Kunststofftraverse in einer Freileitungsanlage Die Erfindung betrifft eine Kunststofftraverse in einer Freileitungsanlage hoher Betriebslspannung von 100 kV und mehr, an welcher Traverse dals elektrische Leitungs seil unmittelbar oder über Hänge- oder Stützisolatoren befestigt ist und die keine metallenen Konstruktionsteile, z. B. Befestigungslaschen, aufweist.
Es wurden bereits Kunststofftraversen vorgeschla gen und ausgeführt, bei deren Verwendung die elektri schen Leiter von Freileitungsanlagen und -schaltanlagen nicht wie bisher an Hänge- oder Stützisolatoren befe stigt werden, die an Metalltraversen aufgehängt oder auf gestellt sind, sondern bei denen die elektrischen Leiter unmittelbar an den Traversen befestigt werden und wo bei die Traversen selbst als Kunststoffisolatoren ausge bildet sind.
Es gibt auch Lösungen, bei denen an Kunststofftra versen die Leiter nicht unmittelbar, sondern unter Zwi schenschaltung von sehr verkürzten Hänge- oder Stütz isolatoren mit stark verniiaderter I!solatorläage befestigt sind. Während beiispiedswemsie in Verbindung mit Kunst- stofftraverisen Häggei!solatoren, bestehend aus nur zwei bis drei:
Porzellankappenisolatoren, verwendet wurden, welken die bisher an Holztraversen aufgehängten Hänge isolatoren (bei < deiner Betäiebslspannung von etwa 100 kV) sieben bis acht Porzellankappenisolatonen auf. Das be dingt relativ hohe Masten und verhältnismässig viel Ma- terialverbrauch.
Diese Nachteile werden mittels der Kunststofftra verse nach der Erfindung dadurch vermieden, dass die Traverse mindestens zwei Schenkel besiitzt, und dass von zwei Schenkeln der Traverse einer, der die Zugkraft aufnimmt, mit kleinerem Querschnitt und geringerem spezifischen Kriechweg ausgestattet ist, während der andere Sehenkel, der die Druckkraft aufnimmt,
einen grösseren Querschnitt und einen grösseren spezifischen Kriechweg aufweist.
Nachfolgend wird anhand der Fig. 2 und 3 die Er findung beispielsweise beschrieben.
Im Gegensatz zur<B>b</B>ekannten Ausbildung einer Metall traverse gemäss Fig. 1, bei der Diagonalverstrebungen 1 zwischen den Schenkeln 2 angeordnet sind, weist eine Kunststofftraverse nach Fig. 2 nur Querverstrebungen 1' auf, die auf beiden Schenkeln 2 und 2' senkrecht stehen, zueinander parallel liegen und für deren Befestigung keine Metallteile, z. B. Laschen, verwendet werden. Dia gonalverstrebungen wie nach Fig.1 sind vermieden.
Diese Lösung hat folgende Vorteile: Während die Metallstreben 1 nach Filg. 1 in bezug auf ihre Lage und ihre Ausbildung auf die elektrischen Verhältnisse ohne jeden Einfluss sind, da das Gesamt gebilde der Traverse auf Erdpotential liegt, d. h. nur nach mechanischen Gesichtspunkten aufgebaut ist, trifft dies bei der Kunststofftraverse nach Fig. 2 nicht zu. Hier stellt die Traverse selbst den Isolator zwischen der elek trischen Leitung 3 und E bzw. zwischen zwei elektri schen Leitungen 3 und 4 untereinander dar.
Die Lage und die Ausbildung der Querstreben müssen also, ausser nach mechanischen, in erster Linie auch nach elektri schen Grundsätzen richtig gewählt werden. Dies geht aus folgenden Überlegungen (Fig. 2) hervor: Bei der Traversengestaltung nach Fhg. 2 bestehen zwischen zwei Phasenleitern 3 und 4 mehrere z. T. paral lel liegende Kriechwege, z. B. der Kriechweg 5 und der Kriechweg 6.
Optimale Bemessungen ergeben sich, wenn man die Befestigungspunkte 7 und 8 der Querverstrebungen 1' so legt, dass durch jede der Verstrebungen 1' zwei Punk te nahezu gleichen Spannungspotentials miteinander ver bunden werden. Dies hat den Vorteil, dass die Querver strebung 1' in einfachster Weise, d. h. mit minimalem Kriechweg und daher ohne umfangreiche Schirme, aus gebildet werden kann. Die- Fig. 1 zeigt, dass derartige Gesichtspunkte bei der bisher geerdeten Metalltraverse nicht auftreten, so dass Diagonalverstrebungen am Plaz- ze sind.
Die Leiter 3 und 4 führen zu hohen Gewichtsbela stungen für die Kunststofftraverse. Es ergeben sich gün stige Kunststoffkonstruktionen, wenn man gemäss Fig. 2 die Zugbeanspruchungen der Traverse in der Hauptsa che durch einen, als eine Art Zugseil ausgebildeten, Zug- Isolator 2 aufnehmen lässt, während die durch die Ge wichtsbelastungen entstehende Druckbeanspruchung der Traverse in der Hauptsache durch einen Druckisolator 2' aufgenommen wird.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist der Kriechweg des Zugisolators 2 zusätzlich des Kriechwe- ges der Querverstrebung 1' grösser als die des Druckiso- lators 2'.
Derartige Isolatoren werden vorzugsweise so gebaut, dass glasfaserverstärkte Kunststoffisolatoren ver wendet werden, in deren Inneren ein verhältnismässig dünner Glasfaserstab liegt, der zur Erzielung einer sehr hohen elektrischen Kriechstromfestigkeit durch Kunst stoffschirme eingehüllt ist, wobei diese Hülle gleichzeitig die Aufgabe hat, eine hohe Witterungsfestigkeit des Iso- lators zu erzielen.
Der glasfaserverstärkte Kunststoffstab allein ist nur in geringem Masse kriechstrom- und witterungsfest. Die Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen Isolators mit dem Glasfaserstab 9 und den Kunststoff hüllen 10 und 11. Diese Hüllen sind als Isolierschirme, d. h. als Ionensperren, aus;gebilddt, um die erforderliche hohe Spannungsfestigkeit zwischen Punkten verschiede nen Spannungspotentials zu erreichen.
In diesem Sinne sind bekanntlich vor allem diejenigen Kriechwege wir kungsvoll, die senkrecht zu der Verbindungslinie zwi schen den Punkten verschiedenen Potentials liegen. Da her haben auch die Kunststoffhüllen 11 einen besonders grossen Tellerdurchmesser.
Die Kunststoffhüllen 10 und 10' seien als Kunst stoffkragen bezeichnet, die Kunststoffhüllen 11 als Kunststoffteller. Diese beiden Kunststoffhüllen unter scheiden sich in starkem Masse in bezug auf ihren elek- trischen Oberflächenkriedhweg. Der Kriechweg eines Kunststoffkragens 10 beträgt beispielsweise 15 cm, der eines Kunststoffkragens 10' 20 cm und der des Kunst- stofftellers 40 cm.
Da, wie -erwähnt, der Zugisolator 2 zusätzlich der Querverstrebung bedeutend länger ist als der Druckiso- lator 2', können als Kunststoffhüllen für den Zugisolator 2 allein die als Kunststoffkragen bezeichneten Kunst stoffhüllen verwendet werden, während als Kunststoff hüllen für den Druckisolator 2' abwechselnd Kunststoff kragen und Kunststoffteller verwendet werden.
Der Zugisolator ist also mit Hüllen von geringem spezifischen Kriechweg (bezogen auf eine Einheitslänge) ausgestattet, der Druckisolator dagegen mit Hüllen von sehr grossem spezifischen Kriechweg.
Für die oben erwähnten glasfaserverstärkten Kunst stoffstäbe ist charakteristisch, dass sie eine sehr hohe Zugfestigkeit ähnlich der von Stahl aufweisen. Weniger gross ist, besonders bei langen glasfaserverstärkten Kunststoffstäben, ihre Druckfestigkeit. Es wird nun der Zugisolator 2, der nach obigen Überlegungen mit gerin gerem spezifischen Kriechweg ausgestattet ist, mit höhe rer spezifischen Zugfestigkeit versehen,
während der Druaklsolator 2' mit höherem spezifischem Kriechweg und höherer mechanischer Druckfestigkeit ausgestattet wird. Die Unterschiede in,der Zug- und Druckfestigkeit der Isolatoren wenden auf wirtschaftliche Weise so er zielt,
dass der Zugisolator 2 mit einem glasfaserverstärk- ten Kunststoffstab von ausreichender Zugfestigkeit aus- gestattet wind und seine Hülle aus dünnwandigen Kunst- stoffknaigen Zeit geringerem spezifischem Kriechweg be steht.
Diese Dünnwandigket der Hülle wiederum bringt den Vorteil mit sich, dass s!ie den Längsdehnungen des Zugstabes bei hoher Zuglast leicht folgen kann.
Der Druckisolator 2' dagegen wird von dickwandi gen Kunststoffhüllen mit hohem spezifischen Kriechweg umgeben mit dem Erfolg, dass durch den grossen Ge samtquerschnitt von glasfaserverstärktem Kunststoff stab und Hülleeine hohe Druckfestigkeit erzielt wird und dass trotz der geringen Isolatorlänge eine ausreichende Spannungsfestigkeit entsteht.
Durch die verschiedene Längenbemessung des Zug- isolatorns 2 zusätzlich der zugehörigen Querverstrebung des Druckisolators 2', (sowie durch ihren verschieden gros sen spezifischen Kriechweg wird erreicht, dass die Quer verstrebungen an Stellen befestigt sind,
die annähernd gleiches elektrisches Spannungspotential aufweisen. Hier durch wird die Aufgabe gelöst, besonders einfache Quer verbindungen zu gestatten, da die Anforderungen an deren elektrische Kriechstromfestigkeit sehr gering sind.
Die Querverstrebungen 1' sind lediglich mit Hüllen aus getattet, die zwar einen Witterungsschütz .darstellen, die Kriechweglänge aber nicht erhöhen. Dieser Aufbau hat grosse Vorteile für die Massenfertigung.
Plastic traverse in an overhead line system The invention relates to a plastic crossbar in an overhead line system of high operating voltage of 100 kV and more, on which traverse dals electrical line rope is attached directly or via hanging or post insulators and which do not have any metal structural parts, e.g. B. fastening tabs.
Plastic traverses have already been proposed and executed, when they are used, the electrical conductors of overhead line systems and switchgear are not attached to suspension or post insulators as before, which are suspended from metal trusses or placed on, but where the electrical conductors are directly connected the trusses are attached and where the trusses themselves are formed as plastic insulators.
There are also solutions in which the conductors are not attached directly to the plastic rail, but rather with the interposition of very shortened suspension or support insulators with a heavily veined insulation layer. While beiispiedswemsie in connection with plastic traverses Häggei! Solators, consisting of only two to three:
Porcelain cap insulators were used, the suspension insulators that were previously suspended on wooden trusses (at <your operating voltage of around 100 kV) wilted up seven to eight porcelain cap insulators. This requires relatively high masts and a relatively large amount of material.
These disadvantages are avoided by means of the plastic traverse according to the invention in that the traverse possesses at least two legs, and that of two legs of the traverse one which absorbs the tensile force is equipped with a smaller cross-section and a lower specific creepage distance, while the other leg, which absorbs the pressure force,
has a larger cross section and a larger specific creepage distance.
The invention is described below with reference to FIGS. 2 and 3, for example.
In contrast to the known design of a metal cross-member according to FIG. 1, in which diagonal struts 1 are arranged between the legs 2, a plastic cross-member according to FIG. 2 only has cross-struts 1 'that are attached to both legs 2 and 2 'are perpendicular, are parallel to each other and no metal parts, z. B. tabs are used. Diagonal braces as shown in Figure 1 are avoided.
This solution has the following advantages: While the metal struts 1 according to Filg. 1 with regard to their position and their training are without any influence on the electrical conditions, since the entire structure of the traverse is at earth potential, i.e. H. is constructed only from a mechanical point of view, this does not apply to the plastic traverse according to FIG. Here the traverse itself is the insulator between the electrical line 3 and E or between two electrical lines 3 and 4 with each other.
The position and the design of the cross struts must therefore be selected correctly, in addition to mechanical, primarily also according to electrical principles. This is evident from the following considerations (Fig. 2): In the truss design according to Fhg. 2 exist between two phase conductors 3 and 4 several z. T. paral lel lying creepage distances, z. B. the creepage distance 5 and the creepage distance 6.
Optimal dimensions are obtained if the fastening points 7 and 8 of the cross braces 1 'are placed in such a way that two points of almost the same voltage potential are connected to one another through each of the braces 1'. This has the advantage that the cross bracing 1 'is very simple, i.e. H. with minimal creepage and therefore without extensive screens, can be formed from. Fig. 1 shows that such aspects do not occur with the previously grounded metal traverse, so that diagonal struts are in place.
The conductors 3 and 4 lead to high weight loads for the plastic truss. There are favorable plastic constructions if, according to FIG. 2, the tensile stresses on the crossbeam in the main surface can be absorbed by a tensile isolator 2 designed as a type of pull rope, while the compressive stresses on the crossbeam mainly caused by the weight loads is received by a pressure isolator 2 '.
As can be seen from FIG. 2, the creepage path of the tension insulator 2, in addition to that of the cross brace 1 ', is greater than that of the pressure insulator 2'.
Such insulators are preferably built in such a way that glass fiber reinforced plastic insulators are used, in the interior of which there is a relatively thin glass fiber rod, which is encased by plastic screens to achieve a very high resistance to electrical leakage current, this shell also having the task of ensuring high weather resistance of the Iso - to achieve lators.
The fiberglass-reinforced plastic rod alone is only slightly resistant to tracking and weathering. Fig. 3 shows an embodiment of such an insulator with the glass fiber rod 9 and the plastic sheaths 10 and 11. These sheaths are used as insulating screens, i. H. as ion barriers, designed to achieve the required high dielectric strength between points of different voltage potential.
In this sense, it is known that especially those creepage distances are effective that are perpendicular to the connecting line between the points of different potentials. The plastic sleeves 11 therefore also have a particularly large plate diameter.
The plastic sleeves 10 and 10 'are referred to as plastic collars, the plastic sleeves 11 as plastic plates. These two plastic casings differ greatly in terms of their electrical surface path. The creepage distance of a plastic collar 10 is, for example, 15 cm, that of a plastic collar 10 'is 20 cm and that of the plastic plate is 40 cm.
Since, as mentioned, the tension isolator 2 is also significantly longer than the cross brace than the pressure isolator 2 ', only the plastic sleeves designated as plastic collars can be used as plastic sleeves for the tension isolator 2, while the plastic sleeves for the pressure isolator 2' alternately Plastic collars and plastic plates can be used.
The tension insulator is therefore equipped with shells with a small specific creepage distance (based on a unit length), whereas the pressure insulator is equipped with shells with a very large specific creepage distance.
It is characteristic of the glass fiber reinforced plastic rods mentioned above that they have a very high tensile strength similar to that of steel. Their compressive strength is less, especially with long glass fiber reinforced plastic rods. The tensile insulator 2, which according to the above considerations is equipped with a lower specific creepage path, is now provided with higher specific tensile strength,
while the pressure insulator 2 'is equipped with a higher specific creepage distance and higher mechanical pressure resistance. The differences in, the tensile and compressive strength of the insulators apply in an economical way so he aims
that the tensile insulator 2 is equipped with a fiberglass-reinforced plastic rod of sufficient tensile strength and that its shell is made of thin-walled plastic with a shorter specific creepage distance.
This thin-walled envelope in turn has the advantage that it can easily follow the longitudinal expansions of the tension rod at high tensile loads.
The pressure isolator 2 ', on the other hand, is surrounded by thick-walled plastic sheaths with a high specific creepage path, with the result that the large overall cross-section of the glass fiber-reinforced plastic rod and sheath achieve a high level of compressive strength and that, despite the short insulator length, sufficient dielectric strength is achieved.
Due to the different length measurements of the tension isolator 2 in addition to the associated cross bracing of the pressure insulator 2 ', (as well as their different sizes of specific creepage distance, it is achieved that the cross braces are attached to places where
which have approximately the same electrical voltage potential. This solves the problem of allowing particularly simple cross connections, since the requirements for their electrical leakage current resistance are very low.
The cross struts 1 'are only equipped with covers which, although they represent a weather contactor, do not increase the creepage distance. This structure has great advantages for mass production.