DE413784C - Elektrischer Isolator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Isolatoren und insbesondere auf Isolatoren zum Tragen von Hochspannungsleitern.

Bekanntlich wächst mit der Zunahme der. üblichen Hochspannungen über die früher als Grenze betrachteten Maße hinaus die Schwierigkeit der Aufgabe, sichere handelsmäßig herstellbare Einrichtungen zum Tragen und Isolieren der die hohen Spannungen führenden Leitungen zu schaffen.

Nach verschiedenen vergeblichen Versuchen fand man in der künstlichen Beeinflussung des Feldes an Isolatoren und Isolatorenanordnungen einen gangbaren Weg zur Beherrschung der immer höher anwachsenden Spannungen.

Diese Idee wurde z. B. nutzbar gemacht durch Anordnung der sogenannten Lichtbogerihörner oder Schutzringe; diese haben aber nur begrenzte Anwendung gefunden, da sie zwar gegen Überschlag schützten, nicht aber dazu führten, die Durchschlagsfestigkeit eines Isolators genügend zu erhöhen. Andere Nachteile der Hörner und Ringe lagen darin, daß sie zu großen Raum im Verhältnis zu den zu übertragenden Spannungen einnahmen, und daß sie verhältnismäßig teuer waren und eine zusätzliche Verteuerung infolge der größeren Türme herbeiführten, die bei ihrer Anwendung notwendig werden.

Die ferner vorgeschlagene Verteilung der elektrischen Beanspruchung, wie beispielsweise durch seitlich vorspringende Stromverteiler an den Anschlußteilen des Isolators:, ist eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber den Ringen und Hörnern, weil diese dias Feld nicht verteilen, sondern vielmehr verdrehen und richten. Wenn auch die Ringe und Hörner die allgemeine Entstehungsstelle des Lichtbogens bis zu einem gewissen Grade regeln, so veranlassen sie doch auch eine Feldverdichtung, welche dazu führt, daß ein Durchschlagen der Luft erheblich früher eintritt, als es in einem gleichförmigen Felde geschehen würde. Selbstverständlich haben die verschiedenen hier erwähnten Maßnahmen ihre besonders zweckmäßigen Einzelanwendungsgebiete, wo sie von großem Wert sind, und die hier aufgeführten Mangel sollen ledig lieh aufgeführt werden in bezug auf die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die darin besteht, einen einfachen und wirksamen Han-

; delsisolator zu schaffen, der Spannungsgrößen Widerstand zu leisten vermag, die bisher noch nicht im ausgedehnten Maße Anwendung gefunden haben.

Die Erfindung geht ursprünglich von der Betrachtung der Tatsache aus, daß ein verhältnismäßig langer, gerader, dünner Stab, Stange oder Rohr aus Isolierstoff einen Span-

■ nungsschutz in einem gleichförmigen parallelen elektrischen Felde liefert, im wesentlichen verhältnisgleich seiner Länge, und von einer Überlegung, unter welchen Bedingungen eine

; solche Stange o. dgl. fabrikatorisch ausnutzbar ^: wäre. Solche Stangen sind zwar schon angewendet, haben sich aber nicht als besonders wirkungsvoll erwiesen, weil unter den Bedingungen, denen sie unterworfen wurden, und bei der Art, in der sie Anwendung fanden, selbst mit für die Praxis nicht in 'Betracht kommenden Längen Ivoronabildung, Schadhaftwerden und Verluste eintraten.

Während verschiedene Isolatorbauarten zum Richten und Verteilen eines dielektrischen Feldes in Vorschlag gebracht worden sind, scheint, wie oben erwähnt, eine der Hauptbetrachtungen gewesen zu sein, das Entstehen starker Beanspruchungen im Isolierstoff zu verhüten, um ihn so gegen Durchschlag zu sichern. Das geschah unter Aufwendung eines konzentrierten Kraftlinienflusses und infolgedessen eines hohen Spannungsabfalls längs der isolierenden Oberfläche.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die übermäßigen Beanspruchungen vom Isolierkörper gänzlich fernzuhalten, und zwar sowohl im feuchten wie im trocknen, wie auch in dem Zustande, bei dem der Lichtbogenübergang eintritt, so daß nicht nur ein 9" Überschlagen, sondern auch ein Durchschlagen verhindert werden würde.

Nach der Erfindung wird als Isolierkör-

: per ein langgestreckter Tragteil vorgesehen sowie Anschlußteile an den Enden, die den Kraftlinienfluß sehr weit zu verteilen und dien dichteren Teil des Feldes von dem isolierenden Teil fernzuhalten imstande sind.

j Das wird dadurch erreicht, daß einander zugekehrte leitende Endteile geschaffen wer- ico

den, die i:n wesentlichen kreisringförmige Gestalt aufweisen, und bei denen die Halbmesser der Ringteile so groß sind, daß die Wahrscheinlichkeit einer Koronabildung bei Spannungen, für welche der Isolator bestimmt ist, [ausgeschlossen ist. Auf diese Weise wird ein dielektrisches Feld geschaffen, das nicht nur über eine Höchstfläche verteilt, sondern •auch so gerichtet oder gestaltet ist, daß

ίο ein Rohr- oder Hohlfeld von verminderter Beanspruchung längs und in unmittelbarer Nachbarschaft des isolierenden Tragteiles vorhanden ist. Es ist ferner Vorsorge dafür getroffen, daß der stärkste Teil des Feldes längs eines Weges verläuft, an welchem zweckmäßig im Falle eines Überschlagens der Lichtbogen entstehen sollte.

In der Zeichnung ist ein Hängeisolator gemäß der Erfindung in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, dargestellt.

Wenngleich die Erfindung an Hängeisolatoren dargestellt ist, so können die gleichen neuartigen Grundsätze auch auf Stützisolatoren, Durchführungen u. dgl. angewendet werden.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besitzt der Erfindungsgegenstand im allgemeinen ein langgestrecktes mittleres Tragglied 1, die zum Anschluß dienenden, Endteile 2 und 3 und obere und untere Glieder 4 und 5 zum Verteilen des elektrischen Feldes.

Das mittlere Tragglied, das vorzugsweie verhältnismäßig" kleinen Durchmesser aufweist, kann eine Stange oder ein Rohr von Holz, Preßfiber oder sonstigen geeigneten Isolierstoffen sein, woran Enden von umgekehrter konischer Gestalt oder sonst geeigneter Ausbildung zur Aufnahme von Metallteilen 6 angebracht sind. Das Bodenstück 6 kann mit einem mit Gewinde versehenen Fortsatz 7 ausgerüstet sein, der damit aus einem Stück besteht oder in sonstiger Weise daran befestigt ist und vom Stabende in gleicher Achsrichtung hervorragt.

Das obere, die Beanspruchung verteilende und richtende Glied 4, vorzugsweise von umgekehrter Schalenform, das vergleichsweise tief ist und an seiner Kante 8 nach einem großen Halbmesser gerundet ist, kann mit eine lh kappenartigen Teil 9 mit mittlerer Vertiefung 10 ausgestattet sein, um das obere Glied O aufzunehmen. Das Glied 6 kann in seiner Lage in der Vertiefung ι ο durch Zement 11, ähnlich wie bei dem gewöhnlichen Kappenisolator, gehalten werden oder in sonstiger Weise an dem Teil 4 befestigt werden. Da-; Anschlußstück 2 kann ähnlich der Kappe der bei Isolatoren bekannten Kappen- und Stiftverbindung gestaltet und in ähnlicher Weise durch Ankitten in seiner Stellung über dem Teil 9 des Gliedes 4 gehalten werden.

Das untere Glied 5 zur Feldverteilung und

^! Richtung ist als Ring mit kreisringförmigen Oberflächen 12 von vergleichsweise großem Krümmungshalbmesser und mit einer mittleren Öffnung 13 ausgebildet, die größer ist als der Durchmesser des Tragteiles 1; infolgedessen kann es konzentrisch und im geeigneten Abstand um diesen Teil 1 angeordnet

j werden. Ein Tragstück 14 mit einem Mittelteil 15, der an dem unteren Teil 6 befestigt ist, und rohrartige oder gerundete Arme 16 von vergleichsweise großem Durchmesser, die an der Unterseite des Teiles 5 angreifen, dienen dazu, den Teil 5 in seiner Lage zu halten. Diese Bauart ermöglicht es, daß Regen oder kleine Fremdkörper frei durch die Öffnung

'. 13 hindurchgelangen.

Ein Leiter 17, zu dessen Stützung der Isolator dienen soll, kann durch eine Hülse oder einen Schirm 18 verhältnismäßig großer Länge und Durchmessers bedeckt werden, um die Konzentration der dielektrischen Beanspruchung an dem am Isolator anliegenden Leiter zu verhüten; dieser Teil kann am Isolator durch geeignete Mittel befestigt werden, beispielsweise durch eine zweiteilige Klemme 19, deren oberer Teil 20 am Fortsatz 7 des unteren Teiles 6 befestigt ist, während der untere Teil 21 am Teil 20 durch Schrauben 22 befestigt wird.

Die Teile 4 und 5 können aus beliebigen geeigneten Stoffen, z. B. Holz, Porzellan oder sonstigem Isolierstoff, oder auch aus Metall hergestellt werden, sofern sie nur bestimmten Anforderungen an Gestalt und Abmessungen entsprechen, die im folgenden noch im einzelnen ausgeführt werden, und an bestimmten- Teilen ihrer Oberfläche leitend sind.

W^Tie in der Zeichnung" dargestellt ist, sind iou die Teile 4 und 5 aus einem der oben angeführten Isolierstoffe gebildet und sind mit äußeren Schichten 23 aus Metall versehen. Dieser Aufbau kann in irgendeiner beliebigen Weise hergestellt werden, z. B. dadurch, daß man den Isolierkörper durch Bestreichen mit einer Metallfarbe, durch Metallüberzug, durch Elektrolyse oder in sonst beliebiger Weise umkleidet.

An keiner Stelle sind in weiten Grenzen im Felde zwischen den Enden des Isolators irgendwelche scharfen Kanten, Ecken oder Spitzen vorhanden. Die Teile 4 und 5 sind abgerundet und nach verhältnismäßig großen Halbmessern gestaltet; sowohl seitlich wie in 1x5 der Längsrichtung weicht der Teil 5 nach und nach vom Teil 4 an den Innenkanten wie auch an den äußeren Seitenflächen zurück, und der Teil 4 tritt vom Teil 5 in einen allmählich gekrümmten Teil 24 in der Nähe des Teiles 1 "über. In dieser Weise entfernen sich die gekrümmten Oberflächen der Teile 4

Claims (4)

und 5 voneinander nach innen auf das; Glied j zu von den Linien des kürzesten Abstandes zwischen ihnen in solchem Maße, daß das Hohlfeld im Dielektrikum geschaffen wird, wie das durch die punktierten Linien in der linken Hälfte der Zeichnung angedeutet ist. Es wird, mit anderen Worten ein Feld geschaffen, das seitlich über eine vergleichsweise große Fläche verstreut oder ausgebreitet ist, das aber gleichzeitig an seinem mittleren Teil, durch den das Tragglied ι hindurchtritt, am schwächsten gemacht ist. Abgesehen davon, daß es in der Nähe des Gliedes ι geschwächt ist, ist das Feld auch in seinem mittleren Teil so gerichtet, daß es fast parallel zu den Längskanten dieses Teiles liegt. Weiter ist, wie oben erwähnt, eins der Ziele der vorliegenden Erfindung, so weit als erwünscht, den Hauptgedanken der ao Anpassung an die Feldform in einer •wirtschaftlichen herstellbaren Handelsform zu ver- j wirklichen. Das ist dadurch erzielt worden, daß das Feld in seinem Mittelteil und längs ■ der Isolieroberflächen geschwächt ist, wo es ; bisher gewöhnlich sehr stark war, wenn nicht am stärksten, und daß somit die kleine Abweichung von der Gestaltungsübereinstimmung, von Isolator und Feld ein zu vernach- ; lässigender Faktor ist, weil die Beanspruchung j gen so weitgehend verteilt sind und schwächer in der Nachbarschaft des isolierenden Teile? sind als sonstwo. Die Verhältnisse zwischen den Teilen 1 und 4 sind derartig, daß der Teil 1 dem Regen nicht oberhalb einer bestimmten Stelle ausgesetzt ist, insbesondere nicht oberhalb des Punktes 25 daran, welche Stelle in der durch die strichpunktierte Linie 26 angedeuteten Weise in der Regel nicht so weit von dem nächsten Teil des Gliedes 4 entfernt ist wie dieser von dem Teil 5; diese zweite Entfernung wird durch die strichpunktierte Linie 27 angezeigt. Das Feld innerhalb der Ljnie 27 verläuft wesentlich genau wie in der Zeichnung angedeutet ist, worin die Kraftlinien der größten Dichte längs der Linie 27 verlaufen und allmählich weniger dicht und von schwächerer Krümmung auf die Mittel- | achse des Isolators zu werden, bis theo- j retisch eine einzelne gerade Kraftlinie mit der Achse des Teiles 1 über ihre ganze Länge zusammenfällt. Jenseits der Linie 27 wölbt sich das Feld konvex nach außen und wird weniger dicht nach Maßgabe seiner Ent- ! fernung von der Linie. ; Ein Isolator, der entsprechend der Zeich- ·, nung gebaut ist, und bei dem der Abstand 27 etwa 45 cm beträgt, und bei dem die ] übrigen Teile in entsprechendem Maßstabsverhältnis ausgeführt sind, isoliert trocken gegen eine Überschlagsspannung von 375000 Volt und bei halber Größe 27 trocken gegen eine Überschlagsspannung von 242 000 Volt. Hierdurch werden wesentliche Vervollkommnungen im Vergleich zu früheren Isolatoren gleicher Größe, gleichen Gewichts und gleicher Herstellungskosten erzielt. Im Betrieb hat ein im wesentlichen längs der Linie 27 entstehender Übersdhlagsbogen nicht das geringste Bestreben, auf die Oberfläche des Traggliedes 1 überzuspringen, und er kann zu diesem Überspringen auch durch den heftigsten seitlichen Winddruck nicht gebracht werden. Wird er solchem Winddruck ausgesetzt, so wird der Bogen in einem Kreis rings um das Glied 1 herum geblasen und dann zum Verlöschen gebracht, während er sich noch zwischen den äußeren Teilen der mit Metallbekleidung versehenen Stücke 4 und 5 ausbreitet. Bei einem Isolator gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Feld sehr stark verteilt, und es wird eine Annäherung an die maximale Durchschlagsfestigkeit der Luft in einem gleichförmigen Felde dadurch annäherungsweise erreicht, daß es sich der handelsüblichein Form des Isolatoraufbaues gut anpaßt, und zwangläufig so gerichtet ist, daß eine Beschädigung der Isolatorteile verhütet wird, go Patent-Ansprüche:

1. Elektrischer Isolator in Stangenform mit leitenden Endteilen, deren gegeneinander gekehrte Flächen abgerundet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Endteile so angeordnet und bemessen sind, daß das elektrostatische Feld zwischen ihnen eine Roh'r- oder Hohlform annimmt.

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (1) im wesentlichen zylindrisch, und daß der eine leitende Endteil (4) glockenförmig mit nach verhältnismäßig großem Halbmesser abgerundeter Kante ist, während der andere leitende Endteil (5) aus einem Ringe besteht, dessen Querschnitt ein Kreis großen Durchmessers ist.

3. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige Leiter (5) den Isolierteil (1) mit Abstand umschließt.

4. Isolator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die leitenden Endteile (4, 5) aus Isolierstoff mit metallischer Bekleidung (23) bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.