DE1091643B

DE1091643B - High-voltage insulator with fittings arranged on the face side, which is exposed to influences that form foreign layers

Info

Publication number: DE1091643B
Application number: DES49840A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Marcel Zuehlke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1956-08-04
Filing date: 1956-08-04
Publication date: 1960-10-27

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung befaßt sich mit Isolatoren bzw. Isolatoranordnungen, welche für hohe und höchste Spannungen verwendet werden und die fremdschichtbildenclen Einflüssen unterworfen sind. Fremdschichten bilden sich durch Ansatz von Fremdteilchen, die aus der umgebenden Atmosphäre stammen. Es sind dies Staub, Flugasche, Salz, Ruß usw. sowie Wasser. Die Fremdschichten sind also bei hoher Luftfeuchtigkeit elektrolytische Leiter und setzen die Überschlagsspannung des Isolators herab. Alle Versuche, die Überschlagsspannung des Isolators unter Fremdschichteinfluß zu erhöhen, liefen bisher darauf hinaus, eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung über die Länge des Isolators bzw. der Isolatoranordnung zu erreichen. Man hat also die Erniedrigung der Überschlagsspannung ausschließlich der Spannungsverzerrung, die durch die Fremdschicht herbeigeführt wird, zugeschrieben. Die Erfindung beruht aber auf einer anderen Erkenntnis vom Wesen des Oberflächen-Überschlags. The invention is concerned with isolators or isolator assemblies, which are used for high and highest voltages and which form foreign layers Are subject to influences. Foreign layers are formed by the attachment of foreign particles the surrounding atmosphere. These are dust, fly ash, salt, soot, etc., as well as water. the So foreign layers are electrolytic conductors at high humidity and reduce the breakdown voltage of the insulator. All attempts to reduce the withstand voltage to increase the insulator under the influence of foreign layers, so far amounted to a as uniform as possible a voltage distribution over the length of the insulator or the insulator arrangement reach. So one has the lowering of the flashover voltage excluding the voltage distortion, which is brought about by the foreign layer, attributed. The invention is based on another insight into the nature of the surface rollover.

Der Überschlag eines fremdschichtbehafteten Isolators entsteht nämlich aus Vorentladungen, welche über die leitende Fremdschicht mit Strom gespeist werden. Wenn diese Vorentladungen eine hohe Stromdichte erreichen, kommt es zur Entstehung des Überschlags. Der Stromfluß der Vorentladungen ist in diesem Fall nicht mehr mit gleicher Stromdichte über die ganze Oberfläche verteilt, sondern verdichtet sich auf einzelne Pfade, im Grenzfall auf einen einzigen stromdichten Pfad, der eine »Zündbrücke« bildet. Diese Kontraktion des Stromflusses ist eine Folge des negativen Temperaturkoeffizienten des Fremdschichtwiderstandes. The flashover of an insulator with a foreign layer arises from pre-discharges, which over the conductive foreign layer can be fed with electricity. When these pre-discharges have a high current density reach, the rollover occurs. The current flow of the pre-discharges is in this case no longer distributed with the same current density over the entire surface, but condenses on individual ones Paths, in the borderline case on a single current-dense path, which forms an "ignition bridge". These Contraction of the current flow is a consequence of the negative temperature coefficient of the foreign layer resistance.

Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß die Überschlagsspannung des fremdschichtbehafteten Isolators erhöht wird, wenn man das Verdichten des Stromflusses der Vorentladungen auf einzelne oder einen einzigen Pfad, insbesondere die Stromstärke der Glimmbögen, einschränkt. Dieses Verdichten des Stromflusses der Entladungen wird erfindungsgemäß dadurch eingeschränkt, daß die Oberfläche des Isolators über die gesamte dem Fremdschichtniederschlag ausgesetzte Länge in eine Anzahl paralleler, in Richtung der Kriechströme verlaufender Flächenstreifen unterteilt ist, die durch Streifen mit geringerem Haftvermögen für die Fremdschichtteilchen, als es die Flächenstreifen besitzen, voneinander getrennt sind. Jede Vorentladung kann dann nur noch von einem Bruchteil des Stromes gespeist werden, welcher über die ganze Breite der Fremdschicht fließt. Es können dann nur noch Glimmbögen mit einem niedrigen Zündvermögen entstehen, welches nicht für den Voll-Überschlag ausreicht.The invention is based on the knowledge that the flashover voltage of the contaminated layer Isolator is increased if you compress the current flow of the pre-discharges on individual or a single path, in particular the amperage of the glow arcs, restricts. This compression of the The current flow of the discharges is restricted according to the invention in that the surface of the insulator over the entire length exposed to the precipitation layer in a number of parallel directions the leakage currents of running surface strips is subdivided by strips with less adhesion for the foreign layer particles are separated from each other than the surface strips have. Each pre-discharge can then only be fed by a fraction of the current that is above the entire width of the foreign layer flows. Then only glow arcs with a low ignition capacity can be used arise, which is not sufficient for the full rollover.

Die Unterteilung der gesamten Oberflächenfremd-Hochspannungsisolator The subdivision of the entire surface extraneous high voltage insulator

mit stirnseitig angeordneten Armaturen,with fittings arranged at the front,

der fremdschichtbildenden Einflüssenthe foreign layer-forming influences

ausgesetzt istis exposed

Anmelder:Applicant:

Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Siemens-Schuckertwerke
Corporation,
Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Marcel Zühlke, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Ing. Marcel Zühlke, Berlin-Siemensstadt,
has been named as the inventor

schicht in eine Anzahl paralleler Flächenstreifen läßt sich gemäß der weiteren Erfindung in verschiedener Weise durchführen. So kann man z. B. die Oberfläche durch Längstrennstreifen unterteilen, die ein geringes Haftvermögen für die sich aus der Atmosphäre niederschlagenden Fremdschichtteilchen besitzen. Als Mittel zur Erzielung geringeren Haftvermögens kann der Isolator eine besondere Oberflächenform erhalten, z.B. mit Längsrippen, insbesondere kantigen Rippen, versehen sein. An diesen Kanten wird sich gar keine oder nur eine schwachleitende Fremdschicht ausbilden können, sie sind also Unterbrechungsstellen, die das Übertreten des Fremdschichtstromes in den benachbarten Flächenstreifen verhindern.layer in a number of parallel surface strips can be according to the further invention in different Way to perform. So you can z. B. divide the surface by longitudinal dividing strips, which have a low Have adhesion for the foreign layer particles precipitating from the atmosphere. As a means in order to achieve a lower adhesive strength, the insulator can be given a special surface shape, e.g. be provided with longitudinal ribs, in particular angular ribs. There will be no or at all on these edges can only form a weakly conductive foreign layer, so they are interruption points that Prevent the foreign layer current from crossing into the adjacent surface strips.

Ein weiteres Mittel zur Unterteilung der Oberfläche in Längsstreifen kann darin bestehen, daß man für die Längstrennstreifen eine Glasur mit fremdschichtabweisender Wirkung anwendet. Auf dieser Glasur kann dann der Staub keine dichten Lagen bilden, so daß die Glasur verkrustet. Wenn man den Längstrennstreifen die Eigenschaft gibt, daß ihre Temperatur erhöht ist, kann man erreichen, daß sie trocken und daher nichtleitend bleiben.Another means of dividing the surface into longitudinal strips can be that one for the The longitudinal separating strips apply a glaze with a foreign layer-repellent effect. On this glaze the dust cannot form dense layers, so that the glaze becomes encrusted. If you have the sash the property gives that its temperature is increased, one can achieve that it is dry and therefore remain non-conductive.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 9 näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen die zu einem Überschlag führenden Vorgänge bei einem normalen glatten, zylindrischen Isolator und die Fig. 3 und 4 ein den Überschlag verhinderndes Mittel, angewendet auf den normalen glatten, zylindrischen Isolator. Die Fig. 5 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungs-The invention is explained in more detail with reference to FIGS. Figs. 1 and 2 illustrate the to processes leading to flashover in a normal smooth, cylindrical insulator and FIG. 3 and 4, an anti-flashover agent applied to the normal smooth cylindrical insulator. FIGS. 5 to 9 show different embodiments

009 629/329009 629/329

beispiele von Isolatoren nach der Erfindung, teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt in schematischer Darstellung.examples of insulators according to the invention, partly in view and partly in section in schematic Depiction.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Isolator mit 1, die Armaturen mit 5 und 6 und die Fremdschicht mit 2 bezeichnet. Der am Anfang fließende Kriechstrom ist durch die gestrichelten Linien 4' angedeutet. Beim Entstehen einesGlimmbogens3 ziehen sich die Kriechströme 4 an den Punkten 3' und 3" zusammen. Bei einer genügend hohen Stromdichte wird sich dann ein Überschlag zwischen den Armaturen 5 und 6 des Isolators ausbilden.According to FIGS. 1 and 2, the insulator is labeled 1, the fittings are labeled 5 and 6, and the foreign layer is labeled 2 designated. The leakage current flowing at the beginning is indicated by the dashed lines 4 '. At the If a glow arc3 occurs, the leakage currents are drawn 4 at points 3 'and 3 "together. If the current density is high enough, a Form a flashover between the fittings 5 and 6 of the insulator.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Seitenansicht und den Querschnitt eines Isolators, welcher mit Längstrennstreifen in Form von Vorsprüngen 7 bis 10 \ersehen ist. Die zwischen den Längstrennstreifen auf der Isolatoroberfläche haftenden Fremdschichten sind mit 11 bis 14 beziffert. Da die die Längstrennstreifen bildenden Vorsprünge eine geringere Haftfähigkeit für die aus der Atmosphäre sich absetzenden Fremdteilchen als die zwischen ihnen liegenden Isolatoroberflächenteile haben, so bilden sie ein Hindernis für das Übertreten der Kriechströme von dem einen Flächenstreifen zum benachbarten. Um das auch in der Zeichnung anzudeuten, sind in der Fig. 3 die Vorsprünge ohne Fremdschichtüberzüge dargestellt. Entsteht jetzt ein Glimmbogen 16, so werden sich die Kriechströme 4 wieder an den Punkten 16' und 16" zusammenziehen. Das können aber nur die Kriechströme 4" und 4'" in dem von den Vorsprüngen 7 und 8 begrenzten Flächenstreifen 11 tun. Es können aber nicht die Kriechströme aus den benachbarten Flächenstreifen 12 und 14 zu diesem Glimmbogen 16 gelangen. Die Stromdichte im entstehenden Glimmbogen ist also geringer.3 and 4 show the side view and the cross section of an insulator, which with longitudinal dividing strips in the form of projections 7 to 10 \ can be seen. The one between the longitudinal dividing strips on the insulator surface Adhering foreign layers are numbered 11 to 14. Since those forming the longitudinal dividers Projections have a lower adhesiveness for the foreign particles settling out of the atmosphere than the insulator surface parts lying between them, they form an obstacle to trespassing the leakage currents from one strip to the next. This is also the case in the drawing To indicate, the projections are shown in Fig. 3 without foreign layer coatings. Now emerges a Glimmbogen 16, the leakage currents 4 will contract again at the points 16 'and 16 ". However, only the leakage currents 4 ″ and 4 ′ ″ in the area strip delimited by the projections 7 and 8 can do this 11 do. However, the leakage currents from the adjacent surface strips 12 and 14 cannot reach this glow arc 16. The current density in the glow arc produced is therefore lower.

Es ist vorteilhaft, die Zahl der Trennstreifen mit geringem Haftvermögen bzw. der Längsflächenstreifen möglichst groß zu machen. Die Stromdichte wird dadurch in den Fremdschichten auf immer geringere Werte stabilisiert. Im Idealfall einer unendlich feinen Unterteilung könnten sich überhaupt keine Glimmbögen mehr bilden, sondern nur noch Streifenentladungen kleiner Stromdichte, d. h. also viele parallele Glimmflächen.It is advantageous to reduce the number of separating strips with low adhesion or the longitudinal surface strips to make it as big as possible. As a result, the current density in the foreign layers becomes ever lower Values stabilized. In the ideal case of an infinitely fine subdivision, there could be no glowing arcs at all form more, but only strip discharges of low current density, d. H. so many parallel Glow surfaces.

Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Isolators 17 im Querschnitt, bei dem die Oberfläche des Isolators durch viele Längstrennstreifen 18 in eine große Zahl von schmalen fremdschichtbehafteten Längsstreifen 19 aufgeteilt ist.Fig. 5 shows an embodiment of an insulator 17 in cross section, in which the surface of the Isolator by many longitudinal separating strips 18 in a large number of narrow contaminated foreign layers Longitudinal strip 19 is divided.

Diese Unterteilung der Oberfläche kann bei allen Isolatortypen für Freiluft und Innenraum durchgeführt werden. Die Fig. 6 und 7 zeigen z. B. einen Langstabilisator mit einer Kappe 20, einem Schaft 21, Schirmen 22 und Längstrennstreifen, z. B. Längsrippen 23, teilweise in der Ansicht, im Längs- und im Querschnitt schematisch. Die prinzipiell gleiche Ausbildung können auch die Glieder einer Isolatorkette haben, die aus Kappenisolatoren nach der Fig. 8 bestehen können. Die Fig. 8 zeigt einen Querschnitt eines Kappenisolators mit einem Isolatorkörper 24 mit Längstrennstreifen, z. B. Längsrippen 25, mit einer Kappe 26 und einem Klöppel 27.This subdivision of the surface can be carried out for all types of insulators for outdoor and indoor use will. Figs. 6 and 7 show e.g. B. a long stabilizer with a cap 20, a shaft 21, Umbrellas 22 and longitudinal dividers, e.g. B. longitudinal ribs 23, partly in the view, in the longitudinal and in the Schematic cross-section. In principle, the same training can also be used for the links of an isolator chain which can consist of cap insulators according to FIG. 8. Fig. 8 shows a cross section of a Cap insulator with an insulator body 24 with longitudinal dividing strips, e.g. B. longitudinal ribs 25, with a Cap 26 and a clapper 27.

Es ist nicht erforderlich, den Längsrippen eine große Höhe 28 zu geben (vgl. Fig. 9), es genügt vielmehr, daß sie kleine Vorsprünge 29 bilden. Wesentlich ist, daß Kanten vorhanden sind, weil diese Formung der Isolatoroberfläche an den Kanten einen Fremdschichtansatz verhindert.It is not necessary to give the longitudinal ribs a great height 28 (see. Fig. 9), it is rather sufficient that they form small projections 29. It is essential that edges are present because this formation of the The insulator surface at the edges prevents the build-up of a foreign layer.

Man kann die Unterteilung der Isolatoroberfläche, bei der Trennstreifen geringeren Haftvermögens mit Längsstreifen mit Fremdschichtniederschlag abwechseln, auch auf andere Weise als durch Längsrippen herbeiführen. Man kann z. B. an Stelle der Längsrippen die Oberfläche mit Glasurstreifen mit fremdschichtabweisender Wirkung versehen. DieseOne can subdivide the insulator surface, with the separating strips having lower adhesion alternate with longitudinal stripes with foreign layer precipitation, also in a way other than longitudinal ribs bring about. You can z. B. in place of the longitudinal ribs with the surface with glaze strips provided with a foreign layer repellent effect. These

ίο sind auch wasserabstoßend. Eine solche Glasur kann z. ß. aus Siliconen oder ähnlichen Stoffen bestehen.ίο are also water repellent. Such a glaze can z. ß. consist of silicones or similar substances.

Die Isolatoren selbst können aus den für Isolatoren üblichen Stoffen, wie z. B. Gießharz, Kunstharzpreßstoff, Keramik, Glas, Preßglas u. dgl., bestehen. Gießharze und Preßglas eignen sich besonders gut, weil bei ihnen Längsrippen in einfacher Weise dadurch herstellbar sind, daß man die aneinanderstoßenden Ränder der einzelnen die Gießform bildenden Teile der Form so ausführt, daß sich die Längsrippen beimThe insulators themselves can be made of the usual materials for insulators, such as. B. cast resin, synthetic resin molded material, Ceramic, glass, pressed glass and the like., Exist. Casting resins and pressed glass are particularly suitable because at them longitudinal ribs can be produced in a simple manner that one of the abutting edges of the individual parts of the mold forming the mold executes so that the longitudinal ribs when

ao Gießen bzw. Pressen ergeben.ao casting or pressing result.

Die einzelnen Mittel, welche das Übertreten der Kriechströme von einem Fremdschichtstreifen in einen benachbarten Fremdschichtstreifen verhindern, können auch miteinander kombiniert werden. Man kann z. B.The individual means which prevent the leakage currents from crossing a foreign layer strip into a Prevent neighboring stripes of foreign layers can also be combined with one another. You can z. B.

die Vorsprünge mit einer Glasur aus fremdschichtabweisenden und/oder eine Erwärmung bewirkenden Stoffen versehen.the projections with a glaze of foreign layer repellent and / or substances that cause heating.

Claims

Patent claims:

1. High-voltage insulator with fittings arranged on the face side, the foreign layer forming Is exposed to influences, characterized in that the surface of the insulator over the entire The length exposed to the precipitation layer is divided into a number of parallel lengths in the direction of the leakage currents extending surface strips (19) is divided by strips (18) with less adhesion for the foreign layer particles than the surface strips (19) have, separated from one another are.

2. Insulator according to claim 1, characterized in that the strips (18) have less adhesion are formed by a special shape of the insulator surface.

3. Insulator according to claim 2, characterized in that the strips (18) have less adhesion have the form of angular longitudinal ribs on the insulator surface.

4. Insulator according to claim 1, characterized in that the strips (18) have less adhesion consist of a material with a foreign layer repellent effect.

5. An insulator according to claim 4, characterized in that foreign coating repellent material as silicones or similar substances \ ^r are erwendet.

Considered publications:
German Patent Nos. 949 838, 843 561;
British Patent Nos. 209 245, 304 057,
424 306;

German patent application ρ 9057 D VIIId / 21cD (published November 15, 1951);

German interpretation L 19372 VIII d / 21c (published on March 22, 1956);
"ETZ" magazine (1952), issue 3, pp. 57 to 62.

1 sheet of drawings