DE2247997C3

DE2247997C3 - Überspannungsableiter mit isolierendem Gehäuse

Info

Publication number: DE2247997C3
Application number: DE2247997A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 1000 Berlin Jakszt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-09-27
Filing date: 1972-09-27
Publication date: 1978-05-11
Also published as: DE2247997B2; US3891897A; DE2247997A1; JPS4971442A

Description

Sollen metallgekapselte Hochspannnungsanlagen gegen Überspannungen geschützt werden, so kann dies durch die bekannten Überspannungsableiter erreicht werden. Diese können entweder außerhalb der Hochspannungsanlage angeordnet und über Durchführungen angeschlossen werden, oder sie können im Inneren der Kapselung der Hochspannungsanlage untergebracht werden. In dem zuletzt genannten Fall ergeben sich Schwierigkeiten dann, wenn in der metallgekapselten Hochspannungsanlage ein anderes isoliergas verwendet wird, als es für den Betrieb des Überspannungsableiter benötigt wird. Insbesondere für die Arbeitsweise der Funkenstrecken von Überspannungsableiter!! sind gleichbleibende Bedingungen wesentlich, damit sich die Ansprechspannung nicht ändert. Es ist bekannt, dieses Verhalten durch eine Füllung des Gehäuses der Überspannungsableiter mit Stickstoff zu erreichen. Dagegen verwendet man zur Füllung metallgekapselter Hochspannungsanlagen, ζ. B. von Schaltanlagen, Gase mit einem höheren Isoliervermögen und elektronegativen Eigenschaften. Hierfür ist insbesondere Schwefelhexafluorid (SFe) in Gebrauch.

Soll ein Überspannungsableiter bekannter Bauform, d. h. mit einem Isolierstoffgehäuse, indem sich Funkenstrecken und spannungsabhängige Widerstände in einer Stickstoffatmosphäre befinden, in die Kapselung einer Hochspannungsanlage eingebaut werden, die ein Gas mit hohem Isoliervermögen enthält, so kann das Ansprechverhalten des Überspannungsabieiters gestört werden, wenn das Isoliergas der Hochspannungsanlage in den Ableiter eindringt.

Die Erfindung befaßt sich mit einem Überspannungsableiter mit Funkenstrecken und spannungsabhängigen Widerständen, die in einem gasgefüllten isolierenden Gehäuse angeordnet sind, das in die mit einem anderen Isoliergas gefüllte Kapselung einer metallgekapselten Hochspannungsanlage eingesetzt ist. Eine Anordnung dieser Art ist beispielsweise durch die Zeitschrift »Toshiba Review«, Juni 1971, S. 8 und 9, bekanntgeworden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Gehäuse des Überspannungsableiter zuverlässig gasdicht zu verschließen.

Gemäß der Erfindung ist hierzu das Gehäuse des

Überspannungsabieiters an seinen Enden durch eine aufgelötete Membran gasdicht verschlossen, und zwischen einer an dem Ende des Gehäuses angeordneten Kappe und der Membran ist ein gummielastischer Ring vorgesehen, der auf den innerhalb der Lötung befindlichen, auf der Stirnfläche des Gehäuses aufliegenden Teil der Membran eine Druckkraft ausübt Hierbei kann eine verhältnismäßig einfache Lötung, z. B. in Gestalt einer am Rand der Membran verlaufenden Lötnaht, vorgesehen werden, weil durch die Druckkraft ein Reibschluß zwischen der Membran und der Stirnfläche des Gehäuses hervorgerufen wird. Die Lötstelle am Umfang der Membran ist infolgedessen von mechanischen Belastungen weitgehend befreit Wechselnde Temperaturen und dadurch hervorgerufene Wärmespannungen können daher keine Ermüdung der Lötstelle verursachen.

Die zum gasdichten Verschluß des Gehäuses des Überspannungsabieiters verwendete Membran kann zugleich als Druckentlastungseinrichtung dienen. Zu diesem Zweck sind Membranen bei Überspannungsableitem bereits bekannt (DT-PS 9 31 358); sie erfüllen jedoch nicht die hohen Anforderungen an die GasdichtigkeL*., wie sie beim Einsatz gasgefüllter Überspannungsableiter bei mit einem anderen Isoliergas gefüllten metallgekapselten Hochspannungsanlagen auftreten.

Damit sich das Auflöten der Membran bei Gehäusen aus keramischen Werkstoffen ausführen läßt, können die bekannten Metallisierungsverfahren eingesetzt werden. Hierbei wird eine silberhaltige Paste auf den keramischen Werkstoff aufgetragen und bei hoher Temperatur eingebrannt. Das Ergebnis ist eine unlösbar mit dem keramischen Werkstoff verbundene Silberschicht, auf die die Membran sowohl mittels eines Weichlotes als auch mittels eines geeigneten Hartlotes aufgelötet werden kann.

Besteht das Gehäuse des Überspannungsabieiters nicht aus einem keramischen Werkstoff, sondern aus einem organischen Isolierstoff, so kann in diesen bei der Herstellung des Gehäuses ein Metallring bzw. eine Metallarmatur eingebettet werden, so daß eine für die Lötung geeignete Auflagefläche für die Membran zur Verfügung steht.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In

F i g. 1 ist ein Überspannungsableiter gezeigt, der in die Metallkapselung einer Hochspannungsschaltanlage eingebaut ist; die

F i g. 2 zeigt den Endteil eines Überspannungsableiter mit einem Porzellangehäuse im Schnitt. Die für die Abdichtung an der Stirnseite des Gehäuses benötigten Teile sind größer dargestellt, als es den Abmessungen des Überspannungsabieiters entspricht.

In einer Kapselung 1 (Fig. 1) befindet sich eine Sammelschiene 2, die durch Stützisolatoren 3 gehalten ist. Mit der Kapselung 1 ist eine weitere Metallkapselung 4 verbunden, die einen Überspannungsableiter 5 enthält. Dieser ist mittels einer Durchführung 6 an die Sammelschiene 2 angeschlossen und an seinem anderen Ende mit der geerdeten Kapselung verbunden. Im Inneren des Überspannungsabieiters befinden sich Funkenstrecken 7 und Ableitwiderstände 8. Die Kapselungen 1 und 4 sind mit Schwefelhexafluorid (SFe) gefüllt, während der Überspannungsableiter 5 das für die Wirkungsweise der Funkenstrecke 7 günstigere Stickstoffgas enthält. Durch die Erfindung wird der

Überspannungsableiter derart abgedichtet, daß kein SF₆ eindringen kann.

Das Gehäuse 10 (F i g. 2) des Überspannungsabieiters besteht aus Porzellan und ist in bekannter Weise mit Rippen 11 versehen. Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine nicht gezeigte Funkenstrecke und mit dieser in Reihe geschaltete Ableitwiderstände 12. An der oberen Stirnfläche 13 des Gehäuses 10 befindet sich eine Membran 14, die am Rand mit einer Metallschicht 15 durch eine Lötung 16 verbunden ist Die Membran kann z. B. aus einen ι Chrom-Nickel-Stahl bestehen und eine Dicke in der Größenordnung von einigen zehntel Millimetern aufweisen. Wie bereits erwähnt, kann die Metallschicht durch eine eingebrannte Silberpaste oder, falls das Gehäuse 10 nicht aus Porzellan besteht, durch eine in den Werkstoff des Gehäuses eingegossene oder eingeformte Metaliarmatur gebildet sein.

Die Membran 14 wird zusätzlich durch eine Gummidichtung 17 festgehalten, die sich zwischen einer Kappe 20 und der Membran 14 befindet Die iCappe 20 ist in bekannter Weise mitteis einer Zementkittung 21 mit dem Gehäuse 10 verbunden. Die Gummidichtung 17 drückt die Membran 14 derart gegen die Metallschicht 15 bzw. die Stirnfläche 13, daß Dehnungskräfte der Membran 14 durch Reibung aufgenommen und dadurch die am Rand befindliche Lötung 16 entlastet wird.

Die Stromzuführung zu den Ableitwiderständen 12 erfolgt durch Leiterelemente 22 und 23, die zwischen der Metallkappe 20 und der Membran 14 sowie zwischen der Membran und den Elementen des Ableiters angeordnet sind.

An der Kappe 20 befindet sich ein Abschlußdeckel 24, der mittels nicht dargestellter Bruchniete befestigt ist. Tritt in dem Gehäuse 10 ein unzulässig hoher Druck auf. so bricht die Membran 14 und der Deckel 24 wird abgerissen. Die in dem Ableiter infolge der Überlastung gebildeten Gase treten dann durch düsenartige öffnungen 25 aus, die durch einen die Kappe 20 umgebenden Umlenkteller 26 gebildet sind.

In Fig.2 ist nur der obere Endteil des Überspannungsableiter gezeigt Jedoch kann die beschriebene Konstruktion auch am unteren Ende des Ableiters oder an beiden Enden vorgesehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Überspannungsableiter mit Funkenstrecken und spannungsabhängigen Widerständen, die in einem gasgefüllten isolierenden Gehäuse angeordnet sind, das in die mit einem anderen Isoliergas gefüllte Kapselung einer metallgekapselten Hochspannungsanlage eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (10) des Überspannungsabieiters (5) an seinen Enden durch eine aufgelötete Membran (14) gasdicht verschlossen ist und daß zwischen einer an dem Ende des Gehäuses (10) angeordneten Kappe (20) und der Membran (14) ein gummielastischer Ring (17) vorgesehen ist, der auf den innerhalb der Lötung (16) befindlichen, auf der Stirnfläche (13) des Gehäuses (10) aufliegenden Teil der Membran (14) eine Druckkraft ausübt.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (14) zugleich als Druckentlastungseinrichtung dient.