DE903114C

DE903114C - UEberspannungsableiter

Info

Publication number: DE903114C
Application number: DEL6444A
Authority: DE
Inventors: Richard Craemer
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1950-12-01
Filing date: 1950-12-01
Publication date: 1954-02-01

Description

Überspannungsableiter Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter, bei dem das Netz über eineReihenschaltung von Löschfunkenstrecken und spannungsabhängigem Widerstand mit der Erde verbunden isst. Für hohe Betriebsspannungen bestehen die Löschfunkenstrecken aus einer großen Zahl von, Einzelfunkenstrecken in Scheibenform, die durch flache, schmale Isolierstoffringe gegeneinander distanziert werden. Die Löschfähigkeit der einzelnen Funkenstrecken hängt in hohem Maße von der Wärmekapazität der Metallscheiben ab, wodurch man gezwungen ist, Kupferscheiben von entsprechender Stärke zu verwenden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist der Durchmesser der Kupferscheiben so klein wie möglich zu wählen. Dadurch wird die gegenseitige Kapazität der Scheiben klein, so daß bei einer Reihenschaltung einer großen Zahl von Scheiben deren Erdkapazität eine sehr ungleichmäßige Spannungsverteilung zur Folge hat. Die Ansprechspannung einer solchen Fumkenstreckensäule ist. also bei weitem nicht gleich der Summe der Einzela.nsprech-spannungen der verschiedenen Scheibenpaare, sondern sie .steigt von einer gerwissen Grenze ab praktisch durch weitere Reihen,-schaltumg von Einzelfunkenstrecken nicht mehr an.
Eine Vergleichmäßigung der Spannungsaufteilung längs der Löschfunkenstrecke wurde bisher durch eine Widerstandssteuerung erreicht. Man: ordnete dazu, um diie Funkenstrecke- spiralförmig eine Widerstandskette i aus hochohmtigen Einzelwiderständen an und schloß die Einzelfunkenstrecken der Säule etappenweise an die Widerstände an. Der durch die Widerstände fließende. Strom mußte dabei ein: Vielfaches des Ladestromes betragen, damit die ungünstige Wirkung der Erdkapaz.itätsströme der einzelnen Scheiben stark unterdrückt wurde. Begrenzt war andererseits &r Widerstandsstrom durch die Wärmeverluste. in den Widerständen, so daß man gezwungen. war, Widerstandsketten in der Größenordnung von etwa i5o 11M2 einzubauen, die in, der Regel nur durch die wärmeempfindlichen Radiowiderstände realisiert werden konnten.
Derartige durch Widerstände gesteuerte Funkenstrecken, sind stark frequenzabhängig. Wanderwellen mit steiler Stirn, die einer hohen Frequenz entsprechen, finden eine mangelhaft gesteuerte Funkenstrecke vor, da, der Widerstandsstrom relativ klein gegenüber den kapazitiven Erd- und Durchgangsströmen wird. Die Ansprechspannung bleibt also in diesem Fälle niedrig, da die Spannu ,n,gsa,ufteilung stark ungleichm.äßtig ist. Bei Ulberspannwngen mit mäßigem Spannungsanstieg dagegen liegt die Ansprechspannung hoch, da der Widerstandsstrom gegenüber den schwächeren kapazitiven Strömen groß wird.
Bei Gewitter kann das Ansprechen solcher Überspannungsablei:ter durch Wanderwellen mit steiler Stirn so häufig werden, daß die spannungsabhängigen Widerstände durch thermische Überlastung beschädigt oder zerstört werden.
Bekannt sind für in Reihe geschaltete kapazitive Anordnungen geringer Endkapazität neben der erwähnten Widerstandsanordnung kapazitive Steuerungen, die den Nachteil einer Frequenzabhängigkeit nicht haben.
Für überspannungsableiter hat man aus wirtschaftlichen Gründen, die Widerstandssteuerung gewählt, da man geeignet,- Kondensatoren genügender Kapazität für hohe Spannrungen nicht mit der Löschfunkenstrecke in wirtschaftlicher Weise zu einer Einheit verbinden konnte.
Die Erfindung bezweckt einen säulenförmnigen Aufbau der Überspannungsableiter, bei dem ein genügend großer Kondensator angeordnet ist, der trotz ungleichmäßiger Belastung der Anordnung an verschiedenen Stellen durch die Erdströme eine gleichmäßige bzw. eine zweckmäßige Potentialverteilung längs der Löschfunkenstrecke, gewährleisten kann. Sie erreicht dies dadurch, daß sie die zur Steuerung der Löschfunkenstrecke erforderliche Kapazität aus einer großen Anzahl dünner, durch Isoliers.töffsrheiben mit hoherDielektrizitätskonstante voneinander getrennter, in gleichmäßigem Abstand voneinander angeordneter Metallringscheiben aufbaut, die die Löschfunkenstrecke umgeben und mit ihr galvanisch verbunden sind. Hierbei entsteht eine elektrostatische Kopplung zwischen den Funkenstreckenscheiben und den Metallringscheiben, so daß gewissermaßen der Durchmesser der Funkenstreckenscheiben und, damit dieDurchgangskapa.zität, derAnordnung vergrößert wird, die bekanntlich mit dem Ouadirat des Durchmessers steigt, während; die Erdkapazität nur proportional mit dem Durchmesser wächst. Bei Fortlasisung aller Zwischenscheiben der Zusatzkapazität ist der Kapazitätswert zwischen der obersten und der untersten Metallscheibe durch die Ringfläche und den gegenseitigen Abstand gegeben, wobei das Dielektrikum in Gestalt der dazwischenliegenden Luft die Konstante i hat. Durch Einfügen der etwa i mm starken Metallscheiben als Kondensatorbeläge bei etwa i mm Abstand wird die Kapazität zwischen der obersten und der untersten Metallscheibe bei gleichem Scheibendumchmesser z. B. auf das Doppelte erhöht. Diese Erhöhung kann man durch Zwischenlegen von Isol.ierstoffscheiben, z. B. Preßspan, mit der Dielektrizitätskonstante 5 verfünffachen, so daß der Wert der Durchgangskapazität die zur Vergleichmäßigung bzw. Steuerung der Spannung längs der Löschfumken@strecke erforderliche Größe erhält.
Die erfindungsgemäße Anordnung wird an Hand nachstehender Figur näher erläutert. Eine der Höhe der Spannung mitsprechende Anzahl von Einzelfunkenstrecken 2- isst in einem isolierten , Zylinder i untergebracht. Der Zylinder, der an beiden Enden; mit zwei Metalls#heiben io abgeschlossen ist, muß gut abgedichtet sein, um die Funkenstrecke vor der die Konstanz der Anspre chspannnung beeinflussenden. Luftfeuchtigkeit zu schützen. Den! erforderlichen Abstand voneinander erhalten die Kupferscheiben 3 der Einzelfunkenstrecke durch die Distanzringe q., die in Rücksicht auf die gewünschte Art der Steuerung gleich oder mrschieden stark gewählt werden. Konzen.triisch zu der Funkenstrecke liegt die Zusatzkapazität 5, die sich aus einer großen Anzahl Metallringscheiben 6 und 'den Isol.iersche!ibeni 7 zusammensetzt (auf der linken Seite, der Figur im Schnitt gezeichnet). Es ist nun erfindungsgemnäß freigestellt, entweder die Bleche der Zusatzkapazität 5 in entsprechenden: Gruppen derart zusammenzufassen, daß gleiche oder verschieden große Kapazitätswerte realisiert werden, die dann zur Steuerung in bekannter Weise mit den Funkenstmecken verbunden. werden, oder nur Anfangs- und Endscheiben der Löschfunkenstrecke und der Steuerkapazität, wie bei 8 und 9 angedeutet, galvanisch miteinander zu verbinden, wobei die vorstehend erwähnte elektrostatische Kopplung zwischen den Kupferscheiben: 3 und, den Metallringscheiben 6 die gleichmäßige Potentialverteilung über die Löschfunkenstrecke gewährleistet. Die Löschfunkenstrecke 2 und die Zusatzkapazität 5 sind in einem Porzellanisolator i i angeordnet.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Überspannungsableiter, bestehend aus einer von einer Anzahl reihengeschalteterlEinzelfunkenstrecken gebildeten Löschfunkenstrecke und einem spannungsabhängigen Widerstand mit kapazitiver Steuerung der Löschfunkenstrecke, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Steuerung der Löschfunkenstrecke erforderliche Kapazität aus einer großen Anzahl dünner, durch Isolierstoffscheiben mit hoher Dielektrizitätskonstante voneinander getrennter, in kleinem Abstand voneinander angeordneter Metallringscheiben aufgebaut ist, die die Löschfunkenstrecke umgeben und mit ihr galvanisch verbunden sind.
2,. Überspannungsableiter nach Anspruch i, dadurch ge@kenuzenchnet, daß Löschfunkenstrecke und Steuerkapazität konzentrisch angeordnet sind.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch i und z, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzelfunkenstrecken (a) durch Kupferscheiben (3) gebildet werden, die durch Distanzringe (q.) gegeneinander isoliert werden. q..
Überspannungsableiter nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die, Distanzringe (q.) entweder gleich oder verschieden stark sind.
Überspannungsableiter nach Anspruch, i bis. 3, dadurch gekennzeichnet, da,ß die_ Einzelfunkenstreckeu (a) in einem gegen Luftfeuchtigkeit gut abgedichteten Iisolat:ionszylinder (i) sitzen.
6. Überspannungsableiter nach. Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, da,ß der Isolat@ioniszylinder (i) an beiden Enden mit einer Metallkappe! (i o) abgeschlossen; wird.
7. Übeirspannungsableiter nach Anspruch, i und 6, dadurch gekennzeichnet, daS die Metallringscheiben (6) der Steuerkapazität einen kleineren Durchmesser haben als ihre isolierenden Scheiben (7). B.
Überspannungsableiter nach Anspruch i, z und 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschfunkenstrecke undi die Steuerkapazität nur am Anfang und Ende (8 und 9) galvanisch miteinander verbunden sind oder daß die Metallringscheiben (6) der Steuerkapazität in gleiche oder verschieden starke Gruppen eingeteilt sind und so mit den Kupferscheiben (3) der Löschfunkenstreckei verbunden, sind.
9. Überspannungsableiter nach Anspruch i bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ganze Anordnung in einem Porzellanzylinder (ii) angeordnet ist. Angezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 635 675.