Hochspannungs technik Von Dr.-Ing., Dr. sc. techn. h. с Arnold Roth Präsident des Verwaltungsrates der Spreeher & Schuh A.-G. in Aarau (Schweiz) Fünfte Auflage Unveränderter Abdruck der vierten, vollständig neubearbeiteten und vermehrten Auflage 1959 Herausgegeben unter Mitwirkung von Dr. ehem. Gerard de Senarclens Vizedirektor der Schweizerischen Isolawerke in Breitenbach (Schweiz) und Dr. sc. nat. Joachim Amsler Leiter des Physikalischen Laboratoriums der Sprecher & Schuh A.-G. in Aarau (Schweiz) Mit 735 Abbildungen im Text sowie 95 Zahlentafeln Щ 1965 Springer-Verlag Wien New York
I. Das elektrische Feld l 1. Elektrischer Fluß und Feldstärke 1 2. Äquipotentialflächen (i 3. Zeitlicher Verlauf der hauptsächlichsten in der Hochspannungstechnik auftretenden elektrischen Spannungen 8 4. Kapazität, Energieinhalt und Ladestrom 10 5. Platten ohne Ränder und mit Rändern 14 6. Parallele Drähte (Zylinder), Prismen und Kanten 15 7. Sich umhüllende Zylinder 22 8. Kugeln 27 9. Spitzen 28 10. Geschichtete Isolierstoffe bei Gleich- und Wechselstrom 29 11. Ungleichartig zusammengesetzte Isolierstoffe 34 12. Kraftwirkungen im elektrischen Feld 39 13. In der Hochspannungstechnik verwendete Maßeinheiten 42 II. Die festen Isolierstoffe der Hochspannungstechnik 43 14. Keramische Isolierstoffe, Gläser, Quarzglas und Quarzgut 44 15. Faserstoffe: Papier, Gewebe, Holz 54 16. Glimmer und seine Verwendung 09 17. Kunststoffe und Elastomere 76 18. Verguß- und Füllmassen 95 19. Isolierlacke 101 20. Dielektrische Verluste der festen Isolierstoffe 106 21. Erwärmung der festen Isolierstoffe durch dielektrische Verluste 116 22. Der elektrische Durchschlag fester Isolierstoffe 121 23. Die Ionisation der Lufteinschlüsse 132 24. Isolationsstärke für verschiedene Betriebsspannungen 137 25. Der Einfluß der Wärmeeigenschaften der Isolierstoffe 139 26. Trocknen und Tränken der Wicklungen 140 27. Prüfung der festen Isolierstoffe 149 III. Flüssige Isolierstoffe der Hochspannungstechnik 151 28. Allgemeines und Klassifikation 151 29. Kohlenwasserstoffe: Mineralöle 155 30. Verdickte Öle 160 31. Chlorierte aromatische Kohlenwasserstoffe 161 32. Theorie über den Durchschlag des Öles 165 33. Glimmen in Öl 167 34. Die elektrische Festigkeit des Öles 168 35. Einfluß der Elektrodenverkleidung und isolierender Zwischenwände (Schirme) auf die elektrische Festigkeit des Öles 177 36. Dielektrizitätskonstante, Verlustfaktor und spezifische Leitfähigkeit des Öles 180 37. Die Bedeutung von Feuchtigkeit und Schmutz im Öl 182 38. Der Einfluß von Gasen im Öl Wachsbildung 183
39. Reinigung, Entfeuchtung und Entgasung des Öles 186 40. Die technische Untersuchung des Öles 190 IV. Luft und andere Gase im elektrischen Feld 195 41. Aufbau der Luft 195 42. Unselbständige elektrische Entladung und Übergang in die selbständige Entladung 197 43. Das Glimmen in Luft 208 44. Chemische, mechanische und Wärmewirkungen des Glimmens 215 45. Die Büschelentladung 218 46. Anfangsspannung typischer Elektrodenformen 221 47. Die Koronaerscheinung an Freileitungen 227 48. Die Funkenentladung 242 49. Größe der Funkenspannung für verschiedene Elektrodenanordnungen 247 50. Einfluß des Zustandes der Elektrodonoberflächo und der Luft auf die Funkenspannung 259 51. Die Bemessung der Luftabstände in der Praxis 265 52. Andere Gase als Luft im elektrischen Feld 267 V. Öl im Zusammenbau mit festen Baustoffen 269 53. Berechnung des rein elektrischen" und des Wärmedurchschlages... 269 54. Glimmen und Oberfläohenentladungen an festen Baustoffen unter öl 271 VI. Luft im Zusammenbau mit festen Stoffen 275 55. Luft und feste Isolierstoffe mit dem Laufe der Feldlinien folgender Trennschicht 275 56. Luft und feste Baustoffe mit Trennfläche quer zu den Feldlinien verlaufend 278 57. Äußere Einflüsse auf die Oberflächenentladungen an festen Baustoffen in Luft und anderen Gasen 294 58. Die Berechnung des Stutzers 306-59. Die Berechnung der Durchführung 310 60. Die elektrische Bemessung des Freileitungsisolators 319 61. Die Bemessung der Freiluftdurchführung auf Überschlag 323 VII. Elektromagnetische Schwingungs- und Stoßvorgänge 323 62. Eigenschwingungen von Kreisen mit konzentrierten Konstanten 323 63. Eigenschwingungen von Leitern mit verteilten Konstanten (Leiter in Luft und Kabel) 331 64. Eigenschwingungen von Wicklungen 346 65. Erzwungene Schwingungen, erregt durch konstante woohselolektromotorische Kräfte 353 66. Schwingungen in Kreisen mit eisenhaltiger Induktivität (Ferroresonanz). Eigenschwingungen und erzwungene Schwingungen 358 67. Oberwollen in Wechselstromnetzon als Erreger von erzwungenen Schwingungen 364 68. Erzwungene Schwingungen, erregt durch abklingende elektromotorische Kräfte 372 69. Einschalton von Stromkreisen mit Induktivität 376 70. Ausschalten von Stromkreisen mit Induktivität 378 71. Ausschalten von Kapazität 385 VIII. Wirkliche Anforderungen an die dielektrische Festigkeit im praktischen Betrieb und Prüfvorschriften 387 72. Dielektrische Beanspruchung im normalen Betrieb 387 73. Beanspruchung bei Erdschlüssen 389 VII
VIII Inhaltsverzeichnis 74. Beanspruchung bei atmosphärischen Störungen 395 75. Beanspruchung bei Schaltvorgängen 406 76. Beanspruchung bei sonstigen ÜberspannungsVorgängen 412 77. Die Anforderung des praktischen Betriebes an die dielektrische Festigkeit in ihrer Gesamtheit 416 78. Die Nachbildung der praktischen Anforderungen durch die Prüfvorschriften 417 IX. Einrichtungen für den Hochspannungsprüfraum 422 79. Die Erzeugung der Prüfspannung 422 80. Die Spannungsmessung im Prüffeld 426 81. Die Strommessung in Hochspannungskreisen im Prüffeld 436 82. Die Messung der dielektrischen Verluste 437 83. Einrichtimgen zum Nachahmen äußerer Einflüsse 439 84. Stoßspannungs-Anlagen 442 85. Die Stoßprüfung (Sprungwellenprüfung) von Wicklungen 446 X. Der Lichtbogen in Luft und unter Öl 450 86. Die Vorgänge im Lichtbogen 450 87. Der Lichtbogen im Gleichstromschalter 462 88. Der Lichtbogen im Wechselstromschalter 468 89. Probleme der Wechselstromschalter 474 XL Hochstromprobleme in Hochspannungsanlagen 483 90. Der Kurzschlußstrom und seine Folgen im praktischen Betrieb 483 91. Der Blitzstrom und seine Folgen 488 92. Die Kraftwirkung großer Ströme 489 93. Die Wärmewirkung großer Ströme 499 94. Das Abschalten von Gleichstrom 502 95. Das Abschalten von Wechselstrom 504 96. Zur Berechnung des Kurzschlußstromes in Wechselstrom-Netzen 507 XII. Hochspannungsanlagen für Wechselstrom 513 97. Hochspannungsaufgaben an Generatoren und Motoren 513 98. Hochspannungsaufgaben an Transformatoren 516 99. Allgemeines über die Schaltanlagen 523 100. Die Erdung der Anlageteile 534 101. Die Stütz- und Durchführungsisolatoren 541 102. Die Wechselstromschalter 548 103. Die Trennschalter 565 104. Die Hochspannungssicherungen 569 105. Die Meßeinrichtungen 573 106. Die Freileitung 578 107. Die Freileitungsisolatoren 584 108. Die Hochspannungskabel 589 109. Kondensatoren, Aufbau und Berechnung 601 110. Der Überspannungs- und Erdschlußschutz von Wechselstromanlagen 610 111. Der Überstromschutz von Wechselstromanlagen 642 112. Beeinflussung von Fernmeldeeinrichtungen und Rundfunkempfang durch Wochsolstromanlagen 648 XIII. Hochspannungsanlagen für Gleichstrom 655 113. Die Energieübertragung mit Gleichstrom 655 114. Gleich- und Wechselrichter (Mutatoren) für Energieübertragung... 657 115. Schaltanlage und Leitung für Gleichstrom 660 116. Die Gleichstromschalter 660
IX 117. Der Überspannungsschutz der Gleichstromanlage 664 118. Der Überstromschutz der Gleichstromanlage 665 119. Beeinflussung von Fernmeldeeinrichtungen durch Gleichstromanlagen 667 120. Apparate zur Erzeugung hoher Gleichspannung für die Röntgentechnik, für Forschung, Hochspannungsprüffelder, Medizin und Industrie... 668 121. Hochspannungsprobleme in der Röntgentechnik 680 122. Elektrofilter 687 123. Hochspannungsapparate für die Atomphysik 693 Nachwort 707 Literaturverzeichnis 708 Sachverzeichnis 747