- zu 2/3 aus den damals bereits bekannten Glocken-Isolatoren, jedoch mit einem nach innen eingezogenen, ölgefullten unterem Rand (Bild 1) für die Teilstrecke Eberbach-Frankfurt und
- zu 1/3 aus von der Margarethenhütte Großdubrau der Porzellanfabrik Schomburg & Söhne gelieferten zweiteiligen Porzellan-Stützen-Isolatoren mit 3 ölgefullten Rinnen im Inneren für die Teilstrecke Lauffen-Eberbach (Bild 2) bestanden [22] bis [27].
Bei der Fertigung der helmartigen 2-teiligen Stützen-Isolatoren (Bild 2) traten damals zahlreiche Trockenrisse auf. Deshalb konnten zum Zeitpunkt des Liefertermines nur 1/3 der ursprünglich für die gesamte Leitungsstrecke vorgesehenen Isolatoren zur Verfügung gestellt werden. Die Reststrecke mußte mit den lieferbaren einteiligen Glocken-Isolatoren (Bild 1) bestückt werden [28]. Während des Betriebes der Freileitung ergab sich dann jedoch, dass die Glocken-Isolatoren mit nur einer Ölrinne den Anforderungen vollkommen gerecht wurden.
Bild 1: Glocken-Isolator mit eingezogenem Rand und 1 Ölrinne
Bild 2: Stützen-Isolator von Schomburg & Söhne, mit 3 Ölrinnen (1891)
Der Grundgedanke dieser Öl-Isolatoren war (nach Johnson und Phillips, 1876), den Kriechweg entlang der Porzellanoberfläche, der durch Schmutz und Feuchtigkeit leitfähig werden könnte, durch eine "Ölstrecke", die gegen Regen und Wind geschützt ist, zu unterbrechen. Nachteilig und wirtschaftlich kaum vertretbar war dabei, dass die Isolatoren öfters "nachgeölt" werden mußten, das heißt, das Öl in den Rinnen mußte aufgefiillt werden.
Die Anordnung der Stützen-Isolatoren und die Befestigung der Stützen am Holzmast der Freileitung Lauffen-Frankfurt zeigt Bild 3.
Bild 3: Anordnung der Stützen-Isolatoren der ersten deutschen Drehstrom-F ernübertragung 1891 (Mastbild)
Diese Fernübertragung wurde der Auftakt für die Entwicklungsgeschichte des Freileitungs-Isolators.
Vorbild für die Konstruktion der ersten Hochspannungs-Isolatoren und der Isolatoren nachfolgender Starkstrom-Freileitungen waren die Telegrafen-Stützen-Isolatoren der bereits bekannten oberirdischen Telegrafenleitungen, nämlich
- der Glockenisolator von Werner von Siemens (1849) und
- die Doppelglocke von v. Chauvin (1858) [20], [22], [24] (Bild 4).
Bild 4: Erste Isolatoren für oberirdische Telegrafenleitungen links: Glocken-Isolator (1849), rechts: Doppelglocke (1858)
Praktische Bedeutung hat nur die Doppelglocke erlangt. Sie wurde in vielen Ländern, teilweise in abweichender äußerer Form, eingesetzt. Ihre technische Überlegenheit beruhte auf folgenden Vorteilen [20], [24]:
- Zwischen den beiden Glocken befand sich eine ruhende Luftschicht, wodurch die Taubildung in dieser Zone erschwert wurde.
- Es war ein langer Kriechweg längs der trocken bleibenden inneren Mantelflächen vorhanden.
- Gegenüber mechanischer Zerstörung war eine größere Sicherheit vorhanden, da zumeist nur die äußere Glocke zu Bruch ging.
1862 führte die deutsche Reichspost für Fernmelde-Freileitungen 2 unterschiedlich große Doppelglocken-Isolatoren ein (Bild 5), die sog. "Reichspost-Modelle" (RM) [28]. Der Doppelglocken-Isolator RM I war auch lange Zeit für Freileitungen bis 0,5 kV zugelassen. Es war hierfür lediglich eine Kennzeichnung der Isolatoren vorgeschrieben, um sie nicht mit denen für Fernmelde-Freileitungen zu verwechseln.
Bild 5: "Reichspost-Modelle" (RM) für Femmelde-Freileitungen (1862)
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 (Rilien-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 "Patema-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 (A) 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.
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