DE2816509C2

DE2816509C2 - Schutzeinrichtung gegen die Folgen eines Isolatorbruches bei Mehrfach-Isolatorenketten

Info

Publication number: DE2816509C2
Application number: DE19782816509
Authority: DE
Inventors: Rudolf Ing.(grad.) 8540 Rednitzhembach Buchwald; Lotar Ing.(grad.) Möcks
Original assignee: FA RICHARD BERGNER 8540 SCHWABACH DE
Current assignee: FA RICHARD BERGNER 8540 SCHWABACH DE
Priority date: 1978-04-15
Filing date: 1978-04-15
Publication date: 1983-10-13
Also published as: ATA163279A; AT372553B; NL174308B; DE2816509A1; NL174308C; NL7902419A

Description

Die Erfindung geht aus von einer Schutzeinrichtung gegen die Folgen eines Isolatorbruches bei Mehrfachlsolatorenketten entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine derartige Schutzeinrichtung, durch die verhindert werden soll, daß Isolatoren beim Bruch einer Teilkette eine zu hohe Biegebeanspruchung erfahren, ist bereits mit der zum Stande der Technik gehörenden, jedoch nicht vorveröffentlichten DE-OS 28 07 003 vorgeschlagen worden. Nach diesem Vorschlag ist jeder Teilkette an ihrem seilseitigen Ende wenigstens eine Zusatzmasse derart zugeordnet, daß die Teilkette wirkungsmäßig über ihr seilseitiges mit dem Abstandhalter verbindbares Ende hinaus durch wenigstens einen Zusatzmassenkörper verlängert ist. Nach einer bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Befestigung des Zusatzmassekörpers so, daß dieser bezüglich einer Querbeschleunigung, wie sie bei einem Teükettenbruch auftritt, weitgehend starr mit dem Isolatorende verbunden ist. Es wird also nach dem nicht vorveröffentlichten Vorschlag eine die Ausschwenkbewegung des Abstandhalters dämpfende und demzufolge die nicht gerissenen Teilketten schützende Zusatzmasse erst in dem Augenblick wirksam, in dem der Abstandhalter sich bereits gedreht hat und ausgelenkt ist. Eine Weiterentwicklung im Sinne einer noch wirksameren Ausnutzung einer gegebenen Zusatzmasse ist erstrebenswert.

Die Problematik bei solchen Mehrfach-Isolätorenketten besteht darin, daß bei Bruch eines Isolators eines Kettenstranges es nicht nur zu einer Kraftumlagerung in der Art kommt, daß gesunde Ketten nunmehr den Kraftanteil der ausgefallenen Kette anteilig übernehmen müssen, wodurch nach dein Abklingen des Einschwenkvorganges in den verbliebenen Kettensträngen möglichst etwa gleich große Kräfte herrschen. Sondern es kommt während der Phase der Kraftumlagerung auch zu Bewegungsvorgängen, die durch Querbeschleunigungen im Isolator ein schädliches Biegemoment erzeugen. Verläuft nun die Phase der Kraftumlagerung ungebremst, dann können die auf den Isolator plötzlich einwirkenden Biegemomente so groß werden, daß sie zusammen mit der Zugkraft zu einem Isolator Bruch führen. Dieses Problem ist an sich bekannt.

Als Folge eines solchen Isolatorbruches brechen nicht nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit die Isolatoren des gleichen Leiterseiles an benachbarte Masten, sondern es kann das abstürzende Seil auch verschiedenartige Folgeschäden verursachen, die möglicherweise wertmäßig ein Vielfaches des Primärschadens ausmachen.

Zweck der Erfindung ist es daher, Mittel anzugeben, durch die nicht nur die Elektrizitäts-Versorgungs-Unternehmen, sondern auch die Umgebung von Anlagen bzw. Einrichtungen der hier betrachteten Art von derart kostspieligen Folgeschäden bewahrt werden.

Zwar ist bereits eine zum Stande der Technik gehörende, in der nicht vorveröffentlichten Druckschrift DE-OS 27 51 690 beschriebene Aufhängevorrichtung

für Mehrfach-Abspannisolatorenketten mit zwei Zuggliedern vorgeschlagen worden, die mit ihrem leiterseilseitigen Enden an einer Aufhängung in Form einer in der Ebene des Isoiatorenketten etwa rechtwinklig zu diesen verlaufenden Querlasche mittig angreifen und an ihren isolatorseitigen Enden mit den durch Abstandhalter in Parallellage gehaltenen Enden der Isolatorenstränge verbunden sind und mindestens einen zwischen der Leiteraufhängung und den Isolatorensträngen wirksamen Dämpfer aufweisen. Für den vorgeschlagenen Dämpfer ist wesentlich, daß die beiden Enden der Querlasche mit den beiden Zuggliedern nach Art einer Reibungs- bzw. Verformungsdämpfers derart gelenkig verbunden sind, daß die Querlasche mit einem Zugglied und dem Dämpfe·· jeweils ein Gelenkmehreck bildet. Das zu lösende Problem ist drängend. Infolgedessen besteht ein großes Interesse an einer Lösung, die mit möglichst wenig beweglichen Gestängeteilen auskommt.

Aus der DE-AS 10 99 026 ist ferner eine Schutzeinrichtung bekannt, die sich zur Minderung der schädlichen Beschleunigungen eines hydraulischen Stoßdämpfers bedienv, der zwischen zwei Dreigelenk-Laschen, deren freie Beweglichkeit hemmend eingebaut ist. Hierdurch soll die dynamische Beanspruchung der nach einem Isolatorbruch verbliebenen Isolatoren vermindert werden. Eine solche Schutzeinrichtung ist kostenaufwendig und einem gewissen Verschleiß unterworfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine wartungsfreie Schutzeinrichtung gegen die Folgen eines Isolatorbruches bei Mehrfach-Isolatorenketten der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie verzögerungsfrei wirkt und nachträglich an den Dreigelenk-Laschen anbringbar ist. Die zusätzliche Belastung aus dem momentanen Brechen eines Isolators soll mit einer noch größeren zeitlichen Verzögerung und nur abgeschwächt auf die verbliebenen Isolatoren wirksam werden können. Hierbei soll der Tatsache besonders Rechnung getragen werden, daß für Porzellan-Langstab-Isolatoren quer zu deren Längserstrekkung wirkende Kräfte am leiterseilseitigen Ende der Abspannketten am größten und somit hier besonders schädlich sind.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 definiert.

Hierdurch werden Beschleunigungen, die gesunden Isolatoren schädlich werden könnten, möglichst nahe bei der die Beschleunigungen auslösenden Stelle aufgefangen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 11 angegeben. Demnach sind die sowohl aus mechanischen als auch aus elektrischen Gründen möglichst punktuell ausgebildeten Massenanhäufungen an günstiger Stelle der als Kettenabstandhalter ohnehin vorhandenen Dreigelenk-Laschen angeordnet.

Nach jedem der beschriebenen Ausführungsbeispiele wirken sich nach dem Bruch eines Isolators und dem dadurch ausgelösten Auslenken der Dreigeienk-Lasche die Massenanhäufungen sofort verzögernd auf die Auslenkbewegung der Dreigelenk-Lasche aus.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie weitere erzielte Vorteile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie der zugehörigen, rein schematischen Zeichnung hervor; in dieser zeigt

Fig. 1 die Schutzeinrichtung in Gestalt zweier kugelförmiger Massenanhäufungen, eingebaut zwischen je zwei Langstab-lsolatoren üiner Dreifach-Abspannkette für zwei Leiterseile,

F i g. 1 a die Teil-Draufsicht auf eine als Abstandhalter zweier Abspannketten gemäß F i g. 1 dienende Doppel-Lasche mit dem die Massenanhäufung haltenden Stab, Fig. 2 die Schutzeinrichtung ähnlich Fig. 1, jedoch mit ir der Verlängerung der Verbindungslinie zwischen drei fluchtenden Gelenkpunkten der beiden Laschen angeordneten Massenanhäufungen,

Fig. 3 die Schutzeinrichtung ähnlich Fig. 1, jedoch mit je einer Massenanhäufung, die außerhalb der Abspannketten auf einer auf die Verbindungslinie zweier Gelenkpunkte gefällten Senkrechten liegt,

Fig.4 die Schutzeinrichtung mit paarweise symmetrisch zur Laschen-Ebene sowie auf der Achse der Bohrung im Hänge-Auge angeordneten Massenanhäufungen,

Fi g. 4a die Teil-Draufsicht auf die Doppel-Lasche zur Schutzeinrichtung gemäß F i g. 4,

F i g. 4b die Schutzeinrichtung ähnlich F i g. 4, jedoch mit auf der Achse eines Abstandstückes zu dem Laschen-Paar angeordneten Massenanhäufungen und

F i g. 4c die Teil-Draufsicht auf die Doppel-Lasche zur Schutzeinrichtung gemäß F i g. 4b.

Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in F i g. 1 dargestellt: An einer Masttraverse 14 eines nicht gezeichneten Abspannmastes zu einer Hochspannungs-Freileitung sind Abspannketten 2, die hier drei aus je drei Langstab-lsolatoren 3 gebildete Kettenstränge 22 umfassen, in bekannter Weise befestigt bzw. untereinander verbunden. Anstelle der Masttraverse 14 könnte natürlich auch die Endabspannung bei einer Schaltanlage o. dgl. treten. Zwischen den leiterseilseitigen Enden eines jeden Kettenstranges 22 bzw. zwischen den Leiterseilen 4 sind als Abstandhalter dienende Laschen 6, 7, 8 gelenkig angeschlossen. Jede Lasche kann einstückig oder, wie hier meistens üblich, als Laschen-Paar ausgebildet sein. In diesem Falle befinden sich zwischen den symmetrisch zu einer Symmetrieebene 15 angeordneten Einzei-Laschen Abstandsstücke 42 (Fig.4c), die in bekannter Weise durch Befestigungsmittel gehalten sind. Im Falle von Laschen-Paaren ragen zwischen die Einzei-Laschen die Hänge-Augen 12 zu den letzten Isolatoren 32, 33, 34 der einzelnen Kettenstränge 22. Nach diesem Beispiel sind zwei Leiterseile 4 über die zwischengeschaltete weitere Lasche 8 sowie Zugglieder 9, 10 an Gelenkpunkten 20 der Laschen 6 bzw. 7 statisch bestimmt aufgehängt. Zur Vereinfachung sind die einzelnen Leiterseile 4 durch den Kraftvektor der Seilzugkraft 5 symbolisiert. Die Zugglieder 9 und 10 ragen hier ebenfalls zwischen die Laschen des betreffenden Paares 6 und 7 bzw. 8. Die üblichen Bolzen an den Gelenkpunkten 17,18 und 19 zu den Abspannketten 2 sowie zu den Zuggliedern 9 und 10 sind in dieser Schemazeichnung nicht besonders dargestellt. In jedem Falle ist die vollständige Abspannung symmetrisch zu einer mittleren Längsachse 16 angeordnet.

Gemäß F i g. I sind in möglichst großem Abstand von den Gelenkpunkten 17 und 18 bzw. 18 und 19 die Massenanhäufungen M1 über Stäbe 11 mit den Laschen 6 bzw. 7 fest verbunden. Bei Doppel-Laschen ist es vorteilhaft, die sonst bei den Abstandsstücken, wie z. B. 42, ohnehin erforderlichen Befestigungsmittel in Doppelff.nktion zur starren Verbindung der Stäbe 11 mit den Laschen mit auszunutzen (F i g. la).

Sofern ein Isolator 34 des Kettenstranges 22 an einer mit 13 symbolisierten Bruchstelle bricht, dann bewirkt die Seilzugkraft 5 ein Umschwenken der Lasche 7 um

einen Momentandrehpunkt, der nach diesem Beispiel beim Gelenkpunkt 18 liegt. Hierbei erzeugen die an den Gelenkpunkten 17 und 18 auftretenden Querbeschleunigungen ΑΙ und X2 Querkräfte, die im jeweils betroffenen Isolator ein Biegemoment aufbauen.

Der Betrag der Querbeschleunigung ist abhängig von der Schwenkgeschwindigkeit der Lasche 7, die bestimmt wird durch die noch anstehende Seilzugkraft 5 und die Drehträgheit der Lasche 7. Je größer die Drehträgheit der Lasche 7 ist, desto kleiner wird die Drehgeschwindigkeit und in weiterer Folge die auf die Isolatoren wirkende Querkraft.

Aus diesem Grunde sind die Massenanhäufungen mit einem möglichst großen Abstand von denjenigen Gelenkpunkten angeordnet, die als Schwenkgelenke im Fall eines !solatorbruch.es in Betracht kommen.

Bei den derzeit im Hochspannungs-Freileitungsbau üblichen Verhältnissen läßt sich ein wirksamer Isolator-Schutz durch Anordnung einer Masse von etwa 20 bis 30 kg erreichen. Wegen des quadratisch eingehenden Abstandes von dem jeweiligen Schwenkgelenk reichen derartige Massen völlig aus, um den Bruch der übrigen Isolatoren zu vermeiden.

Bei den in den F i g. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispielen liegt der Schwerpunkt der einzelnen Massenanhäufungen in der die Gelenkpunkte 17, 18 bzw. 19 enthaltenden Symmetrieebene 15, wie dies in Fig. la angedeutet ist.

Gemäß Fig. 1 sind die Massenanhäufungen Ml außerhalb der Verbindungslinien zwischen den einzelnen Gelenkpunkten 17, 18, 19 der Laschen 6 bzw. 7 angeordnet. Die Lage der einzelnen Massenanhäufungen M 1 zwischen den Abspannketten 2 ist jedoch nur eine Möglichkeit. Während gemäß F i g. 1 die Massenanhäufung auf einer Senkrechten liegt, die auf die Verbindungslinie zweier Gelenkpunkte beispielsweise

17 und 18 bzw. 18 und 19 gefällt ist, läßt sich die gewünschte Wirkung auch mit einer Anordnung gemäß Fig. 3 erzielen, wobei lediglich die Senkrechte auf die Verbindungslinie der Gelenkpunkte 17 mit 20 bzw. 20 mit 19 gefällt ist.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Massenanhäufung, z. B. Ml, etwa in der Verlängerung der Verbindungslinie zwischen zwei Gelenkpunkten 17 mit

18 bzw. 18 mit 19 anzuordnen (F i g. 2).

Unabhängig davon, an welcher Stelle die Massenanhäufungen angeordnet werden, ist es zweckmäßig, die Massenanordnung mit weitgehend runder Kontur auszubilden. Diese Form kann eine Kugel, ein Zylinder mit endseitigen Kugelhalbschalen, eine linsenähnliche Form o. dgl. mehr sein. Bei der Kugel läßt sich nicht nur die größte Masse auf verhältriismäßi⁰' kleinem Raum unterbringen, sondern es werden auch beispielsweise die unerwünschten Koronaeffekte vermieden. Die anderen genannten Formen sind zwar nicht gleich ideal, ermöglichen aber dennoch technisch brauchbare Kompromisse.

■-, Die Ausgestaltungen nach den F i g. 4 bis einschließlich 4c ermöglichen in zweckmäßiger Weise eine Doppelausnutzung ohnehin vorhandener Verbindungsmittel. Auch hier ist die Massenanordnung in möglichst großem Abstand von den im Falle eines Isolatorenbru-

K) ches gültigen Momentandrehpunkten angeordnet. Anders als bei den vorerwähnten Ausführungsbeispielen liegen hier die Schwerpunkte der einzelnen Massenanhäufungen M4 bzw. M4' symmetrisch zur die Gelenkpunkte 17, 18, 19 enthaltenden Symmetrieebene

15. Bei der Ausgestaltung nach den Fig.4 bzw. 4a werden die ohnehin an den Gelenkpunkten 17,18 und 19 zur Befestigung der Hänge-Augen 12 erforderlichen Bolzen noch zur Befestigung von zwei untereinander gleichen Massen M4 je Gelenkpunkt ausgenutzt.

Gegebenenfalls kann zwischen der kugelförmigen Massenanhäufung M4 und der Lasche 7 noch ein hier zweckmäßigerweise als Hülse gestalteter Verbindungsstab 41 liegen. Da bei Laschen-Paaren zwischen den Einzel-Laschen Abstandsstücke 42 angeordnet werden, können deren Befestigungsmittel ebenfalls dazu dienen, Massenanordnungen M 4' gemäß Fig.4b und 4c anzuordnen. Auch in diesem Falle läßt sich gegebenenfalls ein Verbindungs-Stab 41 anbringen.

Der die Massenanhäufungen MX, M2, M3, M4 bzw.

jo M 4' mit jeweils einer Lasche 6 bzw. 7 fest verbindende Stab 11 21, 31 bzw. 41 kann unter Umständen in vorteilhafter Weise als Biegestab dimensioniert sein. Durch zusätzliches Ausnutzen der Formänderungsarbeit zum Verzögern der beim Bruch eines Isolators im Abspannsystem momentan auftretenden Beschleunigungen zusätzlich zur Wirkung aus dem rotatorischen Trägheitsmoment wird die Gesamtwirkung der Schutzeinrichtung in vorteilhafter Weise verstärkt. Als Ersatzbild hat man sich den Stab 11,21,31 bzw. 41 als in der Lasche 7 fest eingespannten Kragträger vorzustellen, auf den im Schwerpunkt der Massenanhäufung MX, Ml, MZ, M4 bzw. M4' im Augenblick des Isolatorbruches bei 13 momentan eine den Stab verformende Einzelkraft wirkt.

Um bessere räumliche Verhältnisse zu schaffen kann es zweckmäßig sein, zwischen dem unteren Ende eines jeden Kettenstranges 22 und dem Gelenkpunkt 17, 18, 19 der Lasche 6, 7 ein gelenkig angeschlossenes Abstandsstück (nicht gezeichnet) zwischenzuschalten.

Die Länge dieses Abstandsstückes ist derart gewählt, daß die Massenanhäufung MX aus dem Bereich der Isolatoren 32,33,34 frei kommt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schutzeinrichtung gegen die Folgen eines Isoiatorbruches bei Mehrfach-lsolatorenketten, insbesondere zum Abspannen von Hochspannungsfreileitungen, mit aus einzelnen Isolatoren gebildeten Kettensträngen, von denen jeweils zwei benachbarte Stränge am leitungsseitigen Ende gelenkig mit einer Dreigelenk-Lasche verbunden sind und mit wenigstens einer, Querbeschleunigungen vermindernden sowie über eine Stab befestigten Massenanhäufung, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenanhäufung (M 1, M2, M 3, Λ/4 bzw. M4') an der Dreigelenk-Lasche (6, 7) sowie in möglichst großem Abstand von den im Falle eines Isolatorbruches gültigen Momentandrehpunkten befestigt und daß der zur Befestigung der Massenanhäufung dienende Stab (11, 21, 31 bzw. 41) mit seinem einen Ende fest mit der Massenanhäufung und mit seinem anderen Ende fest mit der Dreigelenk-Lasche (6,7) verbunden ist.

2. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der Massenanhäufung (Mi, M 2 bzw. M 3) in der die Gelenkpunkte (17 bis 20) enthaltenden Ebene (15) liegt, die bei zweiteiligen Laschen die Symmetrieebene bildet.

3. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwerpunkt der einzelnen Massenanhäufungen (M4 bzw. M4') paarweise symmetrisch zur Ebene (15) liegt.

4. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Massenanhäufungen CMl, M2, M3, M 4 bzw. M4') symmetrisch zur mittleren Längsachse (16) der Kettenstränge (22) angeordnet sind.

5. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (11₁ 21, 31 bzw.41) als Biegestab gestalcet ist.

6. Schutzeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ίο gekennzeichnet, daß der Biegestab (11, 21, 31 bzw. 41), bezogen auf die statische Last der Massenanhäufung (Mi, M2, M3, M4 bzw. M4') entsprechend 2-bis 5facher Sicherheit gegen Abbiegen bemessen ist.

7. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenanhäufung (z.B. M2) etwa in der Verlängerung der Verbindungslinie zweier Gelenkpunkte (17, 18 bzw. 18,19) der Lasche (6 bzw. 7) angeordnet ist.

8. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bzw. 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenanhäufung (z.B. Mi oder M3) auf einer, die Verbindungslinie zweier Gelenkpunkte (17, 18 bzw. 18,19 oder 17, 20 bzw. 19, 20) gefällten Senkrechten liegt.

9. Schutzeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen weisende Kontur der Massenanhäufung (Mi, M2, M3, M4 bzw. M4') weitgehend rund (z. B. als Kugel, Zylinder mit endseitigen Kugelhalbschalen, mit linsenähnlicher Form o. dgl.) gestaltet ist.

10. Schutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Masse einer einzelnen Massenanhäufung (Mi, Ml, M3, M4bzw. M4') in der Größenordnung von 20 bis 30 kg liegt.

11. Schutzeinrichtung mit mindestens einer zwischen den Isolatorsträngen an einer Dreigelenk-Lasche angeordneten Massenanhäufung, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem unteren Ende eines jeden Kettenstranges (22) und dem zugehörigen Gelenkpunkt (17, 18, 19) der Lasche (6,7) ein gelenkig angeschlossenes Abstandsstück liegt.