapter verwendet, die über Lichtleiter miteinander verbunden sind.
• Diese Lichtleiter bestehen aus sehr dünnen einzelnen Glasfasern aus hochwertigem optischen Glas, wobei die Glasfasern mit einer Reflexionsschicht aus einem anderen Glas oder Kunststoff umgeben sindg die einen anderen Berechnungsindex als das zur Lichtleitung vorgesehene optische Glas hat. Normalerweise sind diese Glasfasern von einem Kunststoffschlauch umgeben, der sie zusammenhält und vor mechanischen und anderen Beschädigungen schützt. An ihren Enden sind solche Glasfasern miteinander verschmolzen bzw. mit einem härtbaren Kunststoff, z. B.
• Epoxidharz, miteinander verbunden. Derartige Glasfasersysteme sind beschrieben im "Sonderdruck der Technischen Rundschau Nr. 41/68" unter dem Titel "Lichtleitende Glasfasern"0 Mit Hilfe der Lichtleiter können Meß- und Steuersignale auch direkt vom Hochspannungsobjekt zum Erdpotential in Innenräumen übergeleitet werden.
• Diese hier beschriebenen Lichtleiter sind in der Hochspannungstechnik, insbesondere in der Hochspannungs-Freilufttechnik nicht einsetzbar, da solche Glasfasern Feuchtigkeit aufnehmen würden und damit ein elektrischer Durchschlag zwischen Hochspannungspotential und Erdpotential eintreten würde. In freier Atmosphäre angewendet, kommt Verschmutzung und Regen hinzu, so daß Außenüberschläge durch leitfähige Beläge auf dem Kunststoffschlauch auftreten können0 Man könnte aber zur Vermeidung von Außenüberschlägen die Lichtleiter in einen ölgefüllten Hohlisolator, z. B.
• aus Keramik, einbauen. Eine solche Vorrichtung ist aber nicht nur von der Bauweise kompliziert und schwer, sondern auch teuer und störanfällig, so daß eine beträchtliche Sorgfalt bei der Unterhaltung solcher Anlagen aufgewendet werden müßte0 Des weiteren sind aus der DT-AS 10 35 273 Verbundisolatoren bekannt, die aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab bestehen und mit einer Reihe von Schirmen versehen sind.
• Mit einem derartigen Verbundisolator ist jedoch eine Signalübertragung nicht möglich, da die hierin verwendeten Glasfasern nicht mit einer reflektierenden Schicht aus einem zweiten Glas umgeben sind, wodurch das einfallende Licht als Streulicht im GFK-Stab verlorengeht.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen hochspannungsfesten und witterungsbeständigen Lichtleiter zu schaffen, der zur Signalübertragung vom Hochspannungspotential zum Erdpotential oder umgekehrt verwendet werden kann0 Die Lösung der Aufgabe ist darin zu sehen, daß im Strunk ein Teil der zur~GFK-Stabherstellung verwendeten Glasfasern durch lichtleitende Glasfasern, die in ihrem Kern aus optisch hochwertigem Glas bestehen und mit einer Reflexionsschicht aus einem anderen Glas oder Kunststoff umhüllt sind, ersetzt ist, wobei die beiden Arten von Glasfasern mit dem gleichen Einbett-Kunstharz über die gesamte Länge homogen verbunden sind.
• Weiterhin wird vorgeschlagen, die Armaturen so hohl auszubilden, daß in ihnen die Ankoppelung von Adaptern an die lichtleitenden Glasfasern durchführbar ist. Mit Hilfe dieser Maßnahmen ist es möglich, elektrische Signale, die dann in optische umgewandelt werden, sicher vom Hochspannungspotential zum Erdpotential oder umgekehrt zu bringen. Im Hinblick auf das elektrische Isoliervermögen, Witterungsbeständigkeit und die mechanischen Eigenschaften entspricht der vorgeschlagene Isolator den bekannten Verbundisolatoren.
• Verbundisolatoren haben sich in den letzten Jahren in großer Stückzahl in Hochspannungsleitungen und -Anlagen unter den extremsten Betriebsbedingungen bewährt, so daß ein elektrischer Überschlag durch Witterungseinflüsse und Verschmutzung nicht zu befürchten ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn auch die Regenschutzschirme aus geeigneten, witterungsbeständigen und kriechstromfesten Kunststoffen bestehen und diese in geeigneter Weise am glasfaserverstärkten Kunststoffstab befestigt sind. Beispielsweise können die Schirme so aufgebracht werden, wie es in der DT-PS 2 044 179 beschrieben ist. Ein solcher Verbundisolator ist allen Betriebsansprüchen gewachsen, wenn sein Schirmmaterial aus einem elastomeren Material und ein chemischer Verbund zur Oberfläche des GFK-Stabes besteht. Dies kann z. B. mit Silikon-Kautschuk oder verschiedenen Elastomeren auf der Basis Äthylen/Propylen durchgeführt werden, wobei eine Art der Verbindung zwischen Schirm und GFK-Stab beispielsweise aus der DT-AS 1 665 490 hervorgeht.
• Der lichtleitende, glasfaserverstärkte Kunststoffstab kann in bekannter Weise dadurch hergestellt werden, daß die beiden Arten von Glasfasern in einem Bad mit einem flüssigen Kunststoff getränkt werden und durch eine beheizbare Ziehdüse gezogen werden, in der die Aushärtung des flüssigen Kunststoff-Gemisches durchgeführt wird. Durch die Aushärtung des flüssigen Kunststoff-Gemisches wird ein elektrisch dichtes homogenes Gefüge erzeugt, das eine hohe elektrische Längsdurchschlagfestigkeit aufweist. Dabei ist es zweckmäßig, die optisch wirksamen Glasfasern in einem konzentrischen Bündel zusammenzuhalten, damit das zu übertragende Signal von möglichst vielen Einzel fasern gleichzeitig übertragen werden kann. Selbstverständlich ist es auch möglich, die lichtleitenden Glasfasern in einem Rechteck oder in einer beliebigen anderen geometrischen Form im Glasfaserstab anzuordnen, wenn dies die Signal-Technik erfordert. Letztlich ist auch daran gedacht, überhaupt keine bekannten Glasfasern, sondern ausschließlich lichtleitende Glasfasern zur Herstellung des Strunkes zu verwenden.
• Der endlos hergestellte Stab kann auf seine gewünschte Länge zugeschnitten werden und die Schirme daran befestigt werden.
• Die Erfindung sei anhand eines Ausführungsbeispieles erläutern0 In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Hochspannungs-Freiluft-Verbundisolator dargestellt, wobei der Strunk mit 1, die Regenschutzschirme mit 2 und die Armaturen mit 3 bezeichnet werden. Der Strunk 1 besteht aus zwei Teilen, nämlich einer äußeren Schicht aus bekannten Glasfasern 11 und einem inneren Strang aus lichtleitenden Glasfasern 12.
• Die Regenschutzschirme 2 bestehen beispielsweise aus einem Elastomer und sind beispielsweise an dem Kunststoffstab angegossen. Die Armaturen 3 werden nach Fertigstellung des Isolators an den Enden aufgesetzt und mit diesen, z. B. mit einem flüssigen, härtbaren Kunststoff, verklebt oder in anderer bekannter Art und Weise durch Gewinde, Konus und dgl. befestigt. Dabei dienen die Zapfen bzw.
• ein Wulst 31 zur Aufhängung des Isolators, wobei Zug-, Druck- oder Biegekräfte übertragen werden können. Der verbleibende innere Hohlraum 32 der Armatur kann zur Ankoppelung des Adapters für den Lichtleiter verwendet werden0 Vorteilhaft werden zur Ankoppelung vor der Montage der Armaturen Stirnflächen der GFK-Stäbe planparallel bearbeitet und feingeschliffen. Der Adapter kann dann an den Stirnseiten der Armatur vorgesehenen Löcher 33 so angekoppelt werden, daß der Ankoppelungsbereich vor eindringender Nässe und Staub geschiitzt ist. Die Montage erweist sich dabei als so einfach wie beim normalen Hochspannungsisolator.
• Gegenüber den heute gebräuchlichen technischen Lösungen ist der erfindungsgemäße Verbundisolator sehr viel billiger, einfacher und auch störanfälliger herzustellen. Ferner zeichnet er sich durch sein geringes Gewicht und den geringen Raumbedarf aus. Ein solches Bauelement eignet sich auch zur Betätigung von Geräten auf dem Gebiet der Energieversorgung.
• Schutzansprüche

Claims (2)

1. SCHUTZANSPRÜCHE Hochspannungs-Freiluft-Verbundisolator, bestehend aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab und darauf aufgebrachten Schirmen sowie Armaturen an seinen Enden, die zur Aufnahme von mechanischen Kräften bestimmt sind, d a du r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß im Strunk (1) ein Teil der zur GFK-Stabherstellung verwendeten Glasfasern (11) durch lichtleitende Glasfasern (12), die in ihrem Kern aus optisch hochwertigem Glas bestehen und mit einer Reflexionsschicht aus einem anderen Glas oder Kunststoff umhüllt sind, ersetzt ist, wobei die beiden Arten von Glasfasern mit dem gleichen Einbett-Kunstharz über die gesamte Länge homogen verbunden sind.
2. 2. Hochspannungs-Verbundisolator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Armaturen (3) hohl ausgebildet sind, daß in ihnen die Ankoppelung von Adaptern an die lichtleitenden Glasfasern (12) durchführbar ist.