Schutzvorrichtung bei Hochspannungsleitern. Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzvorrichtung bei Hochspannungsleitern, um Entladungen von den Leitern aus, in der Nähe der sie tragenden Isolatoren zu vermei den bezw. das Spannungsgefälle an den Iso latoren besser zu verteilen.
Gemäss der Erfindung wird dieser Zweck dadurch erreicht, dass die leitende (wirksame) Oberfläche des Hochspannungsleiters zu bei den Seiten des Leitungsträgers der Isolato ren auf eine gewisse Strecke weit, künstlich, durch längs .dem Leiter angeordnete, mit dem selben elektrisch verbundene, metallische Glieder vergrössert wird, wodurch ;die Kapa zität des Leiters gegen die Elemente des Isolators vergrössert wird.
Die beiliegenden Zeichnungen stellen Aus führungsbeispiele dar: Abb. 1, 2 und 3 zeigen drei verschiedene solche Ausführungsformen in Seitenansicht; Abb. 4 und 5 sind Schnitte nach 4-4, 5-5 der Abb. 3; Abb. 6 ist eine Seitenansicht einer vier ten Ausführungsform, ähnlich der in Abb. 3; Abb. 7 ist ein Schnitt nach 7-7 durch diese Ausführungsform;
Abb. 8 ist eine Seitenansicht einer fünf ten Ausführungsform, und Abb. 9 und 10 sind Schnitte nach 9-9 und 10-10 zu Abb. 8; Abb. 11 und 12 stellen in Seitenansicht und Schnitt eine sechste Ausführungsform dar;
Abb. 13 ist eine Seitenansicht, Abb. 14 eine Ansicht in Richtung des Leiters, und Abb. 15 eine Ansicht von unten einer sie- benten Ausführungsform; Abb. 16 und 17 zeigen wiederum in Sei tenansicht bezw. Schnitt, eine achte Ausfüh- rhngsform; Abb. 18 ist eine Seitenansicht einer neun ten Ausführungsform;
Abb. 19, 19a und 19b sind Seitenansich ten und Schnitte einer zehnten Ausführungs- f orm; Abb. 20 ist eine graphische Darstellung der Einwirkung einer solchen Schutzvor richtung auf die Vergleichmässigung des Spannungsabfalles in den Elementen des den Leiter tragenden Isolators (Kettenisolator); Abb. 21 bis 24 zeigen die verschiedenen Aufhängungen, auf welche sich die verschie denen Kurven der Abb. 20 beziehen.
Die Aufhängung des Leiters bei allen diesen Ausführungsformen mag eine belie bige, bekannte sein. Die Zeichnung stellt. als .lufh.ingting einen Kettenisolator dar, der an seinem untern Ende einen Sattel hat, in welchem der Hochspannungsleiter 2 getra gen wird. Die wirksame Oberfläche dieses Leiters ist (Abb. 1) in der Nähe der Unter stützungsstelle durch ein Drahtnetz 4 und in Abb. 2 durch eine Drahtspirale 13 vergrössert.
Nach Abb. 1 und 2 wird das Drahtnetz bezw. die Drahtspirale von einer Schiene 5 getra gen, die bei 6 an dem einen Ende mit dem Sattel in Verbindung steht, während das ent gegengesetzte Ende der Schiene an einer von dieser Aufhängungsstelle entfernten Stelle mit dein Leiter verbunden ist.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, er streckt sich die Schutzvorrichtung von der Aufhängestelle nach beiden Seiten hin.
Die Ausführungsform der Abb. 2 unter scheidet sich von der Ausführungsform nach Abb. 1 dadurch, dass die Schutzvorrichtung, welche ebenfalls von der Schiene 9 unterstützt wird, nach Art einer la.nggestreckten Draht spirale mit vielen Mlindungen ausgebildet ist. Diese Windungen 13 umschliessen alle den Leiter. Im übrigen ist diese Ausführungs form nach Abb. 2 ähnlich der in Abb. I. ge halten.
Bei beiden Ausführungsformen wird an der Unterstützungsstelle, an welcher der liettenisol,ator den Leiter 2 trägt, die Gefahr einer Entladung zwischen Leiter und Unter- #:tützungsturm noch dadurch vermindert, dass Arme oder Hörner 11 von dieser Unterstiit- zungsstelle. herausragen, die mit Isolatoren 12 versehen sind.
Während. in den beiden ersten Ausfüh- rungsformen die Schutzvorrichtung um den Leiter herumgelegt ist, ist in den nächsten Ausführungsformen nach Abb. 3 bis 6 die Schutzvorrichtung jedoch an einer Seite des Leiters angeordnet. Der Sattel 3 ist. nach Abb. 3 mit Stützen 14 verbunden, die, wie aus Abb. 4 hervorgeht, ringförmig oder nahezu ringförmig ausgebildet sind. Diese Unterstützungsringe haben Löcher 15, in welche .die Stangen oder Röhren 16 an dein einen Ende eingesteckt sind.
Diese Stangen verlaufen dann längs des Leiters 2, sind jP- doch nicht parallel zueinander verlegt, son dern nähern sich einander an dem entgegen gesetzten Ende, so dass dadurch ein kegel förmiger Käfig gebildet wird. Die freien Enden der Schutzstangen 16 des Schildes sind in einem Endstiiclt 17 vereinigt, das sieh nach Abb. 5 aus zwei halbkegelförmigen Stücken 18 zusammensetzt, welche durch die Querbolzen 19 zusammengehalten sind.
Auch diese Kegel, die den Leiter fest umschliessen, haben Öffnungen, in welche die Rohre oder Stangen 16 eingesteckt sind.
Die Anordnung nach Abb. 6 entspricht im wesentlichen der in Abb. 3 gezeigten, nur ist. hier statt eines Doppelsatzes von Stützen 14 eine einzige Stütze,20 an dem Sattel 3 auf gehängt. Durch diese Stütze, die wieder mit Löchern versehen ist, erstrecken sich abwech selnd na-eh entgegengesetzten Richtungen hin die Stangen oder Röhren 21, deren freie En den wieder .durch eine Klemme 17 mit dem Leiter vereinigt sind. Dieses Klemmstück ist ähnlich ausgebildet, wie dies eben mit Bezug auf Abb. 3 und 5 beschrieben wurde.
Jene Enden der Stange, die aus der Mittelstütze 20 nach den entgegengesetzten Seiten hin ragen, sind durch einen Bindedraht 22 aneinander angeschlossen, so dass allzu grosse Beweglich keit dieser,Glieder der Schutzvorrichtung ver hindert wird.
Die Anordnung nach Abb. 8, 9 und 111 hat Ähnlichkeit mit der in Abb. 2 gezeigten. Statt der Schiene 5, die in Abb. 2 die Win dungen der Spirale unterstützt, sind hier längs des Leiters mehrere Stützen 23 (Abb. 10) angeordnet, die auch die in Abb. 9 gezeigte Ausbildung annehmen können, wo nach sich von dem Leiter drei Arme 24 radial nach aussen erstrecken.
Die äussern Enden der .Arme 24 tragen nun Röhren oder Stangen 25, die sich im wesentlichen dem Leiter entlang erstrecken, und über diese Stangen oder Röli- ren 25 ist ein verhältnismässig starker Draht in Form von Spiralen 26 gewunden.
Die Ausführungsform nach Abb. 11 und 12 hat wiederum Ähnlichkeit mit der in Abb. 3 und 6 bezeigten. In dem Sattel 3 sind Ringstützen 27 angeordnet, und ähnliche Stützen 28 sind an dem Leiter in einem Ab stand von seiner Aufhängung angebracht. Diese Ringstützen 27 und 28 tragen die Röh- rexi oder Stangen 29, die sich im wesentlichen parallel zueinander und zum Leiter er strecken, und die in diese Ringe eingesteckt sein können. Es entsteht also hier ein zylin drischer Käfig, der uuter'dem Leiter verläuft.
Um Entladungen von den Enden .der Röhren oder Stangen möglichst zu verhindern, sind die Enden dieser Stangen mit K.appenisola- toren 30 versehen.
Nach Abb. 13 bis 15 ist der Leiter 2 ähn lich der Ausführungsform nach Abb. 1 von einem Käfig umschlossen, der aus durchloch- tem Blech besteht, wie bei 31 angedeutet ist. Infolge der Stärke des Materials ist eine Un terstützung des Käfigs am Leitur zwischen seinen Enden nicht notwendig.
Diese Aus führungsform zeichnet sich ferner dadurch aus, dass mit Isolatoren versehene Hörner 32, 33 von der Unterstützungsstelle des Leiters in das elektrische Feld hineinragen, .das in der Nähe der Unterstützungsstelle gebildet wird, um eine bessere Verteilung des elektrischen Feldes längs dem Kettenisolator zu erzielen, ohne eine Entladung zwischen ,dem Leiter und dem Unterstützungsturm zu begünstigen.
Abb. 16 und 1.7 zeigen eine Schutzvorrich.. tung 35, bestehend aus einer Blechröhre, die in eine Tülle 36 ausläuft und den Leiter um schliesst.
In Abb. 18 ist ,der Leiter 2 von einer star ken Drahtspirale 38 umschlossen, die an ihrem Aussenende bei 39 durch eine Schelle befestigt ist, während eine Klemme 40 das andere Ende mit idem Sattel verbindet. Zwischen fliesen beiden Klemmstücken 39 und 40 kann die Spirale.38 .durch eine oder mehrere Stützen 41 an den Leiter angeschlossen sein.
Eine andere Ausführungsform der Schutz vorrichtung ist in Abb. 19 bis 19b gezeigt. Eine grössere Anzahl von Hohlscheiben 42 sind hintereinander auf den Leiter angereiht, und zu,diesem Zweck sind die Hohlkörper aus dünnem Blech mit nabenförmigen Ansätzen versehen, .die unmittelbar an dem Leiter 2 anliegen.
Zur Erleichterung des Anbringens auf den Leiter, besitzen die Hohlkörper an einer Wand Radials.chlitze, und diese Schlitze werden nach idem Aufbringen jedes Hohl körpers auf den Leiter durch einen Blech bügel 48 .abgedeckt, so :dass ein Abfallen der Scheibe nicht zu befürchten ist. Die Reihe von Hohlkörpern 42 wird dann an beiden En den durch kugelförmige Isolatoren 45, 46 ab gedeckt, während der Anschluss idieser Isola toren durch Klemmen oder Schellen 44 er folgt. Die Durchmesser der aneinander- gereihten Hohlscheiben nehmen nach der Mitte der Reihe zu.
Die Abb. 20 gibt die Wirkung der Schutz vorrichtung bei einem Kettenisolator mit und ohne Hörner.
Wenn beispielsweise ein Kettenisolator mit 14 Elementen zur Aufhängung benützt wird, so steht das dem Leiter zunächst ge legene Element 1 unter einem Spannungs gefälle von über 23000 Volt, wie auch aus der Kurve a ersichtlich, die sich auf die Auf hängung nach Abb. 21 bezieht. Dieses Span nungsgefälle sinkt bis zu ungefähr 5000 Volt an den Elementen 10 und. 11 und geht dann wieder etwas in die Höhe, um bei dem dem Turm am nächst gelegenen Element 14 auf 7000 Volt anzuwachsen.
Der Unterschied in der Beanspruchung zwischen jenem'Element, das die höchste Beanspruchung auszuhalten hat und jenem, das die; geringste Beanspra- ehung auszuhalten hat, ist also 18000 Volt. Die Beanspruchung der verschiedenen Ele mente ist also :durchaus keine gleichmässige.
Wird nun mit einem Leiter dieser Art und einer Aufhängung, bestehend ausschliesslich aus einem Kettenisolator (ohne Hörner), eine Schutzvorrichtung verbunden, wie in Abb. 22 gezeigt, so ergibt sieh .die Spannungsge4älle- verteilung im Kettenisolator aus der Kurve b (Abb. 20). Die höchste Beanspruchung<B>an</B> jenem Element, das dem Leiter am nächsten liegt, ist nunmehr 17000 Volt, während die geringste Beanspruchung auf nahezu 6500 Volt gewachsen ist.
Der Unterschied zwischen der grössten und kleinsten Beanspruchung an den Elementen ist also auf etwas über 10000 Volt verringert worden, verglichen .mit 1$000 Volt ohne Schutzvorrichtung. Wird nun wiederum ein Leiter benützt, der nicht von einer Sehutzvorriehtung um geben ist, während anderseits der Kettenisola tor .an seinem untern Ende mit Hörnern aus gerüstet ist, die in das Feld hineinragen;
und wobei diese Hörner durch Isolatoren abge deckt sind, so ergibt sich für einen Span nungsabfall einer solchen Aufhängung nach Abb. 23 die Kurve e (Abb. 20). Das höchste Spannungsgefälle des Isolatorelementes, in der Nähe des Leiters, ist auf 14300 gesunken.
Der geringste Spannungsabfall ist auf 6700 gestiegen, so d@ass der gesamte Unterschied zwischen Maximal- und Minimalbeanspru chung zirka 7600 Volt ist. Werden die Schutzvorrichtung und die Hörner zusammen angewendet, wie aus Abb. 24 hervorgeht, so kann der Spannungsabfall an den Isolatorelementen durch die Kurve d ver anschaulicht werden. Hier zeigt sich, dass das höchst beanspruchte Element eine Spannung von über 12500 Volt auszuhalten hat, wäh rend das am wenigsten beanspruchte Element 7000 Volt auszuhalten hat.
Der Unterschied zwischen Maximal- und Minima.Ibe,ansprtt- chung ist nunmehr auf 5500 gesunken. Da demnach durch diese Anordnung, be stehend aus Schutzvorrichtung und Hörnern, eine beträchtliche Vergleichmässigung des Spannungsgefälles hervorgerufen wird, so kann man den Kettenisolator viel näher an den Turm anbauen"als dies in andern Anord nungen der Fall ist, und dadurch wird am Bau des Turmes erspart, da er nunmehr nicht mehr so grossen Ansprüchen widerstehen muss.
Die Anbringung einer Schutzvorrichtung an einem Leiter, der eine verhältnismässig hohe Spannung führt, ist also im allgemeinen gleichwertig einer Vergrösserung der leiten den Oberfläche .des Leitei:, wobei jedoch diese Vergrösserung an dem Leiter nur da. angewen det wird, wo tatsächlich die Gefahr einer Ent ladung .am höchsten ist. Solche Entladungen zur Erde sind besonders in der Nähe der Türmo zwischen dem Leiter und; dem Unter stützungsturm zu befürchten; sie drohen be sonders auch dann, wenn die Wechselzahl in dem Leiter besonders hoch wird.
Durch die Anbringung einer Schutzvorrichtung wird nun erreicht, dass selbst bei verhältnismässig hoher Wechselzahl diese Gefahr der Bogen- 1iclttspannung umgangen wird.
In Versuchen wurde ein Leiter bei einem Durchmesser von ungefähr 2,9 üm von einem. Kettenisolator getragen, der sich aus 10 ein zelnen Elementen zusammensetzte. Dieser Kettenisolator hatte eine Länge von 2 m, die Übertragungsspannung war 500000 Volt, bei einer Wechselzahl von 60. Durch Oszilla- . toren wurde die Wechselzahl auf 35000 er höht, wobei die Spannung auf 350000 Volt heruntergedrückt wurde.
Durch die An bringungder Schutzvorrichtung nach Abb. 1 wurde nun die Entladung, die sonst bei einer Wechselzahl von 35000 und einer Spannung von 350 Kilovolt eintritt, verhindert, und sie wurde .auf einen Zeitpunkt verschoben, an welchem bei derselben Wechselzahl die Span nung den Wert von 454 Kilovolt erreicht hat. Es geht daraus hervor, dass durch die Benüt zung der Schutzeinrichtung der Sicherheits- Faktor um ungefähr 30 /a erhöht wurde.