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Lichtbogenlöscheinrichtung, insbesondere Schutzfunkenstreckenanordnung.
Es ist eine Schutzeinrichtung gegen Überspannungen in Hochspannungsanlagen vorgeschlagen worden, die eine Funkenstrecke enthält, bei welcher der Lichtbogen durch Entladungsbahnen verläuft, welche den Entladungsquerschnitt begrenzen, und deren Wandungen aus einem Stoff, wie Fiber oder Borsäure bestehen, der unter Einwirkung des Lichtbogens grosse Mengen von nicht ionisiertem Gas ausscheidet. Durch dieses bei Einwirkung eines Lichtbogens erzeugte Gas wird im Falle einer durch Überspannung eintretenden Entladung die Lichtbogenstrecke während des Stromnulldurchganges gereinigt und nach Wiederherstellung der normalen Betriebsspannung ein erneutes Zünden des Lichtbogens verhindert.
Fiber und gepresste Borsäure, die als Stoffe, die unter Einwirkung des Lichtbogens grosse Gasmengen abgeben, bekannt sind, haben jedoch gewisse Eigenschaften, die sich bei der Verwendung für derartige Einrichtungen ungünstig auswirken können.
Fiber ist hygroskopisch und neigt daher dazu, Verlustströme bzw. Kriechentladungen fliessen zu lassen, wenn die aus Fiber bestehenden Teile nicht von der Leitungsspannung durch eine Luftfunkenstrecke getrennt sind. Infolge von Verlustströmen bzw. Krieehentladungen aber kann das Material verkohlen, so dass sich an seiner Oberfläche leitende Strecken bilden, die die Isoliereigenschaften verschlechtern. Ferner ist Fiber zwar leicht zu bearbeiten, aber nicht bleibend thermoplastisch ; es kann daher nicht ohne weiteres zum Fliessen gebracht bzw. zur Herstellung von Pressteilen verwendet werden.
Gepresste Borsäure besitzt eine geringe mechanische Festigkeit, was für viele Anwendungsfälle nachteilig ist. Ausserdem muss bei diesem Stoff nach einer jeden Lichtbogenentladung für eine Erneuerung gesorgt werden dadurch, dass der ausgetriebene Wasserdampf gesammelt, kondensiert und zur Wiedervereinigung mit dem zurückgebliebenen Boroxyd gebracht wird.
Ein wesentlicher Fortschritt gegenüber der Verwendung von Fiber oder Borsäure als gasausscheidende Stoffe bei Lichtbogenlöscheinrichtungen, insbesondere bei Schutzfunkenstreckenanordnungen, lässt sich mittels der vorliegenden Erfindung erzielen. Nach dieser bestehen in unmittelbarer Nachbarschaft der Lichtbogenstrecke befindliche Teile zumindest an der Oberfläche aus einem harten gelatinierten, im wesentlichen nicht fiberartigen organischen, gasabgebenden, eine Zelluloseverbindung enthaltenden Stoff, vorzugsweise aus Azetylzellulose. Azetylzellulose kann rein oder auch mit Zusätzen, die die Weichheit und Fliessfähigkeit erhöhen (sogenannten,, Weichmachern"), angewendet werden und ist bereits für die Herstellung von Kohlefäden für Lampen, von Kunstseideprodukten und als Isolierstoff verwendet worden.
Als unter Einwirkung eines Lichtbogens gasausscheidende Mittel sind Azetylzellulose und sonstige harte gelatinierte, organische Stoffe jedoch bisher noch nicht vorgeschlagen worden.
Azetylzellulose oder ein Stoff, der im wesentlichen aus Azetylzellulose besteht, gehört zu einer grossen Gruppe von Stoffen, die man als harte gelatinierte, im wesentlichen nicht fiberartige organische, gasabgebende Stoffe bezeichnen kann. Alle diese Stoffe haben eine nicht fiberartige Struktur und können einem Lichtbogen kurzzeitig ausgesetzt werden, wobei sie nur ganz wenig an der Oberfläche zersetzt werden.
Als'gaserzeugendes Mittel ergibt Azetylzellulose bei Lichtbogenunterbrechern noch bessere Ergebnisse als Fiber oder Borsäure. Dazu kommt der Vorteil, dass dieser Stoff nicht hygroskopisch
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ist und dass er bleibend thermoplastisch ist, so dass er leicht aum Fliessen gebracht und zur Herstellung von Pressstücken verwendet werden kann. Das Produkt ist auch geeignet zur Herstellung von Überzügen auf Oberflächen von verschiedener Stärke, z. B. durch Lackieren. Festigkeit und mechanische Bearbeitbarkeit sind günstig.
Einige Ausführungsbeispiele von Lichtbogenlöscheinrichtungen nach der Erfindung sind in den Abbildungen dargestellt.
Fig. l und 2 zeigen eine Funkenstreckenanordnung für Überspannungsschutz in Hochspannunganlagen, Fig. 1 im Schnitt von der Seite gesehen und Fig. 2 eine Schnittansicht in der Schnittebene 2-2 der Fig. 1.
An einer an der Schiene 14 befestigten Isolatorenkette 12 ist der zu schützende Leiter 11 aufgehängt. Als Schutzeinrichtung dient eine Luftfunkenstrecke 15 und eine mit dieser in Reihe liegende Funkenstreckenanordnung mit begrenztem Entladungsquersehnitt. Die Funkenstreckenanordnung
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Die Funkenstreckenanordnung mit begrenztem Entladungsquerschnitt besteht im wesentlichen aus zwei Hohlelektroden 4, 5, die sich im Inneren eines aus mehreren teleskopartig ineinandergesteckten Teilen 1, 2 zusammengesetzten Isolierrohres befinden.
Das Innere des Rohres ist mit einer Schicht 3 aus Azetylzellulose oder einem etwa gleichwertigen unter Einwirkung eines Lichtbogens grosse Mengen von I. öseigas abgebenden Stoff ausgekleidet, die in einem flüssig aufgebrachten Überzug aus Azetylzellulose, Äthylzellulose oder Benzylzellulose oder in einem eingeschobenen festen Teil bestehen kann.
Das obere Ende des Rohres ist durch ein mit Flanschen aufgesetztes metallenes Verbindungsteil hindurch entlüftet, an das die Elektrode 4 angeschlossen ist und das gleichzeitig zum Tragen der einen Elektrode der Luftfunkenstrecke dient. Das untere Ende des Rohres 1 steht durch die Hohlelektrode 5 und das hohle Innere des Rohres 18 mit der Aussenluft in Verbindung. Im Falle einer Überspannung tritt ein Überschlag von dem Leiter 11 über die Lichtbogenstrecke mit unbegrenztem Entladungquerschnitt 15 und die Lichtbogenstrecke mit begrenztem Entladungsquerschnitt zwischen den Elektroden 4, 5 nach Erde ein.
Durch den Lichtbogen zwischen den Elektroden 4, 5 wird aus der Schicht 3 eine grosse Menge an Löschgas erzeugt, durch welches nach Ableiten der Überspannung und Wiederherstellung der normalen Betriebsspannung während des Stromnulldurchganges das Innere des Rohres zwischen den Elektroden von Ladungsträgern gereinigt wird, so dass eine erneute Zündung nicht stattfinden kann. Die Verwendung eines Stoffes, wie Azetylzellulose, für die Schicht 3 gestaltet diese Wirkung so kräftig, dass bereits nach dem ersten Stromnulldurehgang eine Löschung erfolgt.
In Fig. 3 und 4 ist eine Funkenstreckenanordnung gezeigt, wie sie besonders als Transformatorschutz geeignet ist. Zwischen den Elektroden 23,24 ist ein Isolierkörper 26 angeordnet, der aus einem gasabgebenden Stoff gemäss der Erfindung besteht und, wie es das Ausführungsbeispiel zeigt, längs unterteilt sein kann. Er enthält eine Mehrzahl schmaler, in Achsrichtung verlaufender Kanäle 27.
Die Elektrode 23 ist geschlossen und mit dem hochspannungsführenden Leiter verbunden. Die Gegenelektrode24 dagegen ist zwecks Entlüftung hohl ausgebildet und entweder unmittelbar oder über eine isolierende Reihenfunkenstrecke mit der Erde verbunden. Ähnliche Bauformen sind an sich bekannt.
Der Einsatz 26 bzw. seine einzelnen Teile können durch mechanische Bearbeitung hergestellt werden. Die Verwendung von Azetylzellulose oder einem gleichwertigen Stoff gestattet jedoch ausserdem auch eine Herstellung durch Pressen. Es können mehrere derartige Einsätze zwischen den Elektroden angeordnet sein. Dadurch wird die Herstellung der einzelnen Einsätze erleichtert.
Es hat sich ferner gezeigt, dass der mit Schlitzen versehene Isolierkörper 26 aus Azetylzellulose wesentlich mehr Gas hervorbringt und noch besser wirkt als bekannte, ähnliche Anordnungen mit einem Isolierkörper aus Fiber. Offenbar gibt der Körper aus Azetylzellulose zwischen den Schlitzen unter der Einwirkung des Lichtbogens auch etwas nach, so dass sich selbsttätig die Weite der Schlitze während der Entladung etwas vergrössert. Dadurch wird die Anordnung zur Bewältigung noch grösserer Ströme befähigt und für noch grössere Spannungen geeignet.
Fig. 5 und 6 zeigen eine etwas andere Bauart des Isolierkörpers, bei der eine Anzahl Platten 37 aus Fiber Schlitze 38 enthalten und mit Überzügen 39 aus Azetylzellulose, Äthylzellulose oder Benzylzellulose versehen sind. Dadurch lässt sich eine ähnliche günstige Wirkung erreichen, wobei die Teile 37 aus Fiber dem Körper eine grössere Widerstandsfähigkeit gegen Verbiegung und gegen Bersten infolge des hohen Gasdruckes verleihen.
Eine weitere Ausführungsform des Isolierkörpers ist in Fig. 7 und 8 dargestellt. Hier bestehen die Teile 47 des Isolierkörpers im wesentlichen aus Azetylzellulose. Jedoch sind in sie metallische Einlagen 48 in Form von Metallplatten eingebettet. Diese Einlagen können z. B. in die Teile aus Azetylzellulose eingepresst sein. Die Metallplatten dienen hiebei als innere Stützen für die weicheren Teile 47. Ausserdem verursachen die Metallteile eine Änderung der elektrischen Feldverteilung in den Schlitzen des Isolierkörpers, so dass sie durch Begünstigung der Gleitfunkenbildung dazu beitragen, die Ansprechspannung herabzusetzen.
Die Erfindung kann auch bei andern Lichtbogenlöscheinrichtungen, beispielsweise bei Schaltern und Sicherungen, insbesondere der an sich bekannten Ausblasrohrsicherungen, mit günstigem Erfolg angewendet werden.