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.Surge arrester The invention relates to a surge arrester,
in which the network has a series connection of quenching spark gaps and voltage-dependent
Resistance connected to earth eats. For high operating voltages there are
Quenching spark gaps from a large number of, single spark gaps in disc shape,
which are separated from each other by flat, narrow insulating rings. the
The extinguishing ability of the individual spark gaps depends to a large extent on the heat capacity
of the metal disks, which means that you are forced to remove copper disks from the corresponding
To use starch. For economic reasons, the diameter of the copper washers
to choose as small as possible. This increases the mutual capacity of the disks
small, so that when a large number of disks are connected in series, their earth capacitance
results in a very uneven distribution of stress. The response voltage
such a fumkenstreckensäule is. so far from equal to the sum of the
Individual response tensions in the various pairs of discs, but rather it rises
from a well-known limit, practically through further series, switching of individual spark gaps
no longer on.
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.An equalization of the voltage distribution along the quenching spark gap
has so far been achieved by resistance control. Man: ordered to do the
Spark gap - spiral-shaped a chain of resistors i made up of high-resistance individual resistors
and connected the individual spark gaps of the column to the resistors in stages
at. The one flowing through the resistances. Electricity had to be a multiple of the charging current
so that the unfavorable effect of the earth capacitance currents of the individual disks
strong
was suppressed. On the other hand, & r resistive current was limited
by the heat losses. in the resistances so that one is forced. was, chains of resistance
in the order of about i5o 11M2 built in, which is usually only through the
heat-sensitive radio resistors could be realized.
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.Such spark gaps controlled by resistors are strong
frequency dependent. Traveling waves with steep foreheads that correspond to a high frequency,
find a poorly controlled spark gap, because the resistance current is relative
becomes small compared to the capacitive earth and through currents. The response voltage
remains low in this case, since the voltage distribution is very uneven
is. In the case of Ulber voltages with a moderate increase in voltage, on the other hand, the response voltage is
high, since the resistance current is large compared to the weaker capacitive currents
will.
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.Such surge arresters can respond during thunderstorms
Traveling waves with a steep forehead are so frequent that the voltage-dependent resistances
damaged or destroyed by thermal overload.
Bekannt sind für in Reihe geschaltete kapazitive Anordnungen geringer
Endkapazität neben der erwähnten Widerstandsanordnung kapazitive Steuerungen, die
den Nachteil einer Frequenzabhängigkeit nicht haben.Are known for capacitive arrangements connected in series are lower
End capacitance in addition to the mentioned resistor arrangement capacitive controls that
do not have the disadvantage of frequency dependence.
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.For economic reasons, surge arresters have the
Resistance control chosen because one suitable - capacitors of sufficient capacity
for high voltages not economically with the extinguishing spark gap
could combine to form a unit.
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.The invention aims at a columnar structure of the surge arrester,
in which a sufficiently large capacitor is arranged, which despite uneven
Loading of the arrangement at different points by the earth currents a uniform
or ensure a suitable potential distribution along the quenching spark gap
can. It achieves this by the fact that it controls the extinguishing spark gap
Required capacity from a large number of thinner, through Isoliers.töffsrheiben
with a high dielectric constant separated from each other, evenly spaced
metal ring disks arranged from one another builds up the quenching spark gap
are surrounded and galvanically connected to it. This creates an electrostatic
Coupling between the spark gap disks and the metal ring disks so that
to a certain extent the diameter of the spark gap disks and, thus, the passage capacity,
the arrangement is enlarged, which is known with the ouadirate of the diameter
increases while; the earth capacitance only increases proportionally with the diameter. at
The capacity value between
the top and bottom metal discs through the ring surface and the mutual
Distance given, with the dielectric in the form of the intervening air
has the constant i. By inserting the approximately 1 mm thick metal disks as capacitor linings
at a distance of about 1 mm, the capacitance between the top and bottom
Metal disc with the same disc diameter z. B. increased to double. These
You can increase by inserting Isol.ierstoffscheibe, z. B. Pressboard,
with the dielectric constant 5 five times, so that the value of the through capacitance
the stretch for equalizing or controlling the tension along the erase fumken @
required size.
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.The arrangement according to the invention is explained in more detail with reference to the figure below
explained. A number of individual spark gaps corresponding to the voltage level
2- eats housed in an insulated, cylinder i. The cylinder that on both
End up; Is finished with two metal # hot io, must be well sealed in order
the spark gap before the one that influences the constancy of the response. humidity
to protect. The! The copper washers are given the required distance from each other
3 of the single spark gap through the spacer rings q., In consideration of the desired
Type of control the same or different can be selected. Concentrated to
the spark gap is the additional capacity 5, which is made up of a large number
Metal ring washers 6 and 'the insulating washer 7 put together (on the left
Page, of the figure drawn in section). According to the invention, it is now optional
either combine the sheets of additional capacity 5 in appropriate groups in such a way that
that the same or different capacitance values are realized, which are then used for
Control connected in a known manner with the spark plug. be, or just
Start and end slices of the quenching spark gap and the control capacitance, as in
8 and 9 indicated to be galvanically connected to one another, the aforementioned
electrostatic coupling between the copper washers: 3 and, the metal ring washers
6 ensures the even potential distribution over the quenching spark gap.
The quenching spark gap 2 and the additional capacitance 5 are in a porcelain insulator
i i arranged.