Die Erfindung betrifft einen Hochspannungsisolator aus Kunststoff umfassend wenigstens einen Glasfaserstab, wenigstens eine den Glasfaserstab umgebende Schirmhülle aus Silikongummi, die längsaxial angeordnete, konzentrische, so schirmförmig gebogene Auswölbungen aufweist, daß sie eine konvexe Ober- und eine konkave oder flache Unterseite bilden, sowie Metallarmaturen an beiden Isolatorenden.

Hochspannungsisolatoren für Freileitungen werden seit langer Zeit aus keramischen, elektrisch isolierenden Materialien wie Porzellan oder Glas hergestellt. Daneben gewinnen Isolatoren enthaltend eine Glasfaserseele und eine Schirmhülle aus Kunststoff in Verbundbauweise zunehmend an Bedeutung, weil sie sich durch eine Reihe von Vorteilen auszeichnen, zu denen neben einem geringeren Eigengewicht auch eine verbesserte mechanische Beständigkeit gegenüber Projektilen aus Schußwaffen zählen. Die Schirmhüllen solcher Verbundisolatoren sind dabei meistens aus cycloaliphatischen Epoxidharzen, aus Polytetrafluorethylen, aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuken oder aus Silikongummi aufgebaut.

Verbundisolatoren mit einer Schirmhülle aus Silikongummi weisen gegenüber Verbundisolatoren aus anderen Schirmwerkstoffen und auch gegenüber konventionellen Isolatoren den Vorteil auf, daß sie exzellente Isolationseigenschaften beim Einsatz in Gebieten mit stark verschmutzter Atmosphäre besitzen. Deshalb werden Silikongummi-Isolatoren zunehmend dazu verwendet, bestehende Freileitungen mit elektrischen Isolationsproblemen, die aus atmosphärischen Verunreinigungen resultieren, zu ertüchtigen, indem man die konventionellen Isolatoren gegen Verbundisolatoren mit einer Schirmhülle aus Silikongummi austauscht.

Die Überlegenheit von Verbundisolatoren aus Silikongummi gegenüber anderen Kunststoffverbundisolatoren und konventionellen Isolatoren hinsichtlich des Isolationsverhaltens in stark verschmutzter Atmosphäre ist begründet durch ^• zwei Fähigkeiten bestimmter Silikongummis:

Silikongummis sind wasserabweisend. Auf Silikongummi-Oberflächen perlt das Wasser ab.

Silikongummis senden aus ihrem Inneren niedermolekulare Siloxane an ihre Oberfläche, die ebenfalls wasserabweisend sind. Befindet sich Schmutz auf einer Silikongummi-Oberfläche, dann bewegen sich die niedermolekularen Siloxane auf die einzelnen Schmutzpartikel zu und umhüllen diese, so daß die Schmutzpartikel ebenfalls wasserabweisend werden.

Diese Silikongummi-Effekte sind näher beschrieben in der Publikation von J. Kindersberger und M. Kühl "Effect of Hydrophobicity on Insulator Performance", veröffentlicht 1989 zum 6th International Symposium on High Voltage Engineering, Paper 12.01 , New Orleans 1989. Bei Hochspannungsisolatoren für Freileitungen führen diese Effekte dazu, daß Schmutzflächen auf den Isolatoren nicht durchfeuchtet werden können und damit die elektrische Oberflächenleitfähigkeit niedrig bleibt. Die Entstehung von stromstarken Teilentladungen wird unterdrückt, und elektrische Überschläge über die gesamte Isolatorenlänge finden nicht statt.

Hochspannungsisolatoren für Freileitungen in Verbundbauweise mit einer Schirmhülle aus Silikongummi werden für viele Anwendungsfälle mit Schirmen versehen, die an ihrer Unterseite flach ausgebildet sind und können gemäß DE-A 27 46 870 hergestellt werden, indem einzeln vorgefertigte Schirme mit radialer Vorspannung auf einen mit Silikongummi überzogenen Glasfaserstab aufgeschoben und mit diesem zusammenvulkanisiert werden. Der für den

Isolatorbetrieb erforderliche Kriechweg kann durch die Zahl und den Durchmesser der Schirme erhalten werden. Bei sehr starker atmosphärischer Verschmutzung im Einsatzgebiet der Isolatoren muß der Kriechweg der Isolatoren größer sein als in Einsatzgebieten geringer atmosphärischer Verschmutzung. Dabei existieren physikalische Grenzen für Schirmausladung und Schirmabstand, die in der IEC Publikation 815 definiert sind. Um einen bestimmten Kriechweg je Isolatorenlänge zu erhalten, kann man die Schirme nicht beliebig groß im Durchmesser gestalten und nicht beliebig eng zusammen anordnen. Für flache Schirme sind hier also natürliche Grenzen gesetzt.

Es ist daher schon vorgeschlagen worden, die Schirme von Kunststoff- Verbundisolatoren auf ihrer Unterseite mit Rillen zur Kriechwegverlängerung auszurüsten. Solche Isolatoren sind z.B. in der EP-A 0 223 777 oder in DE-A 1 1 80 017 dargestellt. Die dort beschriebenen Isolatoren haben sich in der Praxis nicht bewährt. Rillen an den Schirmunterseiten, wie sie auch von Kappenisolatoren aus Glas oder Porzellan bekannt sind, neigen dazu, sich mit Schmutz aus der Atmosphäre zu füllen. Die Selbstreinigungseigenschaften derartiger Isolatoren sind schlecht, da die Rillen nicht vom Regen ausgewaschen werden können. Hohe Oberflächen-Leitfähigkeiten bei Nebel sind die Folge, sodaß derartige Isolatoren aus konventionellen Werkstoffen zu elektrischen Überschlägen neigen und solche aus Kunststoffen der Gefahr der Kriechspurbildung oder teilweisen Verbrennung ausgesetzt sind. Deshalb verwendet man heute, wegen des besseren Selbstreinigungsvermögens, konventionelle wie auch Verbundisolatoren mit flachen Schirmen ohne Rillen auf der Unterseite in Gebieten mit starker atmosphärischer Verschmutzung. Ihre erforderlichen Kriechwege erhalten diese Isolatoren durch große Schirmdurchmesser und eine entsprechend große Isolatorenlänge, die jedoch unerwünscht ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, einen Hochspannungs-Isolator zu schaffen, der bei minimaler Baulänge einen maximalen Kriechweg aufweist, der gleichzeitig die physikalischen Grenzabmessungen gemäß IEC Publikation 815

erfüllt und der exzellente Isolationseigenschaften beim Einsatz in stark verschmutzter Atmosphäre aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Isolator der eingangs genannten Gattung gelöst, dessen kennzeichnendes Merkmal darin zu sehen ist, daß die schirmförmig gebogenen Auswölbungen jeweils unterseitig wenigstens eine Rille aufweisen.

Überraschend wurde gefunden, daß bei Verbundisolatoren aus Silikongummi mit einer Rille auf der Unterseite der Schirme, entgegen den Erwartungen der Isolatorenhersteller und -anwender, bessere Isolationseigenschaften resultieren als bei bisher bekannten Isolatoren aus anderen Werkstoffen, aber mit gleichartiger geometrischer Schirmausbildung.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist, daß mehrere Rillen im Bereich der Unterseite der schirmförmig gebogenen Auswölbυngen angeordnet sind. Die Rillen sollen dabei eine Mindesttiefe, gemessen als Abstand von der Spitze zum Tal, von wenigstens 1 mm besitzen, vorzugsweise soll ihre Tiefe im Bereich von 5 bis 50 mm liegen. Die Breite der Rillen, gemessen als Abstand zwischen zwei benachbarten Spitzen, kann im Bereich von 3 bis 200 mm, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 80 mm, liegen. Bevorzugt ist ferner, daß im Bereich der Rillen und ihrer Ränder keine scharfkantigen Ecken und Spitzen auftreten, sondern diese verrundet ausgebildet sind. Die zwischen den Rillen hervorstehenden, herausragenden Stege können senkrecht oder steil geneigt sein. Bei konzentrischer Anordnung benachbarter Rillen ergeben sich dann zylinderförmige oder konische Stege. Die Rillen bzw. Stege verlaufen bevorzugt konzentrisch um die Längsachse, sie können aber auch azentrisch geführt sein.

In einer erfindungsgemäß bevorzugten Ausgestaltungsform ist gemäß IEC Publikation 815 das Verhältnis von l ₄ /d auf den Wert von 5 nach oben zu begrenzen: Während die Variable l ₄ den realen Kriechweg auf der Oberfläche eines Schirmes zwischen zwei Punkten, bevorzugt im Querschnitt unter

Einbeziehung der Längsachse in die Querschnittsfläche, bezeichnet, steht d für die kürzeste Distanz zwischen diesen Punkten auf dem Luftweg.

Isolatoren gemäß der Erfindung können nach dem in der DE-A-27 46 870 beschriebenen Verfahren hergestellt werden, indem die Schirme separat hergestellt, auf einen mit Silikongummi beschichteten Glasfaserstab unter Radialspannung aufgeschoben und mit dieser Silikongummischicht zusammenvulkanisiert werden. Das Verfahren gestattet weitgehende Freiheit in der Wahl der Baulänge der Isolatoren und der Wahl der gewünschten Kriechwege unter Beachtung der in IEC 815 vorgegebenen Grenzen für Schirmausladung und Schirmabstand.

Als Material für die Schirmhülle, insbesondere für die Schirme, wird vorzugsweise Silikongummi verwendet, dessen Shore A Härte mehr als 40 beträgt. Bevorzugt können Shore A Härten zwischen 60 und 90 verwendet werden, wie sie HTV-Silikongummis (HTV = Heiß-Temperatur-vernetzend) liefern, die aus Polγvinyldimethylsiloxanen und Füllstoffen bestehen und mit Hilfe von Peroxiden vernetzt werden. Andere Silikongummis, soweit sie Polyorganodimethylsiloxane sind, können ebenfalls verwendet werden. Silikongummis, die erfindungsgemäß besonders geeignet sind, sind vorzugsweise flammwidrig eingestellt, sodaß die Entflammbarkeitsklasse FVO nach der IEC Publikation 707 erreicht wird. Dies kann durch Einarbeiten des Füllstoffes Aluminiumoxidhydrat oder Verwendung eines Platin-Guanidin- Komplexes erreicht werden. Neben der verbesserten Flammwidrigkeit wird so auch die Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit HK2 und die Hochspannungs- Lichtbogenfestigkeit HL2 gemäß DIN VDE 0441 Teil 1 mindestens erreicht. Zur Erfüllung der Hochspannungs-Kriechstromfestigkeit in HK-Klasse 2 müssen 5 Prüflinge in einem mehrstufigen Test eine Spannung von 3,5 kV über 6 Stunden Dauer bestehen. Um die Hochspannungs-Lichtbogenfestigkeit in HL-Klasse 2 zu erreichen, müssen 10 Prüflinge über mehr als 240 sec Brenndauer einem Lichtbogen erfolgreich ausgesetzt werden können. Der erfindungsgemäße Hochspannungsisolator aus Silikongummi erfüllt die Hochspannungs-

Diffusionsfestigkeit nach Klasse HD2 gemäß DIN VDE 0441 Teil 1.

Bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Isolatoren ist zusätzlich zu beachten, daß bei der Formgebung der mit Rillen zu formenden Schirme die Verfüllung der Form, in der die Schirme geformt werden, vollständig und möglichst ohne Lufteinschlüsse erfolgt.

Die erfindungsgemäße Kombination von Schirmkonstruktion und Werkstoff bietet noch weitere Vorteile. Silikongummi ist bekanntermaßen ein teurer Werkstoff, weil die Silikonsynthese vom reinen Silizium ausgeht. Flachschirmkonstruktionen von Isolatoren aus Silikongummi sind deshalb darauf ausgerichtet, den Materialeinsatz zu minimieren, was zu dünnen Schirmen führt. Dünne Schirme aus Silikongummi, insbesondere solche größeren Durchmessers sind daher mechanisch instabil, sie neigen zur Deformation während Lagerung und Transport und können auch mechanisch leicht beschädigt werden. Durch die Verwendung von Rillen an den Schirmunterseiten können die Schirme bei gleichem oder noch größerem Kriechweg kleiner im Durchmesser gehalten werden als flache Schirme und gewinnen dabei durch die versteifende Wirkung der Rillen an den Schirmunterseiten, einen erheblichen Grad an mechanischer Stabilität. Der Materialeinsatz für die Rillen ist gering und wird bei weitem durch die dadurch gewonnene Kriechweglänge kompensiert, da eine Verlängerung des Kriechweges bei Flachschirmen nur über die Durchmesservergrößerung erreicht werden kann, die in die Materialrechnung quadratisch eingeht.

Der erfindungsgemäße Hochspannungsisolator in Verbundbauweise soll beispielhaft anhand mehrerer Zeichnungen verdeutlicht werden. Die Zeichnungen und Beispiele orientieren sich an der lEC-Publikation 815, in der Regeln zur Konstruktion eines Hochspannungsfreileitungsisolators enthalten sind, die auch die Ausbildung und Gestaltung der Schirme umfassen:

Figur 1 zeigt einen teilweisen Querschnitt des erfindungsgemäßen Isolators. Der Isolator besteht aus einem Glasfaserstab (1 ), der aus epoxidharzgetränkten

Glasfasern bestehen kann, die endlos achsparallel im Stab angeordnet sind. Der Glasfaserstab (1 ) ist umhüllt von einer nahtlos durchgehenden Silikongummischicht (2), die an die Oberfläche des Glasfaserstabes (1 ) anvulkanisiert ist. Auf der Oberfläche der Silikongummischicht (2) sind Schirme (3) aus Silikongummi angeordnet, die an ihrer Unterseite mit Rillen (4) ausgestattet sind. Die Schirme (3) sind vorgefertigt, mit radialer Vorspannung auf die Silikongummischicht (2) aufgeschoben und mit dieser zusammenvulkanisiert. Am Isolatorenende befindet sich eine der beiden Metallarmaturen (5) des Isolators zur Übertragung der Zugkraft vom Glasfaserstab (1 ) zu der nicht dargestellten Isolatorenaufhängung. Die Metallarmatur (5) kann z.B. aus Stahl, Gußeisen oder anderen metallischen Werkstoffen bestehen und durch radiale Kompression mit dem Ende des Glasfaserstabes (1 ) verbunden sein. Figur 1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Isolators mit alternierenden Schirmdurchmessern; es können auch Schirme gleichen Durchmessers oder Schirme mit in der Schirmabfolge anders variierenden Durchmessern verwendet werden.

Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung von Schirmen eines Freileitungsisolators. Die wesentlichen Dimensionierungskriterien sind:

Schirmausladung p,

Schirmabstand s, zugehöriger Kriechweg l _d und minimaler lichter Abstand zwischen 2 Schirmen c.

Die Zusammenhänge zwischen diesen geometrischen Größen sind in der IEC-

Publikation 815, Appendix D, beschrieben und betragen: c ≥ 30 mm, s/p ≥ 0,8 für Schirme mit Rillen in der Schirmunterseite, s/p ≥ 0,65 für Schirme mit glatter Schirmunterseite, l _d ≤ 5*

Der Kriechwegfaktor CF ist der Quotient aus dem Gesamtkriechweg l _t und der Schlagweite s _t : CF = l _t /s _t ≤ 4.

Im Profilfaktor PF wird der Kriechweg I berücksichtigt, der beispielsweise mit dem Kriechweg l _d identisch sein kann

2D + s ≥ 0,7.

In Figur 3 wird der erfindungsgemäße Isolator B im Vergleich zu dem Isolator nach dem Stand der Technik VB dargestellt, die im Beispiel 1 näher beschrieben werden.

Figur 4 gibt das Ergebnis der Ableitstrommessungen über 1000 Stunden Prüfzeit für die in Beispiel 1 beschriebenen Isolatoren B und VB in senkrechter Einbaulage (untere Polygonzüge) und in waagerechter Einbaulage (obere Polygonzüge) wieder. Die Signaturen kennzeichnen den zweischirmigen Isolator B und den dreischirmigen Isolator VB.

Die Erfindung wurde vorstehend beispielhaft an einem Hochspannungsisolator für Freileitungen näher erläutert. Selbstverständlich kann sie auch für Hochspannungsverbundisolatoren mit einer Schirmhülle aus Silikongummi genutzt werden, die als Stützisolatoren oder als Hohlisolatoren verwendet werden, die als Gehäuse für Wandler, Durchführungen und dergleichen dienen. Die Erfindung kann vorteilhaft in solchen Fällen angewendet werden, wo konventionelle Isolatoren festgelegter Bauhöhe in atmosphärischen Verschmutzungsgebieten elektrische Probleme hinsichtlich Überschlägen bereiten. Mit Hilfe der Erfindung können Isolatoren gebaut werden, deren Kriechweg bei gleichbleibender Bauhöhe den atmosphärischen Bedingungen angepaßt werden kann.

Beispiele und Vergleichsbeispiele:

Beispiel 1

Es wurden je zwei Isolatoren hergestellt, wie sie in Figur 3 dargestellt sind. Die erfindungsgemäßen Isolatoren wurden mit B1 bezeichnet, die Isolatoren nach dem Stand der Technik mit VB1. Die beiden Isolatortypen können als elektrisch gleichwertig betrachtet werden, denn die Schlagweiten und Kriechwege beider Typen sind gleich groß. Alle vier Isolatoren wurden nach dem in DE-A-27 46 870 beschriebenen Verfahren hergestellt. Sie bestanden aus dem gleichen Schirmhüllenwerkstoff, nämlich einem Polyvinyldimethylsiloxan mit Füllstoffen, der mit Hilfe eines Peroxides vernetzt wurde und eine Shore A-Härte von 80 aufwies. Die Füllstoffe bestanden aus pyrogen gewonnener Kieselsäure und Aluminiumoxidhydrat. Die Lichtbogenfestigkeit dieses Werkstoffes betrug mehr als 240 s (HL 2); die Hochspannungskriechstromfestigkeit wurde zu HK 2 eingestuft, ermittelt nach DIN VDE 0441 , Teil 1. Die Flammbeständigkeit gemäß lEC-Publikation 707 entsprach Klasse FVO, die Hochspannungsdiffusionsfestigkeit Klasse HD2.

In Figur 3 sind mit (1 1 ) und (12) die verschiedenartigen Schirme des erfindungsgemäßen Isolators B1 bezeichnet, die an ihrer Unterseite Rillen der beschriebenen Art aufweisen und im Detail in Figur 1 dargestellt sind. Die Schirme (13) des Isolators VB1 sind an ihrer Unterseite glatt ausgeführt. Die Daten der verwendeten Schirme sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.

Tabelle 1 : Kennzeichen der verwendeten Schirmtypen

Schirm- Kriechweg D1 D2 D3 Gewicht eines Schirmes

Typ mm mm mm mm g

11 191 178 291

12 125 138 161

13 100 148 154

Die Berechnung des Kriechweges der beiden Isolatoren in Figur 3 erfolgt, indem die Summe der Kriechwege der Schirme je Isolator und außerdem die Isolierlänge L addiert wird. Die Maße der Isolatoren und die gemäß lEC- Publikation 815 festgelegten Verhältnisse werden in Tabelle 2 angegeben.

Tabelle 2: Kennzeichen der Isolatoren VB1 und B1

Iso¬ Kriech¬ Schlag¬ L d Silikon¬ c S P l _d /c s/p CF PF lator weg weite mm mm werk¬ mm mm mm mm mm stoff - gewicht Q

VB1 485 210 185 30 533 43. 46 59 2,7 0,78 2,3 1 ,4

B1 485 210 175 30 519 49 59 74 4,2 0,8 2,3 1 ,0

Tabelle 2 zeigt, daß beide Isolatortypen die in lEC-Publikation 815 genannten Kriterien erfüllten und auch elektrisch weitgehend identisch sind. Die eingesetzte Menge an Silikonwerkstoff unterscheidet sich nur geringfügig: Der erfindungsgemäße Isolator B1 benötigte 2,6 % weniger Silikonwerkstoff als der Isolator VB1.

Die vier Isolatoren wurden einer elektrischen Dauerprüfung in einer Nebelkammer unterworfen. Die Prüfung ist in der lEC-Publikation 1 109 näher beschrieben. Bei dieser Prüfung wurde je ein Isolator waagerecht und senkrecht in der Nebelkammer angeordnet. Die Prüfspannung betrug 14 kV. Ein Salznebel mit einer Leitfähigkeit von 16 mS/cm wurde künstlich erzeugt. Während der Prüfung wurden die an den Isolatoren auftretenden Ableitströme kontinuierlich über 1000 Stunden gemessen. Diese Prüfung wurde von allen vier Isolatoren sowohl in waagerechter als auch in senkrechter Position bestanden, denn es traten während der Prüfung weder Überschläge auf, noch bildeten sich auf den Isolatoren Kriech- oder Erosionsspuren.

Figur 4 gibt ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf der Ableitströme der Isolatoren während der Prüfung wieder. Das Diagramm zeigt einen grundsätzlichen Unterschied auf im Isolierverhalten zwischen senkrechter und waggerechter Einbaulage. In senkrechter Einbaulage zeigten beide Isolatortypen etwa gleiches Verhalten: Die mittleren Ableitströme betrugen für den erfindungsgemäßen Isolator B1 0,03 mA, für den Isolator VB1 nach dem Stand der Technik 0,015 mA.

Anders verhielt es sich bei den Messungen an waagerecht gelagerten Isolatoren. Hier zeigte der erfindungsgemäße Isolator B1 einen mittleren Ableitstrom von 20 mA, während der Isolator VB1 nach dem Stand der Technik einen etwa zehnmal höheren Ableitstrom von ca. 200 mA als Mittelwert aufwies. Die Wirkung der erfindungsgemäßen Rillen zeigte sich in dieser Prüfung besonders bei der waagerechten Anordnung der Isolatoren. Dies Prüfungsergebnis war überraschend, weil von Isolatoren mit Rillenschirmen aus anderen Werkstoffen ein schlechteres Isolierverhalten als bei Isolatoren ohne Rillenschirme bekannt ist.

Beispiel 2

Der Kriechweg von Isolatoren wird dem späteren Einsatzort angepaßt. Große atmosphärische Verschmutzungen erfordern große Kriechwege. Für dieses Beispiel wurden Isolatoren für eine 1 10 kV-Freileitung mit einem Kriechweg von 3350 mm hergestellt. Es waren die Baulänge des Isolators und damit auch die feste Isolierlänge L vorgegeben. In Tabelle 3 werden die Kennzeichen des Isolators VB2 nach dem Stand der Technik und des erfindungsgemäßen Isolators B2 aufgeführt.

Tabelle 3: Kennzeichen der Isolatoren VB2 und B2

Isolator Kriech¬ Schlag¬ Schirm¬ Schirm¬ L d Silikon¬ c J P l _d /c s/p CF PF weg weite typ zahl mm mm werkstoff¬ mm mm mm mm gewicht g

VB2 3375 1000 3 24 975 30 4068 36 39 59 3,0 0,66 3,4 1 ,4

B2 3350 1000 2 19 975 30 3350 39 49 54 3,7 0,91 3,4 1.2

Die Schlagweite entspricht der Länge eines über den Isolator gespannten Fadens, wobei bei einem senkrecht positionierten Isolator von der Unterkante der oberen Armatur außen über die Schirme bis zur Oberkante der unteren Armatur gemessen wird.

Für den erfindungsgemäßen Isolator B2 wurde der Schirmtyp 2 entsprechend Tabelle 1 gewählt. Der Isolator VB2 wurde wie beim Beispiel 1 mit dem Schirmtyp 3 ausgestattet. Tabelle 3 zeigt, daß beide Isolatoren die in der lEC- Publikation 815 genannten Kriterien erfüllten. Vom elektrischen Standpunkt sind beide Isolatoren als gleichwertig anzusehen, da Schlagweite und auch Gesamtkriechweg in etwa gleich groß sind. Für den erfindungsgemäßen Isolator B2 ist jedoch der Herstellungsaufwand deutlich geringer als beim Isolator VB2 nach dem Stand der Technik. Es werden nur 19 anstatt 24 Schirme benötigt und die Menge an Silikonwerkstoff für die Schirmhülle des erfindungsgemäßen Isolators B2 ist 15,6 % geringer als beim Isolator VB2.

Beispiel 3

Bei besonders starker Verschmutzung der Atmosphäre, wie sie z.B. in Küstengebieten mit angrenzenden Wüsten anzutreffen sind, werden auch extreme Kriechwege gefordert. Für das Beispiel 3 wurden Isolatoren für eine 110 kV-Leitung mit einem Kriechweg von 4050 mm hergestellt. Es wurden Isolatoren nach dem Stand der Technik VB3 und erfindungsgemäße Isolatoren B3 eingesetzt.

Tabelle 4: Kennzeichnen der Isolatoren VB3 und B3

Isolator Kriech¬ Schlag¬ Schirm¬ Schirm¬ L d Silikon- c s P l _d /c s/p CF PF weg weite typ zahl mm mm werkstof mm mm mm mm mm f- gewicht g

VB3 4070 1200 3 29 1170 30 5035 36 39 59 3,0 0,66 3,4 1 ,4

B3 4031 1030 1 16 975 30 5028 49 59 74 4,5 0,8 3,9 0,9

Für die erfindungsgemäßen Isolatoren B3 wurde der Schirmtyp 1 entsprechend Tabelle 1 gewählt. Die Vergleichsisolatoren VB3 waren wie bei den Beispielen 1 und 2 mit dem Schirmtyp 3 ausgestattet. Beide Isolatoren erfüllten die in der lEC-Publikation 815 genannten Kriterien. Aufgrund dieser Kriterien mußte der Vergleichsisolator VB3 jedoch länger ausgeführt werden, als es für 110 kV- Isolatoren sonst üblich ist. Der erfindungsgemäße Isolator B3 konnte jedoch in üblicher Länge gehalten werden. Er war 17 % kürzer als der Isolator VB3. Er benötigte zwar die gleiche Menge an Silikonwerkstoff wie der Vergleichsisolator VB3, die Zahl der Schirme konnte jedoch von 29 auf 16, also um 45 % reduziert werden. Das bedeutet einen deutlichen Vorteil hinsichtlich der Herstellkosten bei den Schirmen.

Beispiel 4

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Isolatoren kamen am besten zur Geltung bei großen atmosphärischen Verschmutzungen und hohen elektrischen Übertragungsspannungen. Es werden in starken Verschmutzungsgebieten bei küstennahen Wüstengebieten für konventionelle Isolatoren aus Porzellan und Glas spezifische Kriechwege von 50 mm/kV gefordert. Durch Verwendung von Verbundisolatoren mit einer erfindungsgemäßen Schirmhülle aus Silikonelastomeren der hier beschriebenen Art konnte der spezifische Kriechweg auf 40 mm/kV gesenkt werden. Bei einer Übertragungsspannung U-n-,,, von 420 kV wurde damit ein Isolatorkriechweg von 16800 mm für Verbundisolatoren der beschriebenen Art nötig.

Dieser Kriechweg konnte auf verschiedene Art realisiert werden. Gemäß dem Stand der Technik können Schirme mit glatter Unterseite und gleichen Oder alternierenden Durchmessers verwendet werden. Auch erfindungsgemäß sind Isolatoren sowohl mit Schirmen gleichen Durchmessers, als auch mit alternierenden Schirmdurchmessern möglich. In diesem Beispiel wurden zwei Isolatortypen nach dem Stand der Technik mit alternierenden bzw. einheitlichen Schirmdurchmessern drei erfindungsgemäßen Isolatortypen gegenübergestellt. Bei einem Kriechweg von 16800 mm und einem Isolatorstrunkdurchmesser von

d = 30 mm bedeuten:

VB4 Isolator nach dem Stand der Technik mit alternierenden

Schirmdurchmessern von abwechselnd 168 und 134 mm, VB5 Isolator nach dem Stand der Technik mit einheitlichen

Schirmdurchmessern von 148 mm, B4 erfindungsgemäßer Isolator mit alternierenden Schirmdurchmessern (siehe auch Fig. 1 ) von 178 und 138 mm, B5 erfindungsgemäßer Isolator mit einheitlichen Schirmdurchmessern von

178 mm, B6 erfindungsgemäßer Isolator mit einheitlichen Schirmdurchmessern von

138 mm.

Unter Beachtung der in der lEC-Publikation 815 beschriebenen Regeln ergaben sich für die verschiedenen Isolatoren unterschiedliche Grenzgrößen für die Dimensionierung. Die Abmessungen der Isolatoren VB4, B4 und B5 waren durch den Kriechwegfaktor CF vorgegeben, der für diese Isolatoren mit dem maximalen Wert 4 einzuhalten war, so daß sich für diese Isolatoren eine Isolierlänge L von 4200 mm ergab. Der Isolator VB5 war in seinen Abmessungen durch das Verhältnis Schirmabstand zu Schirmausladung (s/p) vorbestimmt. Der Isolator B3 wurde durch l _d /c festgelegt.

Die sich aus diesen Grenzbedingungen ergebenden Abmessungen werden in Tabelle 5 wiedergegeben. Im Falle alternierender Schirmdurchmesser waren auch die Schirmausladungsverhältnisse p-, und p ₂ zu beachten (p-, - p ₂ ≥ 15 mm). Die Schirmausladung p wird entsprechend IEC 815 in Figur 2 dargestellt.

Tabelle 5: Kennzeichen der Isolatoren des Beispiels 4

Isolator Schlag¬ Schirmdurch¬ P1- 2 I _d /c s P s/p Schirm¬ Schirm¬ Silikon¬ weite messer zahl gewicht bei werkstoff¬ gewicht

mm Di D ₂ mm mm mm Di D ₂ kg mm mm g g

VB4 4200 168 134 17 4,1 70 69 1,01 123 202 123 21,7

VB5 4680 148 - - 4,1 39 59 0,66 121 154 - 20,4

B4 4200 178 138 20 4,4 105 74 1,42 80 291 161 19,7

B5 4200 178 - - 4,7 65 74 0,88 66 291 - 20.8

B6 4400 138 - - 5,0 44 54 0,81 100 161 - 17,8

Tabelle 5 läßt erkennen, daß die Isolatoren VB5 und B6 längere Isolatoren ergeben als die anderen und daher nicht zu bevorzugen sind. Die wirtschaftlichste Lösung für einen Isolator nach dem Stand der Technik war der Isolator VB4 mit alternierenden Schirmdurchmessern. Demgegenüber boten die beiden erfindungsgemäßen Alternativen B4 und B5 den Vorteil einer Materialersparnis. Die Zahl der Schirme war bei den Alternativen B4 und B5 erheblich reduziert, nämlich um 35 % bzw. 46 %.

Isolatoren für diesen Einsatzzweck wiesen ein erhebliches Eigengewicht auf. Das wirkte sich bei Isolatoren nach dem Stand er Technik dahingehend aus, daß beim waagerechten Ablegen der Isolatoren auf eine ebene Fläche die Schirme durch das Eigengewicht bleibend deformiert werden konnten. Dies trat besonders bei alternierenden Schirmdurchmessern wie beim Isolator VB4 auf, bei dem das Isolatorgewicht von den 62 Schirmen großen Durchmessers getragen werden mußte. Die Isolatoren B4 und B5 wiesen dagegen mechanisch stabile Schirme auf, die beim Transport der Isolatoren keine Deformation erlitten.