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Anordnung an teilisolierten Hochspannungs-Freileitungen
Es ist bereits bekannt, Leitungen von Hochspannungs-Schaltanlagen mit einer sogenannten Teiliso- lierung zu versehen. Hierunter ist folgendes zu verstehen : Jeder Phasenleiter-im Falle einer Drehstrom- anlage-jeder der drei Phasenleiter ist mit eine'festen Isolationsschicht, beispielsweise aus Polyvinyl- chlorid versehen, die nicht für die volle Spannung gegen Erde ausreicht. Ausserdem ist zwischen je zwei
Phasenleitern sowie zwischen jedem Phasenleiter und Erde eine ausreichend grosse Luftschicht vorgesehen, die einen wesentlichen Teil der Betriebsspannung aufnimmt und auf diese Weise die erwähnten dünnen festen Isolationsschichten entlastet.
Durch diese Entlastung werden im wesentlichen vier Wirkungen er- zielt : Das sogenannte Fugenproblem ist leichter zu lösen ; die Wirkung der vom Kabel her unliebsam be- kannten Störlufteinsch1l1sse ist vermindert ; die Fortleitung der im Leiter entstehenden Verlustwärme wird erleichtert und die Anforderungen an den festen Isolierstoff werden eingeschränkt ; z. B. spielen dessen
Durchschlagsfestigkeit und dessen Verlustfaktor. nicht dieselbe Rolle wie bei einem vollisolierten Leiter, beispielsweise einem Erdkabel.
Bei Freileitungen für hohe Betriebsspannungen, insbesondere für Betriebsspannungen über 20 kV, wird durch Anwendung einer solchen Teilisolierung eine wesentliche Verminderung der Leiterabstände zwischen den Phasenleitern untereinander und zwischen den Phasenleitern und Erde erzielt. Derartige teilisolierte
Leitungen sind bereits an anderer Stelle vorgeschlagen. Infolge der schwachen Bemessung der Teilisola- tionsschicht wird Isoliermaterial im Vergleich mit einer Vollisolierung, wie beispielsweise bei einem KabeL gespart und das Gewicht ist vergleichsweise nur gering.
Es wäre praktisch und wirtschaftlich nicht möglich, ein für 100 kV vollisoliertes Kabel an Freileitungsmasten aufzuhängen, weil der Kostenaufwand für das Kabel zu gross ist und die hohen Gewichte eine unwirtschaftlich schwere Mastkonstruktion zur Folge haben würden.
Durch Anwendung der erwähnten Teilisolierung werden wirtschaftlich günstigere Lösungen ermöglicht. Die feste Teilisolationsschicht wird nur für einen Teil der Betriebsspannung ausgelegt. So kann man beispielsweise eine teilisolierte 110 kV-Freileitung mit Isolationsschichten ausrüsten, die der eines Kabels für eine Betriebsspannung von nur 20 - 30 kV entsprechen.
Nun ist es bereits bekannt, isolierte Freileitungen für 10 kV so an Hochspannungsmasten aufzuhängen, dass, im Falle einer Drehstromleitung, die drei Phasenleiter durch Distanzahlteeinrichtungen hindurchgeführt werden, die aus Isolierstoff, beispielsweise Plexiglas, hergestellt sind. Diese Distanzhalteeinrichtungen können z. B. Dreieckform aufweisen. In der Nähe der drei Ecken werden die isolierten Leitungen durch drei Löcher hindurchgeführt, während die Distanzplatte an einem Stiel aus Isolationsmaterial aufgehängt ist. Diese Distanzhalter haben neben der Aufgabe der Leiteraufhängung die Aufgabe, zu verhindern, dass die drei isolierten Leitungen zusammenschlagen. Die Gesamtabmessungen einer solchen isolierten Freileitungsanordnung sind geringer als die einer Freileitung mit blanken Leitungen.
Mit wachsender Betriebsspannung, u. zw. wenn es sich um höhere Spannungen als 20 kV, insbesondere um Spannungen bis 100 kV und mehr handelt, gewinnt die Anwendung der erwähnten Teilisolierung der Leitungen Bedeutung. Anderseits wachsen die Schwierigkeiten der Halterung dieser Leitungen an den Frei- leitungs-Trag-und-Abspannmasten. Die erwähnte Isolierplatte in Dreieckform zum Hindurchführen der Leiter ist nicht mehr anwendbar.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung an Hochspannungsfreileitungen, bei denen zwecks Verringerung
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der Abstände jedes Leiterseil für sich mit einer nur für einen Teil der Spannung ausreichend bemessene Hülle aus festem Isoliermaterial (Teilisolierung) umgeben ist.-
Wenn man die bisherigen Hängeketten verwendet, um die teilisolierten Freileitungen aufzuhängen, kann man zwar etwas geringere Seilleiterabstände erzielen als bei blanken Leitungen, die Abstände nach
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Erfindungsgemäss wird eine teilisolierte Hochspannungs-Freileitungsanlage so ausgebildet, dass zum Zwek- ke der Erzielung einer Isolierung der gesamten Leitungsführung die Teilisolierung des Freileitungsseiles gegenüber den Nachbarphasen ohne elektrische Unterbrechung auf die metallischen Halterungsteile aus- gedehnt wird. t-In Fig. l sind die an einem Tragmast 2 aufgehängten drei Leiterseile 3,4 und 5 dargestellt. Diesel- ben sind über Hängeisolatoren 6, 7 und 8 an der geerdeten Tragkonstruktion 2 aufgehängt. Diese Hänge- isolatoren bestanden bisher entweder aus Ketten mit einzelnen Kappen-Isolatoren (Kette 6) oder in neu- erer Zeit in verstärktem Masse aus sogenannten Langstab-Isolatoren (Kette 7).
Bei dem Kappen-Isolator besteht die Kette aus mehreren Porzellankappen, deren jede mit einer Mei tallpfanne und einem Metallklöppel zur Verbindung mit den andern Kappen-Isolatoren versehen ist.
Bei der Kette 8 der Fig. 1 ist der Hängeisolator bekannter Form aus neuzeitlichem Isolationsmaterial, beispielsweise aus Giessharz, hergestellt und innen mit Kondensatorbelägen ausgerüstet. Durch diese
Steuerung mitHilfe vonKondensatorbelägen kann die Länge der Kette 8 gegenüber denen der Ketten 6 und
7 vermindert werden.
Wenn man nun mit Hilfe derartiger Hängeketten mit blanken Leiteranschlussteilen teilisolierte Lei- tungsseile aufhängt, ergibt sich eine sehr unvollkommene Lösung, da in diesem Falle der Hängeisolator praktisch genau so hoch beansprucht wird, als ob eine blanke Leitung angehängt wäre. Die Gründe hiefür bestehen erstens darin, dass die Befestigungsstelle zwischen Hängeisolator und Leitungsseil eine ausseror- dentlich grosse Kapazität aufweist, während der Hängeisolator eine geringe Kapazität hat. Da sich die
Spannungen umgekehrt wie die Teilkapazitäten aufteilen, entfällt praktisch die gesamte Spannung auf den Hängeisolator, der infolgedessen nahezu mit derselben Spannung beansprucht wird, als ob das Leiter- seil blank, d. h. nicht teilisoliert, ausgebildet wäre.
Zweitens nehmen die oben erwähnten blanken An- schlussteile infolge der starken kapazitiven Kopplung mit den Leitungsseilen das Spannungspotential der
Leitungen an, verhalten sich also praktisch so wie die Anschlussteile von nicht isolierten Hängeisolatoren.
Deshalb ist nach der Erfindung die Halterungsstelle zwischen Hängeisolator und teilisoliertem Lei- tungsseil so in Isolierstoff eingehüllt, dass durch diese Massnahme die Teil-Isolationsschichten des Frei- leitungsseiles gegenüber der Nachbarphase ohne elektrische Unterbrechung über die Halterungsstellen hin- weg fortgesetzt werden. So wird erreicht, dass die Hängeisolatoren wesentlich verkürzt werden können.
Wenn oben davon gesprochen wurde, dass die Isolationsschicht ohne elektrische Unterbrechung über die Halterungsstelle hinweg fortgesetzt wird, so ist hierunter folgendes zu verstehen : Es wurde bereits aus- geführt, dass eine Teilisolationsschicht leichter und einfacher ausgeführt werden kann als eine Vollisola- tionsschicht. Wenn durch Zusammenfügen von zwei Isolationsabschnitten eine sogenannte Fuge entsteht, dann ist das Schliessen dieser Fuge im Falle der Vollisolierung ausserordentlich schwierig, weil die elek- trische Beanspruchung der Isolationsschicht und damit auch die der Fuge ausserordentlich hoch ist. Im Fal- le der Teilisolierung einer Leitung ist, wie bereits erwähnt, die Beanspruchung der Isolationsschicht be- deutend geringer, weil die vorhandene Luftschicht einen grossen Teil der Betriebs-bzw. Prüfungsspan- nung aufnimmt.
Infolge dieser verminderten Beanspruchung der Teilisolationsschicht ist auch das Schlie- ssen einer Fuge bedeutend einfacher und sie kann beispielsweise durch Anordnung einfacher Isolations- schirme oder durch Anwendung von Isolationsüberzügen verschlossen werden. Es gibt mehrere derartige.
Vorschläge für das Schliessen von Fugen im Falle teilisolierter Leitungen und wenn oben der Ausdruck "ohne elektrische. Unterbrechung" verwendet ist, so ist darunter zu verstehen, dass die aus konstruktiven oder montagetechnischen Gründen entstehenden Isolationsfugen im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, zwar Fugen bestehen zu lassen, sie aber durch soge- nannte vorgeschobene, in Isolierstoff eingebettete Elektroden abzuschirmen.
Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Die Hängekette 9 ist als Langstab-
Isolator eingezeichnet und an der mit 10 bezeichneten Stelle an der Eisenkonstruktion aufgehängt. An der mit 11 bezeichneten Befestigungsstelle des teilisolierten Leitungsseiles 12 an der Hängekette sind erfin- dungsgemäss die Teilisolationsschichten 13 des Freileitungsseiles über die Halterungsstelle hinweg fortge- setzt, so dass im Bereich dieser Halterungsstelle. keine blanken Teile vorhanden sind.
In Fig. 2 ist die Durchführung dieser Massnahme so dargestellt, als ob die Isolierhülse des Leitungssei- les auch die Befestigungsstelle einhüllt. In Wirklichkeit können auch mehrere teilisolierte Teile verwen-
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det werden, wenn dafür gesorgt wird, dass die entstehenden Fugen zwischen den einzelnen Isolationsan- ordnungen im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden, wie dies oben behandelt wurde.
In der Fig. 3 ist eine gesamte Freileitungsanordnung dargestellt. Die teilisolierte Freileitungsseile 14 sind an den Freileitungsmasten 15 aufgehängt. Die Hängeisolatoren 16 sind an ihrer Halterungsstelle so ausgebildet, dass die Teilisolationsschichten der Freileitungsseile über die Halterungsstelle hinweg fortge- setzt sind, so dass am Kopf der Hängeketten keine blanken Teile in Erscheinung treten.
Besonders wirkungsvoll ist die Gesamtanordnung, wenn auch an der Aufhängestelle 10 der Hängeket- te 9 in Fig. 2 die geerdeten Konstruktionsteile des Freileitungsmastes teilisoliert ausgebildet sind.
Die Teilisolierung der Eisenkonstruktionsteile des Freileitungsmastes oder der FreiluftschaltanlagenKonstruktion ähnlicher Bauart kann beispielsweise nach den in Fig. 4 dargestellten Methoden durchgeführt werden. Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind Teile 16 der Konstruktion, die normalerweise aus Stahl be- stehen, aus Isolierstoff, z. B. Giessharz, hergestellt. Die Aufhängeösen oder -schlaufen des Hängeisolators bestehen aus hochfesten Kunststoffdrähten, z. B. Glasfaserseilen.
Falls die Hängeketten zum Aufhängen der teilisolierten Freileitungsseile aus Kappenisolatoren be- stehen, ist der Erfindungsgedanke dadurch zu verwirklichen, dass mindestens die der Halterungsstelle des teilisoliertenSeiles an der Kette benachbarten Metallteile der Kappenisolatoren mit Isolierstoffüberzügen oder mit Isolierstoffschirmen versehen werden, da erfindungsgemäss keine blanken Metallteile an der Hal- terungsstelle vorhanden sein sollen.
Wenn an die teilisolierten Freileitungsseile Überspannungsschutzgeräte angeschlossen werden, z. B. in Form von Löschrohren oder Überspannungsableitern, dann werden erfindungsgemäss deren an der Ver- bindungsstelle mit den Freileitungsseilen gelegenen Metallteile mit einem Isolierstoffüberzug versehen oder elektrisch abgeschirmt.
Wenn die Hängeketten mit Armaturen, z. B. Ringen zur besseren Feldsteuerung längs des Hängeisola- tors ausgerüstet sind, werden auch diese Teile in Isolierstoff eingehüllt.
Da die Methode der Teilisolierung besonders wirksam ist, wenn beide elektrischen Leiter bzw. ein elektrischer Leiter und geerdete Teile mit festen Isolierstoffschichten eingehüllt sind, können Teile der
Freileitungsmaste, die in der Nähe der teilisolierten Freileitungsseile liegen bzw. an denen die teiliso- lierten Seile vorbeigehen, mit Isolierstoffschirmen, z. B. aus PVC-Platten elektrisch abgeschirmt werden.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung an Hochspannungsfreileitungen, bei denen zwecks Verringerung der Abstände jedes
Leiterseil für sich mit einer nur für einen Teil der Spannung ausreichend bemessene Hülle aus festem Iso- liermaterial (Teilisolierung) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilisolierung des Leitersei- les gegenüber der Nachbarphase ohne elektrische Unterbrechung auf die metallischen Halterungsteile an den Isolatoren ausgedehnt ist.