DD203995A1 - Hochspannungsisolator - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsisolator, der vorwiegend in Energieversorgungseinrichtungen verwendet wird. Es ist Ziel der Erfindung, einen technisch einfachen und technologischen kostenguenstigen Hochspannungsisolator zu entwickeln. Die Aufgabe der Erfindung, den festigkeitstragenden Strunk eines Hochspannungsisolators in der Querschnittsform so zu gestalten, dasz das Verhaeltnis zwischen dem Materialeinsatz und der uebertragbaren mechanischen Belastung bei gleichzeitiger Beachtung der technisch-technologischem Moeglichkeiten optimal ist, wird geloest, indem der Strunkquerschnitt die Form eines gleichschenkligen, vorzugsweise gleichseitigen Dreiecks besitzt, dessen Ecken abgerundet sein koennen, wobei bei Belastung durch Biegung eine Dreieckseite, im Fall des gleichschenkligen Dreiecks die kuerzere, in der Zone der maximalen Biegezugspannung, die gegenueber liegende Ecke in der Zone der maximalen Biegedruckspannung liegt (Fig.2). Hauptanwendungsgebiet der Erfindung ist die Isolatorenherstellung.

Description

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Peter lädier P 864

IPK: H 01 B,17/00 2.3.1982

Titel der Erfindung Hoehspannungsisolator

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsisolator, der vorwiegend in EnergieVersorgungseinrichtungen verwendet wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die bisher bekannte und angewandte Form des Hochspannungsisolators setzt sich aus dem festigkeitstragenden Strunk, der in der Regel einen Kreisquerschnitt besitzt, und den darüber hinausragenden Schirmen zur Gewährleistung der elektrischen Anforderungen zusammen. Diese Form resultiert einerseits aus den begrenzten Formgebungsmöglichkeiten der bekannten keramischen Technologie, wurde aber auch, teilweise ebenfalls technologisch bedingt, für Isolatoren aus anderen Werkstoffen, z. B, Kunststoffen, übernommen. Andererseits hat die Kreisfona des Strunkquerschnittes die Eigenschaft, daß Biegebelastungen beliebiger Richtungen der gleiche Widerstand entgegengebracht wird»

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Desweiteren ist. ein Isolator bekannt, dessen Kern aus einem oder mehreren Rechtecken besteht (DE-OS 2 734 438), Diese wie jede vom Kreis abweichende Quersehnittsform zeichnet sich dadurch aus _} daß in einer Vorzugsriehtung höhere Biegemomente übertragen werden können als beim flächengleichen Kreisquerschnitt, Dabei tritt jedoch in einer anderen Richtung eine geringere Festigkeit auf.

Ziel der Erfindung

_en

Es ist Ziel der Erfindung,einen technisch einfach) und technologisch kostengünstigen Hochspannungsisolator zu entwickeln.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde_s den festigkeitstragenden Strunk eines Hochspannungsisolators in der Querschnittsform so zu gestalten, daß das Verhältnis zwischen dem Materialeinsatz und der übertragbaren mechanischen Belastung bei. gleichzeitiger Beachtung der technisch-technologischen Möglichkeiten optimal erreicht wird,.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, indem der Strunk als gleichschenkliges, vorzugsweise gleichseitiges Dreieck ausgeführt ist. Bei Anwendung eines gleichschenkligen Drei-' ecks ist dabei eine Seite kurzer als die beiden anderen auszuführen, Die Ecken des Dreiecks können mehr oder weniger gerundet sein. Die Schirme können aus dem gleichen Werkstoff angeformt, nachträglieh aus anderem Werkstoff, vorzugsweise Kunststoff, aufgesetzt werden oder bspw, bei Innenraumisolatoren entfallen.

Der Isolator kann vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die mechanische Beanspruchung zumindest teilweise durch Biegung erfolgt und die Biegerichtung bzw, die Richtung der maximal mög-

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lichen Biegebelastung bekannt ist. Der Isolator ist so anzuordnen, daß die kurze Seite des gleichschenkligen Dreiecks bzw. eine Seite des gleichseitigen Dreiecks in der Zone der maximalen Biegezugspannung liegt.. In diesem Pail ist die Biegezugspannung eindeutig geringer als bei Anwendung eines flächengleichen Kreisquerschnittes. Sie ist ebenfalls wesentlich geringer als bei Anwendung eines entsprechenden quadratischen oder rechteckigen Querschnittes» Im Gegensatz zum Kreis- oder R_echteckquerschnitt hat der dreieckige Querschnitt eine unsymmetrische Spannungsverteilung, d. h. der relativ geringen Biegezugspannung steht eine größere Biegedruckspannung gegenüber. Dieses Verhalten kommt den Materialeigenschaften vieler Isolierstoffe, besonders der keramischen Werkstoffe, entgegen, deren Druckfestigkeit wesentlich höher ist als ihre Zugfestigkeit. Bei Anwendung des Dreieckquerschnitts werden also die festigkeitssteigernden Effekte, daß durch die vom Kreis abweichende Profilierung die Biegefestigkeit in einer Yorzugsriehtung auf Kosten anderer Richtungen erhöht wird und daß durch die unsymmetrische Spannungsverteilung die Biegefestigkeit auf Kosten der für das Material ungefährlicheren Druckspannungen erhöht wird, ausgenutzt.

Den erstgenannten Effekt hat der Dreieckquerschnitt mit dem Rechteckquerschnitt gemeinsam. Für die Ausnutzung des zweiten Effektes ist das Dreieck die geometrisch günstigste Möglichkeit. Es gibt zwar andere Profile, die ebenfalls die lutzung der beiden genannten Effekte erlauben, wie z. B. das T-förmige Profil. Bei gleichzeitiger Beachtung der technologischen Pertigungsmöglichkeiten sowie der entstehenden Bedingungen zur Aufbringung der S_ehirme ist jedoch das Dreieckprofil als technisch-technologisches Optimum anzusehen. Besteht der Strunk mit Dreieckquerschnitt zum Beispiel aus Hochspannungsporzellan, so sind die modernen Formgebungsverfahren des isostati3chen Pressens und der Weißformgebung anwendbar.

Ausführungsbeispiel

An einem Ausfü^hungsbeispiel und dazugehöriger Prinzipzeichnung soll die erfindungsgemäße Lösung sowie ihre vorteilhafte Funk-

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tion näher erläutert werden. Der Isolator ist in Fig. 1, sein Schnitt A - A in Pig. 2 dargestellt.

Die Armaturen 1 sind dem Strunk 2 angepaßt, der als Querschnitt ein gleichseitiges Dreieck hat. Der Strunk 2 besteht aus Hochspannungsporzellan. Die S_ehirme 3 bestehen aus elastischem kriechstrombeständigen Kunststoff und sind auf den Strunk aufgeklebt. Dabei dienen die Wülste 4 zur Fixierung« Der Isolator ist so angebracht, daß die Richtung der Biegekraft F mit der Richtung einer Ecke des Querschnittprofils übereinstimmt. Fig. 3 zeigt die Spannungsverteilung über den in Fig. 4 dargestellten Querschnitt, Bei Einwirkung der Biegemomente IL ist die Biegezugspannung υ , nur halb so groß wie die Biegetruckspannung 6"_bd» Die Biegezugspannung beträgt nur 64 % derjenigen, die man erhalten würde, wenn ein flächengleicher Kreisquerschnitt eingesetzt werden würde und 76 % derjenigen, die man erhalten würde_s wenn ein flächen- gleieher quadratischer Querschnitt eingesetzt werden würde. Dieser positive Effekt entsteht, wenn die vorgegebene BeIastungsrichtung eingehalten wird* Die Biegezugspannung ist geringer als die des flächengleichen Kreisquerschnitts ₉ wenn die tatsächliche Belastungsrichtung weniger als 20 von der Yorzugsrichtung abweicht. Im absolut ungüstigsteP. Fall, das ist eine Abweichung von der Yorzugsrichtung um 60 , ist die Biegezugspannung um 29 % großer als die des flächengleiehen Kreisquerschnitts. Die Festigkeitserhohung in der bevorzugten Richtung ist damit größer als die Festigkeitserniedrigung in der benachteiligten Richtung. Der Isolator ist damit ausgezeichnet geeignet zur Aufnahme einer hohen Biegebelastung aus einer definierten Richtung, wie das bspw. beim statischen Seilzug der Fall ist. Er kann aber noch relativ gut Biegebelastungen aus beliebigen Richtungen übertragen_s z. B. kurzzeitige und wechselnde Windebelastung.

Claims (3)

Erfindungaanspruch

1". Hochs panntmgs isolator j bestehend aus einem beiderseitig armierten stabartigen Isolierkörper, gekennzeichnet dadurch, daß der Strunkquerschnitt die Form eines gleichschenkligen, vorzugsweise gleichseitigen Dreiecks besitzt j dessen Ecken abgerundet sein können, wobei "bei Belastung durch Biegung eine Dreieckseite, im Pall des gleichschenkligen Dreiecks die kürzere, in der Zone der maximalen Biegezugspannung, die gegenüberliegende Ecke in der Zone der maximalen Biegedruckspannung liegt.

2« Hochspannungsisolator nach Punkt I₉ gekennzeichnet,dadureh, daß die Schirme nachträglich, vorzugsweise aus kriechstrombeständigem hochflexiblen Kunststoff angebracht sind.

3« Hochspannungsisolator nach. Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß' der dreieckförmige Strunkquerschnitt des Isolierkörpers an den armierten Enden in einen kreisförmigen oder näherungsweise kreisförmigen Querschnitt übergeht.

.- Hierzu 1 Seite Zeichnungen -