DE813720C

DE813720C - Schutzvorrichtung fuer die Isolatoren von Hochspannungsanlagen, insbesondere Hochspannungsfreileitungen o. dgl.

Info

Publication number: DE813720C
Application number: DEP54113A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl-Ing Gloeyer
Original assignee: Rheinisch Westfaelisches Elektrizitaetswerk AG
Current assignee: RWE AG
Priority date: 1949-09-07
Filing date: 1949-09-07
Publication date: 1951-09-17

Description

Schutzvorrichtung für die Isolatoren von Hochspannungsanlagen, insbesondere Hochspannungsfreileitungen o. dgl. Es ist bekannt, daß Lichtbogenüberschläge an den Isolatoren von Hochspannungsanlagen, insbesondere Hochspannungsfreileitungen nicht völlig zu vermeiden sind. Um Beschädigungen der Isolatoren entgegen zu wirken, ist es daher üblich, an den Isolatoren Schutzvorrichtungen vorzusehen. Diese haben zwei wesentliche Aufgaben zu erfüllen.
Zunächst müssen sie den Lichtbogen so lenken hzw. richten, daß er von dem Isolator und dem Seil entfernt wird. Die Schutzarmatur muß ferner die Potentialverteilung an der Isolatorenkette steuern, was von besonderer Bedeutung bei langen Ketten aus Isolatoren relativ geringer Eigenkapazität, z. B. Vollkern- und Langstabisolatoren, ist.
Als Schutzvorrichtungen sind Ringarmaturen angewandt worden, die einen aus Gasrohr o. dgl. gefertigten und durch speichenartig verlaufende Streben mit der Kappe des Isolators verbundenen Ringkörper besitzen, der gleichachsig zum Isolator liegt und dessen Endglied umgreift. Derartige Ringarmaturen wurden sowohl am Seilglied als auch am Traversenglied bzw. -ende des Isolators angebracht.
Eingehende Untersuchungen haben indessen ergeben, daß sich mit den üblichen Ringarmaturen praktisch keine ausreichende Schutzwirkung erzielen läßt. Man stellte fest, daß bei den bekannten Ringarmaturen weder auf die Lichtbogenfußpunkte noch auf die Lichtbogenstiele irgendeine wesentliche Kraft in bezug auf deren Ablenkung nach außen bzw. vom Körper des Isolators weg ausgeübt wird. Dies wurde mit der Selbstkompensation der elektromagnetischen Kräfte in der Umgebung des Lichtbogenfußpunktes infolge der für die üblichen Ringarmaturen kennzeichnenden zweiseitigen Speisung des Fußpunktes erklärt.
Es wurden auch harn- oder stabförmige Schutzarmaturen entwickelt, die hinsichtlich einer schnellen Abdrängung des Lichtbogenfußpunktes vom Isolator und der Abbiegung der Lichtbogenstiele in eine Richtung radial zum Isolator eine nicht unerhebliche Verbesserung gegenüber der Schutzringanordnung brachten.
jedoch wurde festgestellt, daß Hornkreuz-Armatureti u. dgl. in Hochspannungsleitungen (22o bis 380 kV) vorzeitige sichtbare Entladungen, vor allem Sprüh- und Stielbüschelentladungen zeigen, da die Hornspitzen an sehr exponierten Stellen des elektrischen Feldes liegen. Solche Entladungen sind aber unbedingt zu vermeiden, da sie beträchtliche Rundfunkstörungen zur Folge haben. Mit dem vorzeitigen Sprüheinsatz hängt eng zusammen, daß die Potentialverteilung auf der Isolatorkette durch ein Hornkreuz nicht oder nur ungenügend gesteuert werden kann.
>`lbrigens zeigen auch Schutzringe mit aufgesetzten Daumen o. dgl. oder geschlitzte Ringkörper, d. h. also Anordnungen, die den geschlossenen Verlauf der Oberfläche des Ringkörpers unterbrechen und Zonen kleiner Krümmungsradien schaffen, eine ungünstige Neigung zu Glimm-, Sprüh- und Stielbüschelentladungen.
Die Erfindung zeigt demgegenüber einen Weg zur Entwicklung einer Schutzarmatur, welche sowohl die Aufgabe erfüllt, den Lichtbogen am Fußpunkt und am Stiel zu richten bzw. vom Isolator abzulenken, als auch die Potentialverteilung auf der Kette wirksam zu beeinflussen, ohne nun aber die Gefahr einer vorzeitigen unzulässigen Entladung in Kauf nehmen zu müssen.
Im Prinzip besteht die Erfindung darin, den metallischen Körper der Schutzarmatur, die aus einem geschlossenen Schutzring und mit diesem baulich verbundenen, von der Kappe des Isolators ausgehenden Streben besteht, so unter Vermeidung von exponierten, den Sprüheinsatz begünstigenden Stellen geringen Krümmungshalbmessers bzw. unter Einfügung von den geschlossenen Oberflächenverlauf der Armatur ergänzenden Zwischenstücken geringerer Leitfähigkeit zu unterteilen, daß der Lichtbogenfußpunkt, solange er im Bereich einer der Streben ist, im wesentlichen nur einseitig gespeist wird.
Es würde bereits unter dem Namen king-Horn-Armatur eine Schutzvorrichtung für Isolatoren vorgeschlagen, die aus zwei getrennten, von je einer Strebe getragenen Ringteilen und zwischen den einander zugewendeten Enden dieser Ringteile angeordneten radial auslaufenden Hörnern besteht. Bei dieser Armatur wird zwar der Lichtbogenfußpunkt auf den Streben nur einseitig gespeist, jedoch zeigt sie, wie die bekannten Hornkreuze, in hohem Maße vorzeitigen Entladungseinsatz.
Diese Gefahr ist beim Erfindungsgegenstand durch Anwendung einer geschlossenen Raumform, die Vorsprünge bzw. scharfe Biegungen vermeidet, für den Schutzring und die Streben beseitigt. Dabei stellte sich aber heraus, daß der Lichtbogenfußpunkt bei seiner einseitigen Speisung nicht nur mit der für Hornkreuze charakteristischen höheren Geschwindigkeit auf der Strebe von der Kappe weg nach außen gedrängt wird, sondern daß auch der Lichtbogenstiel an der Peripherie des Schutzringes wirksam nach außen radial oder annähernd radial abgebogen wird. Es ergibt sich dadurch in bezug auf den Isolator die gleiche Schutzwirkung, wie bei Hornkreuzen. Anderseits läßt sich aber durch die relativ große Oberfläche des beim Erfindungsgegenstand angewendeten Schutzringes die Potentialverteilung auf der Kette günstiger beeinflussen. Hierbei wird indessen ein vorzeitiger Entladungseinsatz durch den geschlossenen, d. h. Vorsprünge und scharfe Krümmungen vermeidenden Oberflächenverlauf der Armatur, insbesondere des baulich geschlossenen Schutzringes praktisch ganz unterbunden.
Unter der Bezeichnung Bereich der Streben wird hier nicht nur die eigentliche Strebe, d. h. die bauliche Verbindung zwischen Kappe und Ringkörper verstanden, sondern auch solche Abschnitte des Ringes, die mit der Strebe metallisch leitend verbunden sind. Die Zwischenstücke geringerer Leitfähigkeit können nach der Erfindung entweder aus einer Legierung höheren Widerstandes oder aus einem Halbleiter bzw. einem geeigneten sog. Isolierstoff bestehen. Im letzteren Fall werden erfindungsgemäß vorteilhaft Hochohmwiderstände eingebaut, um alle Teile der Armatur auf dem gleichen Potential zu halten. Man kann übrigens auch die durch die Unterteilung der Armatur entstehenden Endflächen zur Bildung der Zwischenstücke benutzen, etwa durch eine geeignete an sich bekannte Oberflächenbehandlung oder durch eine besondere Gestaltung der Oberfläche, die den Stromübergang an den Stoßstellen der Armatur' herabsetzt.
Der nach der Erfindung vorzusehende Schutzring kann seiner Raumform nach geschlossen sein, was namentlich für die als Einfachkette bekannte Isolatoranordnung in Betracht kommt. Der Schutzring kann aber bei Mehrfachketten, die bei großen Seilzügen oder aus sonstigen Gründen angewendet werden, auch räumlich an einer oder mehreren Stellen offen ausgeführt werden, z. B. um sog. Dreiviertelschutzringe o. dgl. zu bilden. Wesentlich ist-dabei aber, daß die Enden der Ringabschnitte in den feldtoten Raum, d. h. in eine Zone eingezogen werden, die eine geringere Feldstärke hat.
Es ist schließlich gemäß der Erfindung auch möglich, bei Schutzarmaturen für Abspannketten bzw. Ketten in im wesentlichen waagerechter Lage die Richtwirkung der Streben in Übereinstimmung mit der aus dem thermischen Auftrieb sich ergebenden Tendenz zur Aufwärtsbewegung des Lichtbogens zu bringen. Dies kann vorteilhaft dadurch geschehen, daß man im unteren Teil der Armatur eine zweiseitige Speisung des Lichtbogenfußpunktes zuläßt, womit die am Lichtbogen hier angreifenden elektromagnetischen Kräfte geschwächt werden und einer Abdrängung des Fußpunktes nach unten entgegen dem Auftrieb vorgebeugt wird.

Die zweiseitige Speisung in einem Teil der Schutzarmatur kann erfindungsgemäß z. B. ohne weiteres durch Fortlassen der Unterteilung bzw. durch eine geeignete Überbrückung der Unterteilungsstellen erreicht werden.

In der Zeichnung ist in

:\1>1). i eine mit einer Schutzarmatur gemäß der

l#''rtintltrng ausgebildete Isolatorkette teils in Seiten-

ansicht und teils in einen senkrechten Schnitt dar-

gestellt;

:\1r1>. 2. 3 und .I zeigen schematisch mehrere Aus-

führtrngsforrnen für die Schutzarmatur in je einer

Oberansicht.

Die Isolatorkette nach A11. i besteht aus sieben

Gliedern i. 1)ie Kappe des oberen und des unteren

I?nclglie<les ist rnit je einer Schutzarmatur, bestehend

aus (leii Streben 2 und dein Ringkörper 3, verbunden.

1)ie :\nordnung ist derart, daß, wie aus Abb. i

ersichtlich, der Ringkö rper 3 (las Endglied der Kette

umgreift.

Nach ;11r1>. ? wird der Ringkörper von vier

"feilen 5 gebildet. die von je einer Strebe 6 getragen

\\ erden. \I an kann den Ring aus Gasrohr oder aus

eirein ini Querschnitt halbkreisförmigen Stahlblech

0. dgl. bilden. Zwischen den einander zugewandten

Unci(#n der Rin gteile 5 ist je ein Zwischenstück

unter I?rgiinztrtig der lZingoberfläche angebracht, so

<laß ein baulich geschlossener Ringkörper entsteht.

1)ie ZW ischellstiicke 7 müssen aus einem korrosions-

festen, unbrennbaren Werkstoff bestehen. In Be-

tracht kommen insbesondere temperaturbeständige

l@unststt)ffe, etwa 1-1artgutnmi, jedoch können unter

Umstanden auch Zwischenstücke aus einem kerami-

scheu \lat(-rial, etwa Steatit, vorgesehen werden.

Schlielfich ist es auch möglich, die Zwischenstücke

atrs einem 1lalbleitermaterial zu bilden.

1)er I»ereicli der Streben 6 erstreckt sich bei der

:\usführungsform nach Abb. 2 im Sinne der Erfin-

dung auch über den zugehörigen Viertelring. Wie

ohne weiteres ersichtlich, wird der Lichtbogenfuß-

pulll<t ini Bereich der Streben nur einseitig gespeist.

liei der :\usführungsforrn nach Abb.3 ist ein

geschlossener metallischer Ringkörper 8 vorgesehen,

der :in den Streben 9 unter Vermittlung von

Z@@-iscllenstücl:en to befestigt ist. Die Anordnung

ist c()rteilli.tft so, (laß die 1?nden der Streben y bis an

den "tiliereii Unifang des Ringes 8 reichen. Wenn

rnan für die Zwischenstücke io bei der #Xusführungs-

form nach :\1)1). 3 Isolierstoff o. dgl. benutzt, wird

z«-ecl<niiiliig ein 1 locholimwiderstand i i eingebaut,

uin Glas Potential an den Ringkörper 8 zu bringen.

I )ie :\usführungsforrn nach Abb. 4 unterscheidet

sich \on der nach \b1). 3 dadurch, daß vier Ringteile

1 2 beinrtzt «erden, die miteinander und mit den

Strebe" 13 durch Zwischenstücke 14 baulich ver-

bunden sind. Hier muß für jedes Ringteil 12 ein

\\'iderstand i 5 \orgeselien werden, falls man

Z\\ isclrerrstiicke ;ins hochwertigem Isolierstoff ver-

wmlet.

l)ci allen dargestellten :\usführungsformen wird

der Lichtbogenfußpunkt infolge seiner einseitigen

Speisung mit großer Geschwindigkeit auf der Strebe von der Kappe weg zum Ring getrieben. Hat der Lichtbogen dort einen stabilen Punkt gefunden, wird er, wie bei einem Hornkreuz, radial in Richtung der Streben geblasen. Neben den elektromagnetischen Kräften wirken auf den Lichtbogen unter Umständen auch Windkräfte ein. Ein wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Armatur besteht darin, daß bei einem Überwiegen der Windkräfte der Lichtbogenfußpunkt auf dem Ring wandern kann, was bei Hornkreuzen nicht ohne weiteres möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Armatur kann daher in keinem Fall der Lichtbogen gegen die Kette geweht werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Schutzvorrichtung, für die Isolatoren von Hochspannungsanlagen, insbesondere Hochspannungsfreileitungen o. dgl. mit einem geschlossenen, durch von der Kappe ausgehenden Streben getragenen Schutzring, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Körper der Armatur unter Einfügung von den Oberflächenverlauf der Armatur ergänzenden Zwischenstücken geringerer elektrischer Leitfähigkeit so unterteilt ist, daß der Lichtbogenfußpunkt, solange er im Bereich einer der Streben ist, im wesentlichen nur einseitig gespeist wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzring in mehrere Abschnitte unterteilt ist, die voneinander durch Zwischenstücke geringerer elektrischer Leitfähigkeit getrennt und mit je einer Strebe metallisch leitend verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Streben mit dem Schutzring durch Zwischenstücke geringerer elektrischer Leitfähigkeit baulich verbunden und Mittel vorgesehen sind, uni auf dem Ring das gleiche Potential wie auf den Streben zu halten.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring unterteilt und die Ringabschnitte an den Unterteilungsstellen miteinander und mit den Streben baulich durch Zwischenstücke geringerer elektrischer Leitfähigkeit verbunden sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch i, 2, 3 oder 4, wobei die Kette im wesentlichen waagerecht angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Schutzarmatur eine zweiseitige Speisung des Lichtbogenfußpunktes im Bereich der Streben zugelassen ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil der Armatur die Unterteilung fortgelassen bzw. die Unterteilungsstellen überbrückt sind.