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

Dieser Isolator wird in Bahn- und Verteilungsnetzen eingesetzt. Auf einen runden Metallkern, mit einem Gewindeansatz für die Mastbefestigung, wird ein zylindrischer Epoxidharzkem aufgebracht, der eine Umhüllung mit Schirmen aus Silikongummi erhält.

Ebenfalls einen Hybrid-Freileitungs-Stützer bis 25 kV, mit der Bezeichnung "Raybowl", bringt tyco Electronics im Jahre 2003 auf den Markt [188]. Der Isolator besteht aus einem Pozellankern mit eingekitteter Fußarmatur, auf dem ein Silikon-Gehäuse mit achsenparalellen Schirmen befestigt ist (Bild 220). Der Kopf des Porzellankernes ist mit Kopf- und Halsrille versehen.

Bild 220: "RaybowP-Hybrid-Freileitungs-Stützer (2003)

Der Isolator ist für Gebiete mit hoher Verschmutzung vorgesehen und hat gegenüber einem nur aus Porzellan bestehendem Isolierkörper die Vorteile, dass er

- die besten Eigenschaften von Porzellan und Silikon in sich vereint,

- leichter ist und

- Schutz gegenüber Vandalismus bietet.

Zu den Ketten-Isolatoren zählen alle Isolatorenbauarten, die in einzelnen oder mehreren Gliedern, meist im Zusammenhang mit Zubehörteilen für die Aufhängung und Abspannung von Leitungsseilen benutzt werden.

Es wird unterschieden in:

Schlingen-Isolatoren (Hewlett insulators). Das sind scheiben- bzw. glockenförmige Isolatoren, deren Isolierkörper zwei im Inneren kreuzweise angeordnete Durchführungskanäle aufweisen. Durch diese Kanäle sind metallene Seilschlingen geführt, die eine Verwendung der Isolatoren einzeln oder in mehreren Gliedern in Trag- oder Abspannlage gestatten.

Der Isolierkörper der Schlingen-Isolatoren wird nur auf Druck beansprucht.

In elektrischer Hinsicht zählen diese Isolatoren zu den durchschlagbaren Isolatoren (Typ B).

Sie werden vorwiegend für Nennspannungen >1 kV einzeln oder in Ketten aus mehreren Gliedern verwendet.

Kappen-Isolatoren (cap and pin insulators). Es sind teller- oder glockenförmige, mit einem oder mehreren Schirmen versehene Isolatoren. Eine über ihrem Isolierkörper befestigte Metallkappe (Isolatorenkappe) und ein in das Innere des Isolierkörpers ragender Metallbolzen (zumeist ein Isolatorenklöppel), gestatten ihre Verwendung einzeln oder in mehreren Gliedern in Trag- oder Abspannlage. Kappen-Isolatoren werden auf Zug beansprucht, wobei der Isolierkörper je nach seiner inneren Bauart mehr oder weniger auf Druck und Scherung beansprucht wird.

In elektrischer Hinsicht zählen Kappen-Isolatoren zu den durchschlagbaren Isolatoren (Typ B).

Kappen-Isolatoren werden für Nennspannungen >1 kV einzeln oder in Ketten aus mehreren Gliedern verwendet.

Vollkern-Isolatoren sind Isolatoren, deren Isolierkörper aus einem Vollzylinder (Vollkern) mit einem oder mehreren Schirmen oder auch mit Rippen besteht. An den Enden des Isolierkörpers sind Metallkappen (Isolatorenkappen) befestigt, die eine Verwendung einzeln oder in mehreren Gliedern in Trag- oder Abspannlage gestatten.

Vollkern-Isolatoren werden auf Zug beansprucht.

In elektrischer Hinsicht zählen sie zu den nicht durchschlagbaren Isolatoren (Typ A).

Diese Isolatoren werden vorwiegend für Nennspannungen >1 kV und nur selten unter 1 kV verwendet.

Langstab-Isolatoren (long rod insulators). Das sind Isolatoren, deren Isolierkörper aus einem langen Vollzylinder (Vollkern) mit zahlreichen Schirmen besteht. An beiden Enden des Isolierkörpers sind baugleiche Metallarmaturen (Isolatorenkappen) angebracht, die eine Verwendung der Isolatoren einzeln oder in mehreren Gliedern in Trag- oder Abspannlage zulassen.

Langstab-Isolatoren werden auf Zug beansprucht.

In elektrischer Hinsicht gehören sie zu den nicht durchschlagbaren Isolatorenbauarten (Typ A).

Sie werden ausschließlich für Nennspannungen >1 kV verwendet.

Verbund-Isolatoren (composite insulators) sind Isolatoren, deren Isolierkörper aus einem langen zylindrischen, massiven Isolierkern (Vollkern) zur Aufnahme der äußeren mechanischen Belastungen besteht, der durch eine aus elastomeren Werkstoff gefertigte Umhüllung, die mit Schirmen versehen ist, geschützt wird. Die Krafteinleitung in den Isolierkern erfolgt an beiden Enden durch unterschiedliche oder gleiche hülsenförmige Metallarmaturen, die auf den Isolierkem aufgepresst sind. Der Isolierkern besteht üblicherweise aus Glasfasern, die mit einer Polymermatrix verbunden werden.

Verbund-Isolatoren können einzeln oder in mehreren Gliedern in Trag- oder Abspannlage eingesetzt werden. Sie werden auf Zug beansprucht.

In elektrischer Hinsicht gehören sie zu den nicht durchschlagbaren Isolatoren (Typ A). Sie werden ausschließlich für Nennspannungen >1 kV eingesetzt.

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Zur Entwicklungsgeschichte der Ketten-Isolatoren:

Für höhere Nennspannungen ist die Verwendung von Stützen-Isolatoren und Freileitungs-Stützern in der Regel begrenzt, da bei diesen

* für die modernen Bauweisen der Freileitungen die Mindestbruchkräfte nicht mehr ausreichen,

* die Überschlagspannungen mit der Vergrößerung der Abmessungen nicht im gleichen Verhältnis zunehmen und

* die eintretende große Zunahme des Isolatorengewichtes Grenzen setzt.

Bedingt durch neue Forderungen beim Ausbau der Freileitungsnetze durch

- Erhöhung der Betriebsspannungen,

- Vergrößerung der Leiterseilquerschnitte und

- Vergrößerung der Spannweiten,

erreichte der Stützen-Isolator schnell seine Grenzen. Es begann Mitte der 20er-Jahre in den Freileitungen mit Spannungen über 30 kV eine Verdrängung der Stützerbauweise durch die Hängerbauweise mit "Ketten-Isolatoren". Das Prinzip der starren Befestigung des Isolators am Mast wurde verlassen.

Stütz-Isolatoren besitzen gegenüber den Ketten-Isolatoren einige entscheidende Nachteile, die ihre Anwendung für Hochspannungs-Freileitungen moderner Bauart in Frage stellen:

* Die feste Verbindung des Leiterseiles mit dem Isolator und die des Isolators mit dem Mast, bildet ein starres System, welches Isolator, Seil, Mast und Gründung zusätzlich belastet.Durch das elastische System der Ketten-Isolatoren wird eine höhere Betriebssicherheit gegenüber äußeren Einwirkungen, wie Sturm und ungleiche Eislast erreicht, da insbesondere die aus Ketten-Isolatoren gebildeten Tragketten durch Ausweichen die Belastungen auf mehrere Spannfelder verteilen können.

* Die mehrscherbigen, zusammengesetzten Stützen-Isolatoren brachen nach einer Reihe von Jahren durch Kräfte, die infolge der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Zement-Kittung und Porzellan zwischen den Einzelteilen des Isolatores entstanden. Der einheitliche keramische Aufbau der Ketten-Isolatoren vermeidet dieses Problem.

* Den Größenabmessungen der Stützen-Isolatoren waren aus technischen und fabrikatorischen Gründen Grenzen gesetzt. Die Herstellungskosten für Stützen-Isolatoren für höhere Spannungen stiegen in viel stärkerem Maße, als die Spannung, die zu isolieren war. Die maximal mögliche Betriebsspannung, für die Stützen-Isolatoren noch hergestellt werden konnten, lag bei 75 kV[22].Bei Ketten-Isolatoren kann im Gegensatz dazu durch Aneinanderreihung von Einzelgliedem die jeweils gewünschte Isolation und Betriebsspannung erreicht werden. Durch Einfügung weiterer Einzelglieder läßt sich leicht die elektrische Sicherheit der Isolation erhöhen.

* Die Sicherheit der Bunde zur Seilbefestigung am Stütz-Isolator ist sehr von den handwerklichen Fähigkeiten der Monteure abhängig. Die Befestigung des Leiterseiles an Isolatorketten aus Ketten-Isolatoren geschieht dagegen mittels Klemmen (Trag- und Abspannklemmen), deren Haltekraft wesentlich weniger von der Montage-Qualität abhängt.