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Überspannungsableiter Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter,
bei dem das Netz über eineReihenschaltung von Löschfunkenstrecken und spannungsabhängigem
Widerstand mit der Erde verbunden isst. Für hohe Betriebsspannungen bestehen die
Löschfunkenstrecken aus einer großen Zahl von, Einzelfunkenstrecken in Scheibenform,
die durch flache, schmale Isolierstoffringe gegeneinander distanziert werden. Die
Löschfähigkeit der einzelnen Funkenstrecken hängt in hohem Maße von der Wärmekapazität
der Metallscheiben ab, wodurch man gezwungen ist, Kupferscheiben von entsprechender
Stärke zu verwenden. Aus wirtschaftlichen Gründen ist der Durchmesser der Kupferscheiben
so klein wie möglich zu wählen. Dadurch wird die gegenseitige Kapazität der Scheiben
klein, so daß bei einer Reihenschaltung einer großen Zahl von Scheiben deren Erdkapazität
eine sehr ungleichmäßige Spannungsverteilung zur Folge hat. Die Ansprechspannung
einer solchen Fumkenstreckensäule ist. also bei weitem nicht gleich der Summe der
Einzela.nsprech-spannungen der verschiedenen Scheibenpaare, sondern sie .steigt
von einer gerwissen Grenze ab praktisch durch weitere Reihen,-schaltumg von Einzelfunkenstrecken
nicht mehr an.
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Eine Vergleichmäßigung der Spannungsaufteilung längs der Löschfunkenstrecke
wurde bisher durch eine Widerstandssteuerung erreicht. Man: ordnete dazu, um diie
Funkenstrecke- spiralförmig eine Widerstandskette i aus hochohmtigen Einzelwiderständen
an und schloß die Einzelfunkenstrecken der Säule etappenweise an die Widerstände
an. Der durch die Widerstände fließende. Strom mußte dabei ein: Vielfaches des Ladestromes
betragen, damit die ungünstige Wirkung der Erdkapaz.itätsströme der einzelnen Scheiben
stark
unterdrückt wurde. Begrenzt war andererseits &r Widerstandsstrom
durch die Wärmeverluste. in den Widerständen, so daß man gezwungen. war, Widerstandsketten
in der Größenordnung von etwa i5o 11M2 einzubauen, die in, der Regel nur durch die
wärmeempfindlichen Radiowiderstände realisiert werden konnten.
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Derartige durch Widerstände gesteuerte Funkenstrecken, sind stark
frequenzabhängig. Wanderwellen mit steiler Stirn, die einer hohen Frequenz entsprechen,
finden eine mangelhaft gesteuerte Funkenstrecke vor, da, der Widerstandsstrom relativ
klein gegenüber den kapazitiven Erd- und Durchgangsströmen wird. Die Ansprechspannung
bleibt also in diesem Fälle niedrig, da die Spannu ,n,gsa,ufteilung stark ungleichm.äßtig
ist. Bei Ulberspannwngen mit mäßigem Spannungsanstieg dagegen liegt die Ansprechspannung
hoch, da der Widerstandsstrom gegenüber den schwächeren kapazitiven Strömen groß
wird.
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Bei Gewitter kann das Ansprechen solcher Überspannungsablei:ter durch
Wanderwellen mit steiler Stirn so häufig werden, daß die spannungsabhängigen Widerstände
durch thermische Überlastung beschädigt oder zerstört werden.
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Bekannt sind für in Reihe geschaltete kapazitive Anordnungen geringer
Endkapazität neben der erwähnten Widerstandsanordnung kapazitive Steuerungen, die
den Nachteil einer Frequenzabhängigkeit nicht haben.
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Für überspannungsableiter hat man aus wirtschaftlichen Gründen, die
Widerstandssteuerung gewählt, da man geeignet,- Kondensatoren genügender Kapazität
für hohe Spannrungen nicht mit der Löschfunkenstrecke in wirtschaftlicher Weise
zu einer Einheit verbinden konnte.
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Die Erfindung bezweckt einen säulenförmnigen Aufbau der Überspannungsableiter,
bei dem ein genügend großer Kondensator angeordnet ist, der trotz ungleichmäßiger
Belastung der Anordnung an verschiedenen Stellen durch die Erdströme eine gleichmäßige
bzw. eine zweckmäßige Potentialverteilung längs der Löschfunkenstrecke, gewährleisten
kann. Sie erreicht dies dadurch, daß sie die zur Steuerung der Löschfunkenstrecke
erforderliche Kapazität aus einer großen Anzahl dünner, durch Isoliers.töffsrheiben
mit hoherDielektrizitätskonstante voneinander getrennter, in gleichmäßigem Abstand
voneinander angeordneter Metallringscheiben aufbaut, die die Löschfunkenstrecke
umgeben und mit ihr galvanisch verbunden sind. Hierbei entsteht eine elektrostatische
Kopplung zwischen den Funkenstreckenscheiben und den Metallringscheiben, so daß
gewissermaßen der Durchmesser der Funkenstreckenscheiben und, damit dieDurchgangskapa.zität,
derAnordnung vergrößert wird, die bekanntlich mit dem Ouadirat des Durchmessers
steigt, während; die Erdkapazität nur proportional mit dem Durchmesser wächst. Bei
Fortlasisung aller Zwischenscheiben der Zusatzkapazität ist der Kapazitätswert zwischen
der obersten und der untersten Metallscheibe durch die Ringfläche und den gegenseitigen
Abstand gegeben, wobei das Dielektrikum in Gestalt der dazwischenliegenden Luft
die Konstante i hat. Durch Einfügen der etwa i mm starken Metallscheiben als Kondensatorbeläge
bei etwa i mm Abstand wird die Kapazität zwischen der obersten und der untersten
Metallscheibe bei gleichem Scheibendumchmesser z. B. auf das Doppelte erhöht. Diese
Erhöhung kann man durch Zwischenlegen von Isol.ierstoffscheiben, z. B. Preßspan,
mit der Dielektrizitätskonstante 5 verfünffachen, so daß der Wert der Durchgangskapazität
die zur Vergleichmäßigung bzw. Steuerung der Spannung längs der Löschfumken@strecke
erforderliche Größe erhält.
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Die erfindungsgemäße Anordnung wird an Hand nachstehender Figur näher
erläutert. Eine der Höhe der Spannung mitsprechende Anzahl von Einzelfunkenstrecken
2- isst in einem isolierten , Zylinder i untergebracht. Der Zylinder, der an beiden
Enden; mit zwei Metalls#heiben io abgeschlossen ist, muß gut abgedichtet sein, um
die Funkenstrecke vor der die Konstanz der Anspre chspannnung beeinflussenden. Luftfeuchtigkeit
zu schützen. Den! erforderlichen Abstand voneinander erhalten die Kupferscheiben
3 der Einzelfunkenstrecke durch die Distanzringe q., die in Rücksicht auf die gewünschte
Art der Steuerung gleich oder mrschieden stark gewählt werden. Konzen.triisch zu
der Funkenstrecke liegt die Zusatzkapazität 5, die sich aus einer großen Anzahl
Metallringscheiben 6 und 'den Isol.iersche!ibeni 7 zusammensetzt (auf der linken
Seite, der Figur im Schnitt gezeichnet). Es ist nun erfindungsgemnäß freigestellt,
entweder die Bleche der Zusatzkapazität 5 in entsprechenden: Gruppen derart zusammenzufassen,
daß gleiche oder verschieden große Kapazitätswerte realisiert werden, die dann zur
Steuerung in bekannter Weise mit den Funkenstmecken verbunden. werden, oder nur
Anfangs- und Endscheiben der Löschfunkenstrecke und der Steuerkapazität, wie bei
8 und 9 angedeutet, galvanisch miteinander zu verbinden, wobei die vorstehend erwähnte
elektrostatische Kopplung zwischen den Kupferscheiben: 3 und, den Metallringscheiben
6 die gleichmäßige Potentialverteilung über die Löschfunkenstrecke gewährleistet.
Die Löschfunkenstrecke 2 und die Zusatzkapazität 5 sind in einem Porzellanisolator
i i angeordnet.