DE1098592B

DE1098592B - Surge arrester with extinguishing spark gap and voltage-dependent resistors for high voltages

Info

Publication number: DE1098592B
Application number: DEL22757A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Willy Rabus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1955-08-22
Filing date: 1955-08-22
Publication date: 1961-02-02

Description

Überspannungsableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigen Widerständen für hohe Spannungen Überspannungsableiter mit Löschfunkenstrecke und spannungsabhängigen Widerständen besitzen eine besonders .große Bedeutung bei der Festlegung des Schutzpegels für Anlagen besonders hoher Betriebsspannungen, das sind Spannungen über etwa 110000V zwischen den Phasen. Die Ableiter normaler Ausführung, wie etwa in Fig. 1 dargestellt, ergeben aber bei sehr hohen Spannungen sehr große Bauhöhen, so daß schon -die verschiedensten Vorschläge gemacht wurden, die Bauhöhe zu reduzieren.Surge arrester with quenching spark gap and voltage-dependent Resistors for high voltages Surge arresters with extinguishing spark gap and Voltage-dependent resistors are particularly important for the Definition of the protection level for systems with particularly high operating voltages, the there are voltages above about 110000V between the phases. The arresters of normal design, as shown for example in Fig. 1, but result in very high voltages at very high voltages Construction heights, so that a wide variety of suggestions have already been made, the construction height to reduce.

Zunächst sei der Aufbau eines Überspannungsableiters nach Fig. 1 erläutert. Mit 1 ist hier -die Löschfunkenstrecke bezeichnet, die aus voneinander distanzierten einzelnen Elektroden besteht. Die Bauhöhe dieser Löschfunkenstrecke ergibt sich dadurch, .daß an ihr normalerweise die Netzspannung ansteht, darüber hinaus muß ihre Isolation mit Sicherheit größer sein als ihrer Ansprechspannung entspricht.First, the structure of a surge arrester according to FIG. 1 will be explained. 1 here denotes the quenching spark gap that is distanced from one another individual electrodes. The height of this extinguishing spark gap results because the mains voltage is normally present at it, it must also their isolation will definitely be greater than their response voltage.

Mit dieser Löschfunkenstrecke ist ein Stapel spannungsabhängiger Widerstände 2, meist aus einzelnen Scheiben bestehend, .in Serie geschaltet. Bei hohen Betriebsspannungen ist es teilweise üblich, die Löschfunkenstrecke 1 durch Steuerwiderstände, hier als Ringstapel 3 dargestellt, abzuschirmen, damit bis zur Wechselansprechspannung .eine anliegende Wechselspannung sich möglichst gleichmäßig über :die Löschfunkenstrecke verteilt. Der Netzanschluß ist in Fig. 1 mit 4, der Erdanschluß mit 5 bezeichnet. Die Bauhöhe des Widerstandsstapels 2 muß mindestens so groß sein, daß bei -der stoßmäßig an ihr auftretenden Restspannung des Ableiters kein Überschlag stattfinden kann.With this quenching spark gap is a stack of voltage-dependent resistors 2, mostly consisting of individual disks, connected in series. At high operating voltages it is sometimes common to cut the quenching spark gap 1 through control resistors, here Shown as a ring stack 3, shield so that up to the alternating response voltage .an applied alternating voltage spreads as evenly as possible over: the quenching spark gap distributed. The mains connection is denoted by 4 in FIG. 1, and the earth connection by 5. The overall height of the resistor stack 2 must be at least so large that the shock-like no flashover can take place on the residual voltage of the arrester.

Die bisher vorgeschlagenen Maßnahmen zu einer Reduzierung der Bauhöhe solcher Überspannungsableitcr laufen teilweise darauf hinaus, daß die Scheiben, aus denen der Widerstandsstape12 aufgebaut ist, als Ringe ausgebildet werden, in die die Funkenstrecke versenkt eingebaut wird. Damit ergeben sich aber zwischen Funkenstrecke und Begrenzungswiderstand Spannungsdifferenzen, die zu einer aufwendigen Bauart führen.The measures proposed so far to reduce the overall height Such surge arresters sometimes result in the disks, from which the resistance stack 12 is constructed, are formed as rings, in which the spark gap is installed countersunk. However, this results in between Spark gap and limiting resistor voltage differences that lead to an expensive Lead type.

Es sind auch schon Ventilableiter mit zwei oder mehreren nebeneinander angeordneten Stapeln von Funkenstreckengruppen und spannungsabhängigen Widerständen sowie mit isolierenden Zwischenlagen bekanntgeworden, wobei die an beiden Seiten mit leitenden Belägen versehenen Zwischenlagen die Stapel in eine Mehrzahl von Teilen aufteilen. Die leitenden Beläge in einem Stapel sind dabei durch besondere Verbindungsleiter mit den leitenden Belägen des anderen Stapels so verbunden, daß -eine Reihenschaltung der durch die isolierenden Zwischenlagen getrennten Teile der Stapel entsteht Im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung, bei der es sich lediglich um die Stapelung von einzelnen Widerstandsscheiben zu entsprechenden Säulen handelt, wobei dann den einzelnen aus Widerstandsscheiben gebildeten Teilstapeln eine gemeinsame Löschfunkenstrecke vorgeschaltet ist, handelt es sich bei dem bekannten Ventilableiter bei den einzelnen Teilen -der Stapel jeweils um vollständige aus Funkenstrecke und spannungsabhängigen Widerständen bestehende Ableiterelemente. Auf Grund der Tatsache, daß der Isolationsaufwand nicht llincar mit der Spannung, sondern in einem wesentlich stärkeren Maße ansteigt, ergibt sich bei den bekannten Ventilableitern vergleichsweise zu der vorliegenden Erfindung der Nachteil, daß .in Achsrichtung der einzelnen Stapel ein erheblich größerer Isolationsaufwand erforderlich wird, @da nämlich die zwischen den einzelnen, vollständigen Teilableitern liegenden Spannungen höher sind als bei einer Anordnung nach der Erfindung.There are already valve arresters with two or more side by side arranged stacks of spark gap groups and voltage-dependent resistors as well as having become known with insulating intermediate layers, with those on both sides intermediate layers provided with conductive coatings divide the stacks into a plurality of parts split up. The conductive coverings in a stack are connected by special connecting conductors connected to the conductive coatings of the other stack in such a way that -a series connection the parts of the stack separated by the insulating intermediate layers are produced in Contrasted with the present invention, which is just about stacking is from individual resistance disks to corresponding pillars, then the individual partial stacks formed from resistance disks a common quenching spark gap is connected upstream, it is the known valve arrester in the individual Divide the stack in each case by a complete spark gap and voltage-dependent Resistances existing arrester elements. Due to the fact that the isolation effort not llincar with the tension, but increases to a much greater extent, results in the known valve arresters in comparison to the present one Invention the disadvantage that .in the axial direction of the individual stack a considerable greater isolation effort is required, @ because the between the individual, complete partial arresters are higher than in an arrangement according to the invention.

Auf Grund der erheblich :größeren Spannungsdifferenzen sind bei der bekannten Ventilahleiterausführung auch zwischen den nebeneinander liegenden einzelnen Stapeln entsprechend bemessene Isolationszwischenlagen vorzusehen, so -daß die Bauhöhe solcher Ableiter auch in radialer Richtung gesehen erheblich größer wird, als bei einem nach der Erfindung ausgelegten Überspannungsableiter. Außerdem wird die Isolation als solche bei den bekannten Ventilableitern infolge der Verwendung von vollständigen Ableiterelementen mit Funkenstrecke ständig spannungsmäßig beansprucht, wobei diese Beanspruchung beim Ansprechen des Ableiters noch wesentlich stärker wird. Demgegenüber wird der gemäß der Erfindung aus einzelnen Widerstandsscheiben gebildete Stapel nur bei Stoß und nur mit sehr kleinen Spannungädifferenzen zwischen den einzelnen -Scheiben und Stapeln belastet.Due to the considerable: larger voltage differences are in the known Ventilahleiterausführung also between the adjacent individual Provide stacking appropriately sized insulation layers so that the overall height such arrester is also seen in the radial direction considerably larger than in a surge arrester designed according to the invention. It also becomes the isolation as such in the known valve arresters due to the use of complete Arrester elements with spark gaps constantly stressed, with these The stress when the arrester responds is even greater. In contrast is the stack formed from individual resistance disks according to the invention only with impact and only with very small voltage differences between the individual slices and stacks.

Aus diesem Grunde wurden bereits auch Überspannungsableiter bekannt, bei denen mehrere Ableiterwiderstände gemeinsam in Hohlisolatoren mit Metallkappen zu relativ langen Elementen vereinigt undals Glieder eines mehrsäuligen Isolierstutzers verwendet wurden. Bei mehrsäuligen Ableitern stellen dabei diese Glieder Teile des mehrsäuligen Ableiters .dar, die sich in den einzelnen Säulen in der Höhe mit Isolatoren abwechseln. Wie leicht einzusehen ist, erfordert ein @derartiger Überspannungsableiter .auch noch eine große Höhe und eine .große Zahl von Hohlisolatoren. Aus diesem Grunde wurden ferner Überspannungsableiter bekannt, bei .denen die Elemente des Ableiters auf mindestens zwei Säulen verteilt wurden, die innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses angeordnet wurden. Auch bei dieser Anordnung innerhalb des Gehäuses sind die Ableiterwi.derstandselemente in der Höhe in gestaffelter Verteilung untermischt mit relativ hohen Isoliergliedern, wobei die Säulen untereinander durch mechanisch verbindende Ableiterwiiderstandselemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.For this reason, surge arresters have also become known, in which several arrester resistors together in hollow insulators with metal caps united to form relatively long elements and as members of a multi-column insulating support were used. In the case of multi-column arresters, these links represent parts of the multi-column arrester .dar, which are located in the individual columns in height with insulators alternate. As is easy to see, such a surge arrester is required .also a large height and a large number of hollow insulators. For this reason Surge arresters were also known, with .denen the elements of the arrester were distributed on at least two pillars within a common housing were ordered. With this arrangement within the housing, too, the arrester resistors are stand-alone elements in height in a staggered distribution mixed with relatively high insulating members, wherein the columns are interconnected by mechanically connecting arrester resistance elements are electrically connected in series.

Dieser Ableiteraufbau weist ebenfalls eine verhältnismäßig große tote Höhe und damit einen großen toten Raum auf, -da ein wesentlicher Teil .der Höhe nur aus Isolatoren besteht. Dieser Nachteil wird nun durch die Erfindung beseitigt. Diese besteht -darin, daß jede Widerstandsscheibe der Säulen einzeln isoliert ist und daß die gegenseitige Zu.samm-enschaltung der auf -die einzelnen Widerstandssäulen verteilten Wi-derstandsschoiben so erfolgt, daß zwischen zwei übereinanfderliegenden Widerstandsscheiben einer Säule nur eine Spannungsdifferenz auftritt, die -der Serienschaltung einer solchen Zahl von Widerstandsscheiben- entspricht als zu dieser Säule geometrisch parallele Widerstandssäulen vorhanden sind. Damit ergibt sich innerhalb einer Säule ein Minimum von Isolationsmaterial. Bei geeigneter Bemessung beträgt dieses nur etwa 5 bis 10 11/o der Säulenhöhe.This arrester structure also has a relatively large dead height and thus a large dead space, since a substantial part of the height consists only of insulators. This disadvantage is now eliminated by the invention. This consists of the fact that each resistance disk of the pillars is individually isolated and that the mutual connection of the resistance disks distributed on the individual resistance columns takes place in such a way that only a voltage difference occurs between two resistance disks of a column lying on top of each other Series connection corresponds to such a number of resistance disks as there are resistance columns that are geometrically parallel to this column. This results in a minimum of insulation material within a column. If dimensioned appropriately, this is only about 5 to 10 11 / o of the column height.

Ein Ausführungsbeispiel ,der Erfindung ,ist in Fig. 2 schematisch dargestellt. Mit 1 ist wieder die Löschfunkenstrecke -des Ableiters bezeichnet, mit 3 der Widerstandszylinder für die Steuerung der Löschfunkenstrecke 1. Der Widerstandsstapel ist in Fig. 2 in drei Teilstapel unterteilt, wovon die Widerstandsscheiben des rechten Stapels mit 6 bezeichnet sind, während. mit 7 isolierende Zwischenlagen aus einem möglichst wärmebeständigen Isolierstoff, etwa Glimmer oder einem ähnlichen Stoff, gekennzeichnet sind. Genau entsprechend sind die banden anderen Widerstandsstapel aufgebaut, die Schaltverbindungen zwischen dem rechten und,dem mittleren Stapel sind mit 8 bezeichnet, -die .anderen erforderlichen Schaltverbindungensind in Rig. 2 ohne weiteres zu erkennen. Die drei Widerstandsstapel werden zweckmäßig zwischen zwei metallischen Endplatten 9 und 10 angeordnet. Weiter empfiehlt es sich, die Widerstandsstapel einschließlich der isolierenden Zwischenlagen und der Schaltverbindungen gemeinsam mit einem .isolierenden Klebelack zu überziehen, mit dem auch noch die Endplatten 9 und 10 an dendrei Teilstapeln befestigt werden können, so daß der -so hergestellte Widerstandsstapel eine kompakte Einheit bildet. Da die isolierenden Zwischenlagen 7 sehr dünn gehalten werden können - an ihnen tritt ja nur für die äußerst kurze Zeit eines Ansprechvorgangs des Ableiters überhaupt eine Spannung auf - ergibt sieh bei einem Ableiter, der nach Fig. 2 ausgeführt ist, gegenüber einem Ableiter nach Fig. 1 eine Ersparnis an der Höhe des Widerstandsstapels, .die nahezu 2/s der ursprünglichen Höhe rausmacht.An embodiment of the invention is shown schematically in FIG shown. 1 again denotes the extinguishing spark gap of the arrester, with 3 the resistance cylinder for controlling the extinguishing spark gap 1. The resistance stack is divided in Fig. 2 into three sub-stacks, of which the resistance disks of the right Stack are denoted by 6, while. with 7 insulating intermediate layers from one Insulating material that is as heat-resistant as possible, such as mica or a similar material, Marked are. Correspondingly, the bands are other resistance stacks established the interconnections between the right and the middle stack are denoted by 8, -the other required circuit connections are in Rig. 2 can be recognized without further ado. The three resistor stacks are conveniently between two metallic end plates 9 and 10 are arranged. It is also recommended that the Resistor stacks including the insulating intermediate layers and the circuit connections to be covered together with an insulating adhesive varnish, with which the End plates 9 and 10 can be attached to the three sub-stacks so that the -so The resistor stack produced forms a compact unit. Because the insulating Intermediate layers 7 can be kept very thin - they are only used for that an extremely short time for the arrester to respond on - results in an arrester, which is designed according to Fig. 2, opposite an arrester according to FIG. 1, a saving in the height of the resistor stack, .die almost 2 / s of the original height.

Weiterhin werden die Teilstapel in einem gleichseitigen Vieleck, bei drei Stapeln .also in einem gleichseitigen Dreieck nach Fig. 3 angeordnet und zusammen mit der Löschfunkenstrecke und dem allenfalls vorhandenen Steuerwiderstand derselben in einem gemeinsamen Isoliergehäuse, das meist wohl aus keramischem Isoliermaterial bestehen wird und atmungsfest abgedichtet ist, untergebracht.Furthermore, the sub-stacks are in an equilateral polygon, at three stacks .also arranged in an equilateral triangle according to FIG. 3 and together with the quenching spark gap and the possibly existing control resistor of the same in a common insulating housing, which is usually made of ceramic insulating material will exist and is sealed breathable, housed.

Es hat sich weiter als zweckmäßig herausgestellt, Ableiter hoher Nennspannung in Teilableüter kleiner Spannung aufzulösen, da sich solche Teilableiter in größerer Stückzahl weit wirtschaftlicher herstellen lassen als einzelne Ableiter hoher und höchster Nennspannungen.It has also been found to be useful to have a high rated voltage arrester dissolve in partial arresters of low voltage, since such partial arresters are in larger Can be produced much more economically than individual arresters of high and highest nominal voltages.

Um die Teilwiderstandsstapel möglichst einfach aufbauen zu können, empfiehlt es sich, .die Kantender einzelnen Widerstandsscheiben etwas anzuschrägen und die isolierenden Zwischenlagen mit dem gleichen Durchmesser wie die Wiederstandsscheiben selbst auszuführen. Die Widerstandssäulen können dann in einer einfachenZylinderform gestapelt und auch leicht mit dem isolierenden Klebelack überzogen werden.In order to be able to set up the partial resistor stacks as simply as possible, It is advisable to bevel the edges of the individual resistance disks a little and the insulating spacers with the same diameter as the resistance washers to do it yourself. The resistance pillars can then be in a simple cylindrical shape stacked and also lightly coated with the insulating adhesive varnish.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Surge arrester with quenching spark gap and voltage-dependent resistors, which are divided into several columns and arranged in a common housing, characterized in that each resistance disk of the columns is individually isolated, and that the mutual interconnection of the resistance disks distributed on the individual resistance columns takes place in this way that between two superposed resistance disks of a column only a voltage difference occurs which corresponds to the series connection of such a number of resistance disks as there are resistance columns that are geometrically parallel to this column.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the resistance columns with an insulating Adhesive varnish are coated.

3. Surge arrester according to claim 1 and 2, characterized characterized in that the resistance disks are arranged between common end disks and these are firmly connected to the resistance columns.

4. Surge arrester according to claims 1 to 3, characterized in that the individual resistance columns are arranged symmetrically to an axis.

5. Surge arrester according to claim 1 to 4, characterized in that the insulating housing is sealed to be breathable is. Publications considered: Swiss patent specification No. 304160.