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Aus Gießharz bestehender Hochspannungsisolator Die Erfindung betrifft
einen aus Gießharz bestehenden Hochspannungsisolator mit Metalleinlage. Solche Metalleinlagen
sollten bisher eine Steuerung der Spannungsverteilung bewirken (schwedische Auslegeschrift
318 931). 2u diesem Zweck erstreckt sich im Innern eines Gießharzisolators ein Metallstab
vom einen Ende des Isolierkörpers in Richtung auf das andere Ende, d3r mit einem
hochohmigen Widerstandsbelag auf der Außenseite des Isolierkörpers zusammenwirkt.
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Man hat auch daran gedacht, die in einem Stütsisolator aus Gießharz
zur Spannungssteuerung - eingebetteten metallischen Einlagen abwechselnd mit der
Kopf- und Fußarmatur des Stutzers fest zu verbinden, um dadurch mechanische Beanspruchungen
aufzunehmen.
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Die hierfür bekannte Anordnung von verspannten Stahlseiten und kegelförmig
angeordneten Metallstäben (deut sche Gebrauchsmusterschrift 6 602 433) erscheint
jedoch so kompliziert, daß die Ylirtschaftlichkeit dieser Isolatoren fraglich ist,
zumindest bei dem als Ausführungsbeispiel dargestellten Innenraum-Stützisolator
für Mitt elspannung.
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Bei dem erfindungsgemäßen, aus Gießharz bestehenden Hochspannungsisolator
ist dagegen die Metalleinlage ein ohr, dessen Durchmesser mindestens gleich einem
Drittel des Isolatordurchmessers und dessen Länge ein Fünftel der Isolatorlänge
oder mehr beträgt.
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Das Metallrohr, das unter Berücksichtigung der bekannten Maßnahmen
zur Anpassung und Verbesserung der Haftung von Metall und Gießharz in das Gießharz
eingebracht wird, ergibt eine Verfestigung des
Isolators, die ähnliche
Biegebeanspruchungen wie bei einem Porzellanisolator ermöglicht, denn es vergrößert
den Elastizitätsmodul. Mit dem ohne großen Aufwand herstellbaren und zu verarEeitenden
Metallrohr können deshalb aus Gießharz auch Stützisolatoren hergestellt werden,
die durch Umbruchkräfte stark beansprucht sind oder die in elektrischen Geräten,
z.B. Hochspannungsschaltern, eingesetzt werden, in denen bei mechanischer Beanspruchung
nur sehr geringe Auslenkungen zulässig sind.
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Das Metallrohr bei der Erfindung sollte ein handelsüblickes Stahl-
Rohr sein, damit es nur geringe Kosten verursacht. Sein Durchmesser wird möglichst
groß gewählt, damit Biegebeanspruchungen des Isolators ein großes Widerstandsmoment
entgegengesetzt wird. Die Erfindung kann aber vorteilhaft auch mit anderen Metallen,
insbesondere mit einem Leichtmetall, verwirklicht werden.
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Durch Locher im Metallrohr kann man für eine gute Verankerung im Gießharz
sorgen. Ähnlich wirken Rippen im Innern des Metallrohres, die darüber hinaus den
Vorteil einer weiteren Versteifung des Isolators durch eine Vergrößerung des Widerstandsmoments
ergeben.
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Die dem Isolatorende abgekehrte Stirnseite des Metallrohres ist zweckmäßig
mit einer aus dem Metallrohr vorgewölbten, elektrisch leitenden haube versehen,
um die dielektrischen Beanspruchungen am Ende des Metallrohres klein zu halten.
Die Haube kann aus Drahtnetzen, dünnem gelochten Blech o.dgl. bestehen, da sie mechanisch
nicht beansprucht ist.
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Bei besonders langen Isolatoren, z.B bei Isolatoren für 110 und mehr
kV, können vorteilhaft von beiden Enden her Metallrohre in den Isolator ragen, deren
Abstände voneinander etwa die iiäYftc bis
ein Drittel der Isolatorlänge
betragen. Dieses verbleibende Drittel wird insbesondere bei Freiluftisolatoren im
allgemeinen für die gewünschte dielektrische Festigkeit im Innern des IsolierlGrpers
ausreichen, da diese Isolatoren im Hinblick auf die elektrische Festigkeit der Isolatoroberfläche
erheblich länger gemacht werden müssen, als sich aus der Durchschlagsfestigkeit
des Isolierstoffes -selbst ergibt. Das eine der beides Metallrohre kann länger als
das andere sein, um eine bestimmte Vert'eilung des elektrischen Feldes am Isolator
zu berücksichtigen oder herzustellen. Z.B. kann man bei einem als Stützisolator
mit dem einen Ende in der Nähe des Erdbodens befestigten Isolator das erdseitige
Metallrohr länger als das andere; hochspannungsseite Metallrohr machen.
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Das Metallrohr kann ferner Befestigungsmöglichkeiten für den Isolator
bilden. Z.B. kann es wie Gewindebuchsen mit Löchern zum Einbringen von Schrauben
versehen sein. Es ist auch denkbar, daß das Metallrohr am Ende des Isolators in
einen metallischen Befestigungsflansch ausläuft.
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Die Erfindung kommt für Gießharzisolatoren aus allen geeigneten Gießharzen
in Frage. Besonders bedeutsam ist sie jedoch für moderne kriechstromfeste Gießharze,
z.B. cycloaliphatische Harze, die bisher zwar den elektrischen, nicht aber den mechanischen
Beanspruchungen großer Freiluftisolatoren genügten.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden an Hand
der Zeichnung Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen aus cycloaliphatischem Gießharz bestehenden Freiluftiso,lator
1 für 110.kV. Der Isolator 1 ist ein schlanker Stützisolator, d.h. seine Lange von
etwa 1200 mm ist mehr als
zehnmal so groß wie der Durchmesser des
Strunkes 2, der nur etwa 110 mm betrnÖt. Am Strunk 2 sind, wie dargestellt, abwechselnd
Schirme 3 größeren und Schirme 4 kleineren Durchmessers angebracht.
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Am unteren Xnde 6 des Isolators 1 ist eine metallische armatur 7 auf
den Strunk 2 aufgesetzt, mit der aerlsolator 1 befestigt werden kann. Zu diesem
Zweck sind in der Armatur 7 Löcher 8 für däs Einbringen von Schrauben vorgesehen.
Am oberen Ende 9 sind Gewindebuchsen 10 und 11 in den Gießharzkörper des Isolators
eingegossen.
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Wie man sieht, ragt vom unteren Ende 6 her ein Metallrohr 14 in den
Isolator, -das im einzelnen in Fig. 2 dargestellt ist. Das Metallrohr 14 besitzt
einen kreisringförmigen Querschnitt. In seiner Wand sind gleichmäßig verteilt Löcher
15 vorgesehen, deren Durchmesser ein Fünftel bis ein Zehntel des Rohrdurchmessers
beträgt. Im Innern 16 des Rohres 14 sind zwei rechtwinkelig zueinander verschachtelte
Bleche 17 und 18 angeordnet, die am oberen und unteren Ende des Rohres 14 mit diesem
verbunden, z.B. verschweißt sind. Dazwischen sind die Bleche 17 und 18 an ihrer
dem Rohr 14 zugekehrten Kante durch Ausnehmungen 20 von der Rohrwand zurückgesetzt.
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Der Durchmesser des Metallrohres 14 beträgt 70 mm und damit mehr als
die Halfte des Strunkdurchmessers. Die Länge des Metallrohres 14 ist beim Ausführungsbeispiel
etwa ein Drittel der Isolatorlänge.
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Deshalb ergibt das Metallrohr 14 eine wesentliche Versteifung des
Gießharzisolators, weil sein Elastizitätsmodul wesentlich größer als der üblicher
Gießharzmischungen ist. Der Elastizitätsmodul beträgt beispielsweise bei reinem
Gießharz etwa 300 kp/mm2, bei einem mit Quarzmehl gemagerten Gießharz etwa 1200
kp/mm2, Mei Stahl
etwa 21.500 kp/mm2, bei Aluminiun etwa 7000 kp/mm2.
Mithin kann der neue Isolator ebenso wie Porzellanisalatoren bei großen Biegekräften
eingesetzt werden, ohne daß eine unzulässige Durchbiegung eintritt.
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In Fig. 1 ist ein zweites Metallrohr 22 gestrichelt gezeichnet, das
vom oberen Ende 9 her in den Isolator t ragt. Die Länge dieses Metallrohres in Richtung
der Isolatorachse beträgt nur etwa ein Viertel der Isolatorlänge. Mithin beträgt
die Isolierstrecke zwischen den einander zugekehrten Stirnseiten der Metallrohre
1x4, 22 im Innern des Gießharzkörpers 5 etwa ein Drittel der Isolatorlänge.
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Ebenfalls gestrichelt gezeichnet ist eine vorzugsweise als Rogowski-Elektrode
geformte, elektrisch leitende Haube 23, die aus einem Drahtnetz besteht und am Metallrohr
14 durch Punktschweißen befestigt ist. Die Haube hat die Aufgabe die Feldverteilung
am Ende des Metallrohres zu vergleichmäßigen.
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In Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung gezeichnet, bei der
der Gießharzisolierkörper (Strunk 2) selbst einen Befestigungsflansch 24 bildet,
in dem Matallbuchsen 25 zur Schraubenbefestigung angeordnet sein können. Auch im
Isolator nach Fig. 3 ist die dem Ende des Isolators abgekehrte Stirnseite des Metallrohres
14 mit einer aus dem Metallrohr vorgewölEten Haube 27 versehen, die aus gelochtem
Blech bestehen kann.
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3 Figuren e Ansprüche