DE977281C - UEberspannungsableiter - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 23. SEPTEMBER 1965

A 1626 VIII b/ 21 c

übersp annungs ableiter

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Überspannungsableiter mit einer Mehrzahl reihengeschalteter Funkenstrecken und in Reihe damit angeordneter spannungsabhängiger Widerstände. Von solchen Ableitern wird verlangt, daß erstens bei einem gewissen Stromstoß der Spannungsabfall über dem Ableiter so niedrig wie möglich wird, daß zweitens der Überspannungsableiter den von der Netzspannung verursachten Folgestrom unterbricht und daß er drittens, ohne beschädigt zu werden, einer Anzahl nacheinanderfolgender Stromstöße widerstehen kann. Die erste und die letzte Forderung werden erfüllt, wenn die in dem Ableiter eingebauten Widerstände einen genügend großen Querschnitt haben, denn mit einem großen Querschnitt ist auch ein großes Volumen der spannungsabhängigen Widerstände und damit eine kleine spezifische Strombelastung verbunden, wodurch einerseits die Spannung über dem Widerstand klein und andererseits das Vermögen, eine Mehrzahl nacheinanderfolgender Stromstößeauszuhalten, groß wird.

Um das Ableitungsvermögen eines Überspannungsableiter zu vergrößern, wäre es deshalb naheliegend, den Querschnitt der in dem Ableiter eingebauten spannungsabhängigen Widerstände zu vergrößern. Das ist aber nicht durchführbar, weil gleichzeitig mit der Vergrößerung des Querschnittes und der damit verbundenen Verkleinerung des Widerstandswertes auch eine Vergrößerung des Folgestromes eintritt, so daß die Funkenstrecken den Folgestrom nicht mehr unterbrechen können.

Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist es bekannt, mehrere Überspannungsableiter parallel zu

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schalten, wobei jeder Überspannungsableiter Ableiterelemente in Form spannungsabhängiger Widerstände und Funkenstrecken enthält. Hierbei entsteht aber das Problem, ein annähernd gleichzeitiges Zünden der Funkenstrecken in den parallelgeschalteten Säulen zu erreichen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die parallelgeschalteten Säulen in einem oder mehreren Punkten zwischen den oberen und unteren Enden miteinander durch ίο resistive oder kapazitive Widerstände verbunden sind.

In Fig. ι der Zeichnung ist ein Ableiter gezeigt, der aus zwei nebeneinander angeordneten Reihen von Ableiterelementen besteht, während die Fig. 2 einen Ableiter zeigt, der für sehr hohe Spannung bestimmt ist und aus drei Reihen von Ableiterelementen besteht, welche Reihen oben miteinander verbunden, während ihre unteren Enden an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.

Der in der Fig. ι gezeigte Ableiter besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Reihen von Ableiterelementen i, die aus einem Isolationszylinder 2 besteht, der eine Reihe von Funkenstrecken 3 und einen Stapel von reihengeschalteten Widerstandsblöcken 4 aus einem spannungsabhängigen Material enthält. Die übereinander angeordneten Isolatoren 2 sind an den Enden mit Flanschen 5 versehen, die auch zur Verbindung der Isolatoren miteinander dienen. An dem obersten Flansch 5 ist ein Metallring 6 befestigt, der zum Ausgleich der Spannung an den oberen Teilen der Isolatorensäule dient. Die beiden Säulen sind miteinander durch einen Leiter 7 vereinigt, an welchen die Leitung angeschlossen wird, z. B. durch eine Klemme 8. Die untersten Isolatoren 2 enthalten nur spannungsabhängige Widerstände, während die übrigen Isolatoren sowohl Widerstände als auch Funkenstrecken enthalten. Da auf Grund der Kapazitätsverhältnisse die Spannung längs der Säulen nicht gleichmäßig verteilt, sondern längs des unteren Teiles größer ist, enthalten die obersten Ableiterelemente mehr Funkenstrecken 3 als die darunter befindlichen Ableitungselemente. Die Verbindungsflansche zwischen den obersten und den darunter befindlichen folgenden Elementen sind z. B. durch einen hochohmigen Widerstand 9 verbunden, der in einem Isolationszylinder 10 eingelegt ist.

Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn eine genügend hohe Überspannung die Spitze des Ableiters trifft, werden die Funkenstrecken wenigstens in einer von den Säulen gezündet, z. B. der linken, was bedeutet, daß diese Funkenstrecken durch die entstehenden Lichtbogen kurzgeschlossen werden. Solange die Funkenstrecken in der rechten Säule nicht gezündet haben, hat der Punkt D Erdpotential, während die Punkte E, F und G Spannungen haben, die von den Spannungsabfällen in . den Widerständen in der linken Säule bestimmt werden. Die Flansche 5 zwischen den obersten und den folgenden Ableiterelementen in der rechten Säule erhalten deshalb durch Vermittlung des Widerstandes 9 eine verhältnismäßig hohe Spannung, weshalb die Funkenstrecke in dem dem obersten Ableiterelement folgenden Element in der 6, rechten Säule gezündet wird, und da hierdurch die Spannungsdifferenz über den Funkenstrecken in dem obersten rechten Ableiterelement steigt, werden auch in diesem die Funkenstrecken gezündet. Es ist also klar, daß, wenn auch die Funkenstrecken in den verschiedenen Säulen die Tendenz haben, bei verschiedenen Spannungen zu zünden, eine gleichzeitige Zündung doch durch die gegenseitige Verbindung durch den Widerstand 9 sichergestellt ist. Diese Wirkung tritt auch ein, wenn der Widerstand 9 durch eine Kapazität von einer zweckmäßigen Größe ersetzt wird.

In der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht der Ableiter aus drei Säulen 11, 12 und 13, welche mit ihren unteren Enden in den Eckpunkten eines dreieckigen Rahmens 14 befestigt sind, während ihre oberen Enden durch eine Metallplatte 15 zusammengehalten werden, welche auch ein regenschirmartiges Spannungsverteilendes Metallgerüst 16 trägt. Die Säulen 11, 12 und 13 sind in der in Fig. ι gezeigten Weise aus einer Mehrzahl von rohrförmigen Porzellanzylindern zusammengesetzt, die Funkenstrecken und Widerstände enthalten, und in dieser Ausführungsform sind die Säulen miteinander an zwei Stellen mittels Widerstände 17 und 18 verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft bei hohen Spannungen, wenn der Ableiter eine .Höhe von mehreren Metern erhält, denn durch die betreffende Anordnung werden die Biegebeanspruchungen an den hohen Säulen in- c folge der versteifenden Wirkung der Widerstandselemente 17 und 18 vermindert.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Überspannungsableiter, der aus zwei oder mehreren parallelgeschalteten Säulen aus Ableiterelementen in Form von spannungsabhängigen Widerständen und Funkenstrecken besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen in einem oder mehreren Punkten zwischen den oberen und ι den unteren Enden miteinander durch resistive oder kapazitive Widerstände verbunden sind.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er aus drei Säulen von Überspannungselementen besteht, die unten an den Ecken eines dreieckigen Rahmens befestigt sind, während ihre oberen Enden dicht aneinander durch ein geeignetes Verbindungsglied befestigt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 747 966;

Veröffentlichtung »Tidd 500 KV Test Project« in »AIEE« vom Januar 1948, S. 38 (Fig. 5 und 6);

Auszüge aus den deutschen Patentanmeldungen, Bd. II — Elektrotechnik —, Buch 3, S. 360, über die Altpatentanmeldung L 108487 VIIIb/21c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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