Isolatoren und Armaturen für Isolatorketten in Starkstrom-Freileitungen. Horst Klengel

Чтение книги онлайн.

СКАЧАТЬ weiteren Freileitungen fanden 1904 auch 4-teilige Porzelan-Stützen-Isolatoren Anwendung (Bild 18) [35].

      

       Bild 18: 4-teiliger amerikanischer Stützen-Isolator (1904)

      

      Die zunächst "gefühlmäßigen" amerikanischen Festlegungen zur Gestaltung der ersten Hochspannungs-Isolatoren mündeten 1904 in den ersten technisch-wissenschaftlich fundierten Forderungen an die Konstruktion solcher Isolatoren [35]. Diese lauteten:

       - Der Isolierstoff der Einzelelemente soll gleichartig und fest sein und eine hohe elektrische Durchschlagfestigkeit aufweisen.

       - Ein hoher elektrischer Oberflächenwiderstand gegen Stromableitung muß vorhanden sein.

       - Der Abstand zwischen Leiter (Seil oder Draht) und Stütze (Bolzen) muß so groß sein, dass bei Betriebsspannung und bei Überspannungen eine Lichtbogenbildung vermieden wird.

       - Die Gestalt des Isolators darf nicht dazu fuhren, dass sich Salz, Staub u. a. ansammeln können. Salznebel z. B. fordert Formen, die einer öfteren Reinigung zugänglich sein müssen.

       - Gestalt und Beschaffenheit des Isolierkörpers sollen eine kleinstmögliche Eigenkapazität bewirken.

       - Wärmeverluste durch Stromleitung und dielektrische Effekte sollen unmerklich sein.

       - Die mechanische Belastbarkeit soll den wirkenden äußeren Kräften (Leiterzugkraft) entsprechen.

      Hierbei wurden bereits erste Vorschläge für Arten und Methoden von Prüfungen an Isolatoren geäußert.

      In den ersten deutschen Sicherheitsvorschriften für den Freileitungsbau von 1904 [39] wurde lediglich festgelegt:

      Freileitungen dürfen nur auf Porzellanglocken (Doppelglocken), Rillen-Isolatoren oder gleichwertigen Isoliervorrichtungen verlegt werden. Die Glocken sind dabei in aufrechter Stellung zu befestigen.

      Um beim Übergang auf höhere Betriebsspannungen den Durchmesser der Stützen-Isolatoren klein zu halten, wurde von Vernon G. Converse (USA) 1901 [35] ein neuartiger langer Isolator entwickelt (Bild 19). Dabei ist das Oberteil (Kopf) des Isolierkörpers auf einem Holzbolzen aufgeschraubt. Dazugehörige Zwischenstücke sind auf ein tragendes Unterteil aufgesteckt und ragen jeweils mit einem rohrähnlichen Ende in Rinnen des nächsten Zwischenstückes. Die Rinnen sind mit isolierendem Kitt gefüllt. Ob dieser Isolator jemals zur Anwendung kam, ist unbekannt.

      

       Bild 19: Stützen-Isolator von Converse (1901)

      

      In Deutschland wurden die ein- und mehrteiligen Delta-Isolatoren von zahlreichen Porzellanfabriken hergestellt. Diese waren in einem Porzellan-Isolatorensyndikat zusammengefaßt. Die Isolatoren erhielten einheitliche Seriennummem, z. B. "J X387" ( = Stützen-Isolator HD 25), wobei das X jeweils durch die Syndikats-Nummer des Isolatoren-Herstellers ersetzt wurde.

      Die Porzellanteile (Scherben) der mehrteiligen Isolierkörper

       * Oberteil mit Hals- und Kopfrille (Kopf),

       * Mittelteil(e) und

       * Unterteil (Kelch, Hülse)wurden entweder

       - nach dem Brand mit Zementkitt miteinander verbunden, - im Brand "zusammenglasiert" (zusammengebrannt)oder

       - nach dem Brand "zusammengehanft".

      Bei der Methode "Verbinden mittels Zementkitt" sind die Porzellanteile an den Kittstellen unglasiert.

      Beim "Zusammenglasieren" erfolgt die Verbindung der Einzelteile durch eine Glasur in einem 2. Brand. Durch vorheriges Schleifen an den senkrechten konischen Isolierkörperflächen werden die Teile auf das Einbringen der Verbindungs-Glasur vorbereitet [40]. Die Spalten zwischen den waagerechten Flächen der Einzelteile bleiben unverbunden und bilden dadurch oft Hohlräume. Beim Einbringen der Stütze konnte deshalb der Boden des Isolierkörper-Unterteiles leicht durchstoßen werden [41].

      Seit 1920 wurde eine große Anzahl von "zusammengehanften" Isolatoren durch die Hescho Hermsdorf hergestellt. Diese haben sich wegen ihrer Nachgiebigkeit gut bewährt [28], [42]. Dabei wird über die aufgerauhte Außenfläche des Unterteiles des Isolierkörpers ein mit Leinöl getränkter Hanfiiberzug aufgewickelt und darauf das mit Innengewinde versehene Oberteil aufgeschraubt. Nach längerer Betriebszeit führten hier allerdings Leiterseil-Schwingungen zu Lockerungs- und Korrosionserscheinungen [28].

      An mehrteiligen Delta-Isolatoren kam es nach 3- bis 5-jährigem Betrieb zu zahlreichen Betriebsstörungen durch Zerspringen des Isolierkörpers. Umfangreiche Untersuchungen [32] führten zu folgenden Erkenntnissen:

       • Die Betriebsstörungen treten besonders in der warmen Jahreszeit auf.

       • Es sind nur mehrteilige Isolierkörper betroffen, keine einteiligen.

       • Die Schäden treten nur bei zusammengekitteten Isolierkörpern auf, nicht bei zusammenglasierten [45] bis [47] oder zusammengehanften [44].

       • Die Risse, die nachfolgend zum Zerspringen des Isolierkörpers führen, treten vor allem am Oberteil (Kopf) auf.

       • Isolierkörper mit ungleichmäßiger Dicke der Kittfuge zwischen Ober- und Mittelteil zeigen sehr schnell Haarrisse.

      Daraus konnte geschlossen werden:

      Die Ursache für das Zerspringen des Isolierkörpers von mehrteiligen Stützen-Isolatoren ist der Überdruck innerhalb des Isolierkörpers, der durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungs-Koeffizienten von Kittwerkstoff und Porzellan bei Temperaturänderungen entsteht. Je nach Zusammensetzung des Kittwerkstoffes ist dessen Wärmeausdehnungs-Koeffizient 2 bis 4 mal größer, als der des Porzellans.

      Dass das Zerspringen des Isolierkörpers erst nach mehrjähriger Betriebszeit auftrat, wurde damit erklärt, dass Zementkitt in den ersten Jahren noch etwas nachgiebig ist und erst nach einer Reihe von Jahren seine endgültige starre Beschaffenheit annimmt.

      1919 vertrat die Porzellanfabrik Freiberg die Ansicht [48], dass sich mehrteilige, mit Kitt verbundene Isolatoren einwandfrei herstellen lassen, wenn die Ursachen für das Zerspringen der Isolatoren, wie

       - ungünstige Isolatorenform,

       - unzweckmäßiger Kitt und

       - falsche Kittweise

      beseitigt werden. Als zweckmäßiger Kitt wurde eine 1921 von dieser Porzellanfabrik entwickelte Zementmischung (Magerung mit feingemahlenem Quarz), der sog. "Teleo-Kitt", angesehen, der im abgebundenen Zustand ungefähr die gleiche Wärmeausdehnung besitzt, wie Porzellan [49], [50]. Außerdem weist dieser Kitt eine höhere Festigkeit als übliche Sandzementmischungen auf. Als weitere Maßnahme wurde die Anwendung elastischer Anstriche zwischen Kitt und Porzellan empfohlen.

      Um die Isolatorenbrüche durch unzweckmäßige Kittung zu verhindern, wurde 1926 von der Porzellanfabrik PINCO (USA) СКАЧАТЬ