<Desc/Clms Page number 1>
Funkenstreckenanordnung für Überspannungeableiter
Im Zusammenhang mit Überspannungsableitern mit Vielfachfunkenstrecke und spannungsabhängigen
Widerständen werden in neuerer Zeit entsprechend den verschiedenen Ländervorschriften immer tiefere Ansprechspannungen und tiefere Restspannungen verlangt. Mit Hilfe der tiefen Ansprechspannungen sollen die Schaltüberspannungen vom Überspannungsableiter ebenfalls erfasst werden können. Durch das verkleinerte Verhältnis von Ansprechspannung zur wiederkehrenden Netzspannung erhöhen sich aber die Anforde- rungen an die Rückzündfestigkeit der Funkenstrecken. Durch die tiefe Restspannung wird das Schutzniveau herabgesetzt und damit die Isolation der Apparate verbilligt.
Die tiefe Restspannung kann einerseits durch Verbesserung des spannungsabhängigen Widerstandsmaterials, anderseits durch Verminderung der Widerstandshöhe erreicht werden. Dies muss aber mit einem erhöhten Nachstrom erkauft werden. Die geforderte erhöhte Rückzündfestigkeit beim grösseren Nachstrom stellt neuartige Anforderungen an die Löschfunkenstrecken denen die bis heute üblichen Plattenfunkenstrecken nicht mehr gewachsen sind. Als geeignete Massnahme zur Erhöhung der Löschfähigkeit wird immer mehr das Abwandernlassen des Nachstrom-Lichtbogens vom Entstehungsort unter dem Einfluss eines magnetischen Blasfeldes angewendet. Das Blasfeld kann dabei durch geeignete Führung des Nachstromes in den Elektroden, durch vom Nachstrom durchflossene Blasspulen oder durch Permanentmagnete erzeugt werden.
Neuerdings wird gleichzeitig mit dem Abwandern des Lichtbogens eine Verlängerung desselben verbunden. Die dadurch entstehende hohe Spannung über dem Lichtbogen reduziert den Nachstrom und entlastet damit die Widerstände.
Gemäss der Erfindung werden die erwähnten Bedingungen dadurch erfüllt, dass die beiden zu einer Platte gehörenden, vom Plattenzentrum bis zum Rand sich erstreckenden Elektroden aus einem Stück bestehen, das seitlich in einen Schlitz der Platte eingeschoben und verankert wird, wobei der Eingang des Schlitzes durch Vorsprünge am Umfang der darüber- und darunterliegenden benachbarten Platten abgeschlossen wird, und jeweils zwischen benachbarten Platten ein Lichtbogenraum entsteht, wo der Lichtbogen sich vom Zentrum aus über einen stumpfen Winkel ausbreitet bzw.
geblasen wird, und dass die Gaskanäle in den Platten eine Gaszirkulation vom Lichtbogen einer Funkenstrecke durch die Platte hindurch hinter die Schlagweiten der darüber-und darunterliegenden Funkenstrecke ermöglichen, wodurch ein Druckausgleich zwischen den Funkenkammern und damit ein gleichmässiges Wandern der Lichtbögen erzielt wird.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der beispielsweise in den Figuren dargestellten Ausführungen näher erläutert. Hiebei zeigt : Fig. 1 ein Schema eines aktiven Elementes eines Hochspannungsableiters mit magnetisch beblasenen Funkenstrecken ; Fig. 2 ein ähnliches Schema wie Fig. 1, jedoch mit einer andern Anordnung der Blasspulen ; Fig. 3 ein aktives Element des Ableiters mit magnetisch beblasenen Funkenstrecken, teilweise im Schnitt und teilweise in Ansicht ; Fig. 4 eine Draufsicht einer der Isolerplatten der Funkenstrecken ; Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V der Fig. 4i Fig. 6 eine Draufsicht einer Isolierplatte der Funkenstrecken mit eingebauten Elektroden; Fig. 7 einen Schnitt nach der Linie VII - VII der Fig. 6 : Fig. 8 und 9 eine Draufsicht bzw.
Schnitt eines der Elektroden-Elemente ; Fig. 10 einen Funkenstreckenstapel im zerlegten Zustand.
Der aktive Teil des Überspannungsableiters besteht aus den spannungsabhängigen Widerständen 1 und dem Funkenstreckenstapel 2, die zwischen eine Hochspannungsleitung 7 und Erde 8 geschaltet sind, wie
<Desc/Clms Page number 2>
aus den Fig. 1 - 2 ersichtlich ist. Die Widerstände 1 haben bekanntlich die Aufgabe, den Nachstrom zu begrenzen, während die Funkenstrecken 2 den Nachstrom unterbrechen. Um die Löschfähigkeit der Fun- kenstrecken zu erhöhen, wird der Nachstromlichtbogen in den Löschfunkenstrecken 2 durch ein Magnet- feld von seinem Entstehungsort weggeblasen, wobei gleichzeitig mit der Fortbewegung des Lichtbogens i eine Verlängerung derselben erreicht wird.
Die dadurch erhöhte Lichtbogenspannung hilft mit, den Nach- strom zu verkleinern, wodurch die Höhe des Widerstandstapels vermindert werden kann, was sich günstig auf die Restspannung auswirkt. Das Blasfeld wird einerseits durch eine spiralförmige Führung des Stromes in den Löschfunkenstrecken, anderseits durch die zusätzlichen Blasspulen 3 erzeugt, wobei sich die bei- den Blasfelder während des ganzen Löschvorganges unterstützen.
Die Blasspulen 3 können an beiden Enden des Funkenstreckenstapels "2 in Reihe mit den letzteren an- geordnet werden, wie die Fig. 1 zeigt, oder sich als eine Einheit um den ganzen Funkenstreckenstapel herum erstrecken (Fig. 2). Da die Blasspulen 3 eine relativ hohe Induktivität aufweisen, muss ihnen zur
Ableitung des Stossstromes mit der hohen Stromanstiegsgeschwindigkeit ein nichtlineares Glied parallel- geschaltet werden. Das kann ein spannungsabhängiger Widerstandsblock sein, beispielsweise auch ein i Block von Widerständen 1. Im vorliegenden Fall wird eine zur Blasspule 3 parallelgeschaltete Funken- strecke 4 verwendet, die gegenüber dem Widerstandsblock den Vorteil besitzt, dass sie keine zusätzliche
Restspannung erzeugt. Diese Funkenstrecke 4 kann genau gleich wie die Löschfunkenstrecken 2 aufgebaut sein.
Aus konstruktiven Gründen kann jedoch eine leicht abgeänderte Form verwendet werden, die später näher beschrieben wird. Die Funkenstrecke 4 für die Blasspule ist auch magnetisch beblasen, wobei sich der Vorteil ergibt, dass der Lichtbogen in der Funkenstrecke 4 durch seine Abwanderung und Verlängerung viel rascher zum Löschen gebracht werden kann. Dadurch steigt der Strom in der Blasspule 3 rascher an, was einen schnellen Aufbau des Blasfeldes zur Folge hat und damit die Löschwirkung vergrössert.
Die Löschfunkenstrecke 2 besteht aus einer Anzahl gleicher Funkenstrecken, deren Aufbau an Hand der Fig. 3 - 9 näher beschrieben ist.
Jede Funkenstrecke besitzt eine runde Isolierplatte 5, die aus pressbarem Material besteht und eine hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit, hohe Kriechfestigkeit, gute Hitzebeständigkeit und hohe me- chanische Festigkeit aufweist. Die Platte 5 ist mit einem Schlitz 6 versehen (Fig. 4), in den die in einem
Stück hergestellten, zu einer Platte gehörenden zwei Elektroden 24 eingesetzt werden. Die Fig. 6 zeigt die Platte 5 mit eingesetzten Elektroden 24, während in der Fig. 8 bzw. 9 die Doppelelektrode 24 für sich allein in Ansicht bzw. Schnitt veranschaulicht ist. Zur Fixierung der Elektroden 24 weist die Platte 5 auf jeder Seite einen Nocken 23 auf, über die die Löcher 9 der Elektroden gekippt werden. In der Mitte der Platte 5 sind beidseitig Vertiefungen 10 vorgesehen, die zur Verlängerung des Kriechweges zwischen den zwei Elektroden einer Funkenstrecke dienen.
Auf den Elektroden 24 sind metallische Zungen 22 (Fig. 6) angebracht, die, nachdem die Funkenstrecken zusammengebaut sind, auf die Gegenplatte druk- ken. Diese Zungen 22 dienen der Vorionisierung der Funkenstrecken.
Der Schlitz 6 erweitert sich gegen den Rand der Platte 5 hin in der Öffnung 11. Diese Öffnung wird von den Nocken 12 der beim Stapeln darunter-und darüberliegenden Platten gegen aussen abgeschlossen und im Innern in die zwei Teile 20 und 21 (Fig. 6 und 7) unterteilt. Diese Nocken 12 dienen gleichzeitig zur Fixierung der Isolierplatten 5, so dass eine gegenseitige Verdrehung verhindert wird. Die Platte 5 ist mit einem erhöhten Rand 13 ausgebildet, so dass beim Zusammenbau der Platten gegen aussen abgeschlos- sene Funkenkammern 14 entstehen und gleichzeitig die gestapelten Platten gegen seitliche Verschiebung gesichert sind. Durch die weiteren Erhöhungen 15 auf den Platten werden Gaskanäle 26 gebildet (Fig. 6 und 7).
Der Aufbau der Blasspulen und der dazugehörigen Funkenstrecken ist aus der Fig. 3 ersichtlich, die einen Ableiter teilweise im Schnitt darstellt. Die spannungsabhängigen Widerstände 1 und die bereits be- schriebenen gestapelten Funkenstrecken 2 sind in bekannter Weise in ein Isolatorgehäuse 30 eingebaut. Die an jedem Ende des Funkenstreckenstapels vorgesehene Blasspule 3 ist auf einen Spulenkörper aufge- bracht, der aus den zwei Teilen 16 und 17 besteht, wobei der plattenförmige Teil vorzugsweise aus dem- selben hitzebeständigen Isoliermaterial wie die Platten 5 der Löschfunkenstrecke hergestellt wird. Die zur Blasspule parallelgeschaltete Funkenstrecke 4 wird aus einer Elektrode gleicher Form, wie diejenige der
Löschfunkenstrecken und einem Kupferröhrchen 18, das im Spulenkörper 16, 17 eingebettet liegt, gebil- det.
Dieses Röhrchen 18 wirkt gleichzeitig als Verbindung von der Funkenstrecke 4 zur Kontaktplatte 19, die als elektrische Verbindung zu den dem Funkenstreckenstapel 2 anliegenden Elementen dient. Die ganze Funkenstreckenanordnung steht unter der Wirkung der Druckfeder 31.
In Fig. 10 sind die einzelnen Hauptbestandteile eines Funkenstreckenstapels entsprechend der Anordnung nach Fig. 1 in der Reihenfolge ihres Zusammenbaues gezeigt, u. zw. von oben nach unten, links
<Desc/Clms Page number 3>
EMI3.1