DE1174866B

DE1174866B - Arrangement on partially insulated high-voltage overhead lines

Info

Publication number: DE1174866B
Application number: DEL37044A
Authority: DE
Inventors: Karl Getschmann; Manfred Kaleschke; Dipl-Ing Gustav Meiners
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1960-09-15
Filing date: 1960-09-15
Publication date: 1964-07-30
Also published as: CH395220A

Description

Anordnung an teilisolierten Hochspannungs-Freileitungen Gelegentlich werden blanke, unter Hochspannung stehende Stromleiter auf Stützisolatoren befestigt, die an ihrem oberen Ende eine Metallarmatur zum Einspannen des Leiters, an ihrem unteren Ende eine Metallarmatur zur Befestigung auf einem geerdeten Sockel besitzen. Der Abstand zwischen den beiden Armaturen muß der Höhe der Spannung entsprechen und außerdem die Länge des Kriechweges berücksichtigen. Dadurch werden solche Stützisolatoren mitunter recht hoch. Es ist bekannt, den sonst blanken Stromleiter im Bereich eines Stützisolators durch ein kurzes Isolierrohr zu führen, das in der Kopfarmatur befestigt ist. Dadurch wird ein Teil der anstehenden Spannung von dem in der Leiterrichtung liegenden Isolierrohr aufgenommen bzw. ein Teil des Kriechweges in die Leiterrichtung verlegt. Dies hat zur Folge, daß die Höhe des Isolators verringert werden kann.Arrangement on partially insulated high-voltage overhead lines Occasionally bare, high-voltage conductors are attached to post insulators, at its upper end a metal fitting for clamping the conductor, at its lower end have a metal fitting for attachment to a grounded base. The distance between the two fittings must correspond to the voltage level and also take into account the length of the creepage distance. This makes such post insulators sometimes quite high. It is known that the otherwise bare conductor in the area of a To lead the post insulator through a short insulating tube that is attached to the head armature is. This removes some of the applied voltage from that in the conductor direction added lying insulating tube or part of the creepage path in the conductor direction relocated. As a result, the height of the insulator can be reduced.

Es ist auch bereits bekannt, Leitungen von Hochspannungs-Schaltanlagen mit einer sogenannten Teilisolierung zu versehen. Hierunter ist folgendes zu verstehen: Jeder Phasenleiter - im Falle einer Drehstromanlage jeder der drei Phasenleiter - ist mit einer festen Isolationsschicht beispielsweise aus Polyvinylchlorid versehen, die nicht für die volle Spannung gegen Erde ausreicht. Daher ist zwischen je zwei Phasenleitern sowie zwischen jedem Phasenleiter und Erde zusätzlich eine ausreichend große Luftschicht vorzusehen, 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 erzielt: Das sogenannte Fugenproblem ist leichter zu lösen; die vom Kabel her unliebsam bekannten Störlufteinschlüsse werden in ihrer Wirkung 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. Von Vorteil ist dabei, daß infolge der schwachen Bemessung der Teilisolationsschicht Isoliermaterial im Vergleich mit einer Vollisolierung, wie beispielsweise bei einem Kabel, gespart wird und das Gewicht vergleichsweise nur gering ist. Durch Anwendung der erwähnten Teilisolierung werden also wirtschaftlich günstigere Lösungen ermöglicht.It is also already known lines of high-voltage switchgear to be provided with a so-called partial insulation. This means the following: Each phase conductor - in the case of a three-phase system, each of the three phase conductors - is provided with a solid insulation layer, for example made of polyvinyl chloride, which is not sufficient for the full voltage to earth. Therefore is between every two Phase conductors as well as one sufficient between each phase conductor and earth to provide a large layer of air that absorbs a substantial part of the operating voltage and in this way relieves the aforementioned thin solid insulation layers. By This relief is essentially achieved in four ways: The so-called joint problem is easier to solve; the undesirable air pockets known from the cable are reduced in their effect; the dissipation of the heat loss occurring in the conductor is made easier and the requirements for the solid insulating material are restricted, z. B. its dielectric strength and its loss factor do not play the same Role like a fully insulated conductor, for example an underground cable. Advantageous is that due to the weak dimensioning of the partial insulation layer insulating material in comparison with full insulation, such as with a cable and the weight is comparatively low. By applying the mentioned Partial insulation enables economically more favorable solutions.

Nun ist es bereits bekannt, isolierte Freileitungen für mäßige Spannungen bis 10 kV so an Leitungsmasten aufzuhängen, daß im Falle einer Drehstromleitung die drei Phasenleiter durch Distanzhalteeinrichtungen 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.Now it is already known, insulated overhead lines for moderate voltages up to 10 kV to be suspended from line poles in such a way that in the case of a three-phase line the three phase conductors are passed through spacer devices that made of insulating material, for example plexiglass. These spacer devices can e.g. B. triangular shape. Near the three corners are the isolated ones Leads passed through three holes, while the spacer plate on one Stalk is suspended from insulation material. These spacers have in addition to the The task of the ladder suspension is to prevent the three from isolating Beat lines together. The overall dimensions of such an isolated overhead line arrangement are lower than those of an overhead line with bare lines.

Mit wachsender Betriebsspannung, und zwar 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. Andererseits wachsen die Schwierigkeiten der Halterung dieser Leitungen an den Freileitungs-Trag- und -Abspannmasten. Die erwähnte Isolierplatte in Dreieckform zum Hindurchführen der drei Phasenleiter ist nicht mehr anwendbar.With increasing operating voltage, and when it comes to higher voltages than 20 kV, especially voltages up to 100 kV and more, wins the application the mentioned partial insulation of the lines. On the other hand, the difficulties grow the mounting of these lines on the overhead line support and guy masts. the mentioned insulating plate is in triangular shape for the passage of the three phase conductors no longer applicable.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung an teilisolierten Hochspannungsfreileitungen für hohe Betriebsspannungen, insbesondere über 20 kV, bei der jeder Phasenleiter unter Verwendung eines eigenen Stütz- oder Hängeisolators an einer geerdeten Konstruktion, z. B. einem Freileitungsmast, befestigt ist. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so getroffen, daß die Teilisolationsschicht jedes Leiterseiles ohne elektrische Unterbrechung auch über die ohne Maßnahmen zur Verminderung der Feldstärke, insbesondere ohne Schirmringe, ausgeführten Halterungsstellen hinweg und diese in die Teilisolation einschließend fortgesetzt ist. Dadurch ergeben sich beachtliche Vorteile. So z. B. werden die Koronaverluste erheblich herabgesetzt; sie entstehen bekanntlich durch die vom Leiter nach Erde fließenden Ableitströme. Bei Regen steigen die Koronaverluste außerordentlich an, weil infolge der an der Leitung hängenden Regentropfen das Glimmen stark zunimmt (Spitzenwirkung). Bei der angegebenen Teilisolierung ist der zur Spitze fließende Strom ein kapazitiver Strom, und die Glimmeinsatzspannung liegt wesentlich höher als bei blanken Leitern. Ferner ist wesentlich, daß eine in dieser Weise isolierte Leitung keine Schirmringe benötigt. Dadurch kann der Abstand zwischen benachbarten Phasenleitern bzw. zwischen Leiter und geerdeten Konstruktionsteilen erheblich verringert werden. Die Freileitungsmaste werden daher kleiner bzw. die Leitungen können mit höheren Spannungen betrieben werden.The invention relates to an arrangement on partially insulated high-voltage overhead lines for high operating voltages, especially over 20 kV, with each phase conductor using your own support or suspension insulator on an earthed structure, z. B. an overhead line mast attached. According to the invention, the arrangement is like this taken that the partial insulation layer of each conductor cable without electrical interruption also about those without measures to reduce the field strength, especially without Shield rings, executed mounting points and these in the partial insulation inclusive is continued. This results in considerable Advantages. So z. B. the corona losses are significantly reduced; as is well known, they arise due to the leakage currents flowing from the conductor to earth. When it rains, the corona losses increase extraordinary because of the smoldering due to the raindrops hanging on the line increases sharply (peak effect). With the specified partial insulation, the one is towards the tip flowing current is a capacitive current, and the glow threshold voltage is substantial higher than with bare ladders. It is also essential that one isolated in this way Cable no shield rings required. This allows the distance between neighboring Phase conductors or between conductors and earthed structural parts are significantly reduced will. The overhead line masts are therefore smaller or the lines can with higher voltages can be operated.

In den Zeichnungen F i g. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. In F i g. 1 sind die an einem Tragmast 2 aufgehängten drei Leiterseile 3, 4 und 5 dargestellt. Dieselben sind über Hängeisolatoren 6, 7 und 8 verschiedener Bauform an der geerdeten Tragkonstruktion 2 aufgehängt. Diese Hängeisolatoren bestanden bisher entweder aus Ketten mit einzelnen Kappenisolatoren (Kette 6) oder in neuerer Zeit in verstärktem Maße aus sogenannten Langstabisolatoren (Kette 7).In the drawings F i g. 1 to 4 are embodiments of the invention shown schematically. In Fig. 1 are the three suspended from a support mast 2 Conductors 3, 4 and 5 shown. The same are about hanging insulators 6, 7 and 8 different designs suspended from the grounded supporting structure 2. These hanging insulators consisted so far either of chains with individual cap insulators (chain 6) or more recently, to a greater extent, from so-called long rod insulators (chain 7).

Bei dem Kappenisolator besteht die Kette aus mehreren Porzellankappen, deren jede mit einer Metallpfanne und einem Metallklöppel zur Verbindung mit den anderen Kappenisolatoren versehen ist.In the case of the cap insulator, the chain consists of several porcelain caps, each with a metal pan and a metal clapper to connect to the other cap insulators.

Bei der Kette 8 der F i g. 1 ist der Hängeisolator bekannter Form aus neuzeitlichem Isolationsmaterial, beispielsweise aus Gießharz, hergestellt und innen mit Kondensatorbelägen ausgerüstet. Durch diese Steuerung mit Hilfe von Kondensatorbelägen kann die Länge der Kette 8 gegenüber denen der Ketten 6 und 7 vermindert werden.In the case of the chain 8 of FIG. 1, the suspension insulator of known shape is made from modern insulation material, for example from cast resin, and is equipped with capacitor linings on the inside. This control with the aid of capacitor plates enables the length of the chain 8 to be reduced compared to that of the chains 6 and 7.

Wenn man nun mit Hilfe derartiger Hängeketten mit blanken Leiteranschlußteilen teilisolierte Leitungsseile aufhängt, ergibt sich eine sehr unvollkommene Lösung, da in diesem Fall der Hängeisolator praktisch genau so hoch beansprucht wird, als ob eine blanke Leitung angehängt wäre. Die Gründe hierfür bestehen erstens darin, daß die Befestigungsstelle zwischen Hängeisolator und Leitungsseil eine außerordentlich 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 Leiterseil blank, d. h. nicht teilisoliert, ausgebildet wäre. Zweitens nehmen die obenerwähnten blanken Anschlußteile 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.If you now use such hanging chains with bare conductor connection parts hangs partially insulated cables, the result is a very imperfect solution, because in this case the suspension insulator is practically as highly stressed as whether a bare line would be attached. The reasons for this are firstly: that the attachment point between the suspension insulator and the cable is an extraordinary one has large capacity while the suspension insulator has a small capacity. Since the voltages are divided inversely to the partial capacities, this is practically eliminated all the tension on the suspension insulator, which, as a result, is almost the same Voltage is stressed as if the conductor cable were bare, i. H. not partially insulated, would be trained. Second, the above-mentioned bare terminal parts suffer as a result the strong capacitive coupling with the line ropes the voltage potential of the Lines on, so behave practically like the connecting parts of uninsulated Suspension isolators.

Daher ist nach der Erfindung die Halterungsstelle zwischen Hängeisolator und teilisoliertem Leitungsseil so in Isolierstoff eingehüllt, daß durch diese Maßnahme die Teilisolationsschichten des Freileitungsseiles gegenüber der Nachbarphase ohne elektrische Unterbrechung über die Halterungsstellen hinweg 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 ausgeführt, daß eine Teilisolationsschicht leichter und einfacher ausgeführt werden kann als eine Vollisolationsschicht. Wenn durch Zusammenfügen von zwei Isolationsabschnitten eine sogenannte Fuge entsteht, dann ist das Schließen dieser Fuge im Falle der Vollisolierung außerordentlich schwierig, weil die elektrische Beanspruchung der Isolationsschicht und damit auch die der Fuge außerordentlich hoch ist. Im Fall der Teilisolierung einer Leitung ist, wie bereits erwähnt, die Beanspruchung der Isolationsschicht bedeutend geringer, weil die vorhandene Luftschicht einen großen Teil der Betriebs- bzw. Prüfspannung aufnimmt. Infolge dieser verminderten Beanspruchung der Teilisolationsschicht ist auch das Schließen einer Fuge bedeutend einfacher, und sie kann beispielsweise durch Anordnung einfacher Isolationsschirme oder durch Anwendung von Isolationsüberzügen verschlossen werden.Therefore, according to the invention, the mounting point is between the suspension insulator and partially insulated cable so wrapped in insulating material that by this measure the partial insulation layers of the overhead line cable compared to the neighboring phase without electrical interruption can be continued across the mounting points. In this way it is achieved that the suspension insulators can be shortened considerably. if It was mentioned above that the insulation layer has no electrical interruption is continued beyond the holding point, the following applies hereunder understand: It has already been stated that a partial insulation layer is easier and can be implemented more easily than a full insulation layer. When through Joining two insulation sections together creates a so-called joint it is extremely difficult to close this joint in the case of full insulation, because the electrical stress on the insulation layer and thus also that of the Joint is extraordinarily high. In the case of partial insulation of a line, how already mentioned, the stress on the insulation layer is significantly lower because the existing air layer absorbs a large part of the operating or test voltage. As a result of this reduced stress on the partial insulation layer, this is also the case Closing a joint is much easier, and it can be done, for example, by arrangement simple insulation screens or closed by using insulation covers will.

Es gibt mehrere derartige Vorschläge für das Schließen von Fugen im Fall teilisolierter Leitungen, und wenn oben der Ausdruck gebraucht ist »ohne elektrische Unterbrechung«, so ist darunter zu verstehen, daß die aus konstruktiven oder montagetechnischen Gründen entstehenden Isolationsfugen im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden.There are several such suggestions for closing joints in the Case of partially insulated lines, and when the expression above is used »without electrical Interruption «is to be understood as meaning that the structural or technical assembly Reasons arising insulation joints are closed in the sense of partial insulation.

Die F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens. Die Hängekette 9 ist als Langstabisolator 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 erfindungsgemäß die Teilisolationsschichten 13 des Freileitungsseiles über die Halterungsstelle hinweg fortgesetzt, so daß im Bereich dieser Halterungsstelie keine blanken Teile vorhanden sind. Die sonst üblichen Schirmringe sind nicht vorhanden.The F i g. 2 shows an embodiment of the inventive concept. The suspension chain 9 is shown as a long rod insulator and is suspended from the iron structure at the point indicated by 10. According to the invention, the partial insulation layers 13 of the overhead cable are continued over the mounting point at the fastening point of the partially insulated cable 12 on the suspension chain, so that no bare parts are present in the area of this mounting position. The usual shield rings are not available.

In F i g. 2 ist die Durchführung dieser Maßnahme so dargestellt, als ob die Isolierhülle des Leitungsseiles auch die Befestigungsstelle einhüllt. In Wirklichkeit können auch mehrere teilisolierte Teile verwendet werden, wenn dafür gesorgt wird, daß die entstehenden Fugen zwischen den einzelnen Isolationsanordnungen im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden, wie dies oben behandelt wurde.In Fig. 2 the implementation of this measure is shown as whether the insulating sleeve of the cable also envelops the fastening point. In In reality, several partially insulated parts can also be used, if for that care is taken that the resulting joints between the individual insulation arrangements be closed in the sense of partial insulation, as discussed above.

In der F i g. 3 ist eine gesamte Freileitungsanordnung dargestellt. Die teilisolierten Freileitungsseile 14 sind an den Freileitungsmasten 15 aufgehängt. Die Hängeisolatoren 16 sind an ihrer Halterungsstelle so ausgebildet, daß die Teilisolationsschichten der Freileitungsseile über die Halterungssteile hinweg fortgesetzt sind, so daß am Kopf der Hängeketten keine blanken Teile in Erscheinung treten.In FIG. 3 shows an entire overhead line arrangement. The partially insulated overhead line cables 14 are suspended from the overhead line pylons 15. The suspension insulators 16 are designed at their mounting point so that the partial insulation layers the overhead cables are continued over the mounting parts, so that no bare parts appear at the head of the hanging chain.

Besonders wirkungsvoll ist die Gesamtanordnung, wenn auch an der Aufhängestelle der Hängekette 9 in F i g. 4 die geerdeten Konstruktionsteile des Freileitungsmastes mit einer Teilisolierung 16 versehen sind. Dabei kann auch Teil 16 der Konstruktion, der normalerweise aus Stahl besteht, aus Isolierstoff, z. B. Gießharz, hergestellt sein. Die Aufhängeösen oder -schlaufen des Hängeisolators bestehen aus hochfesten Kunststoffdrähten, z. B. Glasfaserseilen. Wenn an die teilisolierten Freileitungsseile überspannungsschutzgeräte angeschlossen sind, z. B. in Form von Löchröhren oder überspannungsableitern, dann werden in Ausbildung der Erfindung deren an der Verbindungsstelle mit den Freileitungsseilen gelegenen Metallteile mit einem Isolierstoffüberzug versehen oder elektrisch abgeschirmt.The overall arrangement is particularly effective, even if it is at the hanging point the suspension chain 9 in FIG. 4 the earthed structural parts of the overhead line mast are provided with a partial insulation 16. Part 16 of the construction, which is usually made of steel, made of insulating material, e.g. B. cast resin produced be. The suspension eyes or loops of the suspension isolator are made of high strength Plastic wires, e.g. B. fiberglass ropes. If to the partially isolated Overhead line cables are connected to surge protection devices, e.g. B. in the form of Hole tubes or surge arresters, then, are in training of the invention their metal parts located at the junction with the overhead cables provided with an insulating material or electrically shielded.

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 teilisolierten Seile vorbeigehen, mit Isolierstoffschirmen, z. B. aus PVC-Platten, elektrisch abgeschirmt werden.Because the method of partial isolation is particularly effective when both electrical conductor or an electrical conductor and grounded parts with solid layers of insulating material are encased, parts of the overhead line masts that are close to the partially insulated Overhead line ropes lie or where the partially insulated ropes pass with Insulating screens, e.g. B. made of PVC panels, are electrically shielded.

Claims

Claims: 1. Arrangement of partially insulated high-voltage overhead lines for high operating voltages, especially over 20 kV, with each phase conductor using your own support or suspension insulator on an earthed structure, z. An overhead line mast, characterized in that the partial insulation layer each conductor cable without electrical interruption also via the without measures for Reduction of the field strength, especially without shield rings, made mounting points away and this is continued including in the partial insulation.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that, if the suspension insulator is a chain is used by cap insulators, the metal parts at least that of the mounting point neighboring cap insulators with insulating material covers or with insulating material screens are provided.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that surge arresters, extinguishing or blowpipes or similar protective devices connected to the overhead line are designed to be insulated at the connection point with the overhead line and at their live parts. Documents considered: German Patent No. 918 335; German patent application L 10609 VIII d / 21 c (published on November 5, 1953); British Patent No. 706,887; French patents nos. 1115 725, 852692.