DE2143365B2

DE2143365B2 - Anordnung zum isolieren von elektroden

Info

Publication number: DE2143365B2
Application number: DE19712143365
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing 8500 Nürnberg Pohl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-08-30
Filing date: 1971-08-30
Publication date: 1977-09-08
Also published as: GB1408632A; BE788128A; SE388710B; US3812284A; JPS4835387A; LU65969A1; CH548096A; FR2150913A1; FR2150913B1; AT324463B; NL7209032A; DE2143365A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Isolieren von Elektroden im Hochspannungsbereich, vorzugsweise bei Freilulteinsatz, mit nicht kriechstromfesten Isolierteilen, insbesoiulere Kunststoffteile!!.
Isolierteile der Elektrotechnik werden mehr und mehr aus organischen Kunststoffen i.crgcstellt, worunter im folgenden z. B. auch Mischungen von organischen und anorganischen Stoffen, z. B. Gießharzformstoffe aus organischen Gießharzen mit anorganischen Füllstoffen zu verstehen sind. Sehr harte Betriebsbedingungen ergeben sich für Isolierteile z. B. Stützer, Abspann-Isolatoren, Durchführungen, Meßwandler-Isolatoren - bei Anwendung unter Hochspannung in ungünstigen klimatischen Verhältnissen, z. B. in Freiluft. Für diese Anwendungsbereiche werden noch vorwiegend anorganische Isolierstoffe wie Porzellan, Glas, Keramik, Glaskeramik verwendet, da der Einsatz von organischen Isolierstoffen hier noch zu Ausfällen durch Überschläge infolge Krieehspurbildung führt.

Ungünstige klimatische Einflüsse, wie sie z. B. der Freiluftbetrieb mit sich bringt - also z. B. Feuchte, Tau, Regen, vor allem in Verbindung mit Staub, Säuren, Salzen — bewirken, daß sich ein leitfähiger Belag auf den Isolierteilen bildet. Bei angelegter Spannung entstehen in diesen Belägen Kriechströme. Die sich ergebende Erwärmung kann stellenweise zur Austrocknung des leitfähigen Belages führen. Eine solche Trockenstelle wird dann durch einen Lichtbogen überbrückt, bis die Troekenstrecke zu groß wird und der Lichtbogen abreißt. Diese Erscheinung tritt meist an mehreren Stellen auf und wiederholt sieh bei entsprechender Zufuhr von leuchte. Die auftretenden oberfläehennahen Lichtbögen bilden eine scharfe thermische Beanspruchung der Isolierstoffteile, insbesondere im Bereich der Liehtbogenlußpunkte. Sie können vor allem Isoüerteile aus organischen Isolierstoffen bzw. Kunststoffen von der Oberfläche her zerstören, /.. B. erodieren. Eine gleichmäßige Erosion,

wie sie sich bei den mil' der Oberfläche von Isoliertei-Icti im allgemeinen ständig örtlich wechselnden Lichtbogen ergibt, wird als unschädlich angeschen.

Gefährliche Zerstörungen, die schließlich einen Überschlag einleiten, können jedoch auftreten, wenn sich die Lichtbögen an einzelnen Stellen festsetzen und konzentrieren. Sowohl in Versuchen als auch in der Praxis konnte beobachtet werden, daß diese Erscheinung vor allem an den metallischen Elektroden aiii tritt, und daß die Ausbildung einer leitenden Kriechspur und die Einleitung des Überschlags demzufolge von hier ihren Ausgang nehmen.

Begünstigt wird dies z. B. dadurch, daß die Lichtbogen auf der freien Oberfläche eines Isolierteiles im folgenden »Feldlichtbögen« genannt - Flächen verbinden, die als effektive »Vorgeschobene Elektroden« wirken, solange sie benetzt sind; die zwangsläufige Austrocknung und die WirJerbenetzung läßt hier im allgemeinen die Fußpunkte dt:r Lichtbögen ständig in den zwei möglichen Dimensionen der Oberfläche wandern. Dagegen ist die eigentliche Metallelektrode naturgemäß - von der Benetzung unabhängig - stets als Elektronenquelle wirksam, so daß - bei nahezu allen Konstruktionen-die Grenzlinie zwischen Elektrode und Isolierteil einen bevorzugten geometrischen Ort für den Fußpunkt von Lichtbögen bildet. Solche Lichtbögen - im folgenden »Randlichthögen« genannt - befinden sich also mit dem einen Fußpunkt am Elektrodenrand und mit dem anderen auf der Oberfläche des Isolierteils.

In einer großen Anzahl von Fällen bedingt die geometrische Form der Elektroden, auch bei Rotationssymmetric, eine höhere Feldkonzentralion an oder in der Nähe der Grenzlinie zwischen Elektrode und Isolierteil.

Im Mikrobereich der Elektrodenoberfläche - also auch an tier kritischen Grenzlinie zwischen Elektrode und Isolierteil - können darüber hinaus allgemein Spitzenwirkungen mit weiterer Feldkonzentration angenommen weiden.

Die geometrisch festliegende höhere Feldkonzentration bewirkt höhere Erwärmung, frühere Abtrocknung des Flüssigkeitsfilms auf der angrenzenden Isolici teiloberfläche und daher bevorzugtes und häufigeres Auftreten oder Stehenbleiben von Lichtbogen an diesen Stellen, begünstigt noch dadurch, daß sich der elektrodenseitig fixierte Fußpunkt erwärmt und die Elektronenaustrittsarbeit an dieser Stelle der Elektrode vermindert wird.

Isolierteile unterliegen also an solchen Stellen einer konzentrierten thermischen Beanspruchung durch Randlichtbögen, wobei am elektrodenseitigen Fußpunkt und in seiner Umgebung die stärkste Beanspruchung auftritt, weil hier die stärkste örtliche Bindung vorliegt, während der isoliersloffseitige Fußpunkt solcher Randlichtbögen mit zunehmender Entfernung von der Elektrode höhere Beweglichkeit und damit geringere Zerstörungsintensität aufweist.

Isolierteile aus organischen Isolierstoffen können durch die konzentrierte Beanspruchung an linsen Stellen thermisch so überlastet werden, daß sich Zersetzungsprodukte bilden, die leitfähig sind oder z. B. mittelbar dadurch leitfähig werden, daß sie auf Grund ihrer Porosität größere Flüssigkeitsnicngen binden. Solche Stellen bilden eine effektive vorgeschobene Elektrode, an der auf Grund ihrei Spitzenwirkung wiederum bevorzugt Randliehtbögen ansetzen. Auf diese Weist' kann die Kriechspur immer weiter zur Gegenelektrode vordringen, wobei sich die Isolierstrecke immer mehr verkürzt, bis mit dem Üherbrükken der Reststiecke durch einen Lichtbogen der Überschlag eintritt.

Der besonders gefährdete Bereich für die Einleitung einer zum Überschlag führenden Kriechspur ist also der Isolierstolfbereich in der Nähe der Elektroden, vorzugsweise angrenzL-nd an diese, dadurch, daß hier Lichtbögen bevorzugt stehen bleiben und im Zusammenwirken mit dem Isolierstoff und seinen Zersetzungspunkten eine leitende Kriechspur bilden.

Entsprechend der allgemeinen Entwicklung in der Elektrotechnik ist die Isolierstoffzerstörung durch Kriechstromvorgänge zunächst vorzugsweise auf dem Niederspannungs-Gebiet beobachtet worden. Man versuchte, die Kriechstromvorgänge in entsprechenden Prüfverfahren empirisch so nachzubilden, daß an den Prüfkörpern die gleichen Effekte hervorgerufen werden, wie sie in der praktischen Anwendung zu beobachten sind. Es hat sich gezeigt, daß keine Übertragbarkeit vom Niederspannungs-Bereich zum Hochspannungs-Bereich gegeben ist.

Bei Kriechstromvorgängen ist zwischen Strömen in Feuchtigkeitsfilmen auf der Oberfläche des lsolier-

^a5 körpers - »äußere Kriechströme« - und Strömen durch elektrolytische Leitung im lsolierstoffkörper »innere Kriechströme« - zu unterscheiden (Zeitschrift ETZ-A, 76. Jahrgang, Heft 11 vom 1. 6. 1955, S. 369-376, insbes. S. 374, linke Spalte, letzter Absatz und S. 374, rechte Spalte, Absatz 3 und Tafel 2 und ETZ-A 85 [19(i4] Heft 12, S. 1, linke Spalte, Absatz 1, Zeilen 3 und 4 und Absatz 2). Es ist auf wissenschaftlicher Grundlage auf die wesentlichen Unterschiede zwischen den physikalischen Erscheinungen und Auswirkungen hingewiesen worden, die mit diesen verschiedenen Kriechstromarten verbunden sind. Die Unterscheidung der Kriechströme ist von wesentlicher Bedeutung, da

1. die Maßnahmen gegen innere Kriechströme \o zwangsläufig andere sind als gegen äußere

Kriechströme, und

2. auf dem Niederspannungs-Gebiet vielfach billigere Werkstoffe verwendet werden, da nur geringere Anforderungen an die elektrischen Eigenschaften gestellt werden. Daher sind hier im allgemeinen Maßnahmen gegen innere Kriechströme vorgesehen.

Dagegen sind auf dem Hochspannungs-Gebiet praktisch nur die äußeren Kriechströme als Ausi'allursache zu berücksichtigen, da hochwertige Isolierstoffe, in denen also keine inneren Kriechströme fließen können, eine Forderung darstellen, die mindestens erfüllt sein muß, aber erfahrungsgemäß iH)ch nicht ausreicht.

Es ist bekannt, innere Kriechströme dadurch zu unterbinden, daß hochwertige Isolierstoffe verwendet werden, die z. B. keine Feuchtigkeit aufnehmen und praktisch keine ioncnbildcnden Bestandteile enthalten (ETZ-A, 76. Jahrg., Heft 1 1, S. 369 linke Spalte Abs. 2). Ferner können zu diesem Zweck in einem schlechteren Isolierstoff lückenlose Barrieren aus einem solchen hochwertigen Isolierstoff vorgesehen werden (DT-AS 1 149424).

Äußere Kriechströme, die also von Elektrode zu Elektrode auf der Oberfläche ties die Elektrode tragenden Isolierkörpers fließen, lassen sich durch solche inneren Barrieren naturgemäß nicht verhindern. Sie lassen sieh überhaupt nicht verhindern, wenn Ober-

flächen der Verschmutzung und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, wie es hei llochspannungsisolatorcn in Freilult der Fall ist.

Maßnahmengegen äußere Kriechströme gehen von der Tatsache aus, daß sich die äußeren Kriechströme nicht verhindern lassen. Die Maßnahmen zielen daher /.. T. auf eine möglichst günstige Gestalt der Isolierteile-um die Ausbildung der l.iehthogenentladungen und die Höhe des gesamten äußeren Kriechstroms etwas zu beeinflussen-vor allem aber auf die Verbesserung des Werkstoffs, siehe z. B. einen IEC-Bericht, veröffentlicht in ETZ-A 92 (1971) Heft 1, S. 14-15. Da sich die Beanspruchung voraussetzungsgemäß an der Oberfläche vollzieht, genügt es dabei, nur die Oberfläche der Isolierteile zu verbessern; allerdings die gesamte Isolierstoffoberfläche, da man von der Vorstellung ausgeht, daß die durch Lichtbogcnentladungen gegebene thermische Beanspruchung über die ganze Oberfläche etwa gleichmäßig verteilt ist und diese Oberfläche überall gleichmäßig gefährdet. Solche Überlegungen führten dann zur Kern-Mantel-Bauweise und verwandten Abwandlungen, wie sie in den deutschen Ausgeschritten 1 162 899 und 1283934, dem Gebrauchsmuster 7 105354, der Schweizer Patentschrift 419272 und dem Aufsatz in ETZ-A, 7(i. Jahrg., Heft 11 vom 1. 6. 1955, S. 369-376, beschrieben sind.

Als allgemeine Vorstellung für die zerstörende Wirkung von äußeren Kriechströmen gilt die Annahme einer etwa gleichmäßigen Verteilung der Lichtbogen und der daraus folgenden thermischen Beanspruchung.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei Anordnungen von Elektroden im Hochspannungsbereich, die durch Isolierteile voneinander getrennt sind, welche keine ausreichende Festigkeit gegen Bildung von Kriechspuren und kriechspurbedingten Überschlägen aufweisen insbesondere bei Isolatoren aus anorganischem Isolierstoff - Maßnahmen vorzusehen, die die kriechspurauslösendc Wirkung von Randlichtbögen verhindern.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Bereich zwischen Elektrode und Isolierteil, in dem kricchstrombcdingte Lichtbögen, die mit einem Fußpunkt von der Elektrode ausgehen (Randlichtbogen), auf die Isolierteile treffen, bei mindestens einer Elektrode mindestens ein Sehutzelement aus kriechstromfestem Isolierstoff angebracht ist, welches so ausgebildet und angeordnet ist, daß die von den Elektroden ausgehenden Randlichtbögen unmittelbar oder mittelbar auf die Schutzelemente einwirken. Die Isolierteile werden hierdurch also gar nicht mehr oder nur in vermindertem Maße von den Randlichtbögen und ihren thermischen Auswirkungen betroffen. Im (irenzfall kannesdahei zweekniüßigsein.daß an ailen Elektroden Scluitzc'cmenle angebracht sind. So wird die Ausbildung einer zum Überschlag führenden Kriechspur durch die Sehutzclemeutc im kritischen Bereich in der Nähe tk-i Elektroden schon im Entstehungszustand verhindert.

Im Gegensat/, zu der in den Entgegenhaltungen beschriebenen Kern-Mantel-Mcthode besteht gemäß der vorliegenden Erfindung der llauplteil des lsolierleils bezüglich Oberfläche und innerem Teil aus dem gleichen Stoff, und nur im Bereich der von den Elektroden ausgehenden Randliditbögcn ist eine besondere Verbesserung der Oberfläche des Isolierteiles vorgesehen. Dies stellt nicht nur eine wesentliche Einschränkung des Aufwandes dar, sondern auch eine besonders wirksame Maßnahme, weil sie die entscheidende Ausfallursaehe direkt beseitigt.

Die Oberfläche eines Schutzelementes gemäß der Erfindung wirkt auf die Kriechstromvorgänge an der Oberfläche des Isolators. Soweit die Schutzelemente auch in cias Innere des Isolators reichen, weiden hiermit lediglieh zusätzliche vorteilhafte Wirkungen eizielt.

ίο Uj₁- Vorteile der Erfindung konnten in einem Modellversuch nachgewiesen werden. So wurde mit dem von H. Suhr in ETZ-B 22 (1970) 24, 579-580 beschriebenen zeitraffenden Werkstoffprüfverfahren, das im Prinzip eine Prüfung an Modellisolatoren darstellt, beispielsweise an Isoliertcilen aus Gießharzformstoffen eine Lebenszeitverlängerung bis zum lOOfachen durch kleine erfindungsgemäße Schutzelemente aus Keramik gegenüber herkömmlichen Anordnungen erzielt.

*o Unter kricchstroml'csten Isolierstoffen sind solche zu verstehen, die bei ausreichender Dicke unter Einwirkung kriechstrombedingter Lichtbögen, insbesondere von Randlichtbögen, weder in der Weise zersetzt werden, daß sich eine leitende Kriechspur bilden kann, noch so zerstört weiden, daß tier Randlichtbogen doch auf den organischen Isolierstoff des Isolierteils einwirken kann.

Geeignete kriechstromfeste Isolierstoffe, aus denen die Schutzelemente bestehen können, sind vor allem anorganische Isolierstoffe wie /.. B. Porzellan, Steingut, Steatit, Keramik, Glas, »entglastes Glas«, Errrail. Auch organische Kunststoffe, aus denen /.. B. aus Gründen der mechanischen Festigkeit oder der Kosten nicht das ganze Isolierteil hergestellt werden

kann, sind geeignet, sofern sie gegen kricchstrombedingte Lichtbögen beständig sind bzw. kriechstrombeständiger sind als der Isolierstoff der Isolierteile. Die Schutzelemente können aus einem oder mehreren Teilen bestehen. Aus mehreren Teilen bestehen sie vorzugsweise dann, wenn z. B. verschiedene Materialeigenschaften zu kombinieren sind, z. B. um Spannungen infolge verschiedener Ausdehiumgskoeltizienten auszugleichen, oiler ζ. B. um sie aus einfachen Teilen zusammenzusetzen.

Es kann in vielen Füllen genügen, die Schulzclcmcnte nur so breit zu gestalten, daß sie die thermische Wirkung des elektrodenscitigcn Fußpunktes der Randlichtbögen, also die härteste Beanspruchung, voll aufnehmen. Vorteilhaft ist es jedoch, clic- Breite

tier Schulzelemente größer zu bemessen, so daß die Sclnu/.elemente nicht durch Ablagerungen überbrückt weiden können und auch die isolieistoilscitigen Fiißpunkte der Randlichtbögen noch zum Teil oder ganz auf die Sehutzelemente einwirken. Dadurch ist die Wirkung der R and lichtböge 11 dann weitgehend von der lsolierteilobeifläche abgeschirmt. Die Bemessung der Breite kann unter anderem aus der al sich bekannten maximalen oder durchschnittliche! Länge von Randlichtbögen ermittelt sein.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfiihrungsform der Erfindung sind die Schutzelemente au dem lsoliertcil unmittelbar angrenzend an die Elektroden angeordnet, nämlich an den Stellen, an dcnei die Randlichtbögen auftreten. In anderen lallen is

es vorteilhaft, sie so auszubilden, daß sie Teile de Elektroden und 'Teile der lsoliertciloberUäehe bedck ken. Die Randlichtbögen wirken so unmittelbar au die Schutzelemenle ein (vgl. /.. B. Fig. 1 4).

Es kann vorteilhaft sein, dal.! die Schulzclcmente erst in einiger Entfernung von den lilcktrodcn auf dein Isolieiteil angebracht sind (wie /. B. in Fig. 5), beispielsweise um große Fertigungstolcranzen /tilassen /u können, oder vveil das Schulzclcmcnt erst nachtriiglieh über eine Elektrode aufgebracht wird, deren Kopf dicker ist als der Schall, oder vveil eine luge /um Verkitten vorgesehen ist, oiler weil /. B. beim Gießen des Isolierteils ein Kragen um die Elektrode vorgesehen winde, welcher sicheistell!, daß bei mangelhafter Verklebung des Sduitzelementes kein Kriechstrom von der Elektrode ausgehend zwischen Schutzelement und Isolierteil auftreten kann, der das Schutzelement umgeht. In solchen Fällen kann der Randlichtbogen mittelbar auf die Schutzelemente einwirken - wenn an der Elektrode eine Kriechspur entsteht, mit deren Hilfe der Randlichtbogen bis zum Schutzelement vordringt - sofern das Material, das den Zwischenraum zwischen Elektrode und Schutzelement füllt, nicht ausreichend kriechstromfest ist. Diese Kriechspur kann jedoch nicht /.um Überschlag führen, da ihr Weg auf die Fugenbreite beschränkt und durch das Schutzelement begrenzt ist. Vorteilhafterweise können die Schutzelemente dabei nur so weit entfernt von der Elektrode angebracht sein, daß eine Kriechspur zwischen Elektrode und Schutzelement die gesamte Isolierstrecke zwischen den Elektroden nur in unwesentlicher oder noch zulässiger Weise verkürzt.

Schut/.elemente können vorteilhaftei weise auch dergestalt vorgesehen sein, daß sie die Elektrode selbst ausreichend bedecken (z. B. Fig. 7 und K)), so daß RandliclUbögen von dem unbedeckten Teil der Elektrode ausgehend auf die die Elektrode bedeckenden Schutzelemente einwirken.

Es kann weiterhin vorteilhaft sein, die Elektioden nicht vollständig mit Schutzelementen zu umgeben, sondern diese nur in den Bereichen an/uoidnen, in denen Randiichtbögen erwartet weiden können. Dies gilt vor allem bei asymmetrischer Formgebung, Aufstellung oder Benetzung.

In vielen Füllen ist es jedoch vorteilhaft, die Elektroden -- z. B. ringförmig ■- mit dem Schutzelement zu umgeben. Insbesondere bei den häufig oder annähernd rotationssymmetrischen Isolierkörpern, beispielsweise bei Isolatoren, ist es vorteilhaft -· /.. B. im Hinblick auf die Fertigung- wenn die Schutzelemente ebenfalls ganz oder annähernd rotationssymmetrisch vorgesehen sind.

Es kann genügen, ein Schutzelement nur an einer Elektrode anzubringen, /.. B. wenn die Erfahrung gezeigt hat, daß in einer bestimmten Anordnung die Kriechspurbildiing nur von dieser Elektrode ausgeht. Es ist jedoch häufig von Vorteil und sicherer, die Schutzelemente an allen Elektroden einer Anoumuug anzubringen. Dabei können die Schutzelemente an den verschiedenen Elektroden gleich oder auch verschiedenartig sein.

Schutzelemente sind zweckmäßig mit den Oberflächen der Anordnung so verbunden, daß zwischen Schutzelement und Isolieiteil keine Ströme oder Entladungen auftreten können, welche die Schutzelemente umgehen. Dazu können die Schutzelemente /.. B. voiteilhaiterweisc aufgeklebt oder in vorgesehene Aussparungen eingeklebt sein, In manchen Fällen ist es vortcilhut't, die Sehutzelenicnlc bereits in die Formen einzulegen, in denen Isolierteile oder Elektroden gegossen werden. Bei Einsatz von Schutzelc menten aus gießlähigem Material können diese in die Aussparungen eingegossen sein. Sie können auch bereits so gegossen sein, daß sie beim (ließen eines Isolierteils in die gleiche Form mit eingegossen werden.

Besonders einfach und günstig ist es, die Schutzelemente durch Aufbringen eines Überzuges auf Elektroden und'oder Isolierteile herzustellen, was beispielsweise durch Tauchen, Aufsprühen oder l.ackie ich erfolgen kann.

'ο I is kann vorteilhaft sein, die Elektroden so mit dem Schulzelement zu umhüllen, daß sie keinerlei Kontakt mehr mit dem Isolierteil haben (z. B. in Fig. 6 und 10), wodurch z. B. ein Durchschlag von der Elektrode im Inneren des Isolierteils ausgehend oder eine Kriechspurbildiing in einer Fuge zwischen Schutzelement und Isolieiteil - also eine Umgehung des Schutzelementes - vermieden wird.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auch auf Isolieranordnungen,die aus mehreren Teilstücken beste-

ϊο hen. So werden z. B. Hängeisolatoren häufig in Kettenform zusammengesetzt. Aber auch Stützer werden, z. B. bei großer Baulänge, zusammengesetzt, wobei jedes Teilstück an den Enden metallische Armaturen aufweisen kann. Erl'inilungsgemäß genügen bereits einige, vorzugsweise an den äußeren Elektroden solcher Ketten angebrachte Schutzelemente gemäß der Erfindung. Wenn erforderlich, können aber auch mehrere oder an allen Armaturen Schutzelemente ge maß der Erfindung vorgesehen sein. Es werden damit auch mehrlache Unterbrechungen des Kriechweges en eicht. Dies ist auch von Vorteil bei längeren Isolier teilen, die aus einem Stück bestehen oder nicht in der Weise zusammengesetzt sind, daß die Isolierstrecke durch Armierung unterbrochen ist, bei denen über die Isolierstrecke verteilte weitere Schutzelemente den Kriechweg vorteilhaft unterbrechen.

Schul/.elemente können z. B. auch Teile von Isolatoren bilden, ■/.. B. eine oder mehrere Rippen oder Schirme.

Bei kettenförmiger Anordnung meiner Isolatoren können gemäß einer Weiterbildung der Eil'indung auch ein/eine Glieder der Kette voizugsweise die äußeren Glieder als Schutzelenienle für die (iesamtkette ausgebildet sein, dergestalt, daß der Isolieiteil der äußeren Glieder aus einen» in Freiluft kricchstroinfesten Stoff, die Isolierteile der übrigen (iliedei aus einem weniger kriechstromfesten Stoff bestehen.

Anordnungen gemäß der Erfindung finden insbe

sondere Anwendung bei Isolatoren aus organischen

5" Kunststoffen, die durch Kriechspnrbildung und Über schlag gefährdet sind. Besondere Vorteile werden erreicht bei Stutzern, Abspannisolatoren, Duichlüh Hingen, Mel.Uvimdleiisolatoren und Isolierkörpern ir Schaltanlagen..lciloch ist der Einsatz nicht hierauf be

-- ...u„::.. l.« rtv.lll UIiM.

Die Erfindung findet auch vorteilhaft Anwendung in l'riil'verfahren, diu ursprünglich zur Beurteilung dei Knechstronifesligkeit von Isolierstoffen voigesehei sind, so z. Ii. in Verfahren, die ganz oder annäherni einer Anordnung entsprechen, wie sie beschrieben is in: ASTM D 2303-64 T »Liquid-Contaminant, In dined Plane Tracking anil Erosion of Insulating Ma terials«. Die Prüfung kann dazu dienen, die Fesligkei des Schutzelementes gegen Randlichlbögcn, die F'e stigkeitdes Isolierteils gegen Feldlichthögen und and die Gesamtunordnung zu untersuchen.

In den Fig. I bis 12 ist die Erfindung an verschiede ncn Beispielen in schematischen Ausschnitten nahe

/UV fj.M'Ui·

ciKiutcrl. C»leiche Teile siiul mil gleichen Bezugszeichen verseilen.

Mit 1 ist tlas Isolierteil imil mit 2 eine Elektrode be/.eichncl. 3 bezeichnet das Sehut/element.

!■'ig. 1 zeigt im Schnitt eine Anordnung gemäß der Erfindung, wobei das Schulzclcmcnt 3 eine einfache gelochte Konde ist. die auf dem Isolicrlcil, das etwa rotationssymmetrisch ist, angebracht ist. Sie kann vor dem Gießen eines Isolators in die Gießform eingelegt oder nach dem Gießen aufgeklebt sein. Sie schließt an die Elektrode an. Fig. 2 zeigt diese Anordnung in Draufsicht.

Das in Fig. 3 dargestellte Schutzelement 3 ist in das Isolierteil eingelassen, z. B. durch Einlegen in die Gießform oder durch nachträgliches Einkleben in eine vorgesehene Aussparung. In dieser Anordnung geht ein Lichtbogen vorwiegend als Glcitentladung tangential über die Grenzlinie zwischen Schutzelcment 3 und Isolierteil 1. Hierdurch wird die Grenzlinie möglichst wenig beansprucht.

Gemäß der Ausl'ührungsform in Fig. 4 haben das Schutzelcment 3 und das Isolierteil 1 etwa den gleichen Durchmesser. In dieser Anordnung ist die Feldstärke bereits auf dem Schutzelement auf die Randl'eklslärke abgesunken. Das Isolierteil 1 ist daher von tier zur Elektrode 2 hin höheren Feldstärke entlastet.

Fig. 5 zeigt den !solicrtcil eines Isolators. Das rotationssymmetrische Schutzelement 3, eine gelochte Ronde, schließt nicht unmittelbar an die Elektrode 2 an. Dadurch sind große Fertigungstoleranzen möglich. Die Fuge 4 kann mit Kitt oiler Kleber ausgefüllt sein, der auch zum Ausgleich von verschiedenen Ausdehnungskoeffizienten der Elektrode 2 und des Schutzelcmentes 3 dienen kann.

Der Kitt 4 kann auch krieclistromlest sein. 3 und 4 können dann ein Sehutzelement bilden, das aus mehreren Teilen besteht. 4 kann auch aus dem gleichen Isolierstoff bzw. Gießharzformstoif bestehen wie das Isolierteil ! und mit diesem zusammen hergestellt sein.

Gemäß I'ig. (·> bildet das Sehutzelement 3 zugleich ein /wisehenelementzur Befestigung der Elektrode 2 im Isolierteil 1. Es ist zugleich so ausgebildet, daß die Elektrode vollständig vom Isolierteil ;,','-.·trennt ist, so daß auch durch Fugen zwischen Isolierteil und Sehutzelement kein Krieehstrom das Sehutzelement umgehen kann.

In lig. 7 ist das Sehutzelement 3 als ein einfacher rohrl'örmiger Körper ausgebildet, der die Elektrode 2 in ausreichender Länge umhüllt. Gehen Randlichtbögen vom unbedeckten Teil der Elektrode aus, so treffen sie auf das Sehutzelement 3.

In der in I'ig. 8 dargestellten Anordnung ist das Seliut/elemeiit 3 ein einfaches Stück Rohr.

Die in Fig. 9 dargestellte Anordnung hat eine Kappenelektrode 2. Das Sehutzelement 3 ist becherförmig ausgebildet. Ls unterbindet jede Berührung der Elektrode Z mit dem Isolierteil Ϊ, umgibt also die Elektrode so, daß die Elektrode vom Isolierteil vollständig getrennt ist.

Gemäß Fig. 10 ist ein Sehutzelement 3 auf der Kappenelektrode 2 in Form eines Überzuges angc-

!5 bracht, beispielsweise einer Glasur. Eine Umgehung des Schutzelcmcntes durch Kriechströme ist in dieser Anordnung auch bei schlechter Verbindung zwischen Elektrode 2 und Isolierteil 1 nicht möglich. Randlichtbögen müssen vom unbedeckten Teil der Elek-

^ao trode 2 ausgehen und treffen dann das Sehutzelement 3.

Fig. 11 zeigt eine Ausführung, in der das Sehutzelement 3 eine oder mehrere Rippen eines Isolators nachbildet. Der Übergang zum Isolierteil 1 ist hin-

^a5 sichtlich der Lichtbogenbeanspruchung weitgehend entlastet.

F'ig. 12 zeigt eine asymmetrische Anordnung, bestehend aus dem Isolierteil 1 in Form einer rechteckigen Platte mit den Elektroden 2 und 5, die auf einer Fläche der Platte aufgesetzt sind. Diese Anordnung wird häufigzur Prüfung der Kriechstromfestigkeit von Isolierstoffen mit Hilfe von Probekörpern verwendet. So z. B. bei einer Prüfung nach oder in Anlehnung an ASTM D 2303-64 T »Liquid-Contaminant, In-

)5 elined-Plane Tracking anil Erosion of Insulating Materials« und ähnliche Verfahren.

In Ausführung der Erfindung ist die Elektrode 5, von der erfahrungsgemäß die Kriechspur ausgeht, auf ein Sehutzelement 3 gesetzt, das als rechteckiges

4» Plättchen ausgebildet und in das Isolierteil 1 eingelassen ist. Die Anordnung gestattet es, die Ausbildung einer zum Überschlag führenden Kriechspur zu unterdrücken, welche ohne Sehutzelement 3 durch die von der Elektrode 5 ausgehenden Randlichtbögen verursacht wird. Damit ist es sowohl möglich, das Verhalten von Schutzelenienten gegenüber Randlichtbögen al·· auch des Isoliei teils gegenüber Fcldlichtbögen zu untersuchen, wie auch das Verhalten der Gcsamtanord nutig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patcntnnspi iiehe:

1. Anordnung zum Isolieren von Elektroden im I lochspaniHingsbereieh, vorzugsweise bei Freilufteinsatz, mit nicht kriechstromfesten Isolierteilen, insbesoiulere Kunststoffteilen, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich zwischen Elektrode unil Isolierteil, in dem krieehstrombeilingte Lichtbögen, die mit einem Fußpunkt von der Elektrode ausgehen (Randliehlbögen), aul die Isolierteile treffen, bei mindestens einer Elektrode mindestens ein Schutzelement aus knechstromfesSem Isolierstoff angebracht ist, welches so ausgebildet und angeordnet ist, daß die von den Elektroden ausgehenden Rar.dlichtbögen unmittelbar oder mittelbar auf die Schutzelemente einwirken.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement aus einem anorganischen Isolierstoff besteht.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement aus einem organischen Isolierstoff besteht, der gegen kriechstrombedingte Lichtbogen beständig ist und/oder kriechstrombeständiger als der Isolierstoff, aus dem das Isolierteil besteht.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement aus einem oder mehreren Teilen besteht.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement auf dem Isolierteil angebracht ist.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelernent unmittelbar angrenzend an die Elektroden angebracht ist.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement so ausgebildet ist, daß es Teile der Elektroden und Teile der Isolierte !!oberfläche bedeckt.

S. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement in einiger Entfernung von den Elektroden angebracht ist.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement auf den Elektroden angebracht ist, dergestalt, daß Randlichtbögen vom unbedeckten Teil der Elektroden ausgehend auf das Schutzelernent trelfen.

10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis y, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden Vi)r allem bei asymmetrischer Formgebung und/ oder Anordnung und/oder Benetzung nicht vollständig von Schutzelementen umgeben sind, sondern nur in den Bereichen, in denen Randlichtbögen zu erwarten sind.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 0, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzclement die Elektroden etwa ringförmig umgibt.

12. Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzelement ganz oder annähernd ein lotationssymmeti isehei Körper ist.

I 3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

12, dadurch gekennzeichnet, daß das Selnit/elenient die Elektrode so umhüllt, daß keine Berührung zwischen Elektrode und Isolierteil mehl gegeben ist.

14. Anordnung nach einem der Ansprüche I bis

13. dadurch uekennzeichnet, daß das Schut/ele-

ment durch Aufbringen eines Überzuges auf Elektroden und/oder Isolierteile hergestellt ist, wie ■/.. IJ. durch Tauchen, Aulspiühen, Lackieren.

15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Isolieranordnung, deren Isolierteil aus mehreren Teilstücken besteht, nur an den äußeren Elektroden der äußeren Teüstüeke Sehutzelemente angebracht sind,

16. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Isolieranordnung deren Isolierteil aus mehreren Teilstücken besteht, an mehreren oder an allen Enden der Teüstüeke Sehutzelemente angebracht sind.

17. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Isolieranordnung deren Isolierteil aus mehr als zwei Teilstücken besteht, eines oder beide der äußeren Teüstüeke aus einem in Freiluft kriechstromfesten Isolierstoff als Schutzelement dient.

18. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Prüfen der Kriechstromfestigkeit von Schutzelementen und Isolierteilen verwendet wird.