DE1091643B - Hochspannungsisolator mit stirnseitig angeordneten Armaturen, der fremdschichtbildenden Einfluessen ausgesetzt ist - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung befaßt sich mit Isolatoren bzw. Isolatoranordnungen, welche für hohe und höchste Spannungen verwendet werden und die fremdschichtbildenclen Einflüssen unterworfen sind. Fremdschichten bilden sich durch Ansatz von Fremdteilchen, die aus der umgebenden Atmosphäre stammen. Es sind dies Staub, Flugasche, Salz, Ruß usw. sowie Wasser. Die Fremdschichten sind also bei hoher Luftfeuchtigkeit elektrolytische Leiter und setzen die Überschlagsspannung des Isolators herab. Alle Versuche, die Überschlagsspannung des Isolators unter Fremdschichteinfluß zu erhöhen, liefen bisher darauf hinaus, eine möglichst gleichmäßige Spannungsverteilung über die Länge des Isolators bzw. der Isolatoranordnung zu erreichen. Man hat also die Erniedrigung der Überschlagsspannung ausschließlich der Spannungsverzerrung, die durch die Fremdschicht herbeigeführt wird, zugeschrieben. Die Erfindung beruht aber auf einer anderen Erkenntnis vom Wesen des Oberflächen-Überschlags.

Der Überschlag eines fremdschichtbehafteten Isolators entsteht nämlich aus Vorentladungen, welche über die leitende Fremdschicht mit Strom gespeist werden. Wenn diese Vorentladungen eine hohe Stromdichte erreichen, kommt es zur Entstehung des Überschlags. Der Stromfluß der Vorentladungen ist in diesem Fall nicht mehr mit gleicher Stromdichte über die ganze Oberfläche verteilt, sondern verdichtet sich auf einzelne Pfade, im Grenzfall auf einen einzigen stromdichten Pfad, der eine »Zündbrücke« bildet. Diese Kontraktion des Stromflusses ist eine Folge des negativen Temperaturkoeffizienten des Fremdschichtwiderstandes.

Der Erfindung liegt also die Erkenntnis zugrunde, daß die Überschlagsspannung des fremdschichtbehafteten Isolators erhöht wird, wenn man das Verdichten des Stromflusses der Vorentladungen auf einzelne oder einen einzigen Pfad, insbesondere die Stromstärke der Glimmbögen, einschränkt. Dieses Verdichten des Stromflusses der Entladungen wird erfindungsgemäß dadurch eingeschränkt, daß die Oberfläche des Isolators über die gesamte dem Fremdschichtniederschlag ausgesetzte Länge in eine Anzahl paralleler, in Richtung der Kriechströme verlaufender Flächenstreifen unterteilt ist, die durch Streifen mit geringerem Haftvermögen für die Fremdschichtteilchen, als es die Flächenstreifen besitzen, voneinander getrennt sind. Jede Vorentladung kann dann nur noch von einem Bruchteil des Stromes gespeist werden, welcher über die ganze Breite der Fremdschicht fließt. Es können dann nur noch Glimmbögen mit einem niedrigen Zündvermögen entstehen, welches nicht für den Voll-Überschlag ausreicht.

Die Unterteilung der gesamten Oberflächenfremd-Hochspannungsisolator

mit stirnseitig angeordneten Armaturen,

der fremdschichtbildenden Einflüssen

ausgesetzt ist

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke
Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dipl.-Ing. Marcel Zühlke, Berlin-Siemensstadt,
ist als Erfinder genannt worden

schicht in eine Anzahl paralleler Flächenstreifen läßt sich gemäß der weiteren Erfindung in verschiedener Weise durchführen. So kann man z. B. die Oberfläche durch Längstrennstreifen unterteilen, die ein geringes Haftvermögen für die sich aus der Atmosphäre niederschlagenden Fremdschichtteilchen besitzen. Als Mittel zur Erzielung geringeren Haftvermögens kann der Isolator eine besondere Oberflächenform erhalten, z.B. mit Längsrippen, insbesondere kantigen Rippen, versehen sein. An diesen Kanten wird sich gar keine oder nur eine schwachleitende Fremdschicht ausbilden können, sie sind also Unterbrechungsstellen, die das Übertreten des Fremdschichtstromes in den benachbarten Flächenstreifen verhindern.

Ein weiteres Mittel zur Unterteilung der Oberfläche in Längsstreifen kann darin bestehen, daß man für die Längstrennstreifen eine Glasur mit fremdschichtabweisender Wirkung anwendet. Auf dieser Glasur kann dann der Staub keine dichten Lagen bilden, so daß die Glasur verkrustet. Wenn man den Längstrennstreifen die Eigenschaft gibt, daß ihre Temperatur erhöht ist, kann man erreichen, daß sie trocken und daher nichtleitend bleiben.

Die Erfindung wird an Hand der Fig. 1 bis 9 näher erläutert. Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen die zu einem Überschlag führenden Vorgänge bei einem normalen glatten, zylindrischen Isolator und die Fig. 3 und 4 ein den Überschlag verhinderndes Mittel, angewendet auf den normalen glatten, zylindrischen Isolator. Die Fig. 5 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungs-

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beispiele von Isolatoren nach der Erfindung, teilweise in Ansicht und teilweise im Schnitt in schematischer Darstellung.

Gemäß den Fig. 1 und 2 ist der Isolator mit 1, die Armaturen mit 5 und 6 und die Fremdschicht mit 2 bezeichnet. Der am Anfang fließende Kriechstrom ist durch die gestrichelten Linien 4' angedeutet. Beim Entstehen einesGlimmbogens3 ziehen sich die Kriechströme 4 an den Punkten 3' und 3" zusammen. Bei einer genügend hohen Stromdichte wird sich dann ein Überschlag zwischen den Armaturen 5 und 6 des Isolators ausbilden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen die Seitenansicht und den Querschnitt eines Isolators, welcher mit Längstrennstreifen in Form von Vorsprüngen 7 bis 10 \ersehen ist. Die zwischen den Längstrennstreifen auf der Isolatoroberfläche haftenden Fremdschichten sind mit 11 bis 14 beziffert. Da die die Längstrennstreifen bildenden Vorsprünge eine geringere Haftfähigkeit für die aus der Atmosphäre sich absetzenden Fremdteilchen als die zwischen ihnen liegenden Isolatoroberflächenteile haben, so bilden sie ein Hindernis für das Übertreten der Kriechströme von dem einen Flächenstreifen zum benachbarten. Um das auch in der Zeichnung anzudeuten, sind in der Fig. 3 die Vorsprünge ohne Fremdschichtüberzüge dargestellt. Entsteht jetzt ein Glimmbogen 16, so werden sich die Kriechströme 4 wieder an den Punkten 16' und 16" zusammenziehen. Das können aber nur die Kriechströme 4" und 4'" in dem von den Vorsprüngen 7 und 8 begrenzten Flächenstreifen 11 tun. Es können aber nicht die Kriechströme aus den benachbarten Flächenstreifen 12 und 14 zu diesem Glimmbogen 16 gelangen. Die Stromdichte im entstehenden Glimmbogen ist also geringer.

Es ist vorteilhaft, die Zahl der Trennstreifen mit geringem Haftvermögen bzw. der Längsflächenstreifen möglichst groß zu machen. Die Stromdichte wird dadurch in den Fremdschichten auf immer geringere Werte stabilisiert. Im Idealfall einer unendlich feinen Unterteilung könnten sich überhaupt keine Glimmbögen mehr bilden, sondern nur noch Streifenentladungen kleiner Stromdichte, d. h. also viele parallele Glimmflächen.

Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Isolators 17 im Querschnitt, bei dem die Oberfläche des Isolators durch viele Längstrennstreifen 18 in eine große Zahl von schmalen fremdschichtbehafteten Längsstreifen 19 aufgeteilt ist.

Diese Unterteilung der Oberfläche kann bei allen Isolatortypen für Freiluft und Innenraum durchgeführt werden. Die Fig. 6 und 7 zeigen z. B. einen Langstabilisator mit einer Kappe 20, einem Schaft 21, Schirmen 22 und Längstrennstreifen, z. B. Längsrippen 23, teilweise in der Ansicht, im Längs- und im Querschnitt schematisch. Die prinzipiell gleiche Ausbildung können auch die Glieder einer Isolatorkette haben, die aus Kappenisolatoren nach der Fig. 8 bestehen können. Die Fig. 8 zeigt einen Querschnitt eines Kappenisolators mit einem Isolatorkörper 24 mit Längstrennstreifen, z. B. Längsrippen 25, mit einer Kappe 26 und einem Klöppel 27.

Es ist nicht erforderlich, den Längsrippen eine große Höhe 28 zu geben (vgl. Fig. 9), es genügt vielmehr, daß sie kleine Vorsprünge 29 bilden. Wesentlich ist, daß Kanten vorhanden sind, weil diese Formung der Isolatoroberfläche an den Kanten einen Fremdschichtansatz verhindert.

Man kann die Unterteilung der Isolatoroberfläche, bei der Trennstreifen geringeren Haftvermögens mit Längsstreifen mit Fremdschichtniederschlag abwechseln, auch auf andere Weise als durch Längsrippen herbeiführen. Man kann z. B. an Stelle der Längsrippen die Oberfläche mit Glasurstreifen mit fremdschichtabweisender Wirkung versehen. Diese

ίο sind auch wasserabstoßend. Eine solche Glasur kann z. ß. aus Siliconen oder ähnlichen Stoffen bestehen.

Die Isolatoren selbst können aus den für Isolatoren üblichen Stoffen, wie z. B. Gießharz, Kunstharzpreßstoff, Keramik, Glas, Preßglas u. dgl., bestehen. Gießharze und Preßglas eignen sich besonders gut, weil bei ihnen Längsrippen in einfacher Weise dadurch herstellbar sind, daß man die aneinanderstoßenden Ränder der einzelnen die Gießform bildenden Teile der Form so ausführt, daß sich die Längsrippen beim

ao Gießen bzw. Pressen ergeben.

Die einzelnen Mittel, welche das Übertreten der Kriechströme von einem Fremdschichtstreifen in einen benachbarten Fremdschichtstreifen verhindern, können auch miteinander kombiniert werden. Man kann z. B.

die Vorsprünge mit einer Glasur aus fremdschichtabweisenden und/oder eine Erwärmung bewirkenden Stoffen versehen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Hochspannungsisolator mit stirnseitig angeordneten Armaturen, der fremdschichtbildenden Einflüssen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Isolators über die gesamte dem Fremdschichtniederschlag ausgesetzte Länge in eine Anzahl paralleler, in Richtung der Kriechströme verlaufender Flächenstreifen (19) unterteilt ist, die durch Streifen (18) mit geringerem Haftvermögen für die Fremdschichtteilchen, als es die Flächenstreifen (19) besitzen, voneinander getrennt sind.

2. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (18) geringeren Haftvermögens durch eine besondere Formgebung der Isolatoroberfläche gebildet sind.

3. Isolator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (18) geringeren Haftvermögens die Form von kantigen Längsrippen auf der Isolatoroberfläche haben.

4. Isolator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (18) geringeren Haftvermögens aus einem Werkstoff mit fremdschichtabweisender Wirkung bestehen.

5. Isolator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Werkstoff fremdschichtabweisende Silicone oder ähnliche Stoffe \^rerwendet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 949 838, 843 561;
britische Patentschriften Nr. 209 245, 304 057,
424 306;

deutsche Patentanmeldung ρ 9057 D VIIId/21cD (bekanntgemacht am 15. 11. 1951);

deutsche Auslegeschrift L 19372 VIII d/21c (bekanntgemacht am 22. 3.1956);
Zeitschrift »ETZ« (1952), Heft 3, S. 57 bis 62.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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