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

Parallel dazu entstand 1869 ein französischer Stützen-Isolator mit Luftkammer für Starkstrom-Freileitungen (Bild 6) [24]. Bei diesem 2-teiligen Isolator wurde die Taubildung auf den Oberflächen im Inneren des Isolierkörpers völlig unterbunden. Dieser Isolator setzte sich jedoch auf Grund seiner schwierigen Herstellungsweise nicht durch.

Bild 6: Stützen-Isolator mit Luftkammer für Starkstrom-Freileitungen (Lenoir und Prudhomme, 1869)

1901 wurde von der Porzellanfabrik Hermsdorf aus der bewährten Telegrafen-Doppelglocke nach Bild 5 ein Dreifachglocken-Isolator für Hochspannung bis 13 kV entwickelt und hergestellt (Bild 7) [28]. Die Formgebung dieses Isolators war jedoch noch nicht ausgereift. Im Vordergrund der Entwicklung standen die Verbesserung der Porzellanqualität durch intensive Werkstoffentwicklung sowie eine verbesserte Brandführung des keramischen Sinterprozesses und nicht die elektrotechnischen Eigenschaften des Isolierkörpers.

Bild 7: Dreifachglocken-Isolator für Hochspannungs-Freileitungen bis 13 kV (1901)

Parallel dazu entstanden ebenfalls in der Porzellanfabrik Hermsdorf für Betriebsspannungen bis 500 V NS-Starkstrom-Isolatoren, die sog. "Rillen-Tellerisolatoren" mit der Bezeichnung "RTI" (Bild 8) [28].

Bild 8: NS-Starkstrom-Isolatoren RTI bis 500 V (Rillen-Tellerisolatoren, 1901)

1920 wurden für diese NS-Starkstrom-Isolatoren Normenentwürfe veröffentlicht [29]. Als Grundsatz galt, dass schon äußerlich durch die Formgebung der Isolatoren zum Ausdruck zu bringen ist, dass es sich um Starkstrom-Isolatoren handelt. Außerdem wurde bei diesen Isolatoren die Halsrille merklich vergrößert, der Kriechweg wurde kleiner und der funktionswichtige Überschlagweg größer. Es wurde außerdem festgelegt, die Bezeichnung für diese Isolatorentypen von "RTI" in "N" zu ändern. 1921 wurde diese VDE-Norm als verbindlich erklärt [30].

Später, 1941, entstand daraus die Norm DIN 48 150, in der zusätzlich ein Nullleiter-Stützen-Isolator mit der Bezeichnung "NO" aufgenommen wurde (Bild 9).

Bild 9: Nullleiter-StützenIsolator "NO" (1941)

Die ersten Hochspannungs-Isolatoren waren mehr oder weniger "gefühlsmäßig" entstanden. Mit Beginn des umfassenden Freileitungsbaues lernte man jedoch, die Isolatoren den tatsächlich auftretenden elektrischen und mechanischen Anforderungen anzupassen. Eine systematische, wissenschaftlich begründete Isolationskeramik begann sich zu entwickeln.

So entstand 1896/97 eine neue Bauform des Hochspannungs-Stützen-Isolators, und zwar fast gleichzeitig

- in Italien die "Paterna-Glocke" von Ginori, Mailand und

- in Deutschland die "Delta-Glocke" [31].

Die "Delta-Glocke" (Bild 10), von Prof. Robert M. Friese 1897 entwickelt und durch die Porzellanfabrik Hermsdorf hergestellt, stellte einen wichtigen Meilenstein bei der Entwicklung neuer Hochspannungs-Stützen-Isolatoren dar, da eine grundsätzlich neue Form des Hochspannungs-Isolators entstand. Es war der erste auf wissenschaftlich-experimenteller Grundlage konstruierte Hochspannungs-Freileitungsisolator [23], [24]: erstmals wurden die Flächen der Porzellanschirme senkrecht zur Feldlinienrichtung angeordnet und damit Gleitfunkenentladungen vermieden. Der Name "Delta-Glocke" (Schutzmarke der Porzellanfabrik Hermsdorf) für diesen Isolator leitet sich von der deltaformigen Gestalt (Δ) der schirmartig ausgebildeten Teller ab (sog. "Helmtyp").

Bild 10: Delta-Glocke von Friese (1897)

Zur Aufnahme des Leiterseiles waren am Kopf und am Hals der Delta-Glocke Rillen vorgesehen.

Für höhere Spannungen mußten die dann erforderlichen größeren Isolierkörper, aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden, da man so große Porzellanteile noch nicht sicher brennen konnte (Bild 11) [32], [33].

Bild 11: Mehrteiliger Delta-Isolator

Herausragentes Merkmal der mehrteiligen Stützen-Isolatoren war die gleichmäßige Scherbendicke bei einer gleichzeitig vorhandenen gleichmäßigen Kittfugenbreite. Außerdem wurden die gespreizten Isolatorenschirme durch eine einfache wulstartige Randverdickung widerstandsfähiger gegen Schlagbeanspruchung (z. B. beim Transport) gemacht [28].

1926 brachte Thomas Insulators (USA) einen zweiteiligen Stützen-Isolator auf den Markt, der besonders widerstandsfähig gegen Vandalismus (z. B. Steinwurf) sein sollte (Bild 12) [34].

Bild 12 : Amerikanischer Stützen-Isolator, widerstandsfähig gegen Vandalismus (1926)

1924 wurden für eine 50-kV-Freileitung in Schweden 4-teilige Delta-Isolatoren von der Porzellanfabrik Hermsdorf geliefert, die einen Höhepunkt in der Entwicklung des Delta-Isolators darstellten (Bild 13) [28].

Bild 13: 4-teiliger Delta-Isolator für 50 kV (1924)

Die ein- und die mehrteilige Delta-Glocke blieb für Jahrzehnte, bei ständiger Weiterentwicklung, der führende Hochspannungs-Isolator in der Welt.

Um 1898 bis 1904 entstanden auch in den USA die ersten sehr unterschiedlichen Konstruktionen von Isolierkörpern für Stützen-Isolatoren

* aus Glas,

* aus der Kombination Porzellan-Glas und

* aus Porzellan [35].

So wurde für die 40-kV-Freileitung Provo/Utah ein Glas-Isolator mit 3 Außenrillen eingesetzt (Bild 14) [35].

Bild 14: Amerikanischer Glasisolator für 40 kV (1898)

Später griff die Hemingray Glass Co. (USA) die Fertigung von Glas-Stützen-Isolatoren bis 15 kV aus einem Stück auf (ähnlich Bild 14) und fertigte diese viele Jahre [36].

Auch in Frankreich begann nach 1920 die Herstellung von Stützen-Isolatoren aus Glas, allerdings durchweg in mehrteiliger Ausführung [37]. Die Bauform lehnte sich an den deutschen HW-Typ (Bild 30) an. Bei gleichen Maßen war

- die elektrische Festigkeit gleich, aber

- die mechanische Festigkeit betrug nur 50 bis 75 % des keramischen Vergleichs-Isolators.

Eine zweiteilige "Glasglocke" entstand 1901 für die 55-kV-Anlage am Missouri River (Bild 15), wobei das Unterteil nur die Aufgabe hatte, die bei dieser Bauweise verwendete Holzstütze zu schützen.

Bild 15: Zweiteiliger amerikanischer Glas-Isolator für 55 kV (1901)

Eine eigenartige Kombination aus Porzellan und Glas stellte der Isolator für die 60-kV-Anlage der Bay Conties Co. dar (Bild 16) [24], [283]:

Der pilzförmige Isolierkörper bestand aus einem Kopf aus Porzellan, welcher 2 Randnasen hatte, die das Regenwasser ablaufen ließen, sowie einem gläsernen Unterteil (Kelch), der über die ganze Stütze gezogen wurde. Die Verbindung der Glaseinzelteile erfolgte anfangs mit Schwefel, später mit Zementkitt.

Beim Einsatz der vorgenannten Stützen-Isolatoren verstärkte sich in den USA die Erkenntnis, dass nicht Glas, sondern nur die glasierte Oberfläche und die Werkstoffeigenschaften des Porzellans eine sichere Isolation einer Freileitung gewährleisten. Es entstanden daraufhin 1902 für eine 50-kV-Anlage der Shawingen Water and Power Company dreiteilige Isolatoren aus Porzellan, die mit Portland-Zement zusammengekittet waren (Bild 17) [284].

Bild 16: Amerikanischer Porzellan-Glas-Isolator für 60 kV von Locke (1901)