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Anordnung zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit von Ansprech-Zählern für überspannungsableiter
Die Erfindung betrifft Anordnungen zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit von AnsprechZählern für Überspannungsableiter, mit einem spannungsabhängigen Widerstand und einem zu diesem parallelgeschalteten Heizwiderstand in einer Gaskamer, deren Volumsänderung bei Stromdurchgang mehrere Zählwerke nacheinander für verschiedene Ableitstromstärken zum Ansprechen bringt.
Gberspannungsableiter werden zur Ermittlung von Anzahl und Stärke der überschläge mit einem mgenannten Ansprech-Zähler versehen, welcher mit dem überspannungsableiter gegen Erde in Reihe
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Um Überschläge an Überspannungsableitern praktisch überhaupt registrieren zu können, wurde
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starken Stromstoss oder mindestens einen Teil desselben in eine andere Energieform zu transformieren, welche den Strom zur Registrierung mittels eine ; Zählwerkes hinreichend zu speichern gestat-
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standes und eines Heizwiderstandes ; der spannungsabhängige Widerstand kann auch über eine Funkenstrecke dem Heizwiderstand parallelgeschaltet sein.
Auch wurde vorgeschlagen, zur Registrierung verschieden starker Ableitströme mehrere solcher Ansprech-Zähler mit unterschiedlicher Ansprechempfindlichkeit direkt oder über Funkenstrecken hintereinander zu schalten.
Handelsübliche Ansprech-Zähler bekannter Bauarc besitzen einen spannungsabhängigen Widerstand, dem ein Heizwiderstand und eine Drosselspule parallelgeschaltet sind ; der Heizwiderstand wird nur von einem kleinen Bruchteil des Ableitstromstosses durchflossen und befindet sich in einer durch eine Membrane abgeschlossenen Kammer, deren Gas sich bei einem Stromstoss erwärmt und ausdehnt, wobei der Hub der Membrane auf ein Zählwerk übertragen wird. Es können auch mehrere, z. B. drei Zählwerke angeordnet sein, welche auf verschieden grosse Membranhübe ansprechen.
Mit der Drosselspule, welche den sehr raschen
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setzt, aber für die langsam anschwellenden Nachströme einen viel kleineren Widerstand bedeutet als der spannungsabhängige Widerstand, kann ein ebenfalls bekannter elektromagnetischer Stromstosszähler in Reihe geschaltet werden, welcher die Nachströme zählt. An Hand der vier Zählwerkregistrierungen kann auf die Anzahl und Stärke der
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vermögen des Überspannungsableiters, für welchen der Apparat ausgelegt wird. Durch die Parallelschaltung von spannungsabhängigem Widerstand und Heizwiderstand ist die Energie, die für die durch die Membran betätigten drei Zählstufen zur Verfügung steht, abhängig von dem am spannungsabhängigen Widerstand auftretenden Spannungsabfall.
Die Ansprechempfindlichkeit des Zählers ist für eine gegebene mechanische Bauform abhängig von diesem Spannungsabfall, der mit Rücksicht auf die Schutzwirkung des Ableiters nicht beliebig erhöht werden kann, ansonst die resultierende Restspannung, die dem Isolationsniveau der zu schützenden Anlage angepasst ist, zu hoch wird.
Die Ansprechempfindlichkeit ist aber auch durch die mechanische Ausführungsform des Zählers be- grenz :, indem diese den herrschenden Betriebsverhältnissen entsprechend robust sein muss und die Membrandrücke zur Auslösung der ersten und dritten Zählstufe bereits in einem relativ grossen Verhältnis von zirka 20 g : 1000 g, also 1 : 50 stehen, wodurch die minimalen Abmessungen des Auslösewerkes festgelegt sind.
Nach der Erfindung werden nun Anordnungen der eingangs beschriebenen Art zur Erhöhung der Ansprechempfindlichkeit von Ansprech-Zählern für Überspannungsableiter derart ausgestaltet, dass dem spannungsabhängigen Widerstand mindestens ein ebenfalls spannungsabhängiger Widerstand über mindestens eine Funkenstrecke parallel geschaltet is,. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Prinzip-Schaltbild eines Ansprech-Zählers mit über eine Funken-
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strecke parallel angeschalteten Widerständen, in Fig. 2 ein Strom-Spannungsdiagramm, in Fig. 3 ein Prinzip-Schaltbild eines Ansprech-Zählers mit über zwei Funkenstrecken parallel angeschalteten Widerständen.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält der Ansprech-Zähler, welcher zwischen einen Überspannungsableiter 11 einer Hochspannungsleitung 12 und Erde geschaltet ist, einen spannungsabhängigen Widerstand 13 und einen Heizwiderstand 14 in einer ein Gas oder Luft enthaltenden Kammer 15, deren Membran 16 je nach der Grösse des Hubes ein Zählwerk I oder II oder III auslöst, so dass die überschläge nach drei verschiedenen Stärken gezählt werden. Dem Widerstand 13 ist in einem weiteren Parallelstromkreis eine Drosselspule und ein Elektromagnet 18 mit einem Zählwerk IV zugeschaltet, welches in bekannter Weise die Nachströme zählt.
Erfindung-
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stand 13 über eine Funkenstrecke 19 drei weitere spannungsabhängige Widerstände 20,21, 22 parallelgeschaltet, die aus rein praktischen Gründen gleich stark gewählt sind wie der Widerstand 13.
Ohne diese parallelgeschalteten Widerstände müsste der Widerstand 13 für die volle Ableitstromstärke des überspannungsableiters 11 beispielsweise 4000 A dimensioniert sein und bei Ableitströmen dieser
Stärke spricht dann das Zählwerk III an. Bei einer kleineren Stromstärke beispielsweise 1000 A ent- steht ein Spannungsabfall der das Zählwerk II ansprechen lässt und bei 100 A ein solcher, auf den das Zählwerk I noch anspricht. Auf schwächere Ab- leitströme konnte das Zählwerk I bisher praktisch' nicht gebracht werden, weil der Spannungsabfall rasch zu klein wird. Selbstverständlich können die drei Widerstände 20,21, 22 auch durch einen einzigen äquivalenten Widerstand ersetzt sein.
Die Abhängigkeit der Spannung U vom Strom I ist in Fig. 2 dargestellt und für obiges Beispiel verläuft sie nach der Kurve A. Werden jedoch zum Widerstand 13 über die Funkenstrecke 19 drei gleiche Widerstände parallel geschaltet und sind alle vier Widerstände für die Stromstärke 1000 A dimensioniert, so verläuft, solange an der Funkenstrecke 19 kein Überschlag stattfindet, die Spannung nach der Kurve. B ; sie steigt aber schon bei kleinen Stromstärken so stark an, dass bei 50 A das Zählwerk I mit Sicherheit ansprechen kann. Die Funkenstrecke ist nun auf diese Ansprechspannung oder auch höher eingestellt, so dass sich für höhere Stromstärken eine Spannung nach der Kurve A bildet.
Die Spannungsabhängigkeit ist durch das
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gegebenwobei der Exponent ss im Mittel den Wert 0, 25 hat und C eine Ausführungskonstante ist. Für einen Ableitstrom von 100 A bei vier parallelen Wider-
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U2 = C. 1000, 25 = 3, 16 C.
Die für den Heizwiderstand 14 verfügbare Lei-
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und für das Zählwerk III bei 4000 A
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Für überspannungsableiter mit sehr hohem Ableitstrom kann die Ansprechempfindlichkeit in gleicher Weise erhöht werden, nur ist es dabei zweckmässig, wie in Fig. 3 dargestellt, den Widerstand 20 über eine Funkenstrecke 23 und die beiden andern Widerstände 21 und 22 über eine weitere Funkenstrecke 24 anzuschalten, wobei die erste Funken- strecke 23 auf die Ansprechspannung des Zähl- werks 1 oder höher, die zweite Funkenstrecke 24 auf die Ansprechspannung des Zählwerks Il oder höher eingestellt ist. In einem praktischen Beispiel für eine Ableitstromstärke von 10. 000 A, auf wel- che das Zählwerk III anspricht, spricht Zählwerk I auf 50 A und Zählwerk II auf 2500 A an.
Die am Widerstand 13 auftretenden Spannungen für diese drei Zählstufen betragen für 50 A etwa 2, 66 C, für 2500 A 5, 95 C und für 10. 000 A etwa 7, 05 C.
Wenn erforderlich, kann die Ansprechempfind- lichkeit weiter dadurch erhöht werden, dass die über eine Funkenstrecke parallel angeschalteten Widerstände 20,21, 22 eine kleinere Konstante C' aufweisen, als der fest angeschlossene spannungsab- hängige Widerstand 13. Das Leistungsverhältnis
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dann1.
Anordnung zur Erhöhung der Ansprechemp- findlichkeit von Ansprech-Zählern für Überspan- nungsableiter, mit einem spannungsabhängigen Widerstand und einem zu diesem parallelgeschalteten Heizwiderstand in einer Gaskamer, deren
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stromstärken zum Ansprechen bringt, dadurch gekennzeichnet, dass dem zum Heizwiderstande gehörenden spannungsabhängigen Widerstand fl3)
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Widerstand über mindestens eine Funkenstrecke parallel geschaltet ist.