DE7525821U

DE7525821U - Ueberspannungsableiter

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Publication number: DE7525821U
Application number: DE7525821U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1975-07-29
Filing date: 1975-08-14
Publication date: 1977-05-26
Also published as: US4072996A; CH590572A5; SE7608456L; DE2536318A1; GB1561044A; DE2536318C2; SE422859B

Description

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BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

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Löschkammer für Ueberepannungsableiter.

Die Neuerung betrifft eine Löschkammer für Ueberspannungsableiter mit wenigstens einer strombegrenzenden Löschfunkenstrecke und mindestens einer Blasspule zur magnetischen Beeinflussung des Lichtbogens in der Löschkammer.

Aus der CH-Patentschrift S49 883 ist es bereits bekannt, bei Ueberspannungsableitttrn eine Serienschaltung von mehreren strombegrenzenden Löschfunkenstrecken und Blasspulen vorzusehen« Den Blasspulen sind hiebei nichtlineare Widerstände parallelgeschaltet, um die Blasspulen gegen Ueberspannungen zu schützen, die durch sehr grosse Aenderungen des Folge-

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stromes hervorgerufen werden. Die Blasspulen sind aber anstatt durch nichtlineare Widerstände auch mittels parallelgeschalteter Funkenstrecken, sogenannter Bypassfunkenstrecken, gegen die vorgenannten Ueberspannungen schützbar.

In bekannter Weise bestehen die Löschfunkenstrecken aus je einem Paar von Elektroden, die in einer Löschkammer angeordnet sind. Solche Löschkammern bestehen aus elektrisch nichtleitenden, feuerfesten, wenn notwendig porösen, übereinandergestapelten Scheiben. Mehrere solche übereinandergeschichtete Scheiben bilden einen Funkenstrecken-Stapel, wobei bis auf die beiden Endplatten zweckmässigerweise jeweils jede der Scheiben sowohl den Deckel für die eine, als auch den Boden für die nächste Löschkammer bildet. Der zwischen Boden und Deckel befindliche Raum, genannt Kammerspalt, ist hiebei u.a. durch die Höhe des ringförmigen Wulstes der jeweiligen Löschkammer festgelegt. Durch diesen Wulst ist ausserdem die jeweilige Löschkammer nach aussen einigermassen gasdicht abgeschlossen.

Die paarweise vorgesehenen Elektroden der Bypassfunkenstrecken befinden sich ebenfalls jeweils in einer Bypasskammer, die den vorstehend beschriebenen Löschkammern ähnlich ist.

Tritt nun an einem Ueberspannungsableiter der vorbeschriebenen Ausführung eine hinreichend hohe Ueberspannung auf, so zünden

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die in Serie geschalteten Löschfunkenstrecken und eventuell vorhandenen Bypassfunkenstrecken durch und die Ueberspannung wird abgebaut. Anschliessend wird im Ueberspannungsableiter eine elektrische Spannung, genannt Löschspannung, aufgebaut, derart, dass der auftretende Folgestrom trotz einer von aussen wirkenden Spannung begrenzt und so verringert wird, dass die Löschfunkenstrecken löschen können.

Der letztgenannte Folgestrom, der anfänglich durch die den Blasspulen parallelgeschalteten Widerstände bzw. Bypassfunkenstrecken geflossen ist, beginnt nun mit der Zeit durch die Blasspulen zu fliessen. Dadurch wird ein Magnetfeld aufgebaut, das dazu Verwendung findet, die Lichtbögen in den Löschkammern von der jeweiligen Ansprechstelle an den inneren Rand der zugehörenden Löschkammer zu treiben. Nach einer bestimmten Zeit wird der jeweilige Lichtbogen entlang des inneren Randes seiner Löschkammer brennen und auf diese Weise verlängert, die er-. wünschte Löschspannung aufbauen, wodurch der Folgestrom entsprechend abnimmt. Mit dem Folgestrom nimmt nun auch der Strom in den Blasspulen ab, was sich auf das Löschvermögen des Ueberspannungsableiter s, wie nachstehend beschrieben, auswirkt.

Durch die Abnahme des Stromes in der Blasspule wird deren magnetisches Feld kleiner, mit der Folge, dass dadurch die Licht-

^:! bogenspannung und damit die Löschspannung geringer wird· Ausser-

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d«n wird duroh di· Verkleinerung de· Stromes in der Blasspule ' in dieser «ine Spannung induziert, die der Löschspannung entgegenwirkt bzw. diese teilweise kompensiert.

Aus der DT-OS 2 008 219 ist nun bereits ein Überspannungsableiter mit einer Entladungestreckenanordnung und mit einer ein magnetisches Feld erzeugenden Spule zur Längung der duroh Ueberspannungen am Ableiter in der EnJtladungsstreoke erzeugbaren Lichtbogen bekannt. Bei diesem Ueberspannungsableiter ist nun die Lichtbogenspannung so regelbar, dass der Spannungsaufbau am Lichtbogen nach dem Zünden über eine vorgegebene Zeit gedrosselt werden kann. Die Mittel zur Steuerung der Spulenerregung umfassen hierbei nichtlineare Widerstände, die der Spule parallelgeschaltet sind, und ausserdem die Massnähme, dass die Spule eine vorgesehene Anzahl Windungen aufweist zur Erzeugung einer induktiven Reaktanz, die grosser ist als die Impedanz der nichtlinearen Widerstandsmittel, und zwar derart, dass für eine vorbestimmte Zeit nach Zündung der Entladungs-Streckenanordnung die Spulenerregung nicht ausreicht, den Lichtbogen zu längen und nach Ablauf dieser Zeit die Spulenerregung ausreicht, ein magnetisches Feld für eine Längung des Lichtbogens zu erzeugen. Insbesondere können die Mittel zur Steuerung der Spulenerregung eine mit der Spule in Serie geschaltete frequenzabhängige Impedanz und die nichtlinearen Widerstandsmittel eine Hiifsentladungs- bzw. Bypassfunken-

strecke umfassen.

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Beim letxtbeechriebenen Ueberspannungsableiter ist demnach «in« Spul« mit grosser Induktivität erforderlich* Ausserdem wird bei einer solchen Ueberspannungsableiterausführung das Löschvermögen des Systeme in zweif«eher Hinsicht ungünstig beeinflusst. Einerseits wird bei einer solchen Ausführung das von der Blasspule erzeugte Magnetfeld und somit die Lichtbogenspannung bzw« die Löschspannung kleiner« Andererseits wird durch die Verkleinerung des BlasSpulenstromes in der Spule eine der Löschspannung entgegenwirkende Spannung induziert, was zu einer entsprechenden sich auf das Löschvermögen negativ auswirkenden Kompensation der Löschspannung führt.

Der Neuerung liegt nun die Aufgabe zugrunde« das Löschvermögen von Ueberspannungsableitern durch Mittel zu verbessern, denen zufolge der Strom bzw· das magnetische Feld der Blasspule bei abnehmendem Folgestrom im Vergleich mit den bisherigen Ableiterausführungen weniger stark abnimmt, und zugleich durch Vermeidung eines stark negativen Spannungsab- . falles an der Blasspule eine teilweise Kompensation der Löschspannung weitgehend zu vermeiden·

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass eine die Blasspule mit Hilfe des Lichtbogens kurzschliessende Hilfsfunkenstrecke vorgesehen ist, die aus einer der beiden Elektro-

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den der der Blasspule elektrisch am nächsten liegenden Lüschfunkenstreoke und einer in der Nähe dieser Elektrode angeordneten Kurzschlusselektrode besteht, wobei di« Elektrode mit dem einen Ende und die Kurzschlusselektrode mit dem anderen Ende der Blasspule elektrisch leitend verbunden ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform empfiehlt es sich, nahe der Elektrode der Löschfunkenstrecke, die mit dem einen Ende der Blasspule mittels eines elektrischen Leiters verbunden ist, eine Kurzschlusselektrode anzuordnen, die mit dem anderen Ende der Blasspule über einen elektrischen Leiter in Verbindung steht* Hierbei ist zwischen der letztgenannten Elektrode der Löschfunkenstrecke einerseits und der Kurzschluss elektrode andererseits eine die Kurzschlusselektrode vom auftretenden Lichtbogen an der Funkenstrecke teilweise trennende Abschirmung vorgesehen, die die Einleitung eines Kurzschlusses über die Hilfsfunkenstrecke nicht zu früh zulässt·

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Hilfsfunkenstrecke aus einer der beiden Elektroden einer Bypass funkenstrecke, d.h. einer der Blasspule parallelgeschalteten Funkenstrecke, und einer dieser Elektrode benachbarten Kurzschlusselektrode bestehen. Es empfiehlt sich hiebei, die

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Kurzschlusselektrode mit einem Ende der Blasspule zu verbinden und zusammen mit der mit dem anderen Ende der Blasspule in Verbindung sich befindenden Elektrode der Bypassfunkenstrecke die Hilfefunkenstrecke zu bilden. Auch bei dieser Ausführung ist zwischen der Kurzschlusselektrode einerseits und der Elektrode der Bypassfunkenstrecke andererseits eine die Kurzschlusselektrode vom auftretenden Lichtbogen an der Bypassfunkenstrecke teilweise trennende Abschirmung vorgesehen· Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Abschirmung aus einem zwischen ihr und dem inneren Rand der Bypass- oder Hilfsfunkenstreckenkammer beiderseits der Kurzschlusselektrode einen Spalt freilassenden Teil besteht, der an seinem einen Ende an die Elektrode der Bypassfunkenstrecke angrenzt und an seinem anderen freien Ende dem Lichtbogen durch den Spalt den Zutritt zur Kurzschlusselektrode ermöglicht«

Der Gegenstand der Neuerung lust demnach in der nunmehrigen Phase der technischen Entwicklung die hinsichtlich ihres betriebsmässigen Einsatzes über das zulässige Mass überbeanspruchten bekannten Ueberspannungsableiter ab; dies insbesondere im Hinblick darauf, weil hinsichtlich des Energieaufnahme vermögens an den modernen Ueberspannungsableiter immer höhere Anforderungen gestellt werden. 3ei den derzeit verwendeten Uebersρannungsableitern nimmt nämlich der Querschnitt der Blasspule und damit auch deren Induktivität immer stärker zu;

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dies um so mehr, weil auch das magnetische Feld immer mehr verstärkt werden muss, damit die Lichtbogenspannung entsprechend und hinreichend genug rasch ansteigt« Mit dem gleichzeitigen Grösserwerden des Folgestromes nimmt aber auch dessen zeitliche Aenderung zu.* Dies bewirkt wieder eine erhöhte Beanspruchung der Blasspule sowie des dieser parallelgeschalteten nichtlinearen Widerstandes, so dass sich deshalb die eingangs beschriebenen Schwächen der bisher in Verwendung befindlichen bekannten Ueberspannungsableiter immer stärker bemerkbar machen«

Die mit der Neuerung erzielten wesentlichen Vorteile bestehen deshalb darin, mit relativ einfachen Mitteln und Massnahmen das Löschvermögen der Ueberspannungsleiter zu verbessern, d.h. diese insbesondere an die nunmehr auftretende erhöhte Beanspruchung anzupassen und hierbei ausserdem noch deren Rückzündungsfestigkeit zu erhöhen.

Ein Ausfuhrungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine im wesentlichen aus der CH-PS Nr. 519 883 bekannte Ueberspannungsableiteranordnung,

Fig· 2 die Draufsicht auf eine bekannte Löschkammer mit einer. Löschfunkenstrecke, wobei ein bereits am

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inneren Rande der Löschkammer brennender Lichtbogen angedeutet ist,

Fig· 3 die Draufsicht auf eine Löschfunkenstreckenkammer

gemäss der Erfindung mit einer Kurzschlusselektrode, wobei auch noch die angeschlossene Blasspule mit einem parallelgeschalteten nichtlinearen Widerstand' abgebildet ist,

Fig. 4 eine Variante mit einer Bypass- bzw. Hilfefunken-Streckenkammer und

Fig. ta einen Teil einer Bypass- oder Hilfsfunkenstreekenkammer mit einer besonderen Ausführung und Anordnung der Abschirmung.

In Fig. 1 sind den in Serie liegenden Funkenstrecken 1, genannt Löschfunkenstrecken, Blasspulen 3 in Serie geschaltet. Die BjLasspulen 3 können nun mittels hiezu parallel angeordneter nichtlinearer Widerstände »» oder mit Hilfe von parallelgeschalteten Funkenstrecken 2, genannt Byρassfunkenstrecken, wie einleitend dargelegt, gegen Ueberspannungen geschützt werden. Die Löschfunkenstrecken 1 bestehen hiebei aus je zwei Elektroden S und 6,während die Elektroden der Bypasβfunkenstrecke 2 mit 5a und 6a bezeichnet sind. Die anlagenseitig am Ueberspannungsableiter auftretende Ueberspannung ist mit-

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tels der Position 9 symbolisch angedeutet und der erdungsseitige Anschluss des Systems ist mit 12a benannt.

In Fig. 2 ist die Draufsicht auf eine bekannte, auf der dem Beschauer zugewandten Seite offene Löschkammer 7 dargestellt. Die im wesentlichen zylindrische Seitenwand der Löschkammer erscheint als ringförmiger, auf dem Boden 15 angeordneter Wulst 8, dessen innerer Rand und zugleich innerer Rand der Löschkammer 7 mit 8a bezeichnet ist. Der von den Elektroden 5 und 6 der Löschfunkenstrecke 1 ausgehende bzw. endende und bereits am inneren Rande der Löschkammer 7 brennende Lichtbogen ist mit 10 benannt.

Fig. 3 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel der Neuerung , wobei die Löschkammer 7 wieder in Draufsicht dargestellt ist. Hierbei sind den Figuren 1 bzw. 2 entsprechende Positionen mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Es ist wieder eine Löschfunkenstrecke 1 mit ihren Elektroden 5 und 6 in einer Löschkammer 7 mit einem Wulst 8 angeordnet. Die Elektrode 5 ist hiebei .mittels eines elektrischen Leiters direkt mit dem einen Ende der Blasspule 3 verbunden, wogegen die Elektrode 6, beispielsweise wie in Fig« 1, mit der in Serie liegenden nächsten Löschfunkenstrecke 1 in Verbindung steht. In der Nähe der Elektrode 5 ist nun eine Kurzschlusselektrode 11 angeordnet, die über den elektrischen Leiter 12 an das andere Ende der Blas-

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spule 3 angeschlossen ist«

Tritt nun am Ueberspannungsableiter geraäss der Erfindung eine Ueberspannung auf, so ändert sich hinsichtlich der zu Beginn der Beschreibung bereits dargelegten Funktionsweise vorerst nichts. Es fliesst der Folgestrom über die Blasspule 3 und der Lichtbogen (10 in Fig. 2) wird vom magnetischen Feld der Blasspule 3 bei der Hauptfunkenstrecke 1 ansprechend bis zum inneren Rand 8a des Wulstes 8 bzw. der Löschkammer 7 getrieben, wie in Fig. 2 angedeutet ist. Zu einem nicht zu frühen Zeitpunkt, der insbesondere durch die Formgebung der Abschirmung 13 festlegbar ist, erreicht der wandernde Lichtbogen die Kurzschlusselektrode 11. Von diesem Zeitpunkt ab ist die Blasspule 3 kurzgeschlossen. Der Spulenstrom im Stromkreis 12, 3, 5 und 11 (Hilfsfunkenstrecke) ist daher unabhängig vom Verlauf des Folgestromes im Strompfad 6, 11 und 12a, so dass sich die aufgabengemässen Eigenschaften bzw. Vorteile des Ueberspannungsableiters gemäss der Erfindung ergeben. \

Durch entsprechende Ausbildung und Anordnung der Abschirmung 13 kann der Zeitpunkt des Kurzschlusses der Blasspule 3 derart festgelegt werden, dass durch die Spule 3 die jeweils gewünschte Stromstärke fliesst. Hiebei ist durch die Spuleninduktivität und den ohm¹sehen Widerstand des Stromkreises 12,

3, S und 11 die Zeitkonstante festgelegt, mit der der Spulen-

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strom der kurzgeschlossenen Spule Abklingt· Die Anordnung ent« sprechend Fig· 3 kann auQh Verwendung finden, wenn an Stelle des Bypasswiderstandes H eine Bypassfunkenstrecke angebracht ist· In Fig« 3 sind hierzu verschiedene Phasen des Lichtbogens bis zum Kurzsehliessen der Spule 3 schematisoh angedeutet·

Zn Fig· H ist eine AusftthrungsVariante dargestellt für den Fall, dass der Blasspule 3, wie in Fig. 1 gezeigt, anstatt eines Bypasswiderstandes H eine Bypassfunkenstrecke 2 parallelgeschaltet ist. . j

Zum Unterschied von der Ausführung nach Fig. 3, bei der die Elektroden S und 6 und die Kurzschlusselektrode 11 samt der Abschirmung 13 in einer Löschkammer 7 angeordnet sind, befinden sich bei der Variante nach Fig. <t die Elektroden 5a und 6a der Bypassfunkenstrecke 2 zusammen mit der Kurzschlusselektrode 11 und ihrer Abschirmung 13a in einer Bypass- oder Hilfsfunkenstreckenkammer It. Der Spulenstrom:flieset hier nach dem Kurzsehliessen im Stromkreis 12, 3, 6a und 11 (Hilfefunkenstrecke) während der Strompfad für den Folgestrom 6a, Sa und 12a ist.

In Fig. Ha ist eine weitere Ausführungsform und Anordnung der Abschirmung der Kurzschlusselektrode 11 abgebildet. Die in der Nähe des inneren Randes 8a der Hilfsfunkenstreckenkammer

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m befindlichen Elektroden sind wUder mit 6« und 6a benannt« Die Abschirmung ISb itt nun derart ausgeführt, dass zwischen ihr und dem Rund 8a ein hinreichend grosser Spalt 17 bzw« 17a vorhanden ist« so dass durch diesen zu einem nicht zu frühen Zeitpunkt nach dem Zünden der Lichtbogen des Folgestromes weiterbrennen kann« Zuerst wird der Kathodenfleck des einen Endes des Lichtbogens die Stelle 6b erreichen. Sobald aber eine Zündung um die Abschirmung 13b herum zur Kurzschlusselektrode 11 erfolgt ist» wird gleichzeitig der Kathodenfleck 6c

j entstehen und jener von 6b verlöschen, worauf der Lichtbogen durch den Spalt 17a zwischen 11 und 6a brennt«

Ein Vorteil der Variante gemäss Fig. Ha besteht nun insbesondere darin, dass nach dem Verlöschen des Kathodenfleckes 6b in der Nähe der Ansprechstelle 2a kein Lichtbogen mehr brennt und dadurch die letztbeschriebene Variante eine besonders gute Rttckzündungsfestigkeit aufweist.

I Selbstverständlich kann die letztbeschriebene Abschirmungs variante auch beim Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 3 angewendet werden·

Claims

Sohutzansprüche

1. Ueberspannungsableiter mit wenigstens einer strombegrenzenden Löechfunkenstrecke und mindestens einer Blasspule zur magnetischen Beeinflussung des Lichtbogens in der Löschkammer ι gekennzeichnet durch eine die Blasspule (3) mit Hilfe des Lichtbogens (10) kurzschliessende Hilfsfunkenstrecke (5,11; 6a,11), die aus einer der beiden Elektroden der Löschfunkenstrecke (5,6; 5a,6a) und einer in der Nähe dieser Elektrode angeordneten Kurzschluss» elektrode (11) besteht.

2. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Elektrode (5) einerseits und der Kurzschlusselektrode (11) andererseits eine die Kurzschlusselektrode (11) vom auftretenden Lichtbogen (10) an der Löschfunkenstrecke (5,6) teilweise trennende Abschir mung (13) vorgesehen ist.

3. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5,6) der Funkenstrecke bzw. Löschfunkenstrecke zusammen mit der Kurzschlusselektrode (11) in einer Löschkammer (7) angeordnet sind.

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4. Ueberspannungsablaiter naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung (13) ein Teil der Löschkammer (7) bildete

5. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfunkenstrecke (6a, 11) aus einer der beiden Elektroden (5a, 6a) einer Bypassfunkenstrecke (2) und einer dieser Elektrode benachbarten Kurzschlusselektrode (11) besteht;

6. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kurzschlusselektrode (11) einerseits und der Elektrode (6a) der Bypassfunkenstrecke (2) andererseits eine die Kurzschlusselektrode (11) vom auftretenden Lichtbogen (10) an der Bypassfunkenstrecke (2) teilweise trennende Abschirmung (13a) vorgesehen ist.

7. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroden (5a, 6a) der Bypassfunkenstrecke (2) zusammen mit der Kurzschlusselektrode (11) und der Abschirmung (13a) in einer Bypass- bzw. Hilfsfunkenstreckenkammer (14) angeordnet sind.

8. Ueberspannungsableiter nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung aus einem zwischen

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ihr und dem inneren Rand (8a) der Hilfsfunkenstreckenkanuner (I¹*) beiderseits der Kurzschlusselektrode (11) einen Spalt (17) freilassenden Teil (13b) besteht, der an seinem einen Ende an die Elektrode (6a) der Bypassfunkenstrecke (2) angrenzt und an seinem anderen freien Ende dem Lichtbogen (10) durch den Spalt (17) den Zutritt zur Kurzschlusselektrode (11) ermöglicht.

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