DE110961C - - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT. \%

Stützisolator für hohe Spannungen.

Die bisher als Isolatoren in die Starkstromtechnik eingeführten Porzellanglocken sind im Laufe der Jahre durch mancherlei Abänderungen aus den früheren Telegraphenglocken hervorgegangen, wobei man jedoch nur die linearen Gröfsenabmessungen änderte, die äufsere Form aber beibehielt. Die auf diese Weise entstandenen Starkstromisolatoren entsprechen jedoch, wenn es sich um höhere Spannungen handelt, nicht den an .solche Isolatoren zu stellenden Forderungen.

Die Bedingungen, welche ein Hochspannungsisolätor erfüllen mufs, um praktisch brauchbar zu sein, sollen nachstehend aufgezählt und im Anschlüsse hieran die eigenartige Formgebung und die hierdurch erzielte neue technische Wirkung des vorliegenden Hochspannungsisolators begründet werden.

Zunächst ist es erforderlich, auf eine Erscheinung, welche in der Literatur bis jetzt noch nicht erwähnt ist, kurz einzugehen, weil hierdurch der erste Anstofs zu vorliegender ErOndung gegeben wurde.

Umfangreiche Versuche haben gezeigt, dafs bei den zur Zeit üblichen Formen der Hochspannungsisolatoren (Fig. 1) bei höheren Spannungen die infolge Regens sich bildenden Wassertropfen nicht dem Gesetze der Schwere folgend, vertical vom unteren Rande des Aufsenmantels α abtropfen, sondern in bestimmten Curven von den Rändern der Glocke der Stütze zustreben und dem Hochspannungsstrome hierdurch einen Weg nach der Isolatorstütze und somit auch der Erde bieten. Bei starkem Regen bilden sich an Stelle der Wassertropfen richtige Wasserfäden aus, und diesen folgen die Entladungen von der Leitung zur Stütze direct, so dafs der Isolator gewissermafsen im Nebenschlüsse liegt und seine Isolirfähigkeit aufgehoben wird. Diese eigenthümliche Erscheinung läfst sich damit erklären, dafs die Stützen in jenem Augenblicke von entgegengesetztem Potentiale wie die vom Wasser benetzten Oberflächen des Isolators sind. Es findet somit zwischen den elektrostatisch geladenen Wassertropfen und der Stütze eine directe Anziehung statt, wodurch die erwähnte Erscheinung hervorgerufen wird.

Es hat sich gezeigt, dafs die geschilderte Erscheinung durch eine fächerartige Ausbreitung des Mantels und hierdurch bedingtes weiteres Abrücken der Ränder von der Stütze nur in geringem Mafse vermindert wurde. Dagegen ergab sich durch Hinzufügen eines in den Entladeweg der Wassertropfen vorgeschobenen Mantels (s. Fig. 2) eine ganz neuartige Wirkung.

Die vorher vorhandene anziehende Wirkung zwischen Stütze und geladenen Wassertropfen verwandelte sich in eine deutlich wahrnehmbare abstofsende Wirkung. Diese abstofsende Wirkung läfst sich damit erklären, dafs der vorgeschobene Mantel, welcher sich unter dem Einflüsse von Sprühregen auf seiner Oberfläche mit einer feinen Wasserschicht überzieht, eine elektrostatische Schirmwirkung ausübt, . weil seine Potentialfläche von gleichern Vorzeichen wie die des Aufsenmantels ist.

Hiermit war zwar der zu beschreitende Weg für die neue Formgebung des Isolators vorgezeichnet, aber die zweckmä'fsigsten Abmessungen noch nicht endgültig festgelegt, da hierbei noch eine Reihe nicht minder wichtiger Punkte berücksichtigt werden müssen.

Soll ein Hochspannungsisolator technisch brauchbar sein, so mufs er folgende Eigenschaften besitzen:

ι. Genügende mechanische Festigkeit gegen Zug und Druck; . ...

2. genügende Durchschlagsfestigkeit;

3. grofse Oberflächenisolation;

4. Verhinderung von Entladungen nach der Stütze (wie oben beschrieben);

5. Schutz gegen Insecten.

Punkt ι und 2 brauchen nicht weiter erörtert zu werden, weil sie mit vorliegender Erfindung nur in losem Zusammenhange stehen. Sowohl die genügende mechanische Festigkeit als auch die elektrische Durchschlagsfestigkeit hängen von der zweckmäfsigen Wahl der Stärke und der Anordnung, sowie der Güte des Materials ab. Eine grofse Wichtigkeit hat der dritte Punkt: die Oberflächenisolation. Ist ein Isolator der Einwirkung des niederströmenden Regens ausgesetzt, so überziehen sich naturgemäfs die dem Regen ausgesetzten Flächen des Isolators mit einer dünnen Wasserschicht, welche für die hochgespannte Elektricität einen vorzüglichen Leiter abgiebt. Man hat daher zur Vergröfserung der isolirenden Oberfläche sich vielfach nicht darauf beschränkt, nur einen Mantel zu verwenden, sondern deren mehrere, welche man innerhalb des Aufsenmantels unterbrachte (Fig. 1).

Durch die Anordnung mehrerer Mäntel allein ist ein solcher Isolator indessen immer noch nicht technisch verwerthbar. Es kommt sehr auf die Formgebung und gegenseitige Anordnung der Mantel an.

Das von dem Isolator abtropfende Regenwasser fällt, wenn zunächst von der elektrostatischen Wirkung (nach 4) abgesehen wird, auf den Tragarm des Leitungsgestänges und spritzt, weil die Unterkante des Isolators mit Rücksicht auf die Biegungsfestigkeit der eingekitteten Stütze nur wenige Centimeter Abstand von diesem Tragarme haben darf, auf den Isolator zurück, dringt in dessen innere Theile ein und bedeckt auf diese Weise die vom Regen nicht unmittelbar erreichbaren Flächen mit Wassernebel. Da nun die Oberflächenleitungsfähigkeit ganz davon abhängt, wie grofs das Verhältnifs der nafswerdenden Flächen zu den auch bei starkem Regen trocken bleibenden Flächen gewählt wird, so ist bei der Formgebung besonders hoher Werth hierauf zu legen. Die mehrmanteligen Hochspannungsisolatoren (vergl. Electrical Review [New York] Bd. 32, S. 15, Fig. i, amerikanisches Patent 520367, D. R. P. 69584 u. a. m.) lassen häufig gerade in dieser Beziehung die durchaus unzweckmäfsigste Formgebung erkennen. Bei solchen Isolatoren sind nämlich häufig, wie in Fig. ι dargestellt, die Mäntel cylindrisch in einander steckend angeordnet und streben, schwach sich erweiternde Hohlräume einschliefsend, entweder ganz oder nahezu vertical nach unten. Hierdurch ist dem Spritzwasser der Zutritt bis in die inneren Theile des Isolators ermöglicht, wodurch die Oberflächenisolation erheblich herabgedrückt wird. Die Formgebung des vorliegenden Isolators ist von diesen erwähnten Isolatoren wesentlich abweichend. Die Form der Mantel und ihre Anordnung läfst sich am besten vergleichen mit mehreren aufgespannten und in einander steckenden, verschieden grofsen Regenschirmen. In Fig. 2 sind deren drei angeordnet. Der innerste Mantel, der im Wesentlichen, wie erwähnt, einen Schutzmantel gegen die Randbezw. Stutzenentladungen (Punkt 4) bildet, schützt die Innenflächen des mittleren Mantels, dieser wiederum die Innenflächen des äufseren Mantels. Der Isolator bleibt somit selbst unter Einwirkung stärksten Spritzwassers in seinen inneren Hohlräumen trocken. Statt der dargestellten drei Mäntel können daher auch mehrere angeordnet sein. Es können beispielsweise zwischen dem Schutzmantel und dem Aufsenmantel statt des einen Mantels noch beliebig viele andere, von gleicher Form eingeschaltet werden, welche nur zur Vergröfserung der Oberflächenisolation beitragen würden. Ebenso können zwischen dem Schutzmantel und der Stütze noch ein oder mehrere solcher ebenfalls die Oberflächenisolation erhöhender Mäntel angebracht werden. Da bei 'dem vorliegenden Isolator die Ausbreitung der Mäntel unter möglichst spitzem Winkel gegen die Horizontale erfolgt, wird, abgesehen von der dargelegten gegenseitigen Deckung, noch der weitere Vortheil erreicht, dafs durch eine Vergröfserung der Mantel die Oberflächenisolation vergröfsert werden kann, ohne dafs eine nennenswerthe Vergröfserung des Isolators in der Verticalen daraus folgt, weil die Annäherung der Mantelunterkanten an die Tragarme nur etwa dem Sinus des Neigungswinkels proportional ist. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, die Isolatorstützen unzweckmäfsig lang machen zu müssen, wodurch die Festigkeit der Stütze gegen Biegungsbeanspruchung durch den aufgebundenen Draht schon mit geringerem Querschnitt erreicht wird. Bei den Isolatoren älterer Form ist die Vergröfserung der Oberflächenisolation durch Verlängerung der Mäntel nicht ohne Weiteres zu erzielen, weil die Unterkanten der Mäntel dem Tragarme fast der Verlängerung entsprechend, näher kommen, so dafs entweder dem ab-

tropfenden Wasser keine genügende Fallhöhe mehr verbleibt, um Stromentweichungen (Entladungen nach der Stütze) auszuschliefsen, während, wenn man diesen Abstand auf gleicher Gröfse wie vorher beläfst, der Isolator und die Stütze eine unpraktische Länge erhalten, so dafs die Festigkeit der Stütze gegen die Biegungsbeanspruchung unter gleichen Verhältnissen nicht mehr ausreicht.

Der Punkt 4: Entladungen nach der Stütze, hat bereits in der Einleitung seine Erledigung gefunden. Es erübrigt nur noch, darauf hinzuweisen, dafs durch die Formgebung des vorliegenden Isolators die Bedingungen, welche auf eine Vergrößerung der Oberflächenisolation hinweisen, auch gleichzeitig eine Verminderung des Entladungsbestrebens nach der Stütze in sich schliefsen. Es ist in Fig. 2 nur ein vorgeschobener Schutzmantel dargestellt. Selbstverständlich können, ebenso wie bei der Vergröfserung der Oberflöchenisolation bei mehrmanteligen Glocken, mehr als ein Mantel vorgeschoben und somit als Schutzmantel ausgebildet werden. Es hat sich jedoch gezeigt, dafs im Allgemeinen ein einziger richtig gewählter Schutzmantel· für die Fälle der Praxis genügt.

Der Punkt 5: Schutz gegen Insecten, welchem meist nicht die hohe Beachtung geschenkt wird, welche er in der Praxis verdient, findet gleichfalls durch die Formgebung des vorliegenden Isolators weitgehende Berücksichtigung.

Die Hohlräume zwischen den Mänteln sind bei allen Isolatoren älterer Formgebung sehr schmal und tief. Die Praxis hat gezeigt, dafs solche Hohlräume, in welche insbesondere das Tageslicht nicht genügend eindringen kann, der Zufluchtsort von Insecten und anderem Gethier wird, welche durch ihre Gespinnste und Abscheidungen diese Räume derartig ausfüllen, dafs in vielen Fällen der Betrieb auf Fernleitungen mit solchen Isolatoren nicht aufrecht erhalten werden kann. Es sind solche Fälle aus oberitalienischen Gegenden bekannt geworden. Bei dem vorliegenden Isolator hat die Praxis gezeigt, dafs durch die zweckmäfsige Formgebung der unter spitzem Winkel nach aufsen sich erweiternden Hohlräume das Tageslicht vollkommen in dieselben eindringen kann, so dafs sie von Insecten weniger aufgesucht werden. Da diese Hohlräume aufserdem weit und geräumig sind und dem Winde widerstandslosen Zutritt gestatten, wird die Anhäufung von Schmutz, Rufs und Staub im Innern wirksam verhindert.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Stützisolator für hohe Spannungen mit mehreren gleichartig und schirmförmig um die Stütze angeordneten, sich gegenseitig Deckung gewährenden Mänteln, dadurch gekennzeichnet, dafs einer oder mehrere der Innenmäntel unter möglichst spitzem Winkel gegen die Horizontale aus der Randebene des Aufsentnantels so weit hervortreten, dafs sie den vom Rande des Aufsenmantels abträufelnden, elektrostatisch geladenen Wassertheilchen den Weg zur Stütze versperren und sie nach aufsen hin ablenken, wodurch eine Stromentweichung vom Mantel zur Stütze verhindert wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.