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Gepresster Isolierteil aus Glas
Die Erfindung bezieht sich auf Isolierteile, die aus Glas gepresst werden und die beispielsweise bei Isolatorenanordnungen, die zum Tragen von Hochspannungskraftleitungen bestimmt sind, Verwendung finden. Die Erfindung hat Isolierteile jener Form zum Gegenstand, bei der ein hohler Kopfteil von einem sich radial ausbreitenden Mantelteil umgeben ist. In den hohlen. Xopfteil wird üblicherweise ein Zapfen einzementiert und aussen über den Kopf eine Metallkappe angebracht, die mit einer Öffnung zur Aufnahme eines freien Zapfenendes versehen ist, so dass mehrere solcherart ausgerüstete Isolierteile zu einer Isolatorenanordnung vereinigt werden können.
Es ist bekannt, solchen Isolatorenanordnungen Kondensatoren zuzuordnen, die eine Beeinflussung der Potentialverteilung längs der Kette bewirken sollen.
So wurde beispielsweise vorgeschlagen, die Hilfskondensatoren in die Fittinge einzubauen, welcher Vorschlag jedoch nicht sehr zweckmässig ist, weil zusätzlich Verbindungen zur Zusammenschaltung der Kondensatoren erforderlich sind. Ein anderer Vorschlag zielt darauf ab, die durch das Vorhandensein von Erdkapazitäten verursachte unregelmässige Spannungsverteilung längs einer Isolatorenkette dadurch zu beseitigen, dass in jedem Abschnitt der Kette eine in bezug auf die Erdkapazität grosse Kapazität vorgesehen ist, die im Inneren des hohlen mit Zement gefüllten Gehäuses, das einen Teil der Verbindungsfittinge bildet, untergebracht werden soll. Auch bei dieser Anordnung sind zusätzliche Leitungsverbindungen erforderlich, die eine unerwünschte Komplikation bedeuten.
Ein weiterer Vorschlag, der ebenfalls den Effekt der Spannungsverteilung auf Grund der Kapazitäten zwischen den metallischen Fittings (zum Verbinden der Isolierteile) gegen Erde und ebenso der Kapazitäten zwischen den metallischen Verbindungsstücken betrifft, versucht die Schwierigkeiten durch Vergrösserung der inneren Kapazität über jede isolierende Einheit der Kette in Gruppen von Einheiten gegegenüber der Hochspannungsleitung zu überwinden. Die Kapazitätsvergrösserung wird dadurch verwik- licht, dass Paare metallischer Ringe über und unter den Mänteln der isolierenden Teile angeordnet sind, die in ihrer Lage durch aufgebogene innere Ränder, welche in den Zement innerhalb und ausserhalb des Kopfes des Isolierteiles eingesetzt sind, festgehalten werden.
Diese Ringe für die Hilfskapazität sind nicht ein wesentlicher Teil des Isolierstücke, sondern sie werden erst später auf die Isolierstücke aufgesetzt, wenn sie mit Hilfe der zwischenliegenden metallischen Kappe-Zapfenverbinder verbunden werden. Sie sind also der Witterung direkt ausgesetzt und sie unterliegen ebenso wie die übrigen Teile der Isolatorenanordnung der Verschmutzung, wodurch ihre Wirkung sehr beeinträchtigt wird.
Die Erfindung bezweckt, nicht nur die Nachteile bekannter Konstruktionen zu vermeiden, sondern sie hat auch die Lösung eines anderen Problemes zum Gegenstand. Bisher wurden Kondensatoren nur vorgesehen, um den Verschiebungseffekt des kapazitiven Widerstandes zwischen Isolatoreneinheit/Erde und Isolatoreneinheit/Kraftleistung längs der Kette zu vermeiden.
Demgegenüber zielt die Erfindung darauf ab, die im Betrieb zwischen den Enden einer Isolatorenanordnung vorhandene Potentialdifferenz,'die sich infolge von Witterungseinflüssen und durch Verschmutzung der einzelnen Isolatoren der Anordnung unter Umständen so ungleichmässig verteilen kann, dass es zu einem Überschlag kommt, auch in ungünstigen Fällen wenigstens angenähert gleichmässig auf die einzelnen Isolatoren zu verteilen und dadurch Überschläge zu verhindern.
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Ein derartiger Isolierteil, der, wie bereits erwähnt, aus einem hohlen Kopf und einem sich um denselben radial erstreckenden Mantel besteht und mit einer den Kopf umschliessenden Kappe aus elektrisch leitendem Material sowie mit einem im Kopf eingebetteten Zapfen, ebenfalls aus leitendem Material, ausgerüstet ist, damit die Isolierteile miteinander zu Isolatorenanordnungen verbunden werden können, und bei dem die Decke des Kopfes zwischen der Kappe und dem Zapfen als dielektrisches Element vorgesehen ist, das mit der Kappe und dem Zapfen einen vollständigen Kondensator bildet, ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Decke des Kopfes eine solche Dicke aufweist,
dass die Impedanz des vollständigen Kondensators nicht grösser ist als der kleinste Oberflächenwiderstand des Mantels zwischen der Kappe und dem zugehörigen Zapfen unter atmosphärischen Bedingungen.
Die Vorteile, die sich aus der erfindungsgemässen Anordnung ergeben, sind vor allem darin zu sehen, dass der Kondensator in der Fabrik bereits genau dimensionierbar ist und keinen zusätzlichen Raum beansprucht. Ausserdem ist er in der Decke des Kopfes gänzlich gegen Witterungseinflüsse und gegen das Verschmutzen geschützt, so dass er stets den gleichen Wert behält.
Die erfindungsgemässe Isolatoreneinheiten eignen sich infolge ihrer zweckmässigen Bauform sowohl zur Bildung von Ketten- als auch Stabisolatorenanordnungen, wobei die Einheiten in einem Falle, wie bei Kettenisolatoren an sich bekannt, gelenkig miteinander verbunden sind, im andern Fall, wie bei Hängeisolatoren an sich bekannt, mit einer Kappe, die einen vollständigen Zapfen aufweist, ausgerüstet sind, der jeweils in den hohlen Kopf eines folgenden Isolierteiles einzementiert ist.
Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend drei bevorzugte Ausführungsbeispiele derselben an Hand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt Fig. 1 im Vertikalschnitt einen Isolator, der einen erfindungsgemässen Isolierkörper aufweist. Fig. 2 zeigt ebenfalls im Vertikalschnitt eine starre Anordnung von Isolatoren mit erfindungsgemässen Isolierkörpern. Fig. 3 zeigt wieder im Vertikalschnitt einen Isolator mit einer abgeänderten Form eines erfindungsgemässen Isolierkörpers.
In den Zeichnungen sind mit gleichen Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Teile bezeichnet.
Nach Fig. 1 ist ein Isclierkörper 1 aus Glas erhöhter Zähigkeit in der üblichen bekannten Form vorgesehen, der aus einem hohlen Kopf 2 und einem auswärtsgerichteten Mantel 3 besteht, der abwärtsgerichtete Rippen 4 aufweist.
Die Wandstärke des Kopfes 2 nimmt längs seiner Seitenwand von dem Übergang zwischen der Seitenwand des Kopfes 2 in dem Mantel 3 bis zur Decke 5 des Kopfes allmählich ab. Die Decke ist flach und hat eine einheitliche Stärke von etwa 6 mm, so dass die Decke des Kopfes des Isolierkörpers das Dielektrikum eines Kondensators von der erforderlichen Kapazität bildet.
Auf dem Kopf 2 ist eine elektrisch leitende metallische Kappe 6 aufzernemiert. In dem Kopf 2 ist ein elektrisch leitender hletallzapfen 7 einzementiert. Der freiliegende Kopf 8 des einem benachbarten Isolierkörper zugeordneten Zapfens 7 wird mittels einer Klemme 10 in Form einer W-Feder in der Nut 9 gehalten, die sich horizontal in der Kappe 6 erstreckt. Die Klemme 10 hat einspringende Enden, die entsprechende Vorsprünge der Nut 9 in bekannter Weise elastisch umgreifen, so dass eine Isolatorenkette hergestellt werden kann, deren Isolatoren mittels Kappe und Zapfen gelenkig miteinander verbunden sind.
Im Betrieb ist der Kopf 2 des Isolierkörpers 1 daher von der ihn umgebenden Kappe 6 abgeschirmt und vor den Witterungseinflüssen geschützt.
Die Isolierkörper der Isolatoren einer so ausgebildeten Kettenisolatorenanordnung sind mittels Kappe und Zapfen elektrisch miteinander verbunden. Der verwendete Zement hat eine genügend hohe elektrische Leitfähigkeit, um jeden Isolierkörper in elektrische Verbindung mit der ihm zugeordneten Kappe bzw. Zapfen zu bringen und die Platten eines Kondensators zu bilden, dessen Dielektrikum von dem Kopf des Isolierkörpers gebildet wird.
Die elektrische Leitfähigkeit der zementierten Verbindung und die Bildung des Kondensators kann jedoch auch durch Metallisierung der Oberflächen des Kopfes erzielt werden, indem diese z. B. mit Aluminium gespritzt und diese metallisierten Flächen mit den Zement durchsetzenden Leitern, z. B. Drähten, mit der Kappe bzw. dem Zapfen verbunden werden.
Gemäss Fig. 2 sind eine Reihe von Isolatoren, deren Isolierkörper 1 Köpfe von einer einheitlichen Wandstärke von etwa 6 irm haben, mittels der einstückigen, metallischen, elektrisch leitenden Verbin- der 11 jedes Isolators zu einer starren Stabisolatoren-Anordnung vereinigt. Jeder dieser Verbinder besteht aus einem in dem Kopf eines Isolierkörpers eines Isolators einzementierten hohlen Zapfen 12 und einer auf den Kopf des Isolierkörpers eines darauffolgenden Isolators aufzementierten Kappe 13, die mit dem Zapfen 12 ein Stück bildet.
Auf dem Kopf des Isolierkörpers des Isolators am oberen Ende der Anordnung ist eine Kappe 6 aufze-
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montiert. In dem Kopf des Isolierkörpers des Isolators am unteren Ende der Stabanordnung ist ein Zapfen 7 einzementiert. Es können daher mehrere dieser Anordnungen gelenkig zu einer Mehrfachanordnung verbunden werden. Derartige Mehrfachanordnungen können in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, weil sie infolge ihrer gelenkigen Ausbildung dem Seitenwinddruck besser gewachsen sind als vollkommen starre Anordnungen.
Der Ersatz der aus einer besonderen Kappe und einem besonderen Zapfen bestehenden Verbinder gemäss den Darstellungen in der Fig. l oder 3 durch einstückige metallische Verbinder 11, wie sie in Fig. 2 dargestellt sind, für die Verbindung aufeinanderfolgender Isolierkörper bewirkt eine beträchtliche Längenersparnis.
In der in Fig. 3 gezeigten abgeänderten Form des Isolierkörpers hat die Decke 5 des Kopfes 2 die Form einer halbkugelförmigen, dünnen Kuppe, die eine Stärke von etwa 6 mm besitzt und in dem diesen Isolierkörper aufweisenden Isolator das Dielektrikum eines Kondensators der erforderlichen Kapazität bildet.
Isolatoren, die diese Form des Isolierkörpers aufweisen, können, wie vorstehend beschrieben, gelenkig oder starr bzw. zu einer Mehrfachanordnung miteinander verbunden werden.
Die erforderliche Kapazität der Kondensatoren ist u. a. von der Spannung der Leitung und der Anzahl der in einer Anordnung zu verwendenden Isolatoren abhängig und sie wird so gewählt, dass die Impedanz des Kondensators nicht grösser ist als der kleinste Oberflächenwiderstand des Mantels zwischen Kappe und zugehörigen Zapfen unter atmosphärischen Bedingungen. Die Kapazität der Kondensatoren soll ferner so bemessen sein, dass sie bei der normalen Betriebsspannung das Fliessen eines Ableitungsstromes in der Grössenordnung von 0,5 bis 1, 0 mA gestatten.
Die Erfindung ermöglicht die Bildung einer Isolatorenanordnung, in der die Verteilung der auf die Spannung der Leitung, die von der Anordnung getragen wird, zurückzuführenden Potentialdifferenz auf die Isolatoren der Anordnung in höherem Masse stabilisiert wird, als dies bisher möglich war. Ein derar- tiger Grad der Stabilisierung ist sehr wertvoll, wenn die Spannung der Leitung so hoch ist, dass der auf jeden Isolator entfallende Anteil der Potentialdifferenz nahe an die maximale Belastbarkeit des Isolators herankommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Gepresster Isolierteil aus Glas, welcher einen hohlen Kopf, einen sich um den Kopf radial ausbreitenden Mantel, einen elektrisch leitenden, im Kopf befestigten Zapfen und einer elektrisch leitenden, den Kopf umschliessenden Kappe besteht und die Kappe und der Zapfen zur Kupplung der Isolierteile zu einer Isolatorenanordnung, die zum Tragen einer Hochspannungskraftleitung bestimmt ist, dienen und die Decke des Kopfes zwischen der Kappe und dem Zapfen als dielektrisches Element wirkt, das mit der Kappe und dem Zapfen einen vollständigen Kondensator darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass die Decke des Kopfes eine solche Dicke aufweist, dass die Impedanz des vollständigen Kondensators nicht grösser ist als der kleinste Oberflächenwiderstand des Mantels zwischen der Kappe und dem zugehörigen Zapfen unter atmosphärischen Bedingungen.
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Pressed insulating part made of glass
The invention relates to insulating parts which are pressed from glass and which are used, for example, in insulator assemblies intended for supporting high-voltage power lines. The subject of the invention is insulating parts of the shape in which a hollow head part is surrounded by a radially expanding jacket part. In the hollow. A pin is usually cemented into the top part and a metal cap is attached to the outside over the head, which is provided with an opening for receiving a free pin end, so that several insulating parts equipped in this way can be combined to form an insulator arrangement.
It is known to assign capacitors to such isolator arrangements, which are intended to influence the potential distribution along the chain.
For example, it has been proposed to install the auxiliary capacitors in the fittings, but this proposal is not very useful because additional connections are required for interconnecting the capacitors. Another proposal aims to eliminate the irregular stress distribution along an insulator chain caused by the presence of earth capacitances by providing a capacitance that is large in relation to the earth capacitance in each section of the chain, which is inside the hollow cement-filled housing, which forms part of the connection fittings, is to be accommodated. In this arrangement, too, additional line connections are required, which represent an undesirable complication.
Another proposal, which also relates to the effect of stress distribution due to the capacitance between the metal fittings (for connecting the insulating parts) to earth and also the capacitance between the metal connecting pieces, attempts to overcome the difficulties by increasing the internal capacitance across each insulating unit in the chain overcome in groups of units opposite the power line. The increase in capacity is achieved in that pairs of metallic rings are arranged above and below the sheaths of the insulating parts, which are held in place by bent-up inner edges which are inserted into the cement inside and outside the head of the insulating part.
These rings for the auxiliary capacitance are not an essential part of the insulating pieces, but they are only placed on the insulating pieces later when they are connected with the help of the intermediate metal cap-pin connector. They are therefore directly exposed to the weather and, like the other parts of the insulator arrangement, are subject to pollution, which greatly affects their effectiveness.
The aim of the invention is not only to avoid the disadvantages of known constructions, but it is also aimed at solving another problem. So far, capacitors have only been provided in order to avoid the displacement effect of the capacitive resistance between the isolator unit / earth and the isolator unit / power output along the chain.
In contrast, the invention aims to reduce the potential difference between the ends of an insulator arrangement during operation, which, as a result of the weather and soiling of the individual insulators of the arrangement, may be so unevenly distributed that a flashover occurs, even in unfavorable cases To be distributed at least approximately evenly over the individual insulators and thereby prevent flashovers.
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Such an insulating part, which, as already mentioned, consists of a hollow head and a jacket extending radially around the same and is equipped with a cap made of electrically conductive material surrounding the head and with a pin embedded in the head, also made of conductive material, so that the insulating parts can be connected to one another to form insulator arrangements, and in which the cover of the head between the cap and the pin is provided as a dielectric element that forms a complete capacitor with the cap and the pin, is characterized according to the invention that the cover of the Head has such a thickness
that the impedance of the complete capacitor is not greater than the smallest surface resistance of the jacket between the cap and the associated pin under atmospheric conditions.
The advantages that result from the arrangement according to the invention can be seen primarily in the fact that the capacitor can already be precisely dimensioned in the factory and does not take up any additional space. In addition, in the ceiling of the head it is completely protected against the weather and against dirt, so that it always retains the same value.
The insulator units according to the invention are suitable due to their practical design both for the formation of chain and rod insulator arrangements, the units in one case, as known per se in chain insulators, are articulated to one another, in the other case, as known per se in suspension insulators a cap that has a complete pin, which is cemented into the hollow head of a subsequent insulating part.
For a better understanding of the invention, three preferred exemplary embodiments thereof are described below with reference to the schematic drawings. 1 shows, in vertical section, an insulator which has an insulating body according to the invention. FIG. 2 also shows, in vertical section, a rigid arrangement of insulators with insulating bodies according to the invention. 3 again shows, in vertical section, an insulator with a modified form of an insulating body according to the invention.
In the drawings, the same reference symbols denote the same or similar parts.
According to Fig. 1, an insulating body 1 made of glass of increased toughness is provided in the usual known form, which consists of a hollow head 2 and an outwardly directed jacket 3 which has downwardly directed ribs 4.
The wall thickness of the head 2 gradually decreases along its side wall from the transition between the side wall of the head 2 in the jacket 3 to the ceiling 5 of the head. The ceiling is flat and has a uniform thickness of about 6 mm, so that the ceiling of the head of the insulator forms the dielectric of a capacitor of the required capacitance.
An electrically conductive metallic cap 6 is made on the head 2. An electrically conductive metal pin 7 is cemented into the head 2. The exposed head 8 of the pin 7 assigned to an adjacent insulating body is held by means of a clamp 10 in the form of a W-tongue in the groove 9 which extends horizontally in the cap 6. The clamp 10 has re-entrant ends which elastically encompass corresponding projections of the groove 9 in a known manner, so that an isolator chain can be produced, the isolators of which are articulated to one another by means of a cap and pin.
During operation, the head 2 of the insulating body 1 is therefore shielded by the cap 6 surrounding it and protected from the effects of the weather.
The insulating bodies of the insulators of a chain insulator arrangement designed in this way are electrically connected to one another by means of a cap and a pin. The cement used has a sufficiently high electrical conductivity to bring each insulating body into electrical connection with the cap or pin assigned to it and to form the plates of a capacitor, the dielectric of which is formed by the head of the insulating body.
The electrical conductivity of the cemented connection and the formation of the capacitor can, however, also be achieved by metallizing the surfaces of the head by using these e.g. B. sprayed with aluminum and these metallized surfaces with the cement penetrating conductors, z. B. wires, are connected to the cap or the pin.
According to FIG. 2, a series of insulators, the insulator bodies 1 of which have heads with a uniform wall thickness of about 6 µm, are combined by means of the one-piece, metallic, electrically conductive connector 11 of each insulator to form a rigid rod insulator arrangement. Each of these connectors consists of a hollow pin 12 cemented into the head of an insulating body of an insulator and a cap 13 cemented onto the head of the insulating body of a subsequent insulator, which cap 13 forms one piece with the pin 12.
On the head of the insulating body of the insulator at the upper end of the arrangement, a cap 6 is to be drawn
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assembled. A pin 7 is cemented into the head of the insulating body of the insulator at the lower end of the rod arrangement. Several of these arrangements can therefore be articulated to form a multiple arrangement. Such multiple arrangements can be advantageous in certain cases because, due to their articulated design, they are better able to cope with the cross wind pressure than completely rigid arrangements.
The replacement of the connector consisting of a special cap and a special pin as shown in FIG. 1 or 3 by one-piece metal connectors 11 as shown in FIG. 2 for connecting successive insulating bodies results in a considerable saving in length.
In the modified form of the insulating body shown in Fig. 3, the cover 5 of the head 2 has the shape of a hemispherical, thin dome which has a thickness of about 6 mm and in the insulator having this insulating body forms the dielectric of a capacitor of the required capacitance.
Insulators that have this shape of the insulating body can, as described above, be connected to one another in an articulated or rigid manner or to form a multiple arrangement.
The required capacity of the capacitors is u. a. depends on the voltage of the line and the number of insulators to be used in an arrangement and it is chosen so that the impedance of the capacitor is not greater than the smallest surface resistance of the jacket between the cap and the associated pin under atmospheric conditions. The capacitance of the capacitors should also be such that they allow a leakage current in the order of magnitude of 0.5 to 1.0 mA to flow at normal operating voltage.
The invention enables the formation of an insulator arrangement in which the distribution of the potential difference due to the voltage of the line carried by the arrangement is stabilized to a greater extent than was previously possible on the insulators of the arrangement. Such a degree of stabilization is very valuable when the voltage of the line is so high that the portion of the potential difference that is allotted to each insulator comes close to the maximum load capacity of the insulator.
PATENT CLAIMS:
1. Pressed insulating part made of glass, which has a hollow head, a jacket that extends radially around the head, an electrically conductive pin fastened in the head and an electrically conductive cap surrounding the head, and the cap and the pin for coupling the insulating parts an insulator arrangement, which is intended to carry a high-voltage power line, and the cover of the head between the cap and the pin acts as a dielectric element which, together with the cap and the pin, forms a complete capacitor, characterized in that the cover of the head is such Thickness has that the impedance of the complete capacitor is not greater than the smallest surface resistance of the jacket between the cap and the associated pin under atmospheric conditions.