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Gepresster Isolierteil
Die Erfindung bezieht sich auf Isolierteile, die aus keramischen Material, vorzugsweise jedoch aus Glas gepresst werden und die beispielsweise bei Isolatorenanordnungen, die zum Tragen von Hochspannungskraftleitungen bestimmt sind, Verwendung finden. Die Erfindung hat Isolierte ile jener Form zum Gegenstand, bei der ein hohler Kopfteil von einem sich radial ausbreitenden Mantelteil umgeben ist. In den hohlen Kopfteil 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 zusätzliche 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 gegen- über der Hochspannungsleitung zu überwinden. Die Kapazitätsvergrösserung wird dadurch verwirklicht, 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 andem Problems zum Gegenstand. Bisher wurden Kondensatoren nur vorgesehen, um den Verschiebungseffekt des kapazitiven Widerstandes zwischen Isolatoreneinheit/Erde und Isolatoreneinheit/Kraftleitung 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 : md einem sich um denselben radial erstreckenden Mantel besteht und mit einer den Kopf umschliessenden Kappe au : 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, besitzt ein in der Decke des Kopfes eingeschlossenes dielektrisches Element, das mit dem Zapfen und der Kappe zusammen einen vollständigen Kondensator bildet.
Der erfindungsgemässe Isolierte ! ! ist nun dadurch gekennzeichnet, dass der vollständige Kondensator eine Impedanz aufweist, welche unter atmosphärischen Bedingungen nicht grösser ist als der geringste Oberf1ächenwiderstand des Mantels zwischen der Kappe und dem zugehörigen Zapfen.
Der Vorteil, der sich aus der Erfindung ergibt, ist darin zu sehen, dass die durch die Wechselspannung induzierte Ladung im wesentlichen stets über den Kopf jedes Isolationsgliedes fliesst, anstatt aussen über die Kanten des Mantels. Durch die Erfindung wird daher die Tendenz, an den Kanten des Mantels Ladungen aufzubauen, an der Wurzel beseitigt und so jede Möglichkeit zur Bildung eines Überschlages beseitigt. Mit andern Worten : Der Kapazitätswert ist derart gewählt, dass der Weg über den Kopf des Isolators für deu Strom unter allen Umständen einen geringeren Widerstand darbietet als der äussere, von der Kante des Mantels über den Luftspalt oder zurück längs der Unterseite des Mantels verlaufende Weg.
Das Spannungsgefälle über dem Isolierteil ist also im wesentlichen durch die Kapazität des Kondensators bestimmt, die so gewählt ist, dass Überschläge nicht auftreten können.
Die erfindungsgemässen 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 Falle, wie beiHäl1- geisolatoren 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 bevozzugte Ausführungsbeispiele der selben an Hand der schematischen Zeichnungen beschrieben. Darin zeigt Fig. l im Vertikalschnitt einen Isolator, der einen erfindungsgemässenisolierkörper aufweist. Fig. 2 zeigt, ebenfalls im Vertikalschnitteme
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wieder im Vertikalschnitt, den Kopf einer abgeänderten Form eines erfindungsgemässen Isolierkörpers.
In den Zeichnungen sind mit gleichen Bezugsziffern gleiche oder ähnliche Teile bezeichnet.
Nach Fig. 1 ist ein Isolierkörper 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.
Bei 6 ist mittels eines als unter dem Namen"Kabelvergussmasse"bekannten Materiales ein Kondensator 5 in einem Gehäuse einzementiert, das durch ein die Decke des Kopfes 2 durchsetzendes Loch gebildet ist. Auf diese Weise wird zwischen dem Kondensator und dem Kopf des Isolierkörpers eine Verbindung geschaffen, deren elektrische Festigkeit nicht geringer ist als die des Kondensators.
Über den Kopf 51 ist eine elektrisch leitende metallische Kappe 7 aufzementiert. In dem Kopf 2 ist ein elektrisch leitender Metallzapfen 8 einzementiert. Der freiliegende Kopf 9 des einem benachbarten Isolierkörper zugeordneten Zapfens 8 wird mittels einer Klemme 11 in Form einer W-förmigen Feder in der Nut 10 gehalten, die sich horizontal in der Kappe 7 erstreckt. Die Klemme 11 hat einspringendeEnden, die entsprechende Vorsprünge der Nut 10 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 7 abgeschirmt und vor den Witterungseinflüssen geschützt.
Die Isolierkörper der Isolatoreinheiten einer so ausgebildeten Isolatorenkette 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.
Die elektrische Leitfähigkeit der zwischen dem Kondensator des Isolierkörpers und der Kappe bzw. dem Zapfen befindlichen Teile der zementierten Verbindung wird jedoch vorzugsweise dadurch erhöht, dass metallische Leiter 12, z. B. Drahtgaze, in diese Teile eingelegt werden.
Gemäss Fig. 2 sind eine Reihe von Isolatoren, deren Isolierkörper in ihren Köpfen 2 Kondensatoren 5 aufweisen, die mit Kabelvergussmasse. in Gehäusen in den Köpfen 2 der Isolierkörper einzementiert sind, mittels der einstückigen, elektrisch leitenden metallischen Verbinder 13 jedes Isolators zu einer starren Stabisolatorenanordnung vereinigt. Jeder dieser Verbinder ist mit einem in den Kopf des Isolier-
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körpers eines Isolators einzementiertenZapfen 14 und einem auf den Kopf des Isolierkörpers eines darauffolgenden Isolators aufzementierten Kappe 15 versehen, die mit dem Zapfen ein Stück bildet.
Auf den Kopf des Isolierkörpers des Isolators am oberen Ende der Anordnung ist eine Kappe 7 aufzementiert. In den Kopf des Isolierkörpers des Isolators am unteren Ende der Anordnung ist ein Zapfen 8 einzementiert. Es können daher mehrere dieser Stabanordnungen 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 star - re Anordnungen.
Der Ersatz der in Fig. 1 dargestellten aus einer besonderen Kappe und einem besonderen Zapfen be- stehenden Verbinder, durch einstückige metallische Verbinder 13, wie sie Fig. 2 zeigt, für die Verbindung aufeinanderfolgender Isolierkörper, bewirkt eine beträchtliche Längenersparnis.
Die in Fig. 3 dargestellte abgeänderte Ausführungsform eines Isolierkörpers für einen Isolator weist in dem Kopf 2 einen eingeschmolzenen Kondensator 5 aus keramischem Material auf und kann beispiels- weise durch Pressformen des Isolators aus schmelzflüssigem Glas um den Kondensator und anschliessen- de Behandlung des so erhaltenen Verbundkörpers zwecks Erhöhung seiner Zähigkeit hergestellt werden.
Bei dem Einschmelzen tritt eine Diffusion des keramischen Materials des Kondensators in das Glas des Isolierkörpers ein, wie bei 16 angedeutet ist, so dass eine besonders feste Verbindung zwischen dem Kondensator und dem Kopf erhalten wird.
Isolatoren, die diese Form des Isolierkörpers aufweisen, können, wie vorstehend beschrieben, ge- lenkig 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 ist so gewählt, dass die Impedanz des Kondensators nicht grösser ist als der kleinste Oberflächenwiderstand des Mantels zwischen der Kappe und dem zugehörigen Zapfen unter atmosphärischen Bedingungen. Die Kapazität 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 derartiger 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, bestehend aus einem hohlen Kopf und einem Mantel, welcher sich radial um den Kopf erstreckt, mit einem im Kopf befestigten elektrisch leitenden Zapfen und eine den Kopf umschliessende elektrisch leitende Kappe, wobei der Zapfen und die Kappe zur Kupplung der Isolerteile in einer zum Tragen einer Hochspannungskraftleitung bestimmten Isolatorenanordnung dienen, mit einem in der Decke des Kopfes zwischen Kappe und Zapfen eingeschlossenen dielektrischenElement, welches mit der Kappe und dem Zapfen einen vollständigen Kondensator bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der vollständige Kondensator eine Impedanz aufweist, welche unter atmosphärischen Bedingungen nicht grösser ist als der geringste Oberflächenwiderstand des Mantels zwischen der Kappe und dem zugehörigen Zapfen.