DE1289174B - UEberspannungsableiter - Google Patents

Description

• Überspannungsableiter besitzen üblicherweise ein wetterfestes Isolierstoffrohr, das zusammen mit metallischen Armaturen an den Stirnseiten ein Gehäuse für die Ableiterelemente, wie Widerstandsscheiben, Funkenstrecken u. dgl., bildet. Das Rohr besteht bisher zumeist aus Porzellan. Man verwendet aber auch Gehäuse aus anderen keramischen Werkstoffen oder aus Glas. Da alle diese Werkstoffe gegen schnelle Temperaturänderungen verhältnismäßig empfindlich sind, ist im Inneren des wetterfesten Isolierstoffrohres üblicherweise eine Auskleidung mit einem Isolierstoff großer mechanischer Festigkeit und hoher Temperaturwechselbeständigkeit vorgesehen, z. B. mit einem Schichtstoff. Dadurch soll ein Bruch des Porzellanrohres bei einem Versagen des Ableiters vermieden werden. Ein solcher Bruch kann beispielsweise durch Wärmespannungen verursacht werden, wenn beim Versagen des Ableiters ein Lichtbogen entsteht, der das Porzellanrohr ungleichmäßig erwärmt.
• Bekannte Ableiter für Hochspannung besitzen ferner häufig eine Steuerimpedanz zur Steuerung der Spannungsverteilung, die entweder zu allen Ableiterelementen oder nur zur Funkenstrecke elektrisch parallel geschaltet ist. Bei einem bekannten Ableiter besteht die Impedanz aus einer Kette miteinander verbundener Kohlewiderstände, die in wendelförmige Rillen eines zur Auskleidung des Porzellanrohres vorgesehenen Hartpapierrohres eingelegt sind.
• Es ist ferner bekannt, die Spannungsverteilung bei Ableitern durch eine halbleitende Glasur des Porzellangehäuses zu steuern.
• Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter, insbesondere für Hochspannung, mit einem wetterfesten Isolierstoffrohr, das gleichzeitig eine Impedanz zur Steuerung der Spannungsverteilung der Ableiterelemente, wie Widerstandsscheiben, Funkenstrecke usw., bildet und zu mindestens einem Teil der Ableiterelemente elektrisch parallel geschaltet ist. Sie befaßt sich mit der Aufgabe, die thermische Beanspruchbarkeit des Isolierstoffrohres zu erhöhen und gleichzeitig die Steuerung der Spannungsverteilung zu verbessern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Isolierstoffrohr aus Eukryptit besteht.
• Eukryptit (LiAlSi04) ist an sich ein natürliches Mineral. Es kann aber aus Lithiumoxyd (Li20), Aluminiumoxyd (A1203) und Quarz (S'02) auch synthetisch hergestellt werden. In seiner mechanischen Festigkeit ähnelt Eukryptit den üblichen keramischen Werkstoffen. Es besitzt jedoch gegenüber diesen einen viel kleineren Temperaturausdehnungskoeffizienten. Durch Temperung kann man sogar Eukryptit mit einem Temperaturausdehnungskoeffizienten von Null erhalten.
• Für die erfindungsgemäß aus solchem Material hergestellten Ableitergehäuse besteht somit keine Gefahr von Brüchen durch Wärmespannungen, denn ohne temperaturbedingte Ausdehnungen können keine Wärmespannungen entstehen. Aus diesem Grunde kann man auf eine temperaturwechselfeste Auskleidung des Rohres verzichten. Die hohe Temperaturwechselbeständigkeit und der niedrige thermische Ausdehnungskoeffizient von Eukryptit sind an sich bekannt.
• Ein weiterer Vorteil des nach der Erfindung verwendeten Eukryptits besteht darin, daß Eukryptit eine verhältnismäßig hohe Dielektrizitätskonstante und einen hohen Wert von tga hat. Deshalb wirkt das wetterfeste Isoiierstoffrohr gleichzeitig als spannungssteuernde Impedanz parallel zu den entsprechenden Ableiterelernenten. Hierdurch können die bisher üblichen Widerstände oder Kapazitäten zur Spannungssteuerung eingespart werden. Außerdem ist die Erwärmung durch den zur Spannungssteuerung notwendigen Strom viel geringer als bei den bekannten Widerständen oder Kondensatoren zur Spannungssteuerung bzw. bei der bekannten leitenden Glasur, weil sich der Strom über einen viel größeren Querschnitt verteilt. Thermische Instabilitäten sind dadurch ausgeschlossen.
• Zur Parallelschaltung des Eukryptitrohres zu den Ableiterelementen kann man besondere Leitungen verwenden, die von den Ableiterelementen zu den entsprechenden Bereichen des Eukryptitrohres führen. Besonders einfach ist jedoch in Weiterbildung der Erfindung eine Konstruktion, bei der metallische Armaturen mit dem Rohr elektrisch verbunden sind, die die Stirnseiten des Rohres verschließen und den Stromübergang von äußeren Anschlußleitungen zu denAbleiterelemen tenvermitteln. Man kann dieArmaturen z. B. gegen_die Stirnseiten des Rohres pressen und in dieser Lage in bekannter Weise verkitten.
• Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben.
• Der vereinfacht dargestellte überspannungsableiter besitzt ein geschlossenes Gehäuse, das als Ganzes mit 1 bezeichnet ist. Es besteht aus einem wetterfesten Isolierstoffrohr 2 aus 'Eukryptit, an dessen Stirnseiten metallische Armaturen 4 und 5 vorgesehen sind. Die Armaturen liegen unmittelbar an den Stirnseiten 6 bzw. 7 des Rohres an, so daß eine elektrische Verbindung besteht. Sie umfassen das Rohr 2 auf der Außenseite und bilden mit diesem einen Zwischenraum, der mit Kitt 8 gefüllt ist.
• In dem Gehäuse 1 sind die Ableiterelemente untergebracht. Dies sind vier spannungsabhängige Widerstandsscheiben x0 aus Siliziumkarbid und die mit diesen in Reihe geschaltete Löschfunkenstrecke 11. Die Löschfunkenstrecke besteht aus Elektrodenscheiben 12 der dargestellten Form, die durch Isolierstoffringe 13 zwischen den Scheiben 12 auf die gewünschte Schlagweite eingestellt sind.
• Zwischen der Löschfunkenstrecke 11 und den Widerstandsscheiben 10 sitzt eine Druckfeder 15, die durch ein Kupferband 16 elektrisch überbrückt ist. Sie preßt die Löschfunkenstrecke 11 einerseits und die Widerstandsscheiben 10 andererseits gegen die Armaturen 4 und 5 und sorgt für einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Ableiterelementen.
• Die obere Armatur 5 ist über die äußere Anschlußleitung 17 mit einer Hochspannungsleitung 18 verbunden. An die untere Armatur 4 ist die Erdleitung 19 angeschlossen.
• Das Isolierstoffrohr 2 aus Eukryptit besitzt eine hohe Dielektrizitätskonstante. Deshalb fließt in ihm ein beträchtlicher kapazitiver Verschiebungsstrom. Wegen des erwähnten großen tg 8 des Eukryptitrohres ist auch der ohmsche Widerstand kleiner als der der bisher üblichen Porzellanrohre. Somit fließt außer dem Verschiebungsstrom auch ein nennenswerter ohmscher Strom. Der daraus resultierende Strom ist in der Zeichnung durch die Pfeile 20 angedeutet. Er verteilt sich über den gesamten Querschnitt des Rohres 2 zwischen den Armaturen 4 und 5 und erzwingt eine gleichmäßige Aufteilung der Spannung über die Länge des Rohres, ohne daß dafür wie bisher Widerstände oder Kapazitäten zusätzlich einzubauen sind. Die Erwärmung des Gehäuses 1 durch den Steuerstrom ist gering, weil sich der Strom über einen großen Querschnitt verteilen kann. Außerdem ist eine bessere Wärmeableitung möglich als bei den bisherigen Impedanzen, die im Ableitergehäuse untergebracht sind.
• Der Temperaturausdehnungskoeffizient des Eukryptitrohres ist etwa gleich Null. Ein bei einem Versagen der Ableiterelemente gegebenenfalls entstehender Lichtbogen kann daher mit der Wand des Rohres 2 in Berührung kommen, ohne daß die Gefahr eines Bruches durch Wärmespannung besteht. Die bisher übliche Isolierstoffauskleidung des Ableitergehäuses kann daher weggelassen werden, wie das Ausführungsbeispiel zeigt.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Überspannungsableiter, insbesondere für Hochspannung, mit einem wetterfesten Isolierstoffrohr, das gleichzeitig eine Impedanz zur Steuerung der Spannungsverteilung der Ableiterelemente, wie Widerstandsscheiben, Funkenstrecke usw., bildet und zu mindestens einem Teil der Ableiterelemente elektrisch parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Isolierstoffrohr (2) aus Eukryptit besteht. 2. überspannungsableiter nach Anspruch 1 mit metallischen Armaturen, die die Stirnseiten des Rohres verschließen und den Stromübergang von äußeren Anschlußleitungen zu den Ableiterelementen vermitteln, dadurch gekennzeichnet, daß die Armaturen (4, 5) mit dem Rohr (2) elektrisch verbunden sind.