DE1803162A1 - UEberspannungsableiter - Google Patents

Description

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Aktiengesellschaft Brown, Boverl & CIe., Baden (Schweiz)

Ueberspannungsableiter

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ueberspannungsableiter für Gleich- und Wechselspannung mit spannungsabhängigem Ableitwiderstand und Mehrfachlöschfunkenstrecke mit magnetischer Lichtbogenbeblasung, unter Verwendung von den Lcfchfunkenteilstrecken zugeordneten Zündfunkenstrecken.

Wenn Ueberspannungsableiter zur Begrenzung von Schaltüberspannungen an mehr oder weniger langen Leitungen angeschlossen sind, müssen sie in der Lage sein, Ladungen auf diesen Leitungen abzuleiten. Um die bei der Entladung auftretende Energie aufnehmen zu können, werden die Ableiter mit magnetisch beblasenen Löschfunkenstrecken ausgerüstet Die hierbei stattfindende Verlängerung und Kühlung des Lichtbogens in den Funkenkammern ergeben einen derartigen Anstieg der Lichtbogenspannung, dass ein grosser Teil der Energie in den Funkenstrecken umgesetzt wird. Bei Höchstspannungsübertragungen (Gleichoder Wechseistrom) erreichen die Entladeströme Werte der Grosse von etwa 1000 A, wobei die Entladezeiten einige Millisekunden betragen

können, so dass die Lichtbogenspannung in dieser Zeit einen

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sehr hohen Wert erreichen kann. Das geforderte Schutzniveau ist jedoch für Höchstspannungen relativ niedrig. Wenn keine besonderen Massnahmen getroffen werden, kann die Summe aus Lichtbogenspannung und Spannungsabfall über dem Ableitwiderstand das Schutzniveau übersteigen, wodurch das gewünschte ordnungsgemässe Arbeiten das Ableiters nicht erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Lösung für einen Ueberspannungsableiter anzugeben, der ein hohes Ableitvermögen besitzt und bei dem unabhängig vom Ableitstrom eine Begrenzung der Lichtbogenspannung erfolgt, so dass das vorgegebene Schutzniveau eingehalten wird. Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass der Reihenschaltung aus Ableitwiderstand und Löschfunkenstrecke eine Impedanzkette parallel geschaltet ist, die aus einer Vorimpedanz und einer Anzahl der Löschfunkenteilstrecken entsprechenden Anzahl von Impedanzen besteht, wobei letzteren jeweils eine Zündfunkenstrecke parallel geschaltet ist.

Anhand der Zeichnung, die Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung ™ wiedergibt, wird letztere näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Ableiter mit vier Löschfunkenteilstrecken, während

Fig. 2 eine Variante wiedergibt, bei der Ableitwiderstand und Vorimpedanz aufgeteilt sind.

Fig. 3 und 4 zeigen im Auf- und Grundriss den Aufbau eines Ableiters' nach Fig. 1.

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In Fig. 1 besteht die Löschfunkenstrecke des Ableiters aus vier Teilstrecken 11, zwischen denen die Blasspule 12 zur magnetischen Beblasung der Teilfunkenstrecken 11 eingeschaltet ist. Die Blasspule 12 besitzt eine Ueberbrückungsfunkenstrecke 13. In Reihe mit den Funkenstrecken 11 liegt der spannungsabhängige Ableitwiderstand 14. Zwischen den beiden Anschlüssen des Ableiters, also parallel zur Reihenschaltung aus Ableitwiderstand 14 und den Funkenstrecken 11, liegt eine Impedanzkette, die aus einer Vorimpedanz 18 und vier Impedanzen 16 besteht. Parallel zu den Impedanzen 16 ist jeweils eine Zündfunkenstrecke 15 geschaltet. Sofern die Vorimpedanz 18 und die * Impedanzen 16 als lineare oder spannungsabhängige Widerstände ausgebildet sind, kann es zweckmässig sein, zur Steuerung der Spannungsverteilung jeweils einen Kondensator 17 bzw. 19 parallel zu schalten. Desgleichen können die Funkenstrecken 11 mit Steuerimpedanzen 20 (Widerstände, Kondensatoren) versehen sein.

Die Wirkungsweise des Ableiters beim Auftreten einer Ueberspannung ist folgende. Da die Schlagweite der ZUndfunkenstrecken 15 kleiner als diejenige der Löschfunkenstrecken 11 ist, sprechen die ZUnd- i funkenstrecken 15 zuerst an. Durch die Vorimpedanz 18 wird der über die Zündfunkenstrecken 15 fliessende Entladestrom begrenzt und damit die Spannung am Ableiter auf einen zur Zündung der Löschfunkenteilstrecken 11 notwendigen Wert gehalten. Es erfolgt somit sofort dadurch die Zündung der Funkenstrecken 11 und gleichzeitig die der Funkenstrecke 13. Danach löschen die Zündfunkenstrecken 15* die Blasspule übernimmt mehr und mehr den Strom, der zunächst über die Ueberbrückungsfunkenstrecke IJ floss, wodurch der Lichtbogen infolge der

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magnetischen Beblasung an den Teilfunkenstrecken 11 aufgeweitet und gekühlt wird. Uebersteigt die Summe aus Lichtbogenspannung an den Funkenstrecken 11 und Spannungsabfall am Ableitwiderstand 14 den für das Ansprechen der Zündfunkenstrecken 15 massgebenden Wert, so zündet diese und der axisgeweitete Lichtbogen an den Funkenstrecken 11 wird durch einen neuen Lichtbogen kurzgeschlossen, wodurch der ausgeweitete Lichtbogen erlischt und das Spiel sich wiederholt, bis der Entladevorgang beendet ist und der Ableiter endgültig gegen die anliegende Netzspannung löscht. Die Fig. 2 zeigt eine Variante bezüglich der Anordnung von Ableitwiderstand und Vorimpedanz. Der Ableitwiderstand 14 in Fig. 1 ist hier in drei Teilwiderstände l4a, 14b, l4c aufgeteilt, wobei jeder Teilwiderstand den drei Löschfunkenteilstrecken 11 zugeordnet 1st. In analoger V/eise 1st die Vorimpedanz 1Ö gegenüber Fig. 1 in drei Vorimpedanzen I8a,l8b,l8c aufgeteilt. Die Anordnung ist dort von Vorteil, wo die Teile 11,15^16,I4a,l8a jeweils als eine Baueinheit ausgeführt sind und mehrere dieser Baueinheiten zu einem Ableiter zusammengesetzt werden.

In Fig. 2 ist der beispielsweise Aufbau eines Ableiters nach Fig. 1 im teilweisen Aufrissschnitt gezeigt, während in Fig. 4 ein zugehöriger Grundrissschnitt gemäss der Linie I-I dargestellt ist. Soweit es sich um gleiche Teile wie in Fig. 1 handelt, werdengleiche Bezugshinweise verwendet. Die aktiven Teile des Ableiters sind in einem Isolierstoffgehäuse 1 untergebracht, das an beiden Enden eine zugleich dem elektrischen Anschluss dienende Abschlussarmatur 2 besitzt, gegen die sich wiederum --ira Platte 3 abstützt. Die Platten 3 sind in an

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sich bekannter V/eise als Bruch- bzw. als Entlastungsglieder gegen ungewollte innere Ueberdrücke ausgebildet. Zwischen den Platten 3 ist mittels der Feder 4, welche durch ein Kupferband 5 von der Stromführung entlastet ist, ein Stapel eingespannt. Dieser Stapel setzt sich von unten angefangen aus einer Metallscheibe 6, dem aus zwei Scheiben bestehenden Ableitwiderstand 14 und einer v/eiteren Scheibe 6 zusammen. Dann folgen sechs keramische Teile 7*zwischen denen die Blasspule 12 angeordnet ist. Die Teile 7 sind in an sich bekannter Weise so ausgebildet, dass sie Funkenkammern bilden, in λ denen wie Fig. 4 näher zeigt, Elektroden 11a,11b und 15a, 15b untergebracht sind, welche eine Löschfunkenteilstrecke 11 bzw. eine Zündfunkenstrecke 15 bilden. Mittels der Verbindungen 8,9»1O sind die verschiedenen Teile entsprechend dem Schema der Fig. 1 miteinander elektrisch verbunden. Die Impedanzen 16 sowie die Vorimpedanz 18 sind ausserhalb des Stapels angeordnet. Die zur Blasspule 12 parallel geschaltete Funkenstrecke 13, deren Elektrodenenden mit 13a, 13b angedeutet sind, befindet sich innerhalb der Blasspule Die Steuerungsmittel 17, 19, 20 der Fig. 1 wurden der Uebersicht- { lichkeit wegen in den Fig. 3 und 4 weggelassen.

Der Vorteil der neuen Anordnung ist vor allem darin zu sehen, dass es damit möglich wird, den Ableiter durch entsprechende Dimensionierung von Funkenkaramern und Ableitwiderstand für ein grosses Energieaufnahmevermögen auszulegen bei Einhaltung eines tiefen Schutzniveaus, wie es insbesondere bei Üebertragungsanlagen höchster Spannungen gefordert wird.

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Claims (4)

Pa tentaneprUche

1. Ueberapannungsableiter für Oleich- und Wechselspannung mit spannungsabhängigem AbleIterwlderstand und Mehriachlöschl'unkenstrecke mit magnetischer Liehtbogenbeblasung, unter Verwendung von den Löschfunkenteilstrecken zugeordneten Zündiunkenstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenschaltung aus Ableitwider stand (14) und Löschfunkenstrecke (11) eine Impedanzkette

™ parallelgeschaltet 1st, die aus einer Vorimpedanz (16) und einer der Anzahl der Lösehiunkenteilstree ken (11) entsprechenden Anzahl von Impedanzen (16) besteht, wobei letzteren (16) jeweils eine ZUndfunkenstrecke (15) parallelgeschaltet 1st.

2. überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzen (16,18) ohmsche Widerstände sind, denen Jeweils Kondensatoren (17,19) parallelgeschaltet sind.

3. überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnet, dass den Lösohfunkentellatrecken (11) Impedanzen (20) zur Potentialsteuerung parallelgeschaltet sind·

4. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ableiterwiderstand (14) und die Vorimpedanz (18) aufgeteilt sind« derart, dass jeder Löuchiunkenteilstrecke (11) ein Ableitwiderstand (I4a,l4b,14c) und jeder Zündfunkenstrecke (15) tin« Vorimpedanz (I8a,l8b,l8c) zugeordnet 1st«

Aktiengesellschaft BROWN, BOVBRI ft CIS.

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