DE453206C - Stuetzer oder Haengeisolator - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf

einen Stützer oder Hängeisolator, bei dem eine vollkommen gleichmäßige Verteilung der Spannung auf der Oberfläche erreicht werden soll.

Um die angestrebte günstigste Spannungsverteilung auf der Oberfläche des Isolators zu erzielen, müssen die Elektroden gemäß vorliegender Erfindung drei Bedingungen erfüllen:

1. Der innere Teil der Elektroden darf von dem äußeren Teil nicht überdeckt oder überragt werden, weil sonst die Verschiebungsströme nach dem äußeren Teil der Elektrode verlaufen, sich dort stark verdichten und einen großen Spannungsanstieg verursachen würden; dieser große Spannungsanstieg ruft bekanntlich einen frühzeitigen teilweisen Durchbruch der Luft, das sogenannte

ao Glimmen, hervor. Sobald der äußere Teil der Elektrode den inneren überragt, ist die Einwirkung des inneren Teils der Elektrode auf den Verlauf der Spannungsverteilung auf der Oberfläche des Isolators vollständig aufgehoben; der innere Teil der Elektrode dient dann höchstens noch zur Regelung der Spannungsverteilung im Innern des Isolators, aber nicht zur Regelung der Oberflächenspannung.

2. Um den Spannungsabfall des Verschiebungsstromes in der Nähe des inneren Teils der Elektrode möglichst klein und infolgedessen den Spannungsanstieg auf der Oberfläche des Isolators möglichst sanft zu halten, muß der innere Teil der Elektrode mit einem Isolierstoff von hoher Dielektrizitätskonstante umgeben werden. Deshalb werden gemäß vorliegender Erfindung die Isolatorenden, in welche die Elektroden eingebettet sind, zweckmäßig aus einem Stoff mit höherer Dielektrizitätskonstante hergestellt als der mittlere Teil des Isolators.

3. Schließlich muß der innere Teil der Elektrode eine besondere Gestalt erhalten, um den Verschiebungsbahnen auf dem übrigen Teil des Isolators eine solche Form zu verleihen, daß dort der Spannungsanstieg möglichst geradlinig wird. Als hierfür günstigste Gestalt der Elektrode hat man gemäß vorliegender Erfindung eine Vereinigung aus Kegelstumpf und Halbkugel erkannt.

Wenn man, wie in Abb. 1 dargestellt ist, ein Isolierrohr i zwischen zwei kreisförmige Metallteller bringt, von denen der eine, t_e, mit Erde und der andere, ti, mit der Leitung verbunden ist, so hat man das Modell eines Stützers.

Dieser Isolator weist eine Spannungsverteilung nach der Kurve ck auf, welche in Abb. ι über dem Isolator eingezeichnet ist. Dabei ist die gesamte zwischen Erde und Leitung liegende Spannung mit 100 bezeichnet. Man sieht, daß die Spannungsverteilung von der Idealen nach der Geraden g stark abweicht. Der größte Spannungsanstieg und somit die höchste Beanspruchung ist am Kopf und Fuß des Isolators vorhanden.

Man hat versucht, diese starke Beanspruchung dadurch zu beseitigen, daß man die Kapazität der Oberflächenteile am Kopf und Fuß des Isolators vergrößerte, was in

bekannter Weise durch Aufsetzen von MetaU-schirmen oder durch das Hineinziehen der Elektroden in das Innere des Isolators geschehen kann.

Untersucht, man aber derartig abgescHrmte Isolatoren, so findet man, daß die Überschlagsspannung trotzdem nicht viel höher liegt als die der ungeschirmten Isolatoren. Zur Erreichung dieses 'Zweckes genügt es nämlich nicht, die Kapazität schlechtweg zu vergrößern, sondern die Abschirmung muß eine ganz bestimmte Form erhalten, damit das Feld so beeinflußt wird, daß eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung nach der Geraden g· zustande kommt.

Da die Spannungsverteilung des Isolators im Betrieb durch Feuchtigkeit oder andere äußere Umstände beeinflußt und verschlechtert werden kann, empfiehlt es sich, das Heranziehen der cA-Kurve an die Gerade g zu übertreiben, so daß eine Spannungsverteilung nach der Kurve g¹ der Abb. 1 erreicht wird. Im Falle äußerer ungünstiger Einwirkungen nähert sich alsdann Kurveg¹ der Geradeng·. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine besondere Form der Abschirmung des Isolators. Die Berechnungen und damit übereinstimmenden Versuche haben ergeben, daß durch Anwendung von Außenschirmen (sogenannte Sprühkappen) die gewünschte Spannungsverteilung nach der Kurve g- oder g¹ nicht erzielt werden kann (vgl. ETZ. 1920, Seite 847, Abb. 14 und 15). Die vorliegende Erfindung besteht nun darin, daß die inneren Teile einer oder beider Elektroden eines Stütz- oder Hängeisolators gegen die äußeren Teile der Elektroden kegel- oder halbkugelförmig oder annähernd kegel- oder halbkugelförmig in das Innere der Isolatorenden hin-4.0 eingezogen sind und die Isolatorenden eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzen als der dazwischenliegende Teil des Isolators. Erst durch diese Kombination, deren einzelne Elemente an sich bekannt sind, ist es möglich geworden, daß die zur Erzielung günstigster Spannungsverteilung auf der Oberfläche des Isolators erforderlichen, eingangs unter Ziffer 1 bis 3 erwähnten Bedingungen erfüllt werden.

go Abb. 2 stellt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und zwar an einem zylindrischen Stützer, dar. i ist der aus einem Isolierrohr bestehende Mantel des' Isolators; te und ti sind kugelförmige, in das Innere des Isolators hineingezogene Elektroden. Erfindungsgemäß werden nur der Kopf und der Fuß des Isolators mit einer Isoliermasse von möglichst hoher Dielektrizitätskonstante ausgefüllt. Diese erhält die Form der Isolierkörper^ (Abb. 2), so daß also im Innern des Isolators ein Hohlraum/' bestehen bleibt,, der zweckmäßig von einem Isolierstoff mit niedriger Dielektrizitätskonstante, beispielsweise Luft, Paraffin u. dgl., ausgefüllt wird. Durch die Verwendung der verschiedenen Iso- 65, lierstoffe wird das Feld von den Elektroden weggedrückt und die Spannungsverteilung in dem gewünschten Sinne beeinflußt.

Durch entsprechende Formgebung der inneren Teile der Elektroden und der Isolierkörper«? hat man es in der Hand, das Feld auf der Oberfläche des Isolators so zu beeinflussen, daß die gewünschte gleichmäßige Spannungsverteilung zustande kommt.

Wird der Stützer auf eine große geerdete Platte/; gestellt (s. Abb. 3), wie es in Schalthäusern meist der Fall ist, so wird die Spannungsverteilung des ungeschirmten Isolators uns janmetrisch und von selbst am Fuße des Isolators besser. In diesem Falle muß die Erdelektrode t_e weniger oder die Leitungselektrode ti stärker hineingezogen werden. In manchen Fällen, wenn die Erdkapazität bereits sehr groß ist, kann es sogar genügen, lediglich die Leitungselektrode hereinzuziehen, 8g um die gewünschte Spannungsverteilung zu erreichen (Abb. 5).

Erhält der Isolator mit Rücksicht auf mechanische Festigkeit unten einen größeren Durchmesser als oben, wie in Abb. 4 dargestellt, so ist die Erdkapazität hierdurch bereits vergrößert, und es muß ebenfalls die untere Elektrode weniger und die obere stärker hineingezogen werden.

Die vorliegende Erfindung läßt sich auch 9g für Hängeisolatoren verwenden, wie aus Abb. 6 ersichtlich ist. Soll ein derartiger Hängeisolator im Freien verwendet werden, so empfiehlt es sich, besonders wenn der rohrförmige Isolierkörper/ aus einem wegen seiner hohen mechanischen Festigkeit sehr geeigneten Hartpapier besteht, dieses durch eine wetterfeste Hülle h aus Porzellan oder einem anderen geeigneten Isolierstoff gegen Witterungseinflüsse besonders zu schützen. Die 10g wetterfeste Hülle wird zweckmäßig in bekannter Weise, wie in Abb. 6 dargestellt, aus einzelnen Teilen hergestellt.

Für die Erfindung kommen noch folgende Ausführungsmöglichkeiten in Frage.

Verwendet man für die Isolierkörper d in Abb. 2 Ausgußmassen, welche meist einen nicht allzu hohen Schmelzpunkt haben, so empfiehlt es sich, die" Form der Isolierkörper^ durch Formstücke«, wie z.B. Scheiben oder Kappen, aus einem geeigneten, wärmebeständigen Isolierstoff zu sichern, damit nicht bei ungeeigneter Lagerung oder unsachgemäßem Einbau in zu warmen Räumen der Isolierkörper d seine Form verliert. Noch vorteilhafter ist es, Kopf und Fuß des Isolators für sich anzufertigen und so auszubil- ■·

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den, daß diese Endstücke in das Isolierrohr hineingesteckt werden können, das je nach der in Frage kommenden Spannung verschieden lang gewählt werden kann. Die Endstücke können, wie in Abb. 3 dargestellt, in der Weise hergestellt werden, daß die Konusse in kurze Rohrstücke k eingesetzt werden, welche mit der Isoliermasse ausgegossen und durch die Kappe« gegen Formänderung gesichert werden. Die so hergestellten Endstücke werden in den rohrförmigen Isolierkörper/ eingesetzt.

Eine noch bessere Ausführung der Endstücke ergibt sich, wenn man die Konusse mit einer hochwertigen Preßisoliermasse in der Form des Isolierkörpers d umpreßt und die so hergestellten Endstücke in das Mantelrohr i einsetzt. Die zwischen Mantelrohr und dem eingesetzten Endstück entstehende Fuge muß so ausgefüllt werden, daß keine Luftblasen darin vorhanden sind. Dies wird am sichersten erreicht, wenn man den Isolierkörper d \ aus einer hochwertigen Isolierpreßmasse herstellt und die Elektroden und das Mantelrohr in den Isolierkörper d gleich miteinpreßt, wodurch eine vorzügliche Verbindung zwischen Mantelrohr und Endstück herbeigeführt wird (s. Abb. s).
Die Elektroden können auch in der Weise hergestellt werden, daß in den Endstücken ein entsprechender Hohlraum ausgespart wird, dessen Innenfläche mit einem metallischen Oberzug versehen wird.

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   i. Stützer- oder Hängeisolator, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Teile einer oder beider Elektroden (ti oder t_e) gegen die äußeren Teile der Elektroden kegel- oder halbkugelförmig oder annähemd kegel- oder halbkugelförmig in das Innere der Isolatorenden hineingezogen sind und die Isolatorenden eine höhere Dielektrizitätskonstante besitzen als der dazwischenliegende Teil des Isolators.
2. 2. Isolator nach Anspruch 1, bestehend aus einem rohrförmigen Isolierkörper (/), der ganz oder nur an den Enden mit geeigneten Isoliermassen ausgegossen ist.
3. 3. Isolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, -daß in den rohrförmigen Isolierkörper (i) Endstücke (d) aus Isolierstoff eingesetzt sind, in welche die Elektroden eingebettet sind.
4. 4. Isolator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke aus einem rohrförmigen Isolierkörper (k) bestehen, in den die Elektrode eingesetzt wird, während die Zwischenräume mit einer geeigneten Masse ausgefüllt sind.
5. 5. Isolator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Ausgußmasse durch eingelegte Formstücke (a) aus einem nicht erweichenden Isolierstoff gesichert ist.
6. 6. Isolator nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstücke aus einer Preßisoliermasse mit eingebetteten Elektroden bestehen.
7. 7. Isolator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (ti und t_e) und der rohrförmige Isolierkörper (z) in die Preßmasse eingepreßt sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.