DE1254229B

DE1254229B - Surge arrester for maximum voltage

Info

Publication number: DE1254229B
Application number: DEA32396A
Authority: DE
Inventors: Fernand Martin
Original assignee: ACEC SA
Current assignee: Umicore NV SA
Priority date: 1958-07-07
Filing date: 1959-07-06
Publication date: 1967-11-16
Also published as: BE580337A; US2946920A; ES250603A1; FR1206291A

Description

Überspannungsableiter für Höchstspannung Die Erfindung bezieht sich auf einen überspannungsableiter für Höchstspannung, in dem gleiche Elemente zu einer Säule aufgestapelt sind, wobei jedes Element ein aus zwei unter sich gleichen Teilen zusammengesetztes Gehäuse aufweist, das Funkenstrecken und/oder spannungsabhängige Widerstände enthält.Surge arrester for extra high voltage The invention relates to on a surge arrester for extra high voltage, in which the same elements become one Columns are stacked, each element being one of two equal parts Has composite housing, the spark gaps and / or voltage-dependent Contains resistors.

Die meisten bekannten Cberspannungsableiter bestehen aus einer Funkenstrecke, die mit einem sogenannten »nichtlinearen« Widerstand in Reihe liegt, dessen Wert um so kleiner wird, je größer die Spannung an seinen Klemmen ist. Derartige überspannungsleiter haben im allgemeinen die Form einer Säule aus einem Stapel von Blocks mit veränderlichem Widerstand, über dem ein durch eine gewisse Zahl von in Reihe geschalteten Funkenstrecken gebildeter Funkenstreckenblock liegt. Die Zahl der Widerstandsblocks sowie die Kenngrößen der Funkenstrecke hängen von der Betriebsspannung ab. Wenn diese sehr hoch ist (z. B. 300 kV zwischen Leitung und Erde), kann der Überspannungsableiter nicht in einer einzigen Säule ausgeführt werden, da hierbei ein Apparat mit einer im Verhältnis zu seinem Durchmesser zu großen Höhe entstehen würde, was ihn außer den Herstellungsschwierigkeiten empfindlich und sperrig machen würde.Most known surge arresters consist of a spark gap, which is in series with a so-called "non-linear" resistor, its value the greater the voltage on its terminals, the smaller it becomes. Such surge conductors are generally in the form of a column of a stack of blocks of variable Resistance across which a certain number of spark gaps connected in series formed spark gap block lies. The number of resistor blocks and the parameters the spark gap depend on the operating voltage. If this is very high (e.g. B. 300 kV between line and earth), the surge arrester cannot be used in a single column, as this is an apparatus with a ratio to its diameter too great height would arise, what it besides the manufacturing difficulties sensitive and bulky.

Zur Vermeidung dieses Nachteils sind bereits Überspannungsableiter bekannt, bei denen die Widerstände und die Funkenstrecken zum Teil ringförmig und zum Teil zylindrisch ausgebildet sind. Die zylindrischen Glieder sind innerhalb der ringförmigen Glieder angeordnet, und der Stromkreis verläuft abwechselnd über die zylindrischen und die ringförmigen Glieder. Dadurch kann zwar die Bauhöhe verringert werden, aber es besteht der Nachteil, daß zwei verschiedene Formen von Widerständen und Funkenstrecken verwendet werden müssen. Ferner müssen die Glieder unter Einfügung der entsprechenden Isolierteile und Verbindungsleiter einzeln auf- und ineinandergeschachtelt werden. Die Herstellung ist daher verhältnismäßig teuer.Surge arresters are already available to avoid this disadvantage known, in which the resistances and the spark gaps are partly ring-shaped and are partly cylindrical. The cylindrical members are inside of the annular members arranged, and the circuit runs alternately across the cylindrical and the annular members. This can reduce the overall height but there is the disadvantage that two different forms of resistors and spark gaps must be used. Furthermore, the links must be inserted the corresponding insulating parts and connecting conductors individually nested on top of one another will. The production is therefore relatively expensive.

Die Verwendung verschieden geformter Glieder wird bei anderen bekannten überspannungsableitern vermieden, bei denen die Widerstände und die Funkenstrecken in Isoliergehäusen untergebracht sind, die aus zwei unter sich gleichen Teilen zusammengesetzt sind. Jedes Teil besteht aus zwei nebeneinanderliegenden zylindrischen Hohlräumen, von denen der eine die doppelte Höhe des anderen hat. Bei Zusammenbau werden die beiden niederen Hohlräume von zwei Teilen aneinandergefügt, so daß drei Hohlräume entstehen, die auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Jeder Hohlraum enthält eine Säule aus aufeinandergestapelten Funkenstrecken und Widerständen. Auch bei diesen überspannungsableitern ist aber der Zusammenbau verhältnismäßig kompliziert, und beim Aufeinanderstapeln mehrerer Isoliergehäuse muß die richtige gegenseitige Lage genau beachtet werden.The use of variously shaped links is known in others Surge arresters avoided in which the resistors and the spark gaps are housed in insulating housings, which are composed of two identical parts are. Each part consists of two adjacent cylindrical cavities, one of which is twice the height of the other. When assembled, the two lower cavities of two parts joined together, so that three cavities arise that lie on the corners of an equilateral triangle. Every cavity contains a column of stacked spark gaps and resistors. Even However, the assembly of these surge arresters is relatively complicated, and when stacking several insulating housings, the correct mutual Location must be carefully observed.

Ziel der Erfindung ist demgegenüber ein überspannungsableiter, bei dem die zweiteiligen Gehäuse leicht und schnell zusammengesetzt werden können und die so gebildeten Anordnungen ohne Beachtung besonderer Vorschriften einfach in beliebiger Zahl aufeinandergestapelt werden können.In contrast, the aim of the invention is a surge arrester which the two-part housing can be assembled easily and quickly and the arrangements formed in this way without observing special regulations simply in any number can be stacked on top of each other.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jedes Gehäuse aus zwei flachen Schalen besteht, von denen jede eine Öffnung aufweist, daß jeweils zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gehäusen eine Metallscheibe eingelegt ist und daß in jedem Gehäuse nebeneinander eine ungerade Anzahl von Blöcken, und zwar wenigstens ein Block aus einem Material mit spannungsabhängigem Widerstand und wenigstens ein Funkenstreckenblock angeordnet und unter sich und über die Schalenöffnungen mit den beiden anliegenden Metallplatten in Reihe geschaltet sind.According to the invention this is achieved in that each housing consists of two flat shells, each of which has an opening that each a metal disk is inserted between two consecutive housings and that in each housing side by side an odd number of blocks, at least a block made of a material with voltage-dependent resistance and at least one Spark gap block arranged and below and above the shell openings with the two adjacent metal plates are connected in series.

Bei dem nach der Erfindung ausgebildeten überspannungsableiter werden nicht ganze Stapel von Funkenstrecken und Widerständen in die Isoliergehäuse eingesetzt, sondern die Stapelbildung erfolgt dadurch, daß immer eine Metallplatte, eine Schale mit der entsprechenden ungeraden Anzahl (beispielsweise drei) Blöcke eine weitere Schale und wieder eine :Metallplatte in beliebiger Zahl aufeinandergestapelt werden.In the surge arrester designed according to the invention not whole stacks of spark gaps and resistors in the insulating housing used, but the stacking takes place in that there is always a metal plate, a shell with the corresponding odd number (for example three) blocks another Bowl and again one: metal plate can be stacked on top of each other in any number.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des.nach der Erfindung ausgeführten überspannungsableiters ist die sehr gleichmäßige Spannungsverteilung entlang des Stapels aus den Elementen. Er eignet sich daher besonders gut für Höchstspannungen. Die gleichmäßige Spannungsverteilung beruht darauf, daß die Isoliergehäuse der einzelnen Elemente eine sehr geringe Bauhöhe haben und daß zwischen zwei derartigen Gehäusen jeweils eine Metallplatte liegt. Dadurch wird eine axialsymmetrische Verteilung des elektrischen Feldes entlang der Säule erzwungen.Another major advantage of the executed according to the invention surge arrester is the very even distribution of voltage along the Stacks from the elements. It is therefore particularly suitable for extremely high voltages. The even voltage distribution is based on the fact that the insulating housing of the individual Elements have a very low overall height and that between two such housings each has a metal plate. This creates an axially symmetric distribution of the electric field along the column.

Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt F i g. 1 die Ansicht eines Elements des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters im zerlegten Zustand, F i g. 2 das Element von F i g. 1 in zusammengesetztem Zustand und F i g. 3 eine Schnittansicht eines überspannungsableiters, der aus Elementen nach F i g. 1 und 2 zusammengesetzt ist.The invention is described below by way of example with reference to the drawing explained. In it, F i g. 1 is a view of an element of the invention Surge arrester in the disassembled state, F i g. 2 the element of FIG. 1 in assembled state and F i g. 3 a sectional view of a surge arrester, which consists of elements according to FIG. 1 and 2 is composed.

Das in F i g. 1 dargestellte Element eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters enthält zwei Schalen 1 und 2 aus Isolierstoff, eine Metallplatte 3 mit einer Verdickung 4 und drei an ihrem Umfang angeordneten Löchern 5, zwei zylindrische Blocks 6 und 7 aus einem Werkstoff, dessen Widerstand in Abhängigkeit von der an ihre beiden parallelen Seiten angelegten Spannung veränderlich ist, einen Funkenstreckenblock 8, der z. B. aus in einen Isolierpreßstoff eingebetteten, in Reihe geschalteten Elementen gebildet ist, zwei Kontaktglieder 9 und 10 und Federn 11,12 und 13. Diese verschiedenen Teile sind so zusammengebaut, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist.The in Fig. 1 element of a surge arrester according to the invention contains two shells 1 and 2 made of insulating material, a metal plate 3 with a thickening 4 and three holes 5 arranged on its periphery, two cylindrical blocks 6 and 7 made of a material whose resistance depends on the two of them voltage applied to parallel sides is variable, a spark gap block 8, the z. B. is formed from embedded in an insulating, series-connected elements, two contact members 9 and 10 and springs 11, 12 and 13. These different parts are assembled as indicated by the dash-dotted lines.

Der Funkenstreckenblock 8 kann eine beliebige bekannte Ausbildung haben. Er ist an jedem Ende mit Elektroden 14 versehen. Das Kontaktglied 10 besitzt kleine Laschen 15 zur Befestigung der Federn 12 und 13.The spark gap block 8 can have any known design. It is provided with electrodes 14 at each end. The contact member 10 has small tabs 15 for fastening the springs 12 and 13.

Die Schale 1 enthält eine Öffnung 16 zur Aufnahme des Funkenstreckenblocks 8 und zwei Vertiefungen 17 und 18 zur Aufnahme der Widerstandsblocks 6 bzw. 7.The shell 1 contains an opening 16 for receiving the spark gap block 8 and two recesses 17 and 18 for receiving the resistor blocks 6 and 7, respectively.

Am Grund dieser Vertiefungen sind Stifte 19 und 20 vorgesehen, auf welche die Federn 12 bzw. 13 aufgeschoben werden, welche vorher an dem die Blocks 6 und 7 elektrisch verbindenden Kontaktglied 10 befestigt wurden.At the bottom of these depressions, pins 19 and 20 are provided, onto which the springs 12 and 13, respectively, are pushed, which were previously attached to the contact member 10 electrically connecting the blocks 6 and 7.

Die Schale 2 ist mit einer Öffnung 21 zur Aufnahme des Blocks 6 versehen, welcher auf der Verdickung 4 der Platte 3 liegt, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen dieser Platte und dem Block hergestellt wird. Die Schale 2 weist noch zwei Vertiefungen 22 und 23 zur Aufnahme des Funkenstreckenblocks 8 bzw. des Widerstandsblocks 7 auf. Am Grund der Vertiefung 22 hält ein Stift 24 die Feder 11, während über eine am Grund der Vertiefung 23 vorgesehene Erhebung 25 das in Form eines hohlen Deckels ausgebildete Teil 26 des Kontaktgliedes 9 greift. Der elektrische Stromkreis des vorstehend beschriebenen überspannungsableiterelements verläuft folgendermaßen: Die Platte 3 steht durch ihre Verdickung 4 mit der Unterseite des Widerstandsblocks 6 in Kontakt. Das Glied 10 verbindet elektrisch die Oberseiten der Widerstandsblocks 6 und 7. Ferner sind die Unterseite des Widerstandsblocks 7 und die untere Elektrode des Funkenstreckenblocks 8 durch das Glied 9 verbunden, und die obere Elektrode des Blocks 8 ragt aus der Schale 1 heraus. Die Federn 11,12 und 13 stellen den erforderlichen Kontaktdruck her.The shell 2 is provided with an opening 21 for receiving the block 6, which lies on the thickening 4 of the plate 3, whereby an electrical contact is made between this plate and the block. The shell 2 also has two recesses 22 and 23 for receiving the spark gap block 8 and the resistor block 7, respectively. At the base of the recess 22 , a pin 24 holds the spring 11, while the part 26 of the contact member 9, which is designed in the form of a hollow cover, engages via an elevation 25 provided on the base of the recess 23. The electrical circuit of the surge arrester element described above runs as follows: The plate 3 is in contact with the underside of the resistor block 6 through its thickening 4. The member 10 electrically connects the upper surfaces of the resistor blocks 6 and 7. Further, the lower electrode of the resistor block 7 and the lower electrode of the spark gap block 8 are connected through the member 9, and the upper electrode of the block 8 protrudes from the shell 1 . The springs 11, 12 and 13 produce the required contact pressure.

Die Schalen 1 und 2 besitzen an ihrem Umfang halbzylindrische Nuten 27 zum Zusammenbau mittels der in F i g. 2 sichtbaren Isolierstäbe 28, welche durch die Löcher 5 der Platte 3 gehen. Die elektrischen Klemmen des so gebildeten überspannungsableiterelements werden durch die Platte 3 und die Elektrode 14 des Funkenstreckenblocks 8 gebildet. Wenn auf dieses Element ein gleiches Element gelegt wird, legt sich seine der Platte 3 entsprechende Grundplatte gegen die Elektrode 14, wodurch der Kontakt mit dieser hergestellt wird. Zur Bildung des ganzen überspannungsableiters genügt es, die der Betriebsspannung entsprechende Zahl von Elementen aufeinanderzustapeln. F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt eines derartigen überspannungsableiters, wobei nur das oberste und das unterste Element dargestellt sind.The shells 1 and 2 have semi-cylindrical grooves 27 on their circumference for assembly by means of the means shown in FIG. 2 visible insulating rods 28 which go through the holes 5 in the plate 3. The electrical terminals of the surge arrester element formed in this way are formed by the plate 3 and the electrode 14 of the spark gap block 8 . If an identical element is placed on this element, its base plate corresponding to the plate 3 lies against the electrode 14, whereby contact is established with the latter. To form the entire surge arrester, it is sufficient to stack the number of elements corresponding to the operating voltage on top of one another. F i g. 3 shows a longitudinal section of such a surge arrester, only the top and bottom elements being shown.

Der überspannungsableiter ist in einem zylindrischen Hohlisolator 29 enthalten, an dessen Enden mittels eines Verkittungsmaterials 30 zylindrische Muffen 31 und 32 befestigt sind. Die Muffe 32 ist an eine andere Muffe 33 angelötet, welche an einer den Apparat tragenden Grundplatte 34 befestigt ist. Der Isolator 29 ist an seinen Enden durch Abschlußplatten 35 und 36 unter Zwischenschaltung einer elastischen Dichtung 37 verschlossen.The surge arrester is contained in a cylindrical hollow insulator 29, at the ends of which cylindrical sleeves 31 and 32 are fastened by means of a cementing material 30. The sleeve 32 is soldered to another sleeve 33 which is attached to a base plate 34 supporting the apparatus. The insulator 29 is closed at its ends by end plates 35 and 36 with an elastic seal 37 interposed.

Die obere Abschlußplatte 35 ist an die Muffe 31 angelötet, während die untere Abschlußplatte 36 an der Muffe 32 durch Bolzen 38 befestigt ist.The upper end plate 35 is soldered to the socket 31 , while the lower end plate 36 is attached to the socket 32 by bolts 38.

Die einzelnen Elemente des überspannungsableiters, welche aus den in F i g. 1 dargestellten, zwischen den Schalen 1 und 2 angeordneten Teile bestehen, werden auf die drei Stäbe 28 aus Isolierstoff aufgeschoben. Jeder dieser Stäbe ist an seinen Enden mit Gewindeteilen 39 und 40 versehen, welche in den Isolierstoff eingekittet sind und zur Befestigung der Platten 41 und 42 dienen, zwischen denen der Stapel der Elemente des Überspannungsableiters eingespannt wird.The individual elements of the surge arrester, which are made up of the elements shown in FIG. 1, there are parts arranged between the shells 1 and 2, are pushed onto the three rods 28 made of insulating material. Each of these rods is provided at its ends with threaded parts 39 and 40 , which are cemented into the insulating material and serve to fasten the plates 41 and 42 , between which the stack of elements of the surge arrester is clamped.

Die untere Abschlußplatte 36 enthält drei zylindrische Becher 43, deren Innenwand mit einem Ring 44 aus elastischem Werkstoff überzogen ist. Dieser Ring umgibt eine Hülse 45, in welcher ein zylindrisches Teil 46 gleiten kann, der an das Teil 40 angeschraubt ist und dazu dient, die Platte 42 an den Stäben 28 zu befestigen.The lower end plate 36 contains three cylindrical cups 43, the inner wall of which is covered with a ring 44 made of elastic material. This ring surrounds a sleeve 45 in which a cylindrical part 46 can slide, which is screwed to the part 40 and serves to fasten the plate 42 to the rods 28.

Der gesamte überspannungsableiter ruht über einen Stapel von Tellerfedern 47 auf den Hülsen 45. Die obere Abschlußplatte 35 trägt einen Becher 48, der innen mit einem elastischen Werkstoff 49 ausgekleidet ist. Dieser umgibt eine Hülse 50, in der ein an der Platte 41 befestigtes zylindrisches Teil 51 gleitet. Der Boden der Hülse 50 ist ebenfalls mit einem elastischen Werkstoff 52 belegt.The entire surge arrester rests on the sleeves 45 via a stack of plate springs 47. The upper end plate 35 carries a cup 48 which is lined with an elastic material 49 on the inside. This surrounds a sleeve 50 in which a cylindrical part 51 attached to the plate 41 slides. The bottom of the sleeve 50 is also covered with an elastic material 52.

Eine sich an der Abschlußplatte 35 abstützende, den Becher 48 umgebende Feder 53 drückt den gesamten überspannungsableiter über die Platte 41 zusammen. Diese Feder wird durch biegsame Folien 54 überbrückt, die die eine Drosselspule bildende Feder kurzschließen.One which is supported on the end plate 35 and surrounds the cup 48 Spring 53 pushes the entire surge arrester across the plate 41 together. This spring is bridged by flexible foils 54, the one Short-circuit the spring forming the choke coil.

Die vorstehend geschilderten Befestigungsglieder nehmen etwaige Stöße auf, welche auf den überspannungsableiter während seines Transports und seines Einbaus einwirken können.The fasteners described above take any impacts on which on the surge arrester during its transport and its installation can act.

Die Anschlußklemmen des überspannungsableiters werden durch die Abschlußplatten 34 und 35 gebildet. Das Innere des durch die beschriebene Ausbildung abgedichteten Isolators 29 ist mit Stickstoff gefüllt.The terminals of the surge arrester are through the end plates 34 and 35 formed. The interior of the sealed by the training described Isolator 29 is filled with nitrogen.

Claims

Claims: 1. Surge arrester for extra high voltage, in which the same elements are stacked to form a column, each element having a housing composed of two identical parts containing spark gaps and / or voltage-dependent resistors, characterized in that each housing consists of two flat Shells (1, 2), each of which has an opening (16, 21) , that a metal disk (3) is inserted between two consecutive housings and that an odd number of blocks, namely at least one block, is placed next to each other in each housing made of a material with a voltage-dependent resistor (6, 7) and at least one spark gap block (8), arranged and connected in series with the two adjacent metal plates (3) below and via the shell openings (16, 21).

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that the openings (16,21) of the two shells forming the housing (1, 2) are arranged at two corners of an equilateral triangle and that the housing contains three blocks, the third block on the third corner of the equilateral triangle is arranged. 3. Surge arrester according to claim 2, characterized in that the first block (6) is a resistance block and is in contact with the lower metal plate (3) via the opening (21) provided in the lower shell (2) of the housing, that the The top of this resistor block (6) is electrically connected to the top of a second resistor block (7) (at 10), that the bottom of the second resistor block (7 ) is electrically connected to the bottom of a spark gap block (8) (at 9) and that the The upper electrode (14) of the spark gap block (8) is in contact with the upper metal plate via the opening (16) made in the upper insulating shell (1). Considered publications: German patent specifications No. 931 539, 935 619: Swiss patent specification No. 315 021.