DE1289174B

DE1289174B - Surge arresters

Info

Publication number: DE1289174B
Application number: DE1963S0084086
Authority: DE
Inventors: Foitzik; Dr-Ing Rudolf
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-03-08
Filing date: 1963-03-08
Publication date: 1969-02-13

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.Surge arresters usually have a weatherproof insulating tube, the housing for the arrester elements together with metallic fittings on the front sides, such as resistance disks, spark gaps and the like. The pipe exists so far mostly made of porcelain. However, housings made from other ceramic materials are also used or made of glass. As all of these materials resist rapid temperature changes relatively are sensitive, is usually inside the weatherproof insulating tube a lining with an insulating material of great mechanical strength and high Thermal shock resistance provided, e.g. B. with a laminate. Through this a break in the porcelain pipe should be avoided if the arrester fails. Such a break can be caused, for example, by thermal stress, if if the arrester fails, an arc is created that unevenly renders the porcelain tube warmed up.

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.Known arresters for high voltage also often have a control impedance to control the voltage distribution, either to all arrester elements or is only connected electrically in parallel to the spark gap. With a known arrester the impedance consists of a chain of interconnected carbon resistors, the into helical grooves of a hard paper tube provided for lining the porcelain tube are inserted.

Es ist ferner bekannt, die Spannungsverteilung bei Ableitern durch eine halbleitende Glasur des Porzellangehäuses zu steuern.It is also known to perform the voltage distribution in arresters to control a semiconducting glaze of the porcelain case.

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.The invention relates to a surge arrester, in particular for high voltage, with a weatherproof insulating tube that is also a Impedance to control the voltage distribution of the arrester elements, such as resistance disks, Spark gap, etc., forms and electrical to at least some of the arrester elements is connected in parallel. It deals with the task of thermal resistance of the insulating tube and at the same time controlling the voltage distribution to improve. This object is achieved according to the invention in that the insulating tube consists of eucryptite.

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.Eucryptite (LiAlSi04) is a natural mineral in itself. It can but made of lithium oxide (Li20), aluminum oxide (A1203) and quartz (S'02) also synthetic getting produced. In its mechanical strength, eucryptite is similar to the usual ones ceramic materials. However, compared to these, it has a much smaller one Temperature expansion coefficient. By tempering you can even use eucryptite obtained a coefficient of thermal expansion of zero.

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.For the arrester housing manufactured according to the invention from such a material there is therefore no risk of fractures due to thermal stress, because without temperature-related No thermal stresses can arise from expansion. Because of this you can Do not use a lining of the pipe that is resistant to temperature changes. The high resistance to temperature changes and the low thermal expansion coefficient of eucryptite are known per se.

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.Another advantage of the eucryptite used according to the invention is that eucryptite has a relatively high dielectric constant and has a high value of tga. That is why the weatherproof insulating tube works at the same time as a voltage-controlling impedance parallel to the corresponding arrester elements. This allows the previously customary resistances or capacitances for voltage control can be saved. In addition, the heating by the voltage control is necessary Current is much lower than with the known resistors or capacitors for voltage control or with the well-known conductive glaze, because the current is much larger Cross-section distributed. Thermal instabilities are therefore excluded.

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.For connecting the eucryptite tube in parallel to the arrester elements you can use special lines that lead from the arrester elements to the corresponding Areas of the eucryptite tube. However, it is particularly easy in further training of the invention a construction in which metallic fittings are electrically connected to the pipe are connected, which close the end faces of the pipe and the current transition from external connection lines to the arrester elements. You can use the faucets z. B. press against_die end faces of the pipe and in this position in a known manner cement.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is given below described on the basis of the drawing.

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.The surge arrester, shown in simplified form, has a closed housing, which is designated as 1 as a whole. It consists of a weatherproof insulating tube 2 made of eucryptite, on whose end faces metallic fittings 4 and 5 are provided. The fittings are in direct contact with the end faces 6 and 7 of the pipe, so that there is an electrical connection. They encompass the tube 2 on the outside and form with it an intermediate space which is filled with cement 8.

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.The arrester elements are accommodated in the housing 1. these are four voltage-dependent resistor disks x0 made of silicon carbide and the ones with these Series-connected quenching spark gap 11. The quenching spark gap consists of electrode disks 12 of the shape shown, which by insulating rings 13 between the discs 12 are set to the desired striking distance.

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.A compression spring 15, which is electrically bridged by a copper strip 16, sits between the quenching spark gap 11 and the resistance disks 10. It presses the quenching spark gap 11 on the one hand and the resistance disks 10 on the other hand against the fittings 4 and 5 and ensures good electrical contact between the arrester elements.

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.The upper armature 5 is connected to a high-voltage line 18 via the external connection line 17. The ground line 19 is connected to the lower armature 4.

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.The insulating tube 2 made of eucryptite has a high dielectric constant. Therefore a considerable capacitive displacement current flows in it. Because of the above-mentioned large tg 8 of the eucryptite tube, the ohmic resistance is also lower than that of the previously common porcelain tubes. In addition to the displacement current, a significant ohmic current also flows. The current resulting therefrom is indicated in the drawing by the arrows 20. It is distributed over the entire cross-section of the pipe 2 between the fittings 4 and 5 and forces a uniform distribution of the voltage over the length of the pipe, without additional resistances or capacities having to be built in as before. The heating of the housing 1 by the control current is low because the current can be distributed over a large cross section. In addition, better heat dissipation is possible than with the previous impedances, which are housed in the arrester housing.

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.The temperature expansion coefficient of the eucryptite tube is approx equals zero. One that may arise in the event of a failure of the arrester elements Arc can therefore come into contact with the wall of the tube 2 without the There is a risk of breakage due to thermal stress. The previously used insulating material lining the arrester housing can therefore be omitted, as in the exemplary embodiment shows.

Claims

Claims: 1. Surge arrester, especially for high voltage, with a weatherproof insulating tube, which at the same time forms an impedance for controlling the voltage distribution of the arrester elements, such as resistance disks, spark gap, etc., and is connected electrically in parallel to at least some of the arrester elements, characterized in that the insulating tube (2) consists of eucryptite. 2. Surge arrester according to claim 1 with metallic fittings which close the end faces of the tube and convey the current transfer from external connecting lines to the arrester elements, characterized in that the fittings (4, 5) are electrically connected to the tube (2).