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Freileitungsisolatorenkette Die Isolatorenketten, die bei Hochspannungsfrei
leitungen zur Befestigung der stromführenden Seile verwendet werden, sind sowohl
elektrisch infolge der Spannungsdifferenz der Seile gegen cLie geerdeten Masten
als auch mechanisch infolge des Zuges der Seile beansprucht. Beiden Beanspruchungen
müssen sie weitgehend standhalten.
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Diese Ketten bestehen aus verschiedenen Bauelementen, die ihrerseits
aus verschiedenartigen Werkstoffen hergestellt sind. So sind an ihnen Trag- oder
Abspannklemmen vorgesehen, die der Aufnahme der Leitungsseile dienen; und die im
allgemeinen aus Temperguß bestehen. Ferner sind zwischen den Trag- oder Abspannklemmen
und der eigentlichen Isolatorenkette Verbindungsglieder angeordnet, die- meist die
Form von Klöppelpfannen aufweisen und ebenfalls aus TemperguB hergestellt sind.
Die Isolatoren der Isolatorenkette bestehen aus keramischem Material. Sie sind untereinander
durch aus Stahl bestehende Klöppel verbunden, die in Pfannen. aus Te@mperguB liegen.
Die Verbindung zwischen der Isolatorenkette und dem Mast geschieht in der Regel
mit Hilfe von Aufhängeösen, die aus Stahl hergestellt sind.
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Um die Sicherheit der Hochspannungsfreileitungen zu gewährleisten,
muß die Festigkeit der. einzelnen Bauelemente aufeinander abgestimmt sein und gewissen
Mindestanforderungen genügen, die
in entsprechenden VDE-Vorschriften
niedergelegt sind. Nach diesen--Vorschriften wird von den Isolatoren in der Abspannlage
ein gewisser Dauerlastwert verlangt, der etwa das (,85fache des Höchstzuges der
Leitungen beträgt. Die Kappen und Klöppel der Isolatorenkette müssen naturgemäß
dieser Forderung genügen.
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Für die Zwischenstücke, d. h. Klöppelpfannen. Aufhängeösen u. dgl.,
bestimmen die VDE-Vorschriften, daß sie mindestens 9o o/o der Nennlast der Leitung
aushalten müssen. Die gleiche Forde rung wird auch für die Abspannklemmen erhoben.
In den VDE-Vorschriften wird also, ausgehend von der Beanspruchung durch die Leitungsseile,
unter Berücksichtigung eines "Sicherheitsfaktors, eine gewisse Mindestbruchlast
für die einzelnen Bauelemente der Isolatorenkette verlangt. Es ist dabei nicht berücksichtigt,
daß die mechanischen Werkstoffeigenschaften der einzelnen Bauelemente sehr unterschiedlich
sind. Der wesentliche Unterschied besteht darin, daß die aus Stahl bestehenden Bauteile
nur innerhalb des elastischen Gebietes, d. h. also bis zur sogenannten Streckgrenze,
beansprucht werden dürfen, während die Bauteile aus Temperguß und keramischen Werkstoffen
kein elastisches Verhalten haben und deshalb bis fast zur Bruchgrenze-beansprucht
werden können, ohne sich zu deformieren. Da die Streckgrenze bei den Bauteilen aus
handelsüblichen Stählen bei So bis 6o °/o der Bruchfestigkeit liegt, ist die Sicherheit
bei den Bauelementen aus Stahl im Vergleich zu den Bauelementen aus Temperguß oder
keramischen Werkstoffen bei der bekannten Bemessung eine wesentlich geringere.
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Zudem ist die Festigkeit der einzelnen Bauelemente einer Isolatorenkette
nach den -VDE-Vorschriften nur nach den statisch auftretenden Zugbeanspruchungen
bestimmt. Erfahrungsgemäß sind die Isolatorketten jedoch auch dynamischen Kräften
ausgesetzt, so z. B. beim Hochschnellen von Leitungsseilen infolge Eisabwurfes oder
bei Aufwinden, bei mechanischen Seilschwingungen oder bei Seilrissen. Diese dynamischen
Beanspruchungen treten entweder als kurzzeitige zusätzliche Zug- und Biegebeanspruchungen
oder als dauernde wechselnde Zugbeanspruchungen in den Kettengliedern auf.
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Die aus Temperguß oder keramischen Werkstoffen bestehenden Bauteile
sind gegenüber derartigen dynamischen Beanspruchungen verhältnismäßig unempfindlich,
während die aus Stahl bestehenden Bauteile sich gegenüber dynamischen Kräften wesentlich
ungünstiger verhalten. Die Sicherheit der einzelnen Bauelemente einer Isola torenkette
ist also auch in bezug auf die bei Freileitungen auftretenden dynamischen Kräfte
nicht gleichmäßig. Wiederholt sind durchBruch einzelner Bauelemente der Isolatorenketten,
vor allem der Stahlbauteile, Betriebsstörungen aufgetreten. Da damit sowohl die
Sicherheit der Stromversorgung als auch Menschenleben gefährdet sind, kommt diesem
Problem große Bedeutung zu. Der Erfindungsgedanke geht von der Erkenntnis aus, daß
es nicht genügt, die Festigkeit der einzelnen Bauelemente einer Isolatorenkette
nur in bezug auf ihre Bruchfestigkeit aufeinander abzustimmen. Es ist vielmehr notwendig,
die Bemessung und die Werkstoffauswahl der einzelnen Bauelemente so vorzunehmen,
daß die auftretenden mechanischen Beanspruchungen ohne Verformung, d. h. also innerhalb
des elastischen Gebietes, und auch dauernd aufgenommen werden.
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Von den bei der Isolatorenkette verwendeten Baustoffen haben der keramische
Werkstoff und der Temperguß keine ausgesprochene Streckgrenze. Diese ist lediglich
bei den Stahlteilen vorhanden, die somit die schwächsten Stellen für die Dauerbeanspruchung
darstellen. Bei Stahl liegt bekanntlich die Streckgrenze erheblich unterhalb der
Bruchgrenze. Es werden nun gemäß der Erfindung diejenigen Bauteile, deren Streckgrenze
erheblich unterhalb der Bruchgrenze liegt, wie es beispiels weise bei den Stahlbauteilen
der Fall ist, nur solche verwendet, bei denen der Wert der Strecklast mindestens
annähernd auf den Wert der Bruchlast des Materials jener Bauelemente mit wenig ab-,veichender
Streck- und Bruchlast gebracht ist. Zur Erreichung dieses Zieles wird der Werkstoff
derart ausgewählt und vergütet, daß die Streckgrenze dieser Bauteile mindestens
annähernd bei dem Wert derBruchgrenze derjenigenBauteile liegt, bei denen . Bruchgrenze
und Streckgrenze nicht bzw. nur unerheblich voneinander abweichen, wie es beispielsweise
bei den Bauteilen aus Keramik und Temperguß der Fall ist. Diese Behandlung kann
beispielsweise in einer Wärmebehandlung oder in der Anwendung eines besonderen Verformungsverfahren5,
z. B. dem Fließpressen in Verbindung mit Stauchvorgängen, bestehen. Dadurch werden
nunmehr auch die als Beispiel genannten Stahlteile lediglich innerhalb des elastischen
Gebietes beansprucht, so daß ihr vorzeitiger Bruch praktisch vermieden wird.
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Ein anderer Weg zur Erreichung dieses Zieles würde in der Verstärkung
der Stahlbauteile liegen. Dieser ist aber nicht gangbar, weil die Abmessung der
Bauteile genormt ist und die verstärkten Stahlteile dann nicht mehr mit den genormten
Bauteilen zusammenpassen würden.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden vorteilhaft Stähle verwendet,
die einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,3 % aufweisen. Die Wärmebehandlung
wird in bekannter Weise am fertig geformten Stück vorgenommen. Sie besteht aus einer
Erwärmung mit nachfolgender Abkühlung und einem Anlassen bei geringerer Temperatur.
Die Temperaturen beim Erwärmen und Anlassen werden dabei so gewählt, daß eine Umformung
des Gefüges im Sinne einer Verfeinerung erfolgt. Durch den Vergütungsprozeß werden
Streckgrenze und Bruchfestigkeit bei gleichzeitiger Steigerung der Zähigkeit beachtlich
erhöht. Während bei geglühten Werkstoffen die Streckgrenze So bis 6o °/o der Bruchfestigkeit
beträgt, erreicht sie bei vergüteten Werkstoffen je nach Anlaßtemperatur 8o bis
9o °/o der Bruchfestigkeit. Auf diese Welse wird erreicht, daß die Strecklast der
Bauteile aus Stahl mindestens den gleichen Wert hat, wie die Bruchlast der Bauteile
aus
Temperguß und keramischen Werkstoffen Alle Teile der Isolatorenkette haben damit
die gleiche Sicherheit gegenüber dem Auftreten mechanischer Beanspruchungen.
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Da durch die erfindungsgemäße Behandlung auch die Kerbzähigkeit der
Bauteile aus Stahl um ein Vielfaches erhöht wird, tritt auch noch eine wesentliche
Verbesserung des Verhaltens gegenüber dynamischen Beanspruchungen ein. Besonders
vorteilhaft ist es im -Sinne des Erfindungsgedankens, die aus Stahl bestehenden
Zwischenstücke, z. B. die Aufhängeösen und die Klöppelpfannen, so zu bemessen, daß
ihre Dauerstrecklast, d. h. jene Last. die säe i Jahr lang aushalten, ohne sich
zu deformieren, der Dauerlast der Isolatoren, d. h. jener Zuglast angepaßt ist,
welche die Isolatoren i Jahr lang dauernd aushalten.
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In weiterer Ausführung der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit,
Stahlklöppel zu verwenden, deren Abmessungen unter denjenigen liegen, die unter
Berücksichtigung der Bruchgrenze bisher verwendet wurden. Dadurch ergibt sich ein
leichterer Aufbau der Isolatorenketten.
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Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung erläutert,
die eine Abspannkette darstellt. Es zeigt Fig. i die Abspannkette in Seitenansicht
und Fig. 2 in Vorderansicht.
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In den Figuren ist mit a das abzuspannende Leitungsseil bezeichnet,
das in einer. Abspannklemme b gehalten wird. Die Verbindung zwischen Abspannklemme
b und der eigentlichen Isolatorenkette c wird durch eine sogenannte Klöppelpfanne
d hergestellt, die mit ihrem Maul den Klöppel des Isolators umschließt, während
ihr laschenförmiger Teil sich an die Abspannklemme anschließt. Die Isolatorenkette
c selbst besteht ausei nem oder mehreren Isolatoren bekannter Bauart, wie Vollkernisolatoren
oder Langstabisolatoren. Allen diesen Isolatorenarten ist gemeinsam, daß sie aus
einem keramischen Isolatorteil e bestehen, der am einen Ende eine Kappe f trägt,
die mit einem Maul zui Aufnahme eines Klöppels g versehen ist, der in das Maul einer
Klöppelpfanne eingreift. Die Verbindung zwischen den Isolatorenketten c und dem
in den Figuren nur angedeuteten Querträger des Mastes h wird üblicherweise durch
eine Aufhängeöse i hergestellt, die in einen am Mast befestigten U-Bügel h eingehängt
ist. Von diesen Bauelementen bestehen die Abspannklemmen b in der Regel aus Temperguß
bzw. Stähl, die Klöppelpfannen d und f
aus Temperguß, die Klöppel g
und Aufhängeösen i aus Stahl. Die Bruchfestigkeit der Teile aus Temperguß und keramischen
Werkstoffen sind aufeinander abgestimmt und sind in den einschlägigen Normblättern
für Isolatoren und deren Kappen festgelegt. Die Bemessung der Bauteile aus Stahl,
wie die Klöppel g und der Aufhängeösen i erfolgt erfindungsgemäß nicht mehr nach
ihrer Bruchlast, sondern nach ihrer Strecklast, d. h. jener Last, bei welcher eine
dauernde Verformung eintritt. Damit die bisher genormten Abmessungen dieser Teile
beibehalten werden können, wird der gewünschte Wert Strecklast durch die vorstehend
erläuterte Auswahl und Behandlung der Werkstoffe erhalten.
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Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Bauteile
beschränkt, sondern bezieht sich auf alle Bauelemente, die üblicherweise zum Zusammenstellen
von 1solatorenketten verwendet werden.