DE1920818B2 - Kappe fuer aus kunststoff bestehende langstabisolatoren - Google Patents

Description

6. Kappe nach Anspruch 5, dadurch gekenn- 35 henden Langstabisolator bei entsprechender Dimenzeichnet, daß jeweils zwei benachbarte Schlitze sionierung der Kappe nicht zum mechanischen Ver-(11,14) parallel zueinander verlaufen. sagen der Stabhalterung in der Kappe.

7. Kappe nach Anspruch 3, dadurch gekenn- Die durchgeführten Hochstromversuche erbrachzeichnet, daß die Schlitze (15) bogenförmig ver- ten die Erkenntnis, daß der aus Kunststoff bestelaufen. 40 hende Langstabisolator auf die bisher bei Porzellan-

8. Kappe nach einem der vorhergehenden An- isolatoren üblichen Lichtbogenschutzarmaturen versprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel ziehten kann, wenn das querschnittsvermindernde zur umlaufenden Nut (22) eine weitere umlau- Fräsen des Lichtbogenfußpunktes am Glasfaserstab fende Nut (23) vorgesehen ist. unterbunden wird.

9. Kappe nach Ansprüche, dadurch gekenn- 45 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zeichnet, daß die Wand (21) zwischen den beiden Einfräsung des aus Kunststoff bestehenden Langstabumlaufenden Nuten (22, 23) mit den gleichen isolators am Kappenrand zu vermeiden. Diese Auf-Schlitzen (10 bis 15) versehen ist wie die äußere gäbe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß Wand (20). zur Vermeidung einer ringförmigen Einfräsung des

10. Kappe nach einem der vorhergehenden 50 Langstabisolators durch den rotierenden Lichtbogen-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die fußpunkt an der dem Langstabisolator zugekehrten Wand (9) bzw. die Wände (20, 21) getrennt her- Stirnseite der Kappe in der Kappe im Abstande von gestellt und mit der im Bereich der umlaufenden und parallel zu dieser Stirnseite eine umlaufende, zur Nut(en) (8; 22, 23) abgesetzten Kappe (2,3; 18), Aufnahme des Lichtbogenfußpunktes dienende Nut ζ. B. durch Aufpressen oder Schweißen, verbun- 5s vorgesehen ist.

den sind. Diese Formgebung bewirkt einen überwiegend ein-

11. Kappe nach einem der vorhergehenden seitig flächenhaften Stromfluß zum Lichtbogenfuß-Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die punkt. Da der Lichtbogenfußpunkt das Bestreben Wände (20, 21) an ihrem Umfange Verdickungen hat, zur Stelle der geringsten magnetischen Induktion (25, 26) aufweisen. 60 zu wandern, wird er zum äußeren Kappenrand laufen

12. Kappe nach einem der vorhergehenden und versuchen, in der Nut zu brennen. Dadurch wird Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ne- eine schädliche Einfräsung des Langstabisolators aus ben der weiteren umlaufenden Nut (23) eine Ver- Kunststoff am Kappenrand mit Sicherheit vermieden, breiterung (27) aufweist. Durch diese Ausbildung der Kappe wird außerdem

65 eine teure Lichtbogenschutzarmatur eingespart.

Es ist bereits eine Kappe für einen Isolator einer

Hängeisolatorenkette bekannt (britische Patentschrift 293 184), die in üblicher Weise den oberen konisch

ausgebildeten Teil des Isolators übergreift, mit ihm stan verbunden ist und an ihrem etwa zylindrischen Teil außen zwei einstückig angeformte Ringscheiben aufweist, die eine umlaufende Nut zwischen sich einschließen, die sich von innen nach außen erweitert, urn einen möglichst großen axialen Abstand der Umfange der beiden Ringscheiben voneinander zu erreichen. Die Umfange der Ringscheiben der Kappen der einzelnen Isolatoren der Hängeisolatorenkette Hegen auf einer Zylinderfläche, die einen Pfad für den Lichtbogen bildet Da bekanntlich der Lichtbogen an Stellen hoher Feldstärkendichte zündet und sich die höchste Feldstärkendichte am Umfang der Ringscheiben befindet, zündet der Lichtbogen am Umfang dieser Ringscheiben. Hierbei besteht die Möglichkeit, daß beim Überschlag durch Überspannung der Lichtbogen längs der Isolatorenkeiie von Ringscheibenrand zu Ringscheibenrand brennt. Diese Isolatorenkette mit den bekannten Kappen ist für Hochspannungsnetze bestimmt, die induktiv geerdet sind (Petersen-Spule). Hierbei sind die Induktivitäten μ) bemessen, daß bei Erdschluß nahezu Parallelresonanz mit den Erdkapazitäten des Netzes besteht, so daß bis auf einen durch die Wirkwiderstände gegebenen Reststrom kein Erdschlußstrom fließen kann. Dieser Erdschluß-Reststrom liegt in der Regel bei etwa 5OA und steigt nur bei schlechter Kompt.· nsation auf etwa 100 A an. Der Kurzschlußstrom beträgt etwa 5 bis 6kA und kann sich nur dann einstellen, wenn ein direkter Schluß zwischen zwei Phasen des Netzes entsteht. Die Hängeisolatoren mit den bekannten Kappen können also nur für stromschwache Funkenüberschläge vom Leiter zum geerdeten Bauteil, also zur Traverse bzw. direkt zum Mast verwendet werden. Die induktive Erdung macht es möglich, trotz eines Funkenüberschlages den Betrieb des Hochspannungsnetzes über Stunden, oft so^ar über Tage weiterzuführen, was bedeutet, dab das Netz in einem solchen Falle nicht sofort abgeschaltet zu werden braucht. In solchen Störungsfällen kann der einmal gezündete Lichtbogen an der Hängeisolatorenkette ständig weiterbrennen. Zündet der Lichtbogenfußpunkt eines solchen Lichtbogens an dem Klöppel oder an der Aufhängeöse, so besteht die Gefahr, daß dieser Bauteil langsam durch den Lichtbogenfußpunkt durchgeschweißt wird. Die bekannte Kappe hat also den großen Nachteil, daß der Lichtbogenfußpunkt keinerlei Wanderneigung zeigt, sondern am Zündpunkt festklebt.

Im Gegensatz dazu hat die erfindungsgemäße Kappe den großen Vorteil, daß der z. B. in der Nähe des Langstabisolators gezündete Lichtbogen das Bestreben hat, zum äußeren Kappenrand hinzulaufen und in der Nut zu brennen. Hierbei entsteht der Lichtbogen nicht, wie es bei der bekannten Hängeisolatorenkette der Fall ist, durch Überspannung, sondern er bildet sich durch Kriechstromerscheinungen auf der Oberfläche des Isolators bei normaler Betriebsspannung aus. Da die erfindungsgemäße Kappe für Langstabisolatoren bestimmt ist, die in Hochspannungsnetzen mit überwiegend starrer Erdung verwendet werden, führt jeder Lichtbogenüberschlag deshalb zu einem Kurzschlußvorgang mit Strömen zwischen 20 und 50 kA, deren schädliche Wirkung durch die erfindungsgemäße Kappe vermieden wird. Um eine Verschmutzung der dem Langstabisolator zugekehrten Stirnseite der erfindungsgemäßen Kappe zu vermeiden, ist diese Stirnseite konisch ausgebildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die zwischen der dem Langstabisolator zugekehrten Stirnseite und der umlaufenden Nut liegende Wand nach dem Umfang zu offene Schlitze auf. Durch

diese Ausbildung wird die ohnehin vorhandene Rotationsneigung des Lichtbogenfußpunktes rund um die Kappe unterstützt und der örtliche Abbrand verringert. Diese Schlitze können radial zur Mittelachse der Kappe oder parallel zu und im Abstande von auf

ίο der Mittelachse der Kappe errichteten Senkrechten verlaufen. Zur Vereinfachung der Fertigung können jeweils zwei benachbarte Schlitze parallel zueinander angeordnet sein. Eine besonders gute elektrische Wirkung ergibt sich, wenn die Schlitze bogenförmig

verlaufen. Allerdings können diese bogenförmigen Schlitze nur im Gießverfahren hergestellt werden. Die Schlitze verbessern zusätzlich die Wandenieigung

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des Lichtbogenfußpunktes, da sie aus dem flächenhaften Stromzufluß annähernd einen linienhaften Stromzufluß zum Lichtbogenfußpunkt bewirken. Der Lichtbogenfußpunkt bewegt sich auf den Segmenten infolge der einseitigen Speisung, und das hierbei entstehende magnetische Feld wirkt wie bei einer Rundstabelektrode. Infolge der schrägen Schlitze springt der Lichtbogenfußpunkt, getrieben durch die magnetische Kraft, von Lamelle zu Lamelle und rotiert. Dadurch, daß der Lichtbogenfußpunkt im Bereich der umlaufenden Nut brennt, wird eine direkte Bestrahlung des aus Kunststoff bestehenden Langstabisolators verhindert, so daß dadurch die Sicherheit des Langstabisolators im Fehlerfalle und seine Lebensdauer wesentlich erhöht werden.

Es ist bereits eine Lichtbogenschutzeinrichtung für Porzellanisolatoren bekannt (deutsche Patentschrift 966 717), die aus einer außen an der Kappe befestigten, ein selbständiges Bauelement bildenden, metallischen Ringscheibe besteht, deren Lochdurchmesser dem Kappenaußendurchmesser angepaßt ist und die durch Einschnitte vom äußeren Rand her in gleichmäßig über den ganzen Umfang verteilte, als Elektroden dienende Ringausschnitte unterteilt ist, wobei der Außendurchmesser dieser Ringausschnitte etwas größer ist als der Durchmesser des benachbarten Isolatorschirmes. Ebenso wie bei der erfindungsgemäßen Kappe wird durch die mit Einschnitten versehene Ringscheibe der Lichtbogenfußpunkt von der Kappe und damit vom Isolator weggeführt. Die metallische Ringscheibe kann auch zu zwei übereinander angeordneten, im Querschnitt birnenförmigen Wülsten gebogen sein, die durch Radialeinschnitte unterteilt und deren äußere Teile senkrecht auf die etwa zylindrische Kappenaußenfläche hin gebogen sind und eine Nut bilden, in der der Lichtbogen bis zum Erlöschen brennt. Diese bekannte, mit einer zu zwei birnenförmigen Wülsten gebogenen metallischen Ringscheibe versehene Kappe hat hinsichtlich eines Lichtbogens die gleichen Vorteile wie die erfinduugsgemäße Kappe, jedoch hat die bekannte Kappe den Nachteil, daß sie einerseits nicht für aus Kunststoff bestehende Langstabisolatoren verwendet werden kann und daß andererseits ihre Ringscheibe als selbständiges Bauelement schwierig herstellbar und befestigbar ist, während bei der erfindungsgemäßen Kappe die umlaufende Nut in einfacher Weise direkt 65 in der Kappe vorgesehen ist und die geschlitzte Wand einen Teil der Kappe bildet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann parallel zur umlaufenden Nut eine weitere umlaufende

Nut vorgesehen sein, wobei auch die Wand zwischen den beiden umlaufenden Nuten die gleichen Schlitze aufweist wie die äußere Wand. Zur Vereinfachung der Fertigung können die Wand bzw. die Wände getrennt hergestellt und mit der im Bereich der umlaufenden Nut(en) abgesetzten Kappe, z. B. durch Aufpressen oder Schweißen, verbunden sein.

Es ist bereits ein keramischer Isolator mit Metallkappen bekannt (deutsche Patentschrift 735 524), die zum Schütze gegen Lichtbogenangriffe außen eine Wulst aufweisen, die als besonderer Teil ausgeführt und auf die Kappe aufgebracht, z.B. aufgeklemmt oder aufgeschraubt ist. Jedoch weist diese bekannte Metallkappe im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Kappe eine umlaufende Nut nicht auf.

Zur Verhinderung von Glimmerscheinungen sind die Wände der erfindungsgemäßen Kappe an ihrem Umfange verdickt ausgebildet. Zur Verbesserung der elektrostatischen Verhältnisse kann die Kappe neben der weiteren umlaufenden Nut eine Verbreiterung aufweisen, die auch am Kappenschaft vorgesehen sein kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in den Figuren dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Langstabisolator aus Kunststoff mit daran befestigten Kappen gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die untere Kappe gemäß F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

F i g. 3 eine ähnliche Draufsicht wie F i g. 2 mit verschieden ausgebildeten Schlitzen und

F i g. 4 einen Schnitt durch eine weitere Kappe gemäß der Erfindung.

Der in F i g. 1 dargestellte Langstabisolator weist einen Glasfaserstab 1 auf, an dessen beiden Enden je eine Kappe 2 und 3 starr befestigt ist. Die als Gabelkappen ausgebildeten Kappen 2 und 3 weisen für den Glasfaserstab 1 je eine Bohrung 4 auf. An ihren beiden äußeren Enden sind die Kappen 2 und 3 gabelförmig ausgebildet und mit miteinander fluchtenden Bohrungen 5 versehen. Die Bohrungen 4 beider Kappen 2 und 3 erweitern sich konisch in Richtung auf das gabelförmige Ende. An seinen beiden äußeren Enden weist der Glasfaserstab 1 einen axialen Einschnitt auf. Beim Einführen der Enden des Glasfaserstabes 1 in die Bohrungen 4 wird ein Keil in den Einschnitt des Glasfaserstabes 1 eingetrieben, so daß dieses Ende des Glasfaserstabes gegen die Wand der sich konisch erweiternden Bohrung 4 gepreßt wird. Dadurch ergibt sich eine stabile Verbindung zwischen dem Glasfaserstab 1 und den Kappen 2 und 3. Die Kappen 2 und 3 bestehen aus einem elektrisch gut leitenden Metall mit hoher mechanischer Zugfestigkeit und Biegefestigkeit, z. B. Temperguß.

Die dem Glasfaserslab 1 zugewandte Stirnseite 6 bzw. 7 der beiden Kappen 2 und 3 ist konisch ausgebildet Im Abstande von diesen Stirnseiten 6 und 7 weisen die beiden Kappen 2 und 3 je eine umlaufende Nut8 aof. Die zwischen der Stirnseite 6 bzw. 7 und der umlaufenden Nut 8 befindliche Wand 9 ist gemäß Fi g. 2 mit radialen Schlitzen 10 versehen. An Stelle der Schlitze 10 können gemäß F i g. 3 auch Schlitze 11 bis 15 vorgesehen sein. Die Schlitze 11 bis 14 sind parallel zu und im Abstande von auf der Mittelachse 16 der Kappe 2 errichteten Senkrechten angeordnet. Die beiden Schlitze 11 und 14 liegen parallel zueinander. Die Schlitze 15 verlaufen bogenförmig. Die verschiedenen Arten der Schlitze können

ίο bei verschiedenen Wänden 9 vorgesehen sein, z. B. die Schlitze 11, 12, 13 bei einer Wand, die Schlitze 11, 14 bei einer anderen Wand und die bogenförmigen Schlitze 15 bei einer weiteren Wand 9.
Infolge dieser Ausbildung der Kappen 2 und 3 wird der Fußpunkt eines sich auf ihnen bildenden Lichtbogens infolge der elektrodynamischen Kräfte zum äußeren Rande der Wand 9 getrieben, und er versucht dann in der Nut 8 zu brennen. Die Schlitze 10 bis 15 verbessern zusätzlich die Wanderneigung des Lichtbogenfußpunktes, weil sie aus dem flächenhaften Stromzufluß annähernd einen linienförmigen Stromzufluß bilden. Dadurch wird bei der erfindungsgemäßen Kappe mit Sicherheit eine umlaufende Einfräsung 17 (in F i g. 1 gestrichelt) verhinden.

Gemäß Fig.4 ist eine Kappe 18 im oberen Teil abgesetzt und als rohrförmiger Ansatz 19 ausgebildet. Auf diesem rohrförmigen Ansatz 19 ist ein aus zwei Wänden 20 und 21 bestehender Teil aufgeschrumpft oder aufgeschweißt. Zwischen den beiden Wänden 20 und 21 ist eine umlaufende Nut 22 und zwischen der Wand 21 und dem oberen Teil der Kappe 18 eine Nut 23 vorgesehen. Beide Wände 20 und 21 weisen Schlitze 24 auf. Auch die Wände 9 gemaß F i g. 1 können getrennt von den Kappen 2 und 3 hergestellt und nachträglich auf die an dieser Stelle rohrförmig ausgebildeten Kappen 2 und 3 aufgeschrumpft oder aufgeschweißt werden.

Die Wände 20 und 21 sind konisch ausgebildet und weisen an ihrem äußeren T* ande wulstartige Verdickungen 25 und 26 auf, durch die Glimmerscheinungen verhindert werden. Zur Verbesserung des elektrischen Feldes kann die Kappe 18 unterhalb der Nut 23 eine Verbreiterung 27 aufweisen, die sich auch über den Kappenschaft erstrecken kann.

Die erfindungsgemäße Kappe eignet sich auch begrenzt für Porzellanlangstabisolatoren, wenn die Kurzschlußströme nicht zu hoch und die Fehlerzeiten nicht zu lang sind. Bei Verwendung der erfindungs-

gemäßen Kappe kann auch beim Porzellanlangstab die übliche Lichtbogenschutzarmatur wegfallen.

Auf dem Glasfaserstab 1 sind zwischen den Kappen 2,3,18 Kunststoffschirme28 (Fig. 1) befestigt, z.B. angeklebt

Die obere Kappe3 gemäß Fig. 1 kann durch eine untere Kappe 2 ersetzt werden, so daß dann zwei gleiche Kappen 2 am Glasfaserstab 1 befestigt sind, wodurch die Herstellung der Kappen vereinheitlicht und damit vereinfacht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1 2 Die Erfindung bezieht sich auf eine Kappe für aus Patentansprüche: Kunststoff bestehende Langstabisolatoren mit einer in der Kappe vorgesehenen Bohrung, in die der

1. Kappe für aus Kunststoff bestehende Lang- Langstabisolator formschlüssig eingesetzt und darin Stabisolatoren mit einer in der Kappe vorgesehe- 5 befestigt ist.

nen Bohrung, in die der Langstabisolator form- Diese Langstabisolatoren besitzen als lasttragendes schlüssig eingesetzt und darin befestigt ist, da- Glied einen Glasfaserstab, an dem zur Kriechwegverdurch gekennzeichnet, daß zur Vermei- längerung Kunststoffschinne angeklebt sind. An den dung einer ringförmigen Einfräsung (17) des Enden wird der Glasfaserstab in Gabelkappen aus Langstabisolators (Glasfaserstab 1) durch den ro- ίο Metall befestigt Hochleistungslichtbogen-Versuche tierenden Lichtbogenfußpunkt an der dem Lang- mit Kurzschlußströmen bis 40 kA haben gezeigt daß stabisolator zugekehrten Stirnseite (6,7) der der Kunststoffisolator gegen den Plasmastrahl des Kappe (2,3) in der Kappe (2,3) im Abstande Fußpunktes des Lichtbogens weniger empfindlich ist von und parallel zu dieser Stirnseite (6,7) eine als ein Porzellanisolator. Bei diesen Lichtbogenverumlaufende, zur Aufnahme des Lichtbogenfuß- 15 suchen rotiert der Lichtbogenfußpunkt ohne die punktes dienenden Nut (8) vorgesehen ist beim Porzellanisolator üblichen Schutzarmaturen auf

2. Kappe nach Anspruch J, dadurch gekenn- dem Rand der Gabelkappe und fräst hierbei den zeichnet daß ihre dem Langstabisolator (Glas- Glasfaserstab dicht am Kappenrand an. Es entsteht faserstab 1) zugekehrte Stirnseite (6,7) konisch am Glasfaserstab eine Querschnittsverminderung, die ausgebildet ist. 20 in ihrer Größe von dem Kurzschlußstrom und von

3. Kappe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- der Einschaltzeit abhängt. Bei sehr kleinen BeIakennzeichnet, daß die zwischen der dem Langstab- stungszeiten kommt es selbst bei hohen Strömen nur isolator (Glasfaserstab 1) zugekehrten Stirnseite zu Oberflächenschäden. Bei größeren Belastungszei-(6,7) und der umlaufenden Nut (8) liegende ten wird der Glasfaserstab je nach Querschnitt Wand (9) nach dem Umfange zu offene Schlitze 25 durchgefräst. Explosionsartige Schäden, wie sie beim (10 bis 15) aufweist. Porzellanisolator unter ähnlichen Bedingungen vor-

4. Kappe nach Anspruch 3, dadurch gekenn- kommen, treten beim aus Kunststoff bestehenden zeichnet, daß die Schlitze (10) radial zur Mittel- Langstabisolator nicht auf.

achse (16) der Kappe (2,3) verlaufen. Ferner führt die Rotation des Lichtbogenfußpunk-

5. Kappe nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 30 tes auf dem Gabelkappenrand zu einer Vergleichmäßizeichnet, daß die Schlitze (11 bis 14) parallel zu gung der Wärmespannung in der Kappe sowie im und im Abstande von auf der Mittelachse (16) Glasfaserstab. Der durch die Kappe fließende Kurzder Kappe (2,3) errichteten Senkrechten verlau- schlußstrom sowie die vom Lichtbogenfußpunkt herfen. rührende Wärme führen beim aus Kunststoff beste-