DE413784C

DE413784C - Electrical isolator

Info

Publication number: DE413784C
Application number: DEW63295D
Authority: DE
Original assignee: Westinghouse Electric and Manufacturing Co
Current assignee: CBS Corp
Publication date: 1925-05-18

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Isolatoren und insbesondere auf Isolatoren zum Tragen von Hochspannungsleitern.The invention relates to insulators and, more particularly, to insulators for use of high voltage conductors.

Bekanntlich wächst mit der Zunahme der. üblichen Hochspannungen über die früher als Grenze betrachteten Maße hinaus die Schwierigkeit der Aufgabe, sichere handelsmäßig herstellbare Einrichtungen zum Tragen und Isolieren der die hohen Spannungen führenden Leitungen zu schaffen.As is well known, with the increase in. usual high voltages over the earlier than Limit considered dimensions beyond the difficulty of the task, safe trade-wise manufacturable devices for supporting and isolating the high voltages To create lines.

Nach verschiedenen vergeblichen Versuchen fand man in der künstlichen Beeinflussung des Feldes an Isolatoren und Isolatorenanordnungen einen gangbaren Weg zur Beherrschung der immer höher anwachsenden Spannungen. After various unsuccessful attempts one found in the artificial influence the field of insulators and insulator assemblies a viable way to control the ever increasing tensions.

Diese Idee wurde z. B. nutzbar gemacht durch Anordnung der sogenannten Lichtbogerihörner oder Schutzringe; diese haben aber nur begrenzte Anwendung gefunden, da sie zwar gegen Überschlag schützten, nicht aber dazu führten, die Durchschlagsfestigkeit eines Isolators genügend zu erhöhen. Andere Nachteile der Hörner und Ringe lagen darin, daß sie zu großen Raum im Verhältnis zu den zu übertragenden Spannungen einnahmen, und daß sie verhältnismäßig teuer waren und eine zusätzliche Verteuerung infolge der größeren Türme herbeiführten, die bei ihrer Anwendung notwendig werden.This idea was z. B. made usable by arranging the so-called arc horns or guard rings; However, these have only found limited use, as they did not protect against flashover but led to enough to increase the dielectric strength of an insulator. Other disadvantages of the horns and rings were that they were too large in relation to their proportions on the tensions to be transferred and that they were relatively expensive and made it even more expensive as a result of the larger towers that were built on theirs Application become necessary.

Die ferner vorgeschlagene Verteilung der elektrischen Beanspruchung, wie beispielsweise durch seitlich vorspringende Stromverteiler an den Anschlußteilen des Isolators:, ist eine bemerkenswerte Verbesserung gegenüber den Ringen und Hörnern, weil diese dias Feld nicht verteilen, sondern vielmehr verdrehen und richten. Wenn auch die Ringe und Hörner die allgemeine Entstehungsstelle des Lichtbogens bis zu einem gewissen Grade regeln, so veranlassen sie doch auch eine Feldverdichtung, welche dazu führt, daß ein Durchschlagen der Luft erheblich früher eintritt, als es in einem gleichförmigen Felde geschehen würde. Selbstverständlich haben die verschiedenen hier erwähnten Maßnahmen ihre besonders zweckmäßigen Einzelanwendungsgebiete, wo sie von großem Wert sind, und die hier aufgeführten Mangel sollen ledig lieh aufgeführt werden in bezug auf die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die darin besteht, einen einfachen und wirksamen Han-The further proposed distribution of electrical stress, such as through laterally protruding power distributors on the connection parts of the isolator :, is a notable improvement over the rings and horns because of these Do not distribute the field, but rather twist and straighten it. Even if the rings and horns the general point of origin of the arc to some extent regulate, they also cause a field condensation, which leads to a Breakthrough of the air occurs considerably earlier than it would happen in a uniform field would. It goes without saying that the various measures mentioned here have their particularly useful individual areas of application, where they are of great value, and the defects listed here are said to be single loaned in relation to the object of the present invention, those therein exists, a simple and effective handling

; delsisolator zu schaffen, der Spannungsgrößen Widerstand zu leisten vermag, die bisher noch nicht im ausgedehnten Maße Anwendung gefunden haben.; delsisolator to create the voltage magnitudes with resistance, which so far still have not found widespread use.

Die Erfindung geht ursprünglich von der Betrachtung der Tatsache aus, daß ein verhältnismäßig langer, gerader, dünner Stab, Stange oder Rohr aus Isolierstoff einen Span-The invention is originally based on the consideration of the fact that a relatively long, straight, thin rod, rod or tube made of insulating material a chipboard

■ nungsschutz in einem gleichförmigen parallelen elektrischen Felde liefert, im wesentlichen verhältnisgleich seiner Länge, und von einer Überlegung, unter welchen Bedingungen eine■ protection in a uniform parallel electric field supplies, substantially proportionate to its length, and of one Consider the conditions under which a

; solche Stange o. dgl. fabrikatorisch ausnutzbar ^: wäre. Solche Stangen sind zwar schon angewendet, haben sich aber nicht als besonders wirkungsvoll erwiesen, weil unter den Bedingungen, denen sie unterworfen wurden, und bei der Art, in der sie Anwendung fanden, selbst mit für die Praxis nicht in 'Betracht kommenden Längen Ivoronabildung, Schadhaftwerden und Verluste eintraten.; Such a rod or the like can be used for manufacturing purposes ^: would be. Such bars have been used, but have not proven to be particularly effective, because under the conditions to which they have been subjected and in the manner in which they were used, even with lengths that are not practical, Ivorona formation, Damage and losses occurred.

Während verschiedene Isolatorbauarten zum Richten und Verteilen eines dielektrischen Feldes in Vorschlag gebracht worden sind, scheint, wie oben erwähnt, eine der Hauptbetrachtungen gewesen zu sein, das Entstehen starker Beanspruchungen im Isolierstoff zu verhüten, um ihn so gegen Durchschlag zu sichern. Das geschah unter Aufwendung eines konzentrierten Kraftlinienflusses und infolgedessen eines hohen Spannungsabfalls längs der isolierenden Oberfläche.While various types of isolators for straightening and distributing a dielectric Feld's suggestion seems, as mentioned above, to be one of the main considerations to have been to prevent the occurrence of strong stresses in the insulating material in order to protect it against breakdown to back up. This was done with the application of a concentrated flow of lines of force and as a result a high voltage drop across the insulating surface.

Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, die übermäßigen Beanspruchungen vom Isolierkörper gänzlich fernzuhalten, und zwar sowohl im feuchten wie im trocknen, wie auch in dem Zustande, bei dem der Lichtbogenübergang eintritt, so daß nicht nur ein 9" Überschlagen, sondern auch ein Durchschlagen verhindert werden würde.The present invention now aims to relieve the excessive stresses on the insulating body completely away, both in the wet and in the dry, as well as in the state in which the arc transition occurs, so that not only a 9 " Overturning, but also a penetration would be prevented.

Nach der Erfindung wird als Isolierkör-According to the invention, the insulating body

: per ein langgestreckter Tragteil vorgesehen sowie Anschlußteile an den Enden, die den Kraftlinienfluß sehr weit zu verteilen und dien dichteren Teil des Feldes von dem isolierenden Teil fernzuhalten imstande sind.: provided by an elongated support part and connecting parts at the ends that the To distribute the flux of lines of force very widely and serve the denser part of the field from the isolating one Part of being able to keep away.

j Das wird dadurch erreicht, daß einander zugekehrte leitende Endteile geschaffen wer- icoThis is achieved by creating conductive end parts facing one another

den, die i:n wesentlichen kreisringförmige Gestalt aufweisen, und bei denen die Halbmesser der Ringteile so groß sind, daß die Wahrscheinlichkeit einer Koronabildung bei Spannungen, für welche der Isolator bestimmt ist, [ausgeschlossen ist. Auf diese Weise wird ein dielektrisches Feld geschaffen, das nicht nur über eine Höchstfläche verteilt, sondern •auch so gerichtet oder gestaltet ist, daßthose which have i: n substantially circular shape, and in which the radius of the ring parts are so large that the likelihood of corona formation in the event of tension, for which the isolator is intended [is excluded. In this way a dielectric field is created that is not only distributed over a maximum area, but • is also directed or designed in such a way that

ίο ein Rohr- oder Hohlfeld von verminderter Beanspruchung längs und in unmittelbarer Nachbarschaft des isolierenden Tragteiles vorhanden ist. Es ist ferner Vorsorge dafür getroffen, daß der stärkste Teil des Feldes längs eines Weges verläuft, an welchem zweckmäßig im Falle eines Überschlagens der Lichtbogen entstehen sollte.ίο a pipe or hollow field of reduced Stress along and in the immediate vicinity of the insulating support part is. Provision is also made to ensure that the strongest part of the field runs along a path on which it is expedient in the event of a flashover, the arc should occur.

In der Zeichnung ist ein Hängeisolator gemäß der Erfindung in Seitenansicht, zum Teil im Schnitt, dargestellt.In the drawing, a suspension insulator according to the invention is in side view, for Part in section, shown.

Wenngleich die Erfindung an Hängeisolatoren dargestellt ist, so können die gleichen neuartigen Grundsätze auch auf Stützisolatoren, Durchführungen u. dgl. angewendet werden.Although the invention is shown on suspension insulators, the same can New principles also applied to post insulators, bushings and the like will.

Wie in der Zeichnung dargestellt ist, besitzt der Erfindungsgegenstand im allgemeinen ein langgestrecktes mittleres Tragglied 1, die zum Anschluß dienenden, Endteile 2 und 3 und obere und untere Glieder 4 und 5 zum Verteilen des elektrischen Feldes.As shown in the drawing, the subject invention generally has an elongated central support member 1, the end parts 2 and 3 serving for connection and upper and lower members 4 and 5 for distributing the electric field.

Das mittlere Tragglied, das vorzugsweie verhältnismäßig" kleinen Durchmesser aufweist, kann eine Stange oder ein Rohr von Holz, Preßfiber oder sonstigen geeigneten Isolierstoffen sein, woran Enden von umgekehrter konischer Gestalt oder sonst geeigneter Ausbildung zur Aufnahme von Metallteilen 6 angebracht sind. Das Bodenstück 6 kann mit einem mit Gewinde versehenen Fortsatz 7 ausgerüstet sein, der damit aus einem Stück besteht oder in sonstiger Weise daran befestigt ist und vom Stabende in gleicher Achsrichtung hervorragt.The middle support member, which preferably has a relatively "small diameter," can be a rod or a tube made of wood, pressed fiber or other suitable insulating material, on which ends of the reverse conical shape or other suitable training for receiving metal parts 6 are attached. The bottom piece 6 can be provided with a threaded extension 7 be equipped, which thus consists of one piece or in some other way on it is attached and protrudes from the rod end in the same axial direction.

Das obere, die Beanspruchung verteilende und richtende Glied 4, vorzugsweise von umgekehrter Schalenform, das vergleichsweise tief ist und an seiner Kante 8 nach einem großen Halbmesser gerundet ist, kann mit eine lh kappenartigen Teil 9 mit mittlerer Vertiefung 10 ausgestattet sein, um das obere Glied O aufzunehmen. Das Glied 6 kann in seiner Lage in der Vertiefung ι ο durch Zement 11, ähnlich wie bei dem gewöhnlichen Kappenisolator, gehalten werden oder in sonstiger Weise an dem Teil 4 befestigt werden. Da-; Anschlußstück 2 kann ähnlich der Kappe der bei Isolatoren bekannten Kappen- und Stiftverbindung gestaltet und in ähnlicher Weise durch Ankitten in seiner Stellung über dem Teil 9 des Gliedes 4 gehalten werden.The upper, the stress distributing and directing member 4, preferably of inverted shell shape, which is comparatively deep and is rounded at its edge 8 to a large radius, can be equipped with a cap-like part 9 with a central recess 10 around the upper member O to include. The member 6 can be held in its position in the recess ι ο by cement 11, similar to the usual cap insulator, or it can be fastened to the part 4 in some other way. There-; Connection piece 2 can be designed in a manner similar to the cap of the cap and pin connection known from insulators and can be held in its position over part 9 of link 4 in a similar manner by anchoring.

Das untere Glied 5 zur Feldverteilung undThe lower link 5 for field distribution and

^! Richtung ist als Ring mit kreisringförmigen Oberflächen 12 von vergleichsweise großem Krümmungshalbmesser und mit einer mittleren Öffnung 13 ausgebildet, die größer ist als der Durchmesser des Tragteiles 1; infolgedessen kann es konzentrisch und im geeigneten Abstand um diesen Teil 1 angeordnet ^! Direction is designed as a ring with circular surfaces 12 of comparatively large radius of curvature and with a central opening 13 which is larger than the diameter of the support part 1; as a result, it can be arranged concentrically and at a suitable distance around this part 1

j werden. Ein Tragstück 14 mit einem Mittelteil 15, der an dem unteren Teil 6 befestigt ist, und rohrartige oder gerundete Arme 16 von vergleichsweise großem Durchmesser, die an der Unterseite des Teiles 5 angreifen, dienen dazu, den Teil 5 in seiner Lage zu halten. Diese Bauart ermöglicht es, daß Regen oder kleine Fremdkörper frei durch die Öffnungj will be. A support piece 14 with a middle part 15 which is attached to the lower part 6 is, and tubular or rounded arms 16 of comparatively large diameter, the attack on the underside of the part 5, serve to hold the part 5 in its position. This design allows rain or small debris to freely pass through the opening

'. 13 hindurchgelangen. '. 13 get through.

Ein Leiter 17, zu dessen Stützung der Isolator dienen soll, kann durch eine Hülse oder einen Schirm 18 verhältnismäßig großer Länge und Durchmessers bedeckt werden, um die Konzentration der dielektrischen Beanspruchung an dem am Isolator anliegenden Leiter zu verhüten; dieser Teil kann am Isolator durch geeignete Mittel befestigt werden, beispielsweise durch eine zweiteilige Klemme 19, deren oberer Teil 20 am Fortsatz 7 des unteren Teiles 6 befestigt ist, während der untere Teil 21 am Teil 20 durch Schrauben 22 befestigt wird.A conductor 17, for the support of which the insulator is to serve, can be through a sleeve or a screen 18 of relatively great length and diameter are covered, the concentration of the dielectric stress on the one applied to the insulator Head to prevent; this part can be attached to the isolator by suitable means are, for example, by a two-part clamp 19, the upper part 20 of which on the extension 7 of the lower part 6 is attached, while the lower part 21 on part 20 by Screws 22 is attached.

Die Teile 4 und 5 können aus beliebigen geeigneten Stoffen, z. B. Holz, Porzellan oder sonstigem Isolierstoff, oder auch aus Metall hergestellt werden, sofern sie nur bestimmten Anforderungen an Gestalt und Abmessungen entsprechen, die im folgenden noch im einzelnen ausgeführt werden, und an bestimmten- Teilen ihrer Oberfläche leitend sind.The parts 4 and 5 can be made of any suitable material, e.g. B. wood, porcelain or other insulating material, or made of metal, provided that they are only specific Requirements for shape and dimensions, which will be detailed below, and for certain Parts of their surface are conductive.

W^Tie in der Zeichnung" dargestellt ist, sind iou die Teile 4 und 5 aus einem der oben angeführten Isolierstoffe gebildet und sind mit äußeren Schichten 23 aus Metall versehen. Dieser Aufbau kann in irgendeiner beliebigen Weise hergestellt werden, z. B. dadurch, daß man den Isolierkörper durch Bestreichen mit einer Metallfarbe, durch Metallüberzug, durch Elektrolyse oder in sonst beliebiger Weise umkleidet.W ^T ie in the drawing "is shown, this structure are iou the parts 4 and 5 are formed from one of the above insulating materials and are provided with outer layers 23 made of metal. Can be prepared in any desired manner, for. Example, by that the insulating body is covered by coating with a metal paint, by metal coating, by electrolysis or in any other way.

An keiner Stelle sind in weiten Grenzen im Felde zwischen den Enden des Isolators irgendwelche scharfen Kanten, Ecken oder Spitzen vorhanden. Die Teile 4 und 5 sind abgerundet und nach verhältnismäßig großen Halbmessern gestaltet; sowohl seitlich wie in 1x5 der Längsrichtung weicht der Teil 5 nach und nach vom Teil 4 an den Innenkanten wie auch an den äußeren Seitenflächen zurück, und der Teil 4 tritt vom Teil 5 in einen allmählich gekrümmten Teil 24 in der Nähe des Teiles 1 "über. In dieser Weise entfernen sich die gekrümmten Oberflächen der Teile 4At no point are there within wide limits in the field between the ends of the insulator any sharp edges, corners, or points present. Parts 4 and 5 are rounded and shaped according to relatively large radiuses; both laterally and in 1x5 the longitudinal direction of part 5 gradually deviates from part 4 at the inner edges as also back on the outer side surfaces, and the part 4 gradually emerges from the part 5 into one curved part 24 in the vicinity of part 1 ". In this way, move away the curved surfaces of the parts 4

Claims

and 5 from each other inward on the; Link j to from the lines of the shortest distance between them to such an extent that the hollow field is created in the dielectric, as indicated by the dotted lines in the left half of the drawing. In other words, a field is created which is scattered or spread out laterally over a comparatively large area, but which at the same time is made weakest at its central part through which the support member 1 passes. Apart from the fact that it is weakened in the vicinity of the limb, the field is also directed in its central part in such a way that it is almost parallel to the longitudinal edges of this part. Furthermore, as mentioned above, one of the aims of the present invention is, as far as is desired, to realize the main idea of adapting to the field shape in an economically producible commercial form. This has been achieved in that the field is weakened in its central part and along the insulating surfaces where it; hitherto it has usually been very strong, if not the strongest, and that thus the small deviation from the design correspondence between the insulator and the field is negligible; is the casual factor because the stress j gen are so largely distributed and weaker in the neighborhood of the insulating parts? are than anywhere else. The relationships between parts 1 and 4 are such that part 1 is not exposed to rain above a certain point, in particular not above point 25 on it, which point in the manner indicated by the dash-dotted line 26 is usually not so far from the next part of the link 4 as this is removed from the part 5; this second distance is indicated by the dash-dotted line 27. The field within the Ljnie 27 runs essentially exactly as indicated in the drawing, in which the lines of force of greatest density run along the line 27 and gradually less dense and of a weaker curvature to the central | axis of the isolator until theoretically a single straight line of force coincides with the axis of part 1 over its entire length. Beyond the line 27, the field curves convexly outwards and becomes less dense according to its development! distance from the line. ; An insulator, which is built according to the drawing, and in which the distance 27 is about 45 cm, and in which the other parts are designed in a corresponding scale ratio, insulates dry against a flashover voltage of 375,000 volts and at half size 27 dry against a flashover voltage of 242,000 volts. This results in significant improvements compared to earlier isolators of the same size, weight and manufacturing costs. In operation, an overdelivering arc essentially formed along the line 27 does not have the slightest tendency to jump over onto the surface of the support member 1, and it cannot be made to jump over even by the most violent lateral wind pressure. When subjected to such wind pressure, the arc is blown in a circle around the link 1 and then extinguished while it is still spreading between the outer parts of the metal clad pieces 4 and 5. In an insulator according to the present invention, the field is very widely distributed, and an approximation of the maximum dielectric strength of the air in a uniform field is approximately achieved in that it adapts well to the commercially available form of the insulator structure, and is necessarily directed in such a way that it that damage to the insulator parts is prevented, go patent claims:

1. Electrical insulator in rod shape with conductive end parts, their against each other turned surfaces are rounded, characterized in that the conductive End parts are arranged and dimensioned so that the electrostatic field between they assume a tubular or hollow shape.

2. Insulator according to claim 1, characterized in that the insulating body (1) substantially cylindrical, and that the one conductive end part (4) is bell-shaped with a relatively large radius rounded edge, while the other conductive end part (5) from a Rings consists, the cross section of which is a circle of large diameter.

3. Insulator according to claim 2, characterized in that the annular conductor (5) encloses the insulating part (1) at a distance.

4. Insulator according to claim 1 to 3, characterized in that the conductive End parts (4, 5) made of insulating material with metallic cladding (23).

1 sheet of drawings.