Über spa nnungs.Schutzeinriehtun g. Es ist bekannt, elektrische Anlagen, ins besondere Freileitungen, mit Schutzfunken strecken auszurüsten, welche die schwächste Stelle der Anlage bilden, und über welche etwa auftretende Überspannungswellen abge leitet werden. Es ist ferner bereits bekannt, Ableiterfunkenstrecken innerhalb eines mit Luft oder Gas gefüllten Behälters anzuord nen und in Reihe damit eine Schaltstelle für die Stromunterbrechung zu legen, an welcher der Lichtbogen durch die vom Lichtbogen der Funkenstrecke erzeugte Luft- oder Gasströ mung aus dem Behälter heraus beblasen und gelöscht wird.
Schliesslich sind auch Schutz einrichtungen bekannt, welche aus der Rei henschaltung einer Luftfunkenstrecke und eines Löschrohres, zum Beispiel aus orga nischem Material, mit zwei Elektroden be stehen, welches den bei einer Lichtbogenbil- dung zwischen seinen Elektroden nach fliessenden Strom dadurch unterbricht, dass die dabei erzeugten Gase den Lichtbogen be- spülen und entionisieren und somit löschen. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich der Überschlag an der Funkenstrecke nicht zu einer Betriebsstörung auswirken kann.
Die Anwendung einer solchen Schutzeinrichtung ergibt die Möglichkeit, die Isolierabstände in Hochspannungsschaltanlagen zu verkleinern, die sich aus der grundsätzlichen Forderung ergeben, dass die Isolationsfestigkeit der Schaltanlage grösser ist als diejenige der Frei leitung. Es hat sich indessen gezeigt, dass die Löschwirkung der Löschröhre im üblichen Stromgebiet nicht überall gleich einwandfrei ist, insbesondere ist die Unterbrechung klei ner Ströme meist unsicher. Diese Schwierig keit wächst mit zunehmender Betriebsspan nung.
Der Ersatz des Löschrohres durch einen Ölschalter erweist sich wegen seiner langen Abschaltzeit als ungeeignet, weil der über die Funkenstrecke fliessende Strom, der ein Kurz schlussstrom sein kann, zu lange - dauern würde, so dass im Leitungsnetz unerwünschte Betriebsstörungen entstehen können.
Gegenstand der Erfindung ist nun eine Überspannungs-Schutzeinrichtung für elek trische Anlagen, bestehend aus einer Funken strecke und einer beblasenen LTnterbreeliungs- stelle für den nach Erde abfliessenden Strom in Reihenanordnung, bei der die geschilderten Mängel dadurch behoben sind.
dass für die Stromunterbrechung ein Schaltelement be nutzt ist, dessen Trennkontakte von einem unter Druck stehenden Löschmittel bebbisen werden, welches ausserhalb des Schaltelemen-. tes erzeugt und einem dauernd unter Druck gehaltenen Vorratsbehälter entnommen wird. Die Einrichtung gemäss der Erfindung bietet Gewähr für die sichere Löschwirkung so wohl bei kleinen als auch bei grossen Strö men und bei jeder Betriebsspannung.
Ausser dem ergeben sich sehr kleine Abschaltzeiten, so dass beim Ansprechen der Vberspannungs- Schutzeinrichtung unerwünschte Betriebs störungen im Leitungsnetz nicht entstehen können.
In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung schematisch im Schnitt durch das Schaltelement in Fig. 1 und 2 dar gestellt.
Die Einrichtung zum Schutze der Leitung <I>a</I> besteht aus der Luftfunkenstrecke h. zum Beispiel einem Hörnerableiter üblicher Bau art und dem damit in Reihe angeordneten Schaltelement c, das auf den geerdeten Druelfluftbehälter d aufgebaut ist, der in be kannter Weise von einer Druckluftversor- gungsanla.ge gespeist und dauernd auf einem bestimmten Druck gehalten wird.
Die Trenn kontakte des Schaltelementes c bilden den Abschluss einer aus einem Isolator bestehen den Kontaktkammer e, der die Drueklnft aus dem Behälter<I>d</I> über das Blasventil <I>f</I> zuge führt wird. Das Blasventil kann in Ab hängigkeit von dem bei einem Überschlag der Funkenstrecke b nach Erde abfliessenden Strom durch ein Relais p elektropneumatisch gesteuert werden, wobei die Kontakte des Schaltelementes durch die in die Kontakt kammer einströmende Druckluft, welche auf die Fläche des beweglichen Kontaktes ein wirkt und diesen entgegen einer Feder an hebt,
getrennt werden und gleichzeitig der Offiiungslichtbogen zwischen ihnen entioni- siert und gelöscht wird. Dabei kann entwe der nur einer der Trennkontakte oder es kön nen auch beide Kontakte gegeneinander be- -egt werden. Zweckmässig wird dafür ge sorgt, dass die Trennkontakte selbsttätig wie der schliessen. Beim Ausführungsbeispiel ist der feste Kontakt g des Schaltelementes c ge erdet, und der bewegliche Kontakt la ist mit:: dem einen Pol des Hörnerableiters b verbun den.
Die Anordnung kann selbstverständlich auch umgekehrt sein, ebenso kann der Kon takt 1z als Diise ausgebildet sein, die in einen Auspuffraum k mit Schalldämpfer mündet.
Die Erdung des einen Kontaktes des Schaltelementes c kann entweder unmittelbar oder mittelbar über einen Hilfslichtbogen er folgen. Dieser Hilfslichtbogen kann zwischen Hilfselektroden des Schaltelementes gebildet werden, wozu beispielsweise die Hilfsfunken strecke in den festen Kontakt des Schaltele mentes eingebaut sein kann. Der Kontakt wird dann zweckmässig in das Isolierrohr i so eingebettet, dass er mit einem in das Iso- lierrohr ragenden Fortsatz des Blasventils f die Hilfsfunkenstrecke bildet. Der an. dieser Hilfsfunkenstrecke erzeugte Hilfslichtbogen kann nun unter Ausnutzung seiner Licht-.
Wärme- oder Druckwirkung dazu benutzt werden, das Blasventil f entgegen dem Druck der Blasluft im Behälter d zu öffnen, wie beim Ausführungsbeispiel angenommen. Das Blasventil <I>f</I> besitzt einen Kolben in, der in dem Isolierrohr i gleitend geführt ist, und der mit dem verlängerten Ende des Kontaktes g des Schaltelementes c die Hilfsfunkenstrecke o bildet.
Die Hilfsfunkenstrecke o kann da durch zum Betätigen des Blasventils benutzt werden, dass durch den Hilfslichtbogen ein Explosivstoff zur Zündung gebracht wird, der in dem durch den Kolben n abgeschlos senen zylindrischen G-leitrauin des Isolierkör pers i untergebracht ist. Die Elektroden der Hilfsfunkenstrecke können auch durch einen Schmelzkörper verbunden sein, bei dessen Durchschmelzen der Explosivstoff entzündet wird. Für die Druckerzeugung kann ferner eine leicht kondensierbare, sich nicht zerset- zende Flüssigkeit (z. B. Quersilber) verwen det werden.
Zur eventuellen Erhöhung des Druckes auf dem Kolben m. können auch zu sätzliche Mittel vorgesehen sein, zum Beispiel können in der Nähe des Hilfsbogens gasab gebende Stoffe, wie Fiber, Harnstoffpro- dukte, usw. angeordnet werden. Bei Benut zung einer Flüssigkeit (Quecksilber) für die Druckerzeugung werden zweckmässig beson dere Dichtungen vorgesehen, um Flüssig keitsverluste zu verhüten. Für die Steuerung des Blasventils kann auch eine vom Hilfs lichtbogen beeinflusste Photozelle benutzt werden.
Auch ist es ohne weiteres möglich, den Hilfslichtbogen ausserhalb des Schalt elementes zu erzeugen, und mit Hilfe der be schriebenen Mittel das Blasventil zu steuern. Anstatt das Blasventil f unmittelbar vom Hilfslichtbogen zu steuern, besteht die Mög lichkeit, den Hilfslichtbogen zur Steuerung eines Hilfsventils zu benutzen, welches sei nerseits das Blasventil öffnet.
Eine weitere - Ausführungsmöglichkeit besteht darin, den Kontakt g des Schaltele mentes in ein Schaltrohr einzubauen, das aus dem Isolierrohr i mit dem in das Rohrinnere nur wenig hineinverlängerten Schaltkontakt g und dem gleitend darin geführten Kolben ansatz m des Blasventils <I>f</I> als Elektroden besteht, wie in Fig. 2 gezeigt.
Auch in diesem Falle wird beim Ansprechen der Überspan- nungs-Schutzeinrichtung durch den im Schaltrohr auftretenden Funkenüberschlag ein Druck erzeugt, durch den der Kolben ni vorgetrieben und das Blasventil f geöffnet und nach Entionisieren und Löschen des<B>Off</B> - nungslichtbogens zwischen diesem selbsttätig geschlossen werden.
Das Schaltrohr dient dabei für das Abschalten kleiner Ströme, während bei Auftreten grosser Ströme die Druckerzeugung durch den Hilfslichtbogen so gross ist, dass das Blasventil f betätigt wird und die Abschaltung durch das Schalt element<I>g, h</I> erfolgt.
In Reihe mit der Funkenstrecke b und den Trennkontakten g, <I>h</I> des Schaltelementes c und somit parallel zur Hilfsfunkenstrecke o bezw. dem Schaltrohr kann der Widerstand n geschaltet sein, der durch die ihm parallele Funkenstrecke o kurzgeschlossen wird, sobald die Spannung am Widerstand einen bestimm ten Wert überschreitet.
Dies bietet insbeson dere bei Verwendung einer stromabhängigen Auslösung durch ein Relais p für die Steue rung des Blasventils f den Vorteil, dass diese Auslösung nur so lange wirksam ist, als der nach Erde abfliessende Strom durch den Wi derstand n begrenzt ist, während bei Kurz schluss des Widerstandes die Auslösung in der geschilderten Weise durch den Hilfslicht bogen erfolgt. Die stromabhängige elektro- pneumatische Steuerung kann dabei in be kannter Weise sowohl unmittelbar als auch mittelbar über ein Hilfssteuerventil auf das Blasventil f einwirken.
About voltage protection device. It is known to equip electrical systems, in particular overhead lines, with protective sparks, which form the weakest point of the system, and over which any overvoltage waves that occur are diverted. It is also already known to arrange discharge spark gaps within a container filled with air or gas and in series with it to place a switching point for the power interruption at which the arc blows out of the container by the air or gas flow generated by the arc of the spark gap and is deleted.
Finally, protection devices are also known which consist of a series connection of an air spark gap and an extinguishing pipe, for example made of organic material, with two electrodes, which interrupts the current flowing between its electrodes when an arc is formed generated gases purge and deionize the arc and thus extinguish it. This ensures that the flashover at the spark gap cannot lead to a malfunction.
The use of such a protective device makes it possible to reduce the insulation distances in high-voltage switchgear, which result from the basic requirement that the insulation strength of the switchgear is greater than that of the overhead line. It has been shown, however, that the extinguishing effect of the extinguishing tube in the usual current area is not always perfect, in particular the interruption of small currents is usually unsafe. This difficulty increases as the operating voltage increases.
Replacing the extinguishing pipe with an oil switch proves to be unsuitable because of its long switch-off time, because the current flowing over the spark gap, which can be a short-circuit current, would last too long, so that undesirable operational disruptions can occur in the line network.
The invention now relates to an overvoltage protection device for electrical systems, consisting of a spark gap and a blown LTnterbreeliungs- point for the current flowing to earth in a row arrangement, in which the deficiencies described are eliminated.
that a switching element is used for the current interruption, the isolating contacts of which are buffed by a pressurized extinguishing agent, which is outside the switching element. tes is generated and taken from a reservoir that is kept constantly under pressure. The device according to the invention guarantees the reliable extinguishing effect both with small and large currents and with any operating voltage.
In addition, the switch-off times are very short, so that when the overvoltage protection device responds, undesirable operating faults in the line network cannot occur.
In the drawing, Ausführungsbei are playing the invention schematically in section through the switching element in Figs. 1 and 2 is provided.
The device for protecting the line <I> a </I> consists of the air gap h. For example, a horn arrester of conventional construction and the switching element c arranged in series with it, which is built on the grounded compressed air tank d, which is fed in a known manner by a compressed air supply system and is kept permanently at a certain pressure.
The isolating contacts of the switching element c form the end of a contact chamber e consisting of an insulator, to which the pressure from the container <I> d </I> is fed via the blow valve <I> f </I>. The blow valve can be controlled electropneumatically by a relay p as a function of the current flowing to earth in the event of a rollover of the spark gap b, the contacts of the switching element being controlled by the compressed air flowing into the contact chamber, which acts on the surface of the movable contact and lifts this against a spring,
are separated and at the same time the opening arc between them is deionized and extinguished. Either only one of the isolating contacts or both contacts can be moved against each other. It is expediently ensured that the isolating contacts close again automatically. In the exemplary embodiment, the fixed contact g of the switching element c is earthed, and the movable contact la is verbun with: one pole of the horn conductor b.
The arrangement can of course also be reversed, and the contact 1z can also be designed as a nozzle which opens into an exhaust chamber k with a muffler.
The grounding of one contact of the switching element c can follow either directly or indirectly via an auxiliary arc. This auxiliary arc can be formed between auxiliary electrodes of the switching element, for which purpose, for example, the auxiliary spark can be built into the fixed contact of the switching element. The contact is then expediently embedded in the insulating tube i in such a way that it forms the auxiliary spark gap with an extension of the blow valve f projecting into the insulating tube. The on. This auxiliary spark gap generated auxiliary arc can now utilizing its arc.
Heat or pressure effect can be used to open the blow valve f against the pressure of the blown air in the container d, as assumed in the embodiment. The blow valve <I> f </I> has a piston in which is slidably guided in the insulating tube i and which forms the auxiliary spark gap o with the extended end of the contact g of the switching element c.
The auxiliary spark gap o can be used to actuate the blow valve by causing an explosive to be ignited by the auxiliary arc, which is housed in the cylindrical G-leitrauin of the insulating body i closed by the piston n. The electrodes of the auxiliary spark gap can also be connected by a melting body, the explosive being ignited when it melts through. An easily condensable, non-decomposing liquid (e.g. cross silver) can also be used to generate pressure.
To possibly increase the pressure on the piston m. Additional means can also be provided, for example gas-emitting substances such as fibers, urea products, etc. can be arranged in the vicinity of the auxiliary arch. When using a liquid (mercury) to generate pressure, it is advisable to use special seals to prevent liquid losses. A photocell influenced by the auxiliary arc can also be used to control the blow valve.
It is also easily possible to generate the auxiliary arc outside of the switching element, and to control the blow valve with the help of the means described. Instead of controlling the blow valve f directly from the auxiliary arc, there is the possibility of using the auxiliary arc to control an auxiliary valve which, on the other hand, opens the blow valve.
Another option is to install the contact g of the switching element in a switching tube, which consists of the insulating tube i with the switching contact g, which is only slightly extended into the interior of the tube, and the sliding piston attachment m of the blow valve <I> f </ I > consists of electrodes, as shown in FIG.
In this case, too, when the overvoltage protection device responds, the sparkover occurring in the switching tube generates a pressure which drives the piston ni forward and opens the blow valve f and, after deionizing and extinguishing the <B> Off </B> - voltage arc be closed automatically between this.
The switching tube is used to switch off small currents, while when large currents occur, the pressure generated by the auxiliary arc is so great that the blow valve f is actuated and the switching element <I> g, h </I> is switched off.
In series with the spark gap b and the isolating contacts g, <I> h </I> of the switching element c and thus parallel to the auxiliary spark gap o respectively. the switching tube can be connected to the resistor n, which is short-circuited by the spark gap o parallel to it as soon as the voltage across the resistor exceeds a certain value.
In particular when using a current-dependent triggering by a relay p for the control of the blower valve f, this has the advantage that this triggering is only effective as long as the current flowing to earth is limited by the resistor n, while in the event of a short circuit of the resistance, the triggering takes place in the manner described by the auxiliary light arc. The current-dependent electro-pneumatic control can act in a known manner on the blow valve f both directly and indirectly via an auxiliary control valve.