Titel: Schutzvorrichtungen für Hochspannungsanlagen.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1907, Band 322 (S. 40–43)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj322/ar322014

Schutzvorrichtungen für Hochspannungsanlagen.

Unter der Bezeichnung „Schutzvorrichtungen für Hochspannungsanlagen“ sind in D. p. J. 1899, Band 313, Heft 8, diejenigen Vorrichtungen behandelt worden, welche bei Bruch der Freileitung von Hochspannungsanlagen die Strecke stromlos machen und die Drahtenden als stromlose Körper frei herunterfallen lassen.

Den Ausführungen waren diejenigen Schutzvorrichtungen zugrunde gelegt, welche unter dem Namen Gouldsche Sicherheitskupplungen in den späteren Jahren immer mehr bekannt wurden und sich bewährt haben. Welchen Wert und Bedeutung diese von den größten Unternehmungen verwendeten und in den Jahren 1899/1904 in vielen hundert Kilometer Freileitungen und wohl ziemlich 30000 Exemplaren, eingebauten Vorrichtungen gewonnen hatten, geht auch daraus hervor, daß die zugehörigen Patente No. 54840 und 57120 trotz der steigenden hohen Jahresgebühren (jedes Patent an Gebühren in 15 Jahren 5280 M.) während der zulässig längsten Patentdauer von 15 Jahren aufrecht erhalten wurden. Andererseits zeigen sich auch die Schwierigkeiten, welche die Durchführung einer und gerade für solche Zwecke praktisch verwendbaren Vorrichtung bereitet; denn wiewohl die Patente der |41| Gouldschen Sicherheitskupplungen bereits im Jahre 1890 angemeldet wurden, und von da an als Patent liefen, gelang es erst im Jahre 1898 ihnen eine endgültige verwendbare Gestalt zu geben.

Diese im Jahre 1898 festgelegte, auf die eben genannten Patente sich stützende Ausführungsform der Gouldschen Sicherheitskupplungen wurde denn auch bis jetzt und in der in D. p. J. Heft 8, Band 313 niedergelegten Weise beibehalten. Wenn nun auch in der 1899 beschriebenen Ausführungsform der Schutzvorrichtungen, die diesen vordem noch anhaftenden Mängel beseitigt waren, und diese Kupplungen heute noch als den Anforderungen genügend zu bezeichnen sind, so entspricht es doch der ganzen fortschreitenden Entwicklung unserer Technik, eine noch einfachere und vollkommnere Vorrichtung zu ersinnen. Es war hierbei auch anzustreben den einzuhängenden Teil (Bügel) senkrecht und wagerecht drehbar auszuführen, den Schnittpunkt der Drähte bei nicht in gerader Linie fortgeführten Leitungen möglichst in den Mittelpunkt des Isolators zu verlegen, das Gewicht der Vorrichtungen wesentlich zu verringern und die ganze Vorrichtung so zu gestalten, daß die bisherigen sehr schweren Porzellanisolatoren mit großem Kopfdurchmesser durch die moderneren Isolatorentypen von sehr geringem Gewicht ersetzt werden können. Letzteres ist besonders wichtig, wenn man bedenkt, daß allein die bei den Gouldschen Sicherungen verwendeten Hochspannungsisolatoren, also ohne Kupplung und ohne Stütze je etwa 1½ kg wiegen, dagegen die Deltaglocke für die gleiche Betriebsspannung nur etwa den fünften Teil. Nicht nur der Transport bis zur Strecke und der noch schwierigere auf der Strecke wird durch das Gewicht sehr beeinflußt, sondern es tritt auch eine außerordentlich starke Belastung der Gestänge ein, wodurch die Kosten der Erstellung weiter wesentlich erhöht werden.

Die Beseitigung der vorgenannten Uebelstände soll mit der auf einem ganz anderen Gedankengang aufgebauten Hesseschen Kupplung erreicht sein, die mit Patent vom 28. Februar 1904 und in weiterer Ausführung durch mehrere Gebrauchsmuster geschützt ist. Nach verschiedentlichen Versuchen ist diese Kupplung nunmehr in der Vollkommenheit durchgeführt, daß sie hiermit erstmalig öffentlich der praktischen Verwendung übergeben werden kann.

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In Fig. 1 ist die Hessesche Kupplung nach photographischer Aufnahme in etwas über halber natürlicher Größe veranschaulicht. Der Porzellanisolator besitzt im Kopf Gewinde, in welches der aus Messing bestehende verzinnte Haltebolzen unter Verwendung von Hanf eingeschraubt wird. Der Gewindedurchmesser des Haltebolzens ist deshalb etwa 3 mm geringer wie das Innengewinde im Porzellanisolator. Zwischen dem Gewindeloch für den Haltebolzen der Schutzvorrichtung und dem unteren Gewindeloch für die Isolatorenstütze befindet sich natürlich eine derartig starke Porzellanschicht, daß auch bei der mehrfach höheren Prüfspannung ein Durchschlagen ausgeschlossen ist.

Der oben in den Isolator eingeschraubte Haltebolzen besitzt außer dem Gewindeschaft eine kugelförmige Wulst, welche nach oben in einen zylindrischen Ansatz von ungefähr dem drittel des Durchmessers der Kugel ausläuft. Dieser zylindrische Ansatz ist mit einem Loch versehen, um mit einem Anziehstift den Haltebolzen in den Isolator einschrauben zu können. Der Ansatz hat hauptsächlich i den Zweck, zu verhüten, daß die hakenförmigen Bügel, die um die kugelige Wulst des Haltebolzens sich legen, durch den Drahtdrall umschlagen und beim Bruch einer Leitung unter Umständen sich verfangen können. Die Bügel müssen immer infolge der Lage ihres Schwerpunktes bei einem Leitungsbruch nach unten fallen und hier können sie sich nicht verfangen, da ihnen unten, worauf die Konstruktion auch Rücksicht nahm, jeglicher Angriffspunkt fehlt.

Die Auflagestellen der Bügel sind der Kugelform des Haltebolzens entsprechend ausgefräst. Hierbei ist die Auflagefläche etwa fünf Mal so groß wie der Querschnitt des Freileitungsdrahtes. Die Freileitungsdrähte sind in dem Bügel derartig befestigt (s. Fig. 1), daß der Bügel auf das Drahtende aufgesteckt und dieses dann zu einer Schlaufe umgebogen und letztere wieder in den Drahthalterteil des Bügels zurückgezogen wird. Um neben der so erzielten, auf den Drahtzug berechneten mechanischen Festigkeit einen guten elektrischen Kontakt zwischen Draht und Bügel zu erhalten, ist die Drahthalterverlängerung des Bügels, bezw. das zur Aufnahme des Drahtes bestimmte Loch längs etwa 1 mm breit geschlitzt, wodurch das Einfließenlassen von Zinn erleichtert wird. Auch ein Uebergangswiderstand von dem einen Bügel über den Haltebolzen zum anderen Bügel tritt, wie Versuche ergeben haben, und zwar weil die Auflagefläche mehrfach größer ist wie der Drahtquerschnitt, nicht ein. Ferner bildeten sich bei den Wind und Wetter ausgesetzten Kupplungen keine oxydationsschichten zwischen Bügel und Haltebolzen. Die Erklärung liegt darin, daß nicht nur die Ausfräsung der Bügel der Kugelform des Haltebolzens genau entspricht und die Auflageflächen deshalb gut abgeschlossen sind, sondern daß auch durch die immer leicht schwankenden Bewegungen und damit verbundenen Reibungen in der Kugellagerung diese sich leicht rein erhalten. Auslösen der Bügel bei Wind und Stürmen ohne Drahtbruch ist nicht eingetreten und deshalb auch ausgeschlossen, weil eine Auslösung nur denkbar wäre, wenn eine ganz bedeutende Streckung der Freileitung in Richtung des Drahtzuges eintreten würde. Bei dem großen Drahtgewicht, der Steifheit des Drahtes und der äußerst geringen Angriffsfläche längs des Drahtzuges, ist aber eine derartige Streckung ganz ausgeschlossen. Ein seitlich zum Drahtzug kommender Wind oder Sturm, der die günstigste Angriffsfläche findet, verursacht nur eine seitliche Bewegung, die zu keiner Auslösung führen kann, sondern nur zu einer leichten Drehung der Bügel um den Haltebolzen. Eine Auslösung findet mithin nur beim Drahtbruch statt und dies ist der Zweck der Schutzvorrichtung.

Bei eintretendem Drahtbruch lösen sich die Bügel an beiden Enden des gebrochenen Drahtstückes aus den |42| Isolatoren, bezw. deren Haltebolzen aus und fallen mit dem Draht stromlos zur Erde (Fig. 2). Hierbei wurde beobachtet, daß, durch das Losschnellen der Drahtenden, ohne Einwirken auf die weitere Leitung, diese Drahtstücke erst eine schräge Lage einnehmen und dann ziemlich wagerecht zur Erde niederfallen.

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Damit ist der Zweck der Kupplung, durch herabfallende, Hochspannung führende Leitungen, weder lebenden Wesen Gefahr zu bringen, noch einen Kurz- oder Erdschluß herbeizuführen, erreicht. Durch die auf der Zentrale sofort angezeigte Stromlosigkeit der Leitung können die entsandten Leitungsaufseher nach schneller Ermittlung der Bruchstelle und Einfügen eines neuen Drahtstückes, nachdem natürlich auf der Zentrale die Leitung ausgeschaltet worden war, die unterbrochene Freileitung sofort wieder in Betrieb setzen.

Textabbildung Bd. 322, S. 42

Die Montage ist sowohl sehr einfach wie billig. Wenn die Isolatoren nicht gleich mit eingeschraubtem Haltebolzen versehen sind, können sie in bekannter Weise und unter Verwendung von Hanf ähnlich wie die Stützen der Isolatoren in den Kopf derselben eingeschraubt werden. Hierbei ist besonders zu beachten, daß insbesondere die Kugeln der Haltebolzen vor jeder Beschädigung bewahrt bleiben und z.B. beim Einschrauben keine Zangen, Feilkloben usw. verwendet werden. Alsdann werden die Leitungsdrähte in einer der Entfernung der Gestänge zuzüglich Drahtdurchhang entsprechenden Länge zugeschnitten und an beiden Enden wie oben geschildert mit einem Bügel versehen. Hierauf ist es nur notwendig – bei stärkeren Drähten unter Benutzung eines Flaschenzuges – die Bügel um die Kugel des Haltebolzens zu hängen. Es ist dabei zu beachten, daß keine Knicke und Verdrallung im Draht eintreten.

Für stärkere Freileitungsdrähte, deren Enden sich nicht zu einer Schleife leicht umbiegen lassen, werden Bügel mit entsprechenden anderen Drahthalterenden verwendet. Die Isolatoren sind möglichst nur mit geraden Stützen zu versehen und solche mit gebogenen Stützen nur in besonderen Ausnahmefällen, bei Holzmasten und I einer geringen Leitungsanzahl, zu verwenden.

Bei der Anordnung der Hochspannungsfreileitung ist darauf Bedacht zu nehmen, daß die einzelnen Leitungen nebeneinander und nicht übereinander geführt werden. Muß hiervon in begrenzten Fällen abgewichen werden, so ist bei nur geringer Entfernung der Drähte übereinander für einen genügenden seitlichen Abstand Sorge zu tragen. Fig. 3 zeigt eine billige Ausführungsform bei Unterbringung von höchstens drei Leitungen an einem Holzmast. Vorzuziehen sein dürfte die in Fig. 4 bei sechs Leitungen und bei Gittermasten skizzierte Anordnung, die auch bei weniger oder mehr Leitungen Verwendung finden könnte und auch auf Holzmasten übertragbar sein würde.

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Der Vollständigkeit halber sei, ohne mit der Verwendung der Kupplungen in Zusammenhang stehend, bemerkt, daß es zulässig ist, in genügender Entfernung und zweckmäßiger Anordnung unter den Hochspannungsleitungen, Telephonleitungen anzubringen, wie dies auch in der Praxis schon vielfach geschehen ist. Hierbei betrugen die Entfernungen zwischen Hochspannungsleitungen und Telephonleitungen mindestens 1 m, sie sind aber zweckmäßiger auf 2 eventl. auf 3 m auszudehnen. Da indessen bei Verlegung von Telephonleitungen an demselben Gestänge und beim Parallellaufen mit den Hochspannungsleitungen, den Telephonbetrieb störende Induktion eintritt, so empfiehlt es sich zur Vermeidung solcher Induktion die Hochspannungsleitungen öfters zu kreuzen, wie Fig. 5 zeigt. Hierbei können nach Fig. 6 an den Gestängen je zwei verschiedene Isolatoren in verschiedener Höhenlage hintereinander angeordnet werden. Solche Kreuzungen sind aber nur bei etwa jedem fünfzehnten Gestänge erforderlich und bei solchen Leitungen, die nicht mit Schutzvorrichtungen ausgestattet sind, anwendbar. In der schematischen Darstellung (Fig. 5) sind die Isolatorenstützpunkte, bezw. |43| Gestänge mit Punkten, und die Kreuzungsstellen mit einem Kreuzchen bezeichnet.

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Die konstruktive Ausführung der Kupplung ist dem zu verwendenden Freileitungsquerschnitt und den Betriebsspannungen angepaßt. Ebenso wie die Porzellanisolatoren sich für Betriebsspannungen bis zu 6000, 10000, 15000, 20000 und 25000 Volt Betriebsspannung (die Prüfspannungen sind entsprechend höher) in den Abmessungen und

Textabbildung Bd. 322, S. 43

in der Ausbildung unterscheiden, so werden auch die Sicherheitskupplungen unter Berücksichtigung der verschiedenen Drahtdurchmesser (4, 5, 6 und 7 mm eventl. auch mehr) verschieden bemessen, da die Bruchfestigkeiten der Sicherheitskupplungen der Zugbeanspruchung reichlich genügen und die Bügel zwecks Befestigung den Drahtstärken entsprechen müssen.

Das Gewicht der Hesseschen Kupplungen ist mit etwa 0,25 kg f. d. Stück noch nicht halb so groß, wie dasjenige der Gouldschen Sicherheitskupplungen und ein Isolator zu den Hesseschen Kupplungen wiegt ohne Stütze nur etwa 0,29 kg gegenüber 1,3 kg der bei den Gouldschen Sicherheitskupplungen verwendeten Isolatoren. Bei 6000 Volt Betriebsspannung wiegt die vollständige Hessesche Kupplung mit Isolator ohne Stütze etwa 0,54, dagegen die Gouldsche Sicherheitskupplung mit Isolator etwa 2,00 kg also beinahe das Vierfache der neuen Vorrichtung.

Die in D. p. J. Bd. 313, Heft 8 gegenüber Schutznetzen angegebene Kostenvergleichstabelle, die schon damals für die Sicherheitskupplungen sprach, wird heute noch wesentlich zugunsten der Sicherheitskupplungen gebessert. Während gegenüber dem damaligen Materialstand die Ausrüstungsteile für Schutznetze sich verteuerten, sind die der damaligen Tabelle zugrunde gelegten Preise der Gouldschen Sicherheitskupplungen trotz Materialverteuerung durch die inzwischen verfallenen Patente bezw. in Fortfall gekommenen Lizenzen, billiger geworden und die vorliegenden Hesseschen Kupplungen werden trotz Patent-Licenz nicht teuerer, da diese in Material und Herstellung billiger sind. Hierdurch werden die Gesamtherstellungskosten und Ausstattung von Hochspannungsanlagen mit Sicherheitskupplungen je nach der Anzahl der Leitungen um ungefähr 15–30 v. H. billiger, als die Ausstattung mit Schutznetzen.

Ist schon die Herstellung von Schutznetzen im Bau und deren Unterhaltung im Betriebe wesentlich teurer, so sprechen technisch gegen die Schutznetze bekanntlich die vielfachen Störungen, die sie durch Schnee- und Eisbelastungen sowie durch hineinfliegende kurzschlußbildende Körper sowie bei Stürmen, herbeiführen. Nachteile, denen die Sicherheitskupplungen nicht unterworfen sind.

Die Verwendung von Sicherheitskupplungen wird bei allen denjenigen Hochspannungsleitungen notwendig, welche auf Wegen und über sonstige lebenden Wesen zugängliche Gebiete geführt werden. Aber auch bei allen anderen Hochspannungsfreileitungen wird die Verwendung von Sicherheitskupplungen zwecks Vermeidung von Erdschlüssen bei Leitungsbrüchen, in Erwägung zu ziehen sein.

Die Ausführung der beschriebenen Kupplung ist der Firma Elektrotechnische Werke Darmstadt, G. m. b. H. zu Darmstadt übertragen. Als Porzellanisolatoren sind unter zweckentsprechender Gestaltung des Kopfes (bes. Gebrauchsmuster) die der Porzellanfabrik Hermsdorf. S. A. patentierten Deltaglocken verwendet und können auch von dieser Firma bezogen werden.

C. H.

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