DE628834C

DE628834C - Ring-shaped arc protection device for isolator chains

Info

Publication number: DE628834C
Application number: DES91482D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1928-05-11
Filing date: 1929-05-02
Publication date: 1936-04-17

Description

Es ist bekannt, Isolatoren, die durchgehend aus Isolierstoff bestehen, an ihren Enden mit einseitig angeordneten Lichtbogenschutzhörnern zu versehen, die an den Stellen, an denen der Lichtbogen auftritt, mit kugelschalenförmigen Elektroden ausgerüstet sind. Dabei können die Kugelschalen auch so gestellt sein, daß ihr Rand zum Isolator hinweist. Derartige Schutzeinrichtungen gewähren den durchgehend aus Isolierstoff bestehenden Isolatoren unabhängig von der Lage der Kugelschalen einen sicheren Schutz, da zwischen dem Kopf und dem Fuß des Isolators keine Metallteile vorhanden sind, auf die der an der Funkenstrecke entstehende Lichtbogen überspringen kann. An Isolatorenketten dagegen, bei denen zwischen den einzelnen Isolierkörpern Metallteile liegen, können die bekannten Einrichtungen einen wirksamenIt is known to have insulators that consist entirely of insulating material at their ends arcing horns arranged on one side to be provided at the points where the arc occurs, are equipped with spherical shell-shaped electrodes. Included the spherical shells can also be positioned so that their edge points towards the insulator. Such Protective devices guarantee the insulators, which consist entirely of insulating material Regardless of the position of the spherical shells, there is no safe protection between the head and the foot of the isolator Metal parts are present on which the arc created at the spark gap can skip. In contrast to insulator chains, those between the individual insulators Metal parts are, the known devices can be effective

ao Schutz nicht gewähren, da infolge der einseitigen Anordnung der Schutzhörner und ihrer geringen Breitenausdehnung nur die eine Seite geschützt wird, auf der sie angebracht sind, der übrige Umfang des Isolators dagegen nicht. Es können daher trotz der Schutzeinrichtungen die sogenannten Kaskadenlichtbögen eingeleitet werden, die sich zwischen den einzelnen Metallteilen der Kette ausbilden und oft zur vollständigen Zerstörung der Isolatorenkette führen.Extra protection not granted because of the unilateral Arrangement of the protective horns and their small width only the one side on which they are attached is protected, the remainder of the perimeter of the isolator on the other hand not. So-called cascade arcs can occur despite the protective devices be initiated, which form between the individual metal parts of the chain and often to complete destruction the isolator chain.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß für die Vermeidung von Kaskadenlichtbögen an Isolatorenketten und ähnlich aufgebauten Isolatoren, bei denen insbesondere die Isolierkörper mit Metallteilen ab- wechseln, die Form der Elektroden der Schutzeinrichtung von wesentlicher Bedeutung ist. Nach der Erfindung wird mit Hilfe einer ringförmigen Lichtbogenschutzeinrichtung ein Schutz dadurch erzielt, daß der Krümmungsradius der ringförmigen Elektrode der Schutzeinrichtung in Richtung zum Isolator erheblich kleiner ist als zur Gegenelektrode, so daß in Richtung zum Isolator eine Spitzenwirkung und in Richtung zur Gegenelektrode eine Flächenwirkung auftritt. Zur Unterstützung der angestrebten Wirkung können die Schutzteile besondere Formen und Querschnitte haben, die in dem in den Fig. ι bis 3 im Aufbau und in einzelnen Teilen dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung bei einem Kettenisolator beschrieben ist.The invention is based on the knowledge that to avoid cascade arcing on insulator chains and similarly constructed insulators, in which the insulators in particular are covered with metal parts. change, the shape of the electrodes of the protective device is essential is. According to the invention, protection is achieved with the help of an annular arc protection device in that the Radius of curvature of the ring-shaped electrode of the protective device in the direction of the insulator is considerably smaller than the counter electrode, so that a peak effect in the direction of the insulator and in the direction of the Counter electrode a surface effect occurs. To support the desired effect the protective parts can have special shapes and cross-sections that are specified in the Fig. Ι to 3 in structure and in individual parts illustrated embodiment of the invention is described in a chain insulator.

Fig. ι ist eine Seitenansicht eines mit den Schutzteilen gemäß der Erfindung ausgerüsteten Kettenisolators. Fig. 2 zeigt den unteren Schutzteil in Richtung II, Fig. 3 denselben Schutzteil in Richtung III. Fig. 4 gibt einen Anhalt für die Bemessung der Schutzeinrichtung. Fig. Ι is a side view of one equipped with the protective parts according to the invention Chain isolator. Fig. 2 shows the lower protective part in direction II, Fig. 3 the same Protective part in direction III. Fig. 4 gives a guide for the dimensioning of the protective device.

In Fig. ι ist mit.2 eine*Isolatorenkette bezeichnet, *di*Hmit'ieiiienS Mäiihängeglied 3 an einem Mast oder einem anderen nicht dargestellten Träger befestigt werden kann. An dem unteren Ende hängt in einer Klemme 4 die Leitung 5. Beide Schutzeinrichtungen 7 und 8 bestehen, wie auch aus der Fig. 2 hervorgeht, aus je zwei schmalen, an dem Isolator befestigten Längsteilen 17 mit Trägern 20, Nieten 21, Schrauben 23 und 24 sowie einem Querstück 15, die in zwei sich verbreiternde Querteile 18 auslaufen. Die Querteile 18 sind aus der Ebene der Längsteile 17 herausgebogen (Fig. ι und 3), so daß die Entfernung zwischen den Querteilen 18 zweier Schutzeinrichtungen, also die Entfernung gemäß der Linie B₁ kürzer ist als die in Höhe und parallel zu der Isolatorachse gemessene Entfernung zwischen den Seitenteilen 17 zweier Schutzeinrichtungen. Die Querteile können sich halbkreisförmig an die geraden Mittelteile anschließen. Man kann die ganze Schutzeinrichtung aber auch oval ausbilden. Die parallel zur Leitung 5 gerichtete Achse der »Schutzeinrichtung- kann größer als ihre dazu senkrecht stehende Achse sein.In Fig. Ι mit.2 denotes an * isolator chain * di * Hmit'ieiiienS Mäiiängereglied 3 can be attached to a mast or another carrier, not shown. At the lower end, the line 5 hangs in a clamp 4. Both protective devices 7 and 8 consist, as can also be seen from FIG 24 and a cross piece 15, which terminate in two widening cross pieces 18. The transverse parts 18 are bent out of the plane of the longitudinal parts 17 (FIGS. 1 and 3), so that the distance between the transverse parts 18 of two protective devices, that is, the distance along the line B _{1, is} shorter than that measured in height and parallel to the insulator axis Distance between the side parts 17 of two protective devices. The cross sections can join the straight middle sections in a semicircle. However, the entire protective device can also be made oval. The axis of the "protective device" directed parallel to line 5 can be larger than its axis perpendicular to it.

Außer dieser durch die Achsenverschiedenheit· und durch die Abbiegung der Endteile aus der Ebene der Mittelteile bedingten Form ist der Querschnitt der die Schutzeinrichtung bildenden Teile und dessen Stellung im Raum von besonderer Bedeutung. Die Mittelteile 17 sind schmal. Sie haben einen etwa rechteckigen Querschnitt, dessen große Achse parallel zur Isolatorachse ist. Die Endteile 18 sind dagegen breiter; ihr Querschnitt ist z. B. : oval oder elliptisch. Die große Achse der Ellipse bildet einen möglichst kleinen Winkel mit der Linie A. Die Schutzeinrichtungen können aus mehreren einzelnen Teilen oder auch aus einem einzigen Stück offenen Profils (s. die punktierte Linie bei 8) oder geschlossenen Profils (s. die punktierte Linie bei 7) angefertigt sein.In addition to this shape caused by the difference in axes and the bending of the end parts from the plane of the central parts, the cross section of the parts forming the protective device and their position in space are of particular importance. The middle parts 17 are narrow. They have an approximately rectangular cross-section, the major axis of which is parallel to the isolator axis. The end parts 18, however, are wider; their cross-section is z. B.: oval or elliptical. The major axis of the ellipse forms the smallest possible angle with line A. The protective devices can consist of several individual parts or a single piece of an open profile (see the dotted line at 8) or a closed profile (see the dotted line at 7 ) must be made.

Bei einer solchen Anordnung der Schutzteile steht einerseits die stark gekrümmte Fläche der Endteile 18 den metallenen Belägen 12 der Isolatoren, insbesondere den metallenen Wulsten gegenüber (Linie a), so daß hier eine Spitzenwirkung entsteht, d. h. daß der sich hier ansammelnden Elektrizität das Ausströmen ohne Lichtbogenbildung erleichtert wird. Andererseits steht die weniger gekrümmte breitere Fläche 26 des Endteiles 18 der einen Schutzeinrichtung der ebenfalls weniger gekrümmten breiteren Fläche 27 der anderen Schutzeinrichtung 18 gegenüber. Es entsteht hier im Gegensatz zu den anderen Stellen mehr eine Flächenwirkung, wie sie 6q zwischen Kugeln vorhanden ist, an denen Funken oder Lichtbogen sich leichter bilden.With such an arrangement of the protective parts, on the one hand, the strongly curved surface of the end parts 18 faces the metal coverings 12 of the insulators, in particular the metal beads (line a), so that a peak effect occurs here, i.e. the electricity that collects here can flow out without arcing is facilitated. On the other hand, the less curved, wider surface 26 of the end part 18 of one protective device faces the likewise less curved, wider surface 27 of the other protective device 18. In contrast to the other places, there is more of a surface effect here, as is the case between spheres, where sparks or arcs are more easily formed.

Ein Lichtbogen wird im allgemeinen zwischen den Stellen 26 und 27 auftreten. Sollte er aber an anderen Stellen zwischen den Schutzteilen, z. B. in der Nähe der Nieten 21 entstehen, so wird er infolge der eigenartig gebogenen Form der Schutzteile zur Mitte der Endteile 18 wandern und dort stehenbleiben, weil diese Teile näher aneinanderliegen als die Seitenteile.An arc will generally occur between locations 26 and 27. But if he should in other places between the protective parts, z. B. arise in the vicinity of the rivets 21, it will migrate to the center of the end parts 18 due to the peculiarly curved shape of the protective parts and stop there because these parts are closer to one another than the side parts.

Versuche haben ergeben, daß die Einrichtung gemäß der Erfindung die Überschlagsspannung des Isolators gegenüber den gebräuchlichen Hörnern und Ringschutzeinrichtungen vergrößert. Die zum Schutz dieser benutzten Hörner und Ringe sind an allen Stellen gleichmäßig ausgebildet, so daß beim Ansprechen auf steilansteigende Wellen der Überschlag stets an der günstigsten Stelle eintrat und zu der bekannten Kaskadenbildung des Lichtbogens führte, bei der der Isolierkörper allmählich abbröckelt und zuletzt der gesamte Isolator durch einen zwischen seinen äußeren Klemmen auftretenden Überschlag kurzgeschlossen werden kann.Tests have shown that the device according to the invention, the breakdown voltage of the insulator compared to the usual Horns and ring guards enlarged. The horns and rings used to protect these are on all Places formed evenly, so that when responding to steeply rising waves the The flashover always occurred at the most favorable point and led to the well-known cascade formation of the arc, during which the insulating body gradually crumbles and finally the entire insulator by a flashover occurring between its outer terminals can be short-circuited.

Erst die Ausbildung der Schutzteile gemäß der Erfindung regelt die Spannungsfelder zwischen den spannungsführenden und spannungslosen Teilen so, daß der Lichtbogen sich an bestimmten für den Isolator ungefährliehen, vom Isolator entfernteren Stellen bilden kann oder, falls er an anderen Stellen entsteht, von selbst zu diesen Stellen wandert. Die Einrichtung gemäß der Erfindung schützt nicht nur, wie die bisherigen Hörner- und Ringschutzeinrichtungen, gegen allmählich ansteigende, sondern auch gegen steil ansteigende Spannungswellen. Die Schutzeinrichtung gemäß der Erfindung ist einfach, dauerhaft und billig. ,Only the formation of the protective parts according to the invention regulates the voltage fields between the live and dead parts so that the arc form in certain places which are more approximate for the isolator and more distant from the isolator can or, if it arises in other places, migrates to these places by itself. The device according to the invention not only protects, like the previous horns and ring guards, against gradually increasing but also against steeply increasing Stress waves. The protection device according to the invention is simple, durable and cheap. ,

Die Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Berechnung bzw. die Bemessung der Schutzteile für Kettenisolatoren erleichtert. Als Abszissen sind für die Schutzeinrichtung die Entfernungen gemäß der Linie 'C (s. Fig. 2) in Prozentsätzen zur Länge des Isolators 2 aufgetragen. Die Ordinaten geben den Abstand der Schutzeinrichtungen 'voneinander längs der Linie B in Prozentsätzen zur Länge der Isolatorenkette 2 an. Die KurveX zeigt z.B., daß die Entfernung C annähernd 19 °/o der Länge des Isolators sein muß, wenn der Abstand der Flächen 26 und 27 etwa 90 °/₀ der Länge des Isolators 2 beträgt. Dies ist etwa der kleinste Wert für C, wenn B = 90 °/o der Kettenlänge ist und eine Kaskadenbildung zwischen den einzelnen Kettengliedern 12 unter allen Umständen ausgeschlossen sein soll.4 is a diagram which facilitates the calculation or dimensioning of the protective parts for chain insulators. The distances for the protective device according to the line 'C (see FIG. 2) in percentages of the length of the insulator 2 are plotted as the abscissa. The ordinates indicate the distance between the protective devices' from one another along the line B as a percentage of the length of the insulator chain 2. The curve X shows, for example, that the distance C must be approximately 19% of the length of the insulator if the distance between the surfaces 26 and 27 is approximately 90 ° / _{0 of} the length of the insulator 2. This is approximately the smallest value for C when B = 90% of the chain length and a cascade formation between the individual chain links 12 should be excluded under all circumstances.

Beträgt der Abstand Sf 75 °/₀ der Länge der Isolatorenkette, so müßte die Entfernung C annähernd 15 °/₀ der Länge der Isolatoren-If the distance Sf is 75 ° / _{0 of} the length of the insulator chain, then the distance C should be approximately 15 ° / _{0 of} the length of the insulator chain.

kette sein. In dem Feld rechts von der Kurve X bis zur Kurve Y liegen alle in der Praxis brauchbaren Werte für die Entfernungen B und C. Die Werte rechts der Kurve Y sind nach Möglichkeit nicht' zu wählen.be chain. In the field to the right of curve X to curve Y are all values that can be used in practice for distances B and C. If possible, the values to the right of curve Y should not be selected.

Die Fläche zwischen den Kurven X und F umfaßt alle Werte für die Abstände B und C für sämtliche Längen der bisher in der PraxisThe area between the curves X and F includes all values for the distances B and C for all lengths of the previously in practice

ίο bekannten Hängeisolatoren. Wie weit man sich bei der Wahl der Abmessungen der Kurve X nähern muß, ist von der Gestalt der sphärischen Flächen der Schutzeinrichtung und von der Beschaffenheit des zu schützenden Isolators abhängig.ίο known suspension insulators. How far one must approach curve X when choosing the dimensions depends on the shape of the spherical surfaces of the protective device and on the nature of the insulator to be protected.

Die Erfindung ist nicht an die dargestellte und beschriebene Ausführungsform gebunden. Diese ist vielmehr nur als ein Beispiel für die Verwirklichung des Ertindungsgedankens zu betrachten,The invention is not related to the illustrated and described embodiment bound. Rather, this is just an example of that To consider the realization of the concept of invention,

Claims

Patent claims:

ι. Annular arc protection device for insulator chains, characterized in that that the radius of curvature of the annular electrode in the direction of the insulator is considerably smaller than to Counter electrode, so that there is a peak effect in the direction of the insulator and a surface effect in the direction of the counter electrode.

2. Arc protection device according to claim 1, characterized in that the protective rings each consist of two semicircular electrodes and two essentially straight side parts.

3. Arc protection device according to claim 1 and 2, characterized in that that the electrodes of the protective rings have an elliptical or oval cross-section and optionally in the direction facing away from the counter electrode from open Profiles are formed.

4. Arc protection device according to claim 1 to 3, characterized in that that only the parts most removed from the isolator chain or from the isolator of the electrodes are flat and a smaller distance from the Have counter electrode than the remaining parts of the electrodes.

1 sheet of drawings