DE1665506C2

DE1665506C2 - Shield shape for composite insulators

Info

Publication number: DE1665506C2
Application number: DE19681665506
Authority: DE
Inventors: Martin 8672 Selb Kuhl
Original assignee: Ceramtec GmbH
Current assignee: Ceramtec GmbH
Priority date: 1968-01-31
Filing date: 1968-01-31
Publication date: 1974-12-19
Also published as: DE1665506B1; AT292817B; SE337857B; FR1594120A; GB1209582A; CH494455A

Description

W₀ > W₁ W ₀ > W ₁

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß seine Erzeugende tangential — die Schirmwurzel verlängernd — und ohne Absatz in den Strunk übergeht. 2. A screen according to claim 1, characterized in that its generatrix tangentially - extending the screen root - and merges into the stalk without a shoulder.

3. Schirm nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der tangentiale übergang seiner Wurzel zum Strunk in die Schirmwurzel des oder der benachbarten Schirme ohne übergang einfließt. 3. Screen according to claim 1 and 2, characterized in that that the tangential transition of its root to the stalk in the umbrella root of the or of the neighboring umbrellas flows in without a transition.

Die Erfindung betrifft einen an den Strunk eines Freileitungsschirmisolators gesondert angebrachten Schirm, der aus Kunststoff unter Bildung einer lufteinschiußfreien Fuge zwischen Schirmwurzel und Strunk und unter Verwendung eines Haftvermittlers besteht.The invention relates to a separately attached to the shank of an overhead line shield insulator Umbrella made of plastic with the formation of a gap-free joint between the umbrella root and the Strunk and using an adhesion promoter.

Isolatoren für elektrische Freileitungen können je nach ihrem Verwendungszweck sehr unterschiedlich ausgebildet sein. Es werden die beiden wesentlichen Typen einer stehenden und einer hängenden Ausführung unterschieden. Der bisher am meisten verwendete Werkstoff für diese Isolatoren ist Porzellan, das sich wegen seiner hohen spezifischen elektrischen Durchschlagfestigkeiten auszeichnet. Hierbei gelten vollmassive Langstabisolatoren wie auch vollmassive Stützenisolatoren als elektrisch durchschlagsfest. Trotz dieser guten elektrischen Eigenschaften für den speziellen Verwendung' zweck zur Aufhängung oder Abstützung von elektrischen Freileitungen zeigt die neuere Entwicklung Tendenzen, diese Porzellanisolatoren durch Kunststoffisolatoren zu ersetzen. Hierfür ist von ausschlaggebender Bedeutung, daß diese Isolatoren weniger schlagempfindlich sind und daher weniger zum Absturz infolge Bruch neigen. Weiterhin können durch Einbringen von verschiedenartigen Verstärkungsmaterialien, wie z. B. Glasfaseirsträngen, die mechanischen Festigkeitswerte, insbesondere die Zug- und Biegefestigkeit, auf das etwa 20fache der entsprechenden Werte von Porzellan gesteigert werden. Es ergeben sich damit Gewichtsersparnisse von 75% und mehr oder entsprechend zug- und biegefestere Konstruktionen.Insulators for electrical overhead lines can vary greatly depending on their intended use be trained. There are the two main types of a standing and a hanging version differentiated. The most widely used material for these insulators so far is porcelain, which is because of its high specific electrical dielectric strength. Fully solid long rod insulators as well as fully solid ones apply here Pillar insulators as electrically dielectric strength. Despite these good electrical properties for the special Use 'purpose for suspending or supporting electrical overhead lines shows the recent development tendencies to replace these porcelain insulators with plastic insulators. Therefor is of crucial importance that these isolators are less sensitive to impact and therefore less prone to falling as a result of breakage. Furthermore, by introducing various types of Reinforcement materials, such as B. Glasfaseirstränge, the mechanical strength values, especially the Tensile and flexural strength, which is increased to around 20 times the corresponding values of porcelain. This results in weight savings of 75% and more or correspondingly more tensile and flexural strength Constructions.

Da Kunststoffe im allgemeinen nur geringe Verarbeitungstemperaturen benötigen und da sie auch mechanisch wesentlich leichter bearbeitbar sind alsSince plastics generally only have low processing temperatures need and since they are also mechanically much easier to process than

ίο Porzellan und nachdem es bereits der Kunststoffindustrie gelungen ist, verhältnismäßig kriechstromfeste Kunststoffe zu entwickeln, ist es Aufgabe des Konstrukteurs, einen Kunststoffisolator so auszubilden, daß bei Anwendung rationeller Fertigungsmethoden ein Isolator maximaler elektrischer Festigkeit entsteht, der mit den bekannten Porzellanisolatoren bezüglich seiner Zuverlässigkeit vergleichbar ist. Die neueste Entwicklung hat zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit Verbundisolatoren vorgeschlagen. bei denen der Strunk des Isolators gesondert gefertigt wird, vorzugsweise im Endlosverfahren. Je nach der vorgegebenen elektrischen Spannung kann dann die erforderliche Strunklänge abgeschnitten und anschließend zur Verlängerung des Kriechweges mit Schirmen versehen werden. Hierbei können z. B. vorgefertigte Schirme auf den Strunk gesteckt und mit einem Kleber unter Verwendung eines Haftvermittlers fesi und ohne Lufteinschlüsse verbunden werden. Auch kann der Strunk in eine Form eingelegt und die Schirme angegossen werden. Es hat sich jedoch gezeigt, daß solche Isolatoren unter elektrischer Spannung entweder an der Verbindungsfuge zwischen Schirm und Strunk oder durch den Schirm selbst durchschlagen und daher unbrauchbar werden können.ίο porcelain and after it's already the plastic industry has succeeded in developing plastics with relatively high tracking resistance, it is the task of Designer to train a plastic insulator so that when using efficient manufacturing methods an insulator of maximum electrical strength is created, the one with the known porcelain insulators is comparable in terms of its reliability. The latest development has to increase the electrical strength composite insulators proposed. where the core of the isolator is separate is manufactured, preferably in an endless process. Depending on the specified electrical voltage, then cut off the required strunk length and then use it to extend the creepage distance Umbrellas are provided. Here z. B. prefabricated umbrellas put on the trunk and with an adhesive using a bonding agent firmly and without air inclusions. The stalk can also be placed in a mold and the shades cast on. However, it has been shown that such insulators under voltage either at the joint between The screen and trunk or penetrate through the screen itself and therefore become unusable be able.

Die allgemeine Lehre, die Porzellanisolatoren so auszulegen, daß der Überschlag eher eintritt als der Durchschlag, ist zwar an sich bekannt (»Die Porzellanisolatorcn« von Prof. Dr. G. Benischke, 1921, S. 38). Damit ist jedoch nicht die spezielle Auslegung der aus Kunststoff bestehenden Schirme bei Verbundisolatoren im Sinne der Anmeldung angesprochen, sondern nur die Durchschlagfestigkeit des aus einheitlichem Material bestehenden gesamtenThe general teaching of designing porcelain insulators so that flashover occurs sooner than Breakdown is known per se ("Die Porzellanisolatorcn" by Prof. Dr. G. Benischke, 1921, p. 38). However, that is not the specific design the plastic screens for composite insulators addressed in the context of the application, but only the dielectric strength of the entire unit, which is made of the same material

Isolierkörpers.Insulating body.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Schirmform zu entwickeln, bei der bei Verschmutzung oder überspannung sich ein Überschlag nur längs dem Fadenweg in Luft, bei der sich aberThe invention has therefore set itself the task of developing an umbrella shape in which when dirty or a rollover spans itself only along the thread path in air, but in which there is

kein Durchschlag durch das Isoliermaterial ausbilden kann. Solche Überschläge erweisen sich im allgemeinen als unschädlich für den Isolator.no breakdown can form through the insulating material. Such flashovers generally turn out as harmless to the isolator.

Die Lösung der Aufgabe wird darin gesehen, daß ein an dem Strunk eines Freileitungsisolators gesondert angebrachter Schirm, der aus Kunststoff unter Bildung einer lufteinschiußfreien Fuge zwischen Schirmwurzel und Strunk und unter Verwendung eines Haftvermittlers besteht, im Axialschnitt (Erzeugende) eine derartige Querschnittsform erhält, daß von jedem beliebigen Punkt der Schirmoberseite zum Austrittspunkt eines elektrischen Durchschlagsweges durch den Schirm bzw. durch die Fuge in Richtung Schirmunterseite dieser Durchschlagsweg W₀ stets größer ist als das Produkt aus Fadenweg in Luft W_L The solution to the problem is seen in the fact that a screen attached separately to the shank of an overhead line insulator, which is made of plastic with the formation of a joint free of air pockets between the screen root and the shank and using an adhesion promoter, has a cross-sectional shape in the axial section (generatrix) such that from Any point on the top of the screen to the exit point of an electrical breakdown path through the screen or through the joint in the direction of the underside of the screen, this breakdown path W _{0 is} always greater than the product of the thread path in air W _L

zwischen diesen beiden Punkten und dem Quotienten —, wobei / höchstens die Durchschlagsfestigkeit der Luft und mindestens die Überschlagsfestigkeitbetween these two points and the quotient -, where / is at most the dielectric strength the air and at least the flashover strength

längs der Oberflache des Schirmwerkstofies ist. und wobei η die effektive Durchschlagsfestigkeit des Isoliermalerials längs dem Durchschlagsweg W_n ist -■ beides in kV/cm - also:is along the surface of the screen material. and where η is the effective dielectric strength of the insulating material along the breakdown path W _n - ■ both in kV / cm - so:

w_o w _o

Diese Beziehung gilt auch Wr die Punkte, die direkt am Strunk anliegen. Hier befindet sich die zwar lufteinschlußfreie Fuge, die jedoch wegen des Aneinander-Stoßens zweier Materialien eine besonders niedrige spezifische elektrische Durchschlagsfestigkeit aufweist und somit für die Ausbildung eines Durchschlages besonders kritisch ist.This relationship also applies to the points that are directly rest on the trunk. Here is the one that is free of air inclusions Joint, which, however, is a particularly low one because of the abutment of two materials has specific electrical breakdown strength and thus for the formation of a breakdown is particularly critical.

Als besonders günstige Form zur Vermeidung von Durchschlagen zwischen Schirmwurzel und Sirunk schlägt die Erfindung vor, die Erzeugende tangential und ohne Absatz in den Strunk übergehen zu lassen derart, daß dadurch die Schirmwurzel verlängert wird. Weiterhin kann es auch zweckmäßig sein, den tangentialen übergang von Schir.nwurzel zum Strunk in den oder die langenlialen übergänge des oder der benachbarten Schirme einfließen zu lassen. Durch diese Maßnahme wird dem Durchschlag durch die Fuge zwischen Strunk und Schirm durch Vorschalten einer homogenen Kunststoffschicht ein zusätzlicher Widerstand entgegengesetzt.As a particularly favorable form to avoid penetration between the umbrella root and sirunk the invention proposes to let the generatrix merge tangentially and without a shoulder into the stem such that the umbrella root is thereby lengthened. Furthermore, it can also be expedient to use the tangential transition from the root of the shield to the stalk in the elongated transition (s) of the to flow in neighboring umbrellas. This measure is the breakthrough through the An additional joint between the core and the screen is created by adding a homogeneous layer of plastic Opposite resistance.

An Hand der Zeichnung soll die Erlindung an Beispielen näher erläutert werden. Hierbei sind in den F i g. 1 und 2 Axialschnitte von Teilabschnitten eines Stabilisators dargestellt, und zwar in Fig I ein Strunkabschnitt mit nur einem Schirm und in F i g. 2 ein Strunkabschnitt mit zwei Schirmen. Der Strunk selbst ist in beiden Figuren nur bis zur Mittellinie gezeichnet. Die spezifische Durchschlagsfestigkeit des Schirmmaterials soll α (k V cm), die der Fuge / (kV/cm) und die der Luft / (kV cmI betragen. Im allgemeinen wird α den größten und / den kleinsten Wert aufweisen.The invention is to be explained in more detail using examples using the drawing. Here are in the F i g. 1 and 2 show axial sections of sections of a stabilizer, namely in Fig. 1 a trunk section with only one screen and in F i g. 2 a trunk section with two umbrellas. The stalk itself is only drawn up to the center line in both figures. The specific dielectric strength of the screen material should be α (k V cm), that of the joint / (kV / cm) and that of the air / (kV cmI. In general, α will have the largest and / or the smallest value.

In F i g. I sind auf der Schirmoberfläche sechs Punkte A, ß, C, D, E, F eingezeichnet. Zunächst soll angenommen werden, daß zwischen den Punkten A und B eine elektrische Spannungsdifferenz anliegt. Die erforderliche Durchschlagsspannung L\ durch den Schirm längs dem Weg W_s (cm) von A nach B würde dann W, ■ a (kV) betragen. Würde sich hingegen die Spannung längs dem Fadenweg von A über die Schirmkante nach B durch die Luft über die Weglange W₁, (cm) ausgleichen, so wäre Tür den Überschlag eine Spannung U, - W₁, ■ I (kV) erforderlich. Um zwischen den Punkten A und B den elektrischen Durchschlag längs dem Weg W, zu verhindern und den Überschlag längs dem Weg W₁ zu erzwingen, muß W_s · α größer sein als W₁, · I. Hieraus ergibt sich die Beziehung W_s > W₁, · ^. Die gleiche Beziehung gilt für alle willkürlich herausgegriffenen Punkte A' und B'. Somit kann die Dicke des Schirmes zwischen allen Punkten A' und B' in AbhängigkeitIn Fig. I six points A, ß, C, D, E, F are drawn on the screen surface. First of all, it should be assumed that there is an electrical voltage difference between points A and B. The required breakdown voltage L \ through the screen along the path W _s (cm) from A to B would then be W, ■ a (kV). If, on the other hand, the tension along the thread path from A over the screen edge to B through the air over the path length W ₁ , (cm) would equalize, then a voltage U, - W ₁ , ■ I (kV) would be required for the flashover. Along the way to force longitudinally to prevent between the points A and B the electrical breakdown the path W, and the rollover W ₁ must be W _s · α is larger than W _1, · I. This results in the relationship W _s> W ₁ , ^. The same relationship applies to all of the points A ' and B' selected at random. Thus, the thickness of the screen can vary between all points A ' and B'

vom Verhältnis ermitielt werden.are obtained from the relationship.

Eine Sonderstellung nimmt die Fuge zwischen den Punkten C und D ein. Hier hat die spezifische Durchschlagsfestigkeit einen anderen, in der Regel kleineren Wert als den des Schirmmaterials. Aber auch für die Fuge gilt die analoge Beziehung wie für den Schirm,The joint between points C and D occupies a special position. Here the specific dielectric strength has a different, usually lower value than that of the screen material. But the same relationship applies to the joint as to the screen,

so daß sich schließlich die Beziehung W_s > > · W,.,so that finally the relation W _s >> W,.,

ergibt, wobei W₁ die Durchschlagsweglänge in Zenti-results, where W _{1 is} the penetration path length in centi-

meter zwischen den Punkten C und D und W₁,, der Fadenweg in Zentimeter von C über die Schirmkante nach D ist.meter between points C and D and W ₁ ,, the thread path in centimeters from C over the edge of the canopy to D is.

Auf die geringfügigen Varianten, die sich möglicherweise bei der Konstruktion des Schirmes noch ergeben könnten, soll hier nicht näher eingegangen werden. Es ist hierbei an die Punkte £ und F auf der Schirmoberfläche gedacht, zwischen denen sich eine Spannung, beispielsweise längs einem Weg E-H-G-F ausgleichen kann, sofern die Überschlagsspannung längsThe minor variations that could possibly arise in the construction of the umbrella will not be discussed here. It is thought of the points E and F on the screen surface, between which a voltage, for example along a path EHGF, can be equalized, provided that the flashover voltage is longitudinal

dem Fadenweg von E über die Schirmkante nach F nicht kleiner ist. Aber auch hier kann durch konstruktive und rechnerische Maßnahmen die Kurvenform der Anschmiegung des Schirmes an den Strunk derart bestimmt werden, daß nur ein Überschlag in Luft erfolgen kann.the thread path from E over the screen edge to F is not smaller. But here, too, the curve shape of the nestling of the screen on the shank can be determined by constructive and computational measures in such a way that only a rollover can take place in the air.

Die Querschnittsform des Schirmes in F i g. 1 läßt deutlich die tangentiale Anschmiegung der Schirmwurzel an den Strunk erkennen.
In F i g. 2 fließen die tangentialen AnschmiegungenThe cross-sectional shape of the screen in FIG. 1 clearly shows the tangential nestling of the shield root on the stalk.
In Fig. 2 the tangential nestling flow

der Schirmwurzeln an den Strunk ineinander über, so daß der Strunk und somit die Fuge an keiner Stelle frei liegt. Eine solche Konstruktion erhöht die Durchschlagssicherheit durch die Fuge, weil immer erst der Durchschlagsweg durch das Schirmmaterial füh-the roots of the umbrella to the stalk into each other, so that the stalk and thus the joint at no point is exposed. Such a construction increases the breakdown security through the joint, because always first the breakdown path leads through the shielding material

ren muß, das jedoch grundsätzlich eine höhere spezifische Durchschlagsfestigkeit aufweist als die Fuge selbst.ren must, however, in principle, a higher specific Has dielectric strength than the joint itself.

Es sei noch erwähnt, daß die nach der Lehre obiger Erfindung sich ergebenden Schirmdicken für jede Schirmform anwendbar sind.It should also be mentioned that the screen thicknesses resulting from the teaching of the above invention for each Umbrella shape are applicable.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

I 665 506I 665 506

Patent claims:

L A screen attached separately to the trunk of an overhead line shield iso-IatOF, which consists of plastic with the formation of a joint free of air inclusions between the base of the screen and the trunk and using an adhesion promoter, characterized in that the cross-sectional shape of the screen in the axial section (generatrix) is formed in such a way that from Any point on the top of the screen to the exit point of an electrical breakdown path through the screen or through the joint in the direction of the underside of the screen, this breakdown path W _{r is} always greater than the product of the thread path in air W ₁ between these two points and the quo-

"ienten, where / is at most the dielectric strength dT air and at least the flashover strength along the surface of the shielding material, and where π is the effective dielectric strength of the insulating material along the breakdown path W _D - both in kV / cm: