-
Anordnung an teilisolierten Hochspannungs-Freileitungen Gelegentlich
werden blanke, unter Hochspannung stehende Stromleiter auf Stützisolatoren befestigt,
die an ihrem oberen Ende eine Metallarmatur zum Einspannen des Leiters, an ihrem
unteren Ende eine Metallarmatur zur Befestigung auf einem geerdeten Sockel besitzen.
Der Abstand zwischen den beiden Armaturen muß der Höhe der Spannung entsprechen
und außerdem die Länge des Kriechweges berücksichtigen. Dadurch werden solche Stützisolatoren
mitunter recht hoch. Es ist bekannt, den sonst blanken Stromleiter im Bereich eines
Stützisolators durch ein kurzes Isolierrohr zu führen, das in der Kopfarmatur befestigt
ist. Dadurch wird ein Teil der anstehenden Spannung von dem in der Leiterrichtung
liegenden Isolierrohr aufgenommen bzw. ein Teil des Kriechweges in die Leiterrichtung
verlegt. Dies hat zur Folge, daß die Höhe des Isolators verringert werden kann.
-
Es ist auch bereits bekannt, Leitungen von Hochspannungs-Schaltanlagen
mit einer sogenannten Teilisolierung zu versehen. Hierunter ist folgendes zu verstehen:
Jeder Phasenleiter - im Falle einer Drehstromanlage jeder der drei Phasenleiter
- ist mit einer festen Isolationsschicht beispielsweise aus Polyvinylchlorid versehen,
die nicht für die volle Spannung gegen Erde ausreicht. Daher ist zwischen je zwei
Phasenleitern sowie zwischen jedem Phasenleiter und Erde zusätzlich eine ausreichend
große Luftschicht vorzusehen, die einen wesentlichen Teil der Betriebsspannung aufnimmt
und auf diese Weise die erwähnten dünnen festen Isolationsschichten entlastet. Durch
diese Entlastung werden im wesentlichen vier Wirkungen erzielt: Das sogenannte Fugenproblem
ist leichter zu lösen; die vom Kabel her unliebsam bekannten Störlufteinschlüsse
werden in ihrer Wirkung vermindert; die Fortleitung der im Leiter entstehenden Verlustwärme-
wird erleichtert, und die Anforderungen an den festen Isolierstoff werden eingeschränkt,
z. B. spielen dessen Durchschlagsfestigkeit und dessen Verlustfaktor nicht dieselbe
Rolle wie bei einem vollisolierten Leiter, beispielsweise einem Erdkabel. Von Vorteil
ist dabei, daß infolge der schwachen Bemessung der Teilisolationsschicht Isoliermaterial
im Vergleich mit einer Vollisolierung, wie beispielsweise bei einem Kabel, gespart
wird und das Gewicht vergleichsweise nur gering ist. Durch Anwendung der erwähnten
Teilisolierung werden also wirtschaftlich günstigere Lösungen ermöglicht.
-
Nun ist es bereits bekannt, isolierte Freileitungen für mäßige Spannungen
bis 10 kV so an Leitungsmasten aufzuhängen, daß im Falle einer Drehstromleitung
die drei Phasenleiter durch Distanzhalteeinrichtungen hindurchgeführt werden, die
aus Isolierstoff, beispielsweise Plexiglas, hergestellt sind. Diese Distanzhalteeinrichtungen
können z. B. Dreieckform aufweisen. In der Nähe der drei Ecken werden die isolierten
Leitungen durch drei Löcher hindurchgeführt, während die Distanzplatte an einem
Stiel aus Isolationsmaterial aufgehängt ist. Diese Distanzhalter haben neben der
Aufgabe der Leiteraufhängung die Aufgabe, zu verhindern, daß die drei isolierten
Leitungen zusammenschlagen. Die Gesamtabmessungen einer solchen isolierten Freileitungsanordnung
sind geringer als die einer Freileitung mit blanken Leitungen.
-
Mit wachsender Betriebsspannung, und zwar wenn es sich um höhere Spannungen
als 20 kV, insbesondere um Spannungen bis 100 kV und mehr handelt, gewinnt die Anwendung
der erwähnten Teilisolierung der Leitungen Bedeutung. Andererseits wachsen die Schwierigkeiten
der Halterung dieser Leitungen an den Freileitungs-Trag- und -Abspannmasten. Die
erwähnte Isolierplatte in Dreieckform zum Hindurchführen der drei Phasenleiter ist
nicht mehr anwendbar.
-
Die Erfindung betrifft eine Anordnung an teilisolierten Hochspannungsfreileitungen
für hohe Betriebsspannungen, insbesondere über 20 kV, bei der jeder Phasenleiter
unter Verwendung eines eigenen Stütz- oder Hängeisolators an einer geerdeten Konstruktion,
z. B. einem Freileitungsmast, befestigt ist. Erfindungsgemäß ist die Anordnung so
getroffen, daß die Teilisolationsschicht jedes Leiterseiles ohne elektrische Unterbrechung
auch über die ohne Maßnahmen zur Verminderung der Feldstärke, insbesondere ohne
Schirmringe, ausgeführten Halterungsstellen hinweg und diese in die Teilisolation
einschließend fortgesetzt ist. Dadurch ergeben sich beachtliche
Vorteile.
So z. B. werden die Koronaverluste erheblich herabgesetzt; sie entstehen bekanntlich
durch die vom Leiter nach Erde fließenden Ableitströme. Bei Regen steigen die Koronaverluste
außerordentlich an, weil infolge der an der Leitung hängenden Regentropfen das Glimmen
stark zunimmt (Spitzenwirkung). Bei der angegebenen Teilisolierung ist der zur Spitze
fließende Strom ein kapazitiver Strom, und die Glimmeinsatzspannung liegt wesentlich
höher als bei blanken Leitern. Ferner ist wesentlich, daß eine in dieser Weise isolierte
Leitung keine Schirmringe benötigt. Dadurch kann der Abstand zwischen benachbarten
Phasenleitern bzw. zwischen Leiter und geerdeten Konstruktionsteilen erheblich verringert
werden. Die Freileitungsmaste werden daher kleiner bzw. die Leitungen können mit
höheren Spannungen betrieben werden.
-
In den Zeichnungen F i g. 1 bis 4 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt. In F i g. 1 sind die an einem Tragmast 2 aufgehängten drei
Leiterseile 3, 4 und 5 dargestellt. Dieselben sind über Hängeisolatoren 6, 7 und
8 verschiedener Bauform an der geerdeten Tragkonstruktion 2 aufgehängt. Diese Hängeisolatoren
bestanden bisher entweder aus Ketten mit einzelnen Kappenisolatoren (Kette 6) oder
in neuerer Zeit in verstärktem Maße aus sogenannten Langstabisolatoren (Kette 7).
-
Bei dem Kappenisolator besteht die Kette aus mehreren Porzellankappen,
deren jede mit einer Metallpfanne und einem Metallklöppel zur Verbindung mit den
anderen Kappenisolatoren versehen ist.
-
Bei der Kette 8 der F i g. 1 ist der Hängeisolator bekannter Form
aus neuzeitlichem Isolationsmaterial, beispielsweise aus Gießharz, hergestellt und
innen mit Kondensatorbelägen ausgerüstet. Durch diese Steuerung mit Hilfe von Kondensatorbelägen
kann die Länge der Kette 8 gegenüber denen der Ketten 6 und 7 vermindert
werden.
-
Wenn man nun mit Hilfe derartiger Hängeketten mit blanken Leiteranschlußteilen
teilisolierte Leitungsseile aufhängt, ergibt sich eine sehr unvollkommene Lösung,
da in diesem Fall der Hängeisolator praktisch genau so hoch beansprucht wird, als
ob eine blanke Leitung angehängt wäre. Die Gründe hierfür bestehen erstens darin,
daß die Befestigungsstelle zwischen Hängeisolator und Leitungsseil eine außerordentlich
große Kapazität aufweist, während der Hängeisolator eine geringe Kapazität hat.
Da sich die Spannungen umgekehrt wie die Teilkapazitäten aufteilen, entfällt praktisch
die gesamte Spannung auf den Hängeisolator, der infolgedessen nahezu mit derselben
Spannung beansprucht wird, als ob das Leiterseil blank, d. h. nicht teilisoliert,
ausgebildet wäre. Zweitens nehmen die obenerwähnten blanken Anschlußteile infolge
der starken kapazitiven Kopplung mit den Leitungsseilen das Spannungspotential der
Leitungen an, verhalten sich also praktisch so wie die Anschlußteile von nicht isolierten
Hängeisolatoren.
-
Daher ist nach der Erfindung die Halterungsstelle zwischen Hängeisolator
und teilisoliertem Leitungsseil so in Isolierstoff eingehüllt, daß durch diese Maßnahme
die Teilisolationsschichten des Freileitungsseiles gegenüber der Nachbarphase ohne
elektrische Unterbrechung über die Halterungsstellen hinweg fortgesetzt werden.
So wird erreicht, daß die Hängeisolatoren wesentlich verkürzt werden können. Wenn
oben davon gesprochen wurde, daß die Isolationsschicht ohne elektrische Unterbrechung
über die Halterungsstelle hinweg fortgesetzt wird, so ist hierunter folgendes zu
verstehen: Es wurde bereits ausgeführt, daß eine Teilisolationsschicht leichter
und einfacher ausgeführt werden kann als eine Vollisolationsschicht. Wenn durch
Zusammenfügen von zwei Isolationsabschnitten eine sogenannte Fuge entsteht, dann
ist das Schließen dieser Fuge im Falle der Vollisolierung außerordentlich schwierig,
weil die elektrische Beanspruchung der Isolationsschicht und damit auch die der
Fuge außerordentlich hoch ist. Im Fall der Teilisolierung einer Leitung ist, wie
bereits erwähnt, die Beanspruchung der Isolationsschicht bedeutend geringer, weil
die vorhandene Luftschicht einen großen Teil der Betriebs- bzw. Prüfspannung aufnimmt.
Infolge dieser verminderten Beanspruchung der Teilisolationsschicht ist auch das
Schließen einer Fuge bedeutend einfacher, und sie kann beispielsweise durch Anordnung
einfacher Isolationsschirme oder durch Anwendung von Isolationsüberzügen verschlossen
werden.
-
Es gibt mehrere derartige Vorschläge für das Schließen von Fugen im
Fall teilisolierter Leitungen, und wenn oben der Ausdruck gebraucht ist »ohne elektrische
Unterbrechung«, so ist darunter zu verstehen, daß die aus konstruktiven oder montagetechnischen
Gründen entstehenden Isolationsfugen im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden.
-
Die F i g. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens.
Die Hängekette 9 ist als Langstabisolator eingezeichnet und an der mit 10 bezeichneten
Stelle an der Eisenkonstruktion aufgehängt. An der mit 11 bezeichneten Befestigungsstelle
des teilisolierten Leitungsseiles 12 an der Hängekette sind erfindungsgemäß
die Teilisolationsschichten 13 des Freileitungsseiles über die Halterungsstelle
hinweg fortgesetzt, so daß im Bereich dieser Halterungsstelie keine blanken Teile
vorhanden sind. Die sonst üblichen Schirmringe sind nicht vorhanden.
-
In F i g. 2 ist die Durchführung dieser Maßnahme so dargestellt, als
ob die Isolierhülle des Leitungsseiles auch die Befestigungsstelle einhüllt. In
Wirklichkeit können auch mehrere teilisolierte Teile verwendet werden, wenn dafür
gesorgt wird, daß die entstehenden Fugen zwischen den einzelnen Isolationsanordnungen
im Sinne der Teilisolierung verschlossen werden, wie dies oben behandelt wurde.
-
In der F i g. 3 ist eine gesamte Freileitungsanordnung dargestellt.
Die teilisolierten Freileitungsseile 14 sind an den Freileitungsmasten 15 aufgehängt.
Die Hängeisolatoren 16 sind an ihrer Halterungsstelle so ausgebildet, daß die Teilisolationsschichten
der Freileitungsseile über die Halterungssteile hinweg fortgesetzt sind, so daß
am Kopf der Hängeketten keine blanken Teile in Erscheinung treten.
-
Besonders wirkungsvoll ist die Gesamtanordnung, wenn auch an der Aufhängestelle
der Hängekette 9 in F i g. 4 die geerdeten Konstruktionsteile des Freileitungsmastes
mit einer Teilisolierung 16 versehen sind. Dabei kann auch Teil 16 der Konstruktion,
der normalerweise aus Stahl besteht, aus Isolierstoff, z. B. Gießharz, hergestellt
sein. Die Aufhängeösen oder -schlaufen des Hängeisolators bestehen aus hochfesten
Kunststoffdrähten, z. B. Glasfaserseilen.
Wenn an die teilisolierten
Freileitungsseile überspannungsschutzgeräte angeschlossen sind, z. B. in Form von
Löchröhren oder überspannungsableitern, dann werden in Ausbildung der Erfindung
deren an der Verbindungsstelle mit den Freileitungsseilen gelegenen Metallteile
mit einem Isolierstoffüberzug versehen oder elektrisch abgeschirmt.
-
Da die Methode der Teilisolierung besonders wirksam ist, wenn beide
elektrischen Leiter bzw. ein elektrischer Leiter und geerdete Teile mit festen Isolierstoffschichten
eingehüllt sind, können Teile der Freileitungsmaste, die in der Nähe der teilisolierten
Freileitungsseile liegen bzw. an denen die teilisolierten Seile vorbeigehen, mit
Isolierstoffschirmen, z. B. aus PVC-Platten, elektrisch abgeschirmt werden.