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

Bild 236: Schlingen-Isolatoren mit Kreuzschlinge (Seilschlinge Form "S") und Schalen-Schlingenverbinder

Durch die S-Form und die Führung der Seilschlinge durch die Mitte des Kreuz-Schlingenverbinders, konnte das Rutschen der Seilschlingen im Isolierkörper und das Anschlagen der Schlingenverbinder am Isolierkörper verhindert werden. Außerdem trat durch die Kreuzung der Seile

* eine Verkürzung der Isolatorketten,

* eine ca. 15 % ige Erhöhung der Trockenüberschlagspannung und

* eine ca. 10 % ige Erhöhung der Regenüberschlagspannung ein. Nachteilig wirkte sich die Seilkreuzung jedoch auf die Bruchkraft der Isolatorkette aus, die um ca. 15 % sank.

Einfach-Tragketten mit verschiedenen Seilschlingen zeigen die Bilder 237 und 238 [88].

Bild 237: Einfach-Tragkette mit Hewlett-Isolatoren und Seilschlingen Form "O" und Form "U"

Bild 238: Einfach-Tragkette mit Hewlett-Isolatoren und Seilschlingen Form "S" und Form "U"

Das elektrische Feld entlang einer 7-gliedrigen Einfach-Tragkette aus Hewlett-Isolatoren ist in Bild 239 dargestellt [197].

Bild 239: Elektrisches Feld einer Tragkette aus Hewlett-Isolatoren

Besonders interessant ist dabei die elektrische Feldstärke im Bereich der Glieder der Isolatorkette in der Nähe der Befestigung des Leiterseiles (Bild 240).

Bild 240: Elektrisches Feld am leiterseitigen Kettenende einer Hewlett-Isolatorkette

Aus Bild 239 und 240 läßt sich an Hand der eingezeichneten Äquipotentiallinien die ungleiche Spannungsverteilung entlang der Isolatorkette erkennen. Für die Isolatorketten mit Hewlett-Isolatoren wurden auch Lichtbogenhörner entwickelt [196], [274], die neben dem Schutz der Kette vor Lichtbögen, zur Verbesserung der Spannungsverteilung beitragen sollten.

Der Bruch eines Isolierkörpers in Isolatorketten aus Schlingen-Isolatoren bedeutete den Ausfall der elektrischen Isolierfähigkeit eines Kettengliedes, die mechanische Festigkeit der Kette blieb jedoch erhalten.

Beim Betrieb der Freileitungen mit Schlingen-Isolatoren, ergaben sich mit der Zeit entscheidende Nachteile [194]:

- Durch das ständige Scheuern der Seilschlingen in den Kanälen des Isolierkörpers und den dadurch verursachten Abrieb des Seiles sank die Festigkeit der Seilschlingen.

- Die Seilschlingen und auch die Schlingenverbinder waren nicht schwingungsfest und es kam zu deren Bruch, verbunden mit Kettenabstürzen [99].

- Bei einem Lichtbogen über der Isolatorkette konnten die Seilschlingen durchbrennen, da sie für hohe Lichtbogenströme nicht ausreichend bemessen waren [205].

- Der Durchschlagweg des Isolierkörpers ist sehr klein, wodurch nur ein geringes Isoliervermögen des Einzelgliedes vorliegt. Dadurch werden die Isolatorketten sehr lang und haben insgesamt nur eine geringe mechanische und elektrische Sicherheit.

An Stelle der Seilschlingen verwendete man später in Deutschland auch Metallbänder, was in mechanischer Hinsicht einen wesentlichen Fortschritt darstellte (Bild 241) [198]. Die Kanäle im Isolierkörper der Schlingen-Isolatoren wurden dabei rechtwinklig ausgeführt (Porzellanfabrik Rosenthal) [20].

Bild 241: Schlingen-Isolator für flache Metall-Verbindungsbänder

Derartige Isolatoren fanden u. a. 1911 auf der 60-kV-Leitung Dessau-Bitterfeld Anwendung.

Die Herstellung der Isolierkörper der Schlingen-Isolatoren war schwierig. Sie erfolgte entweder durch Drehen oder Gießen [206].

Beim Drehen wird der Porzellanmassehubel von Hand aufgedreht und mittels Formen und Schablonen in eine geeignete Form gebracht. Danach werden die gekreuzten Kanäle in den Drehkörper eingebracht, wobei die dazu angewandten Verfahren von den einzelnen Herstellern geheim gehalten wurden, da hierin der schwierigste Punkt der Herstellung lag. Das Drehen ergibt pozellantechnisch das dichteste und rißfreieste Porzellan. Durch das Einbringen der Kanäle wird jedoch die homogene Struktur erheblich gestört und verletzt.

Beim Gießen wird flüssige Porzellanmasse (Schlicker) in eine Gipsform, in der die Kanäle schon vorhanden sind, gegossen. Der Schlicker ist so angesetzt, dass ein gutes Fließen in der Form und danach ein rasches Trocknen eintritt. Dieses Herstellungsverfahren ist wesentlich einfacher, als das Drehen. Die gegossenen Isolierkörper haben aber bei weitem nicht die Dichte, wie die gedrehten. Im Inneren befinden sich meist Schlieren und Hohlräume.

Ähnliche Entwicklungen von Ketten-Isolatoren, die nach dem Grundprinzip des Isolier-Eies 1924 in England entstanden, die sog. "Interlink Insulator Discs" (Bild 242), verwendeten an Stelle der Seilschlingen geschmiedete Stahlbügel (Schäkel), die die Nachteile der Seilschlingen verminderten.

Bild 242: Englische Kettenisolatoren, nach dem "Isolier-Ei"-Prinzip

1920 wurden von der Porzellanfabrik Hermsdorf Schäkel-Isolatoren für Trag-und Abspannketten entwickelt, die kreuzweise mit Laschenpaaren verbunden wurden und damit das Isolierei-Prinzip verwirklichten (Bild 243) [28].

Bild 243: Isolatorkette aus Schäkel-Isolatoren

Durch die Anordnung des Mittelbolzens und eine den Isolierkörper umfassende Schelle ergibt sich eine hohe Bruchsicherheit, selbst bei völliger Zerstörung des Isolierkörpers. Eingefügte Bleihülsen um den Mittelbolzen sollten alle punkt-und linienförmigen lokalen Druckstellen beseitigen.

1927 berichteten Montandon und Le Moigne [200] über die Lösung schwieriger Isolationsprobleme auf einer 70-kV-Freileitung an der Küste von Marokko: Hoher Salzgehalt, bei sehr hoher Luftfeuchtigkeit. Normale Hewlett-Isolatoren in 4-gliedrigen Ketten versagten. Es wurden daher die Abspannisolatoren mit einer nahezu geschlossenen Höhlung versehen, die vor einem Salzniederschlag fast völlig schützt (Bild 244). Für die Tragketten fanden Isolatoren mit einer topfartigen, nach oben gerichteten Höhlung, die mit Öl gefüllt wurde, Anwendung. Um das Eindringen von Regenwasser zu verhindern, waren diese Isolatoren an ihrer Unterseite mit einem weit ausladenden Metallschirm versehen, der den darunterliegenden Isolator schützte (Bild 245) [200]. Zur Verbindung der Einzelglieder der Isolatorkette fanden U-Bügel mit speziellen Verbindungsarmaturen (Schlössern) Anwendung. 1931 waren ca. 49 000 solcher Isolatoren in Tragketten eingebaut [202].

Bild 244: Hewlett-Abspannisolatoren für Verschmutzung durch Meeressalz

Bild 245: Hewlett-Hängeisolatoren für Verschmutzung durch Meeressalz