CH141663A - Uberspannungsableiter für grosse Energien. - Google Patents

Description

      Überspannungsableiter    für grosse Energien.    Die Erfindung bezieht sieh auf einen     Über=          spannungsableiter    für grosse Energien. Ein  solcher Apparat muss die Eigenschaft haben;  sofort anzusprechen, kurzzeitig grosse Ener  gie abzuleiten und kurz nach der Entladung  selbständig zu verlöschen, um sofort wieder  betriebsbereit zu sein.  



  Gemäss der Erfindung werden alle diese  Bedingungen dadurch erfüllt, dass als Über  spannungsableiter ein     Vakuummetalldampf-          apparat    mit Ventilwirkung verwendet wird,  dessen Anode und Kathode zwischen zwei       Spannungspunkten    eingeschaltet sind.  



  In der Zeichnung sind schematisch in den  Abbildungen 1 bis 5 einige Ausführungsbei  spiele der Erfindung dargestellt. Abbildung  la und     1b    zeigen die Anordnung von Ab  leitern zwischen einer Leitung und Erde als  Schutz gegen Überspannungen in beiden  Richtungen,     Abb.    2 zeigt ihre Verwendung  in     Mehrphasennetzen,        Abb.    3a und     3b    zeigen  die Reihen- und Parallelschaltung von Ab  leitern zwischen zwei Spannungspunkten,

           Abb.    4 zeigt die Zündung eines Metall  dampfableiters mittelst Metallbelag an der  Kathode durch Hilfsfunkenstrecke und  Spannungsteiler in Reihe zwischen zwei       Spannungspunkten    und     Abb.    5 zeigt einen       Metalldampfableiter    mit flüssiger Kathode  und flüssiger Anode. Der     Überspannungs-          ableiter    gemäss     Abb.    la besteht aus einem  evakuierten Glasgefäss mit Quecksilberelek  trode     K    und einer Metall- oder     Graphitanode     A.

   Die aus einem Transformator T ge  speisten Heizwicklungen     W,,        WZ    an der  Anode und Kathode dienen dazu, die Dampf  dichte vor der Anode zu erniedrigen und  über der Kathode zu erhöhen. Der Dom D  fängt das Quecksilberkondensat auf, das  dann wieder zur Kathode zurückfliesst. Der  aufsteigende Metalldampf erzeugt an der  Ansatzstelle des Anodenarmes bei 0 ein Va  kuum, wodurch eine     Pumpwirkung    auf den  Anodenraum ausgeübt und dieser evakuiert  wird. Die Anode A eines Ableiters sei zum  Beispiel nach     Abb.    ja an eine Freileitung     L,         die Kathode     K    an Erde angeschlossen.

   Bei  normaler Spannung zwischen Leitung L und  Erde fliesst zwischen A und     Ff    kein Strom.  Erhöht sich die Spannung von L über den  normalen Wert, dann kann bei richtiger  Wahl der Temperatur an der Kathode     K     eine selbständige Entladung einsetzen, und  ein Bogen     zwischen   <I>A</I> und     K    brennen, der  die     Überspannung    nach Erde ableitet. Kehrt  nun die zwischen Leitung L und Erde vor  handene Spannung ihre Richtung um, dann  verlöscht der Lichtbogen.

   Eine     Neuzündung     des Lichtbogens zwischen Kathode und  Anode, das heisst ein     Stromfluss    in Richtung  Erde     Leitung    L kann nicht einsetzen, weil  dazu eine sehr viel höhere Spannung not  wendig ist.

   Je nach Wahl der Temperatur an  Kathode     K    und Anode A kann das Ver  hältnis der beiden Spannungen zirka 1 : 10  betragen, also zum Beispiel 7     kV        Zündspan-          nung    für den Lichtbogen zwischen     A-K     und 70     kP        Zündspannung    für den Licht  bogen     zwischen        K-A.    Durch einen zweiten  Ableiter     II    gemäss     Abb.        1b    kann die Ent  ladung auch. in Richtung Erdleitung L er  möglicht werden.  



  Die Heizung der Kathode     K    zur Bildung  der Dampfentwicklung für die Zündung,       bezw.    die Heizung der Anode A zur Vermin  derung der Dampfentwicklung benötigt  wenig Energie und ist einfach anzubringen.  Die Heizung kann sowohl durch     Induktions-          als    auch durch Widerstandsheizung von  aussen oder im Innern des Gefässes erfolgen,  wobei zweckmässig von Quecksilber nicht an  greifbare Widerstandsmaterialien verwendet  werden,     wie    z. B.

   Wolfram,     Molybdän,        Tan-          tal,    Chromnickel, Eisen     etc.    Die feste Anode  kann gegebenenfalls mit einer zusätzlichen       Induktions-    oder Widerstandsheizung im In  nern der Anode versehen sein. Es kann fer  ner sowohl für das Kathodenquecksilber als  auch für die feste Anode eine Tauchheizung  vorgesehen werden, wobei im letzteren Fall  die Anode hohl ausgeführt     wird.    Die Ka  thode kann ausserdem durch ein geheizte  Flüssigkeitsbad, durch Strahlung, oder durch  direkte Flammen beheizt werden.

      Die Stromeinführung zu den Anoden und  die Durchführung der Zuleitung zu den       Heizwicklungen    kann bei Ableitern mit  Glasgehäuse entweder als Draht- oder -als       Hütcheneinschmelzung    ausgeführt sein. Die  Kühlung des Dampfdomes D kann durch  eine seinen doppelwandigen Mantel durch  strömende Flüssigkeit oder durch Luftstrom  erfolgen. An Stelle von festen Anoden aus  Graphit oder Metall können auch flüssige  Anoden verwendet werden. Als Kathode  kann ebensogut eine feste     Amalgamkathode,     zum Beispiel eine mit Quecksilber amalga  mierte Kupferkathode vorgesehen sein.

   In  die Anoden- oder Kathodenleitungen werden       ohmsche    Widerstände P eingeschaltet, um  den Überstrom zu     begrenzen    und einen direk  ten Kurzschluss über den Lichtbogen zu ver  hindern. Wird an Stelle eines Gleichrichters  mit Glasgefäss ein solcher mit einem Metall  gefäss verwendet, dann ist es .erforderlich,  dass in der Nähe der Erdseite eine Hoch  vakuumpumpe angeschlossen wird. Es  könnte auch durch eine geeignete Dampf  führung das Innere des Anodenraumes  evakuiert werden. Die einfachste Lösung ist  der gut formierte, abgeschmolzene Glas  apparat, der ja nur bei Entladungen belastet  werden würde und deshalb auch wenig Gase  abgibt, und eine lange Lebensdauer besitzt.  



       Abb.    2 zeigt eine Schaltanordnung für  mehrere, zwischen eine     Mehrphasenleitung     und, Erde parallel geschaltete Ableiter, deren  Anoden an die einzelnen Phasen gelegt sind,  und deren Kathoden gemeinsam an Erde  liegen. Es können auch zwischen zwei Span  nungspunkte mehrere Ableiter in Reihe (ver  gleiche     Abb.        3a),    oder parallel angeschlossen  sein, wobei im letzteren Fall ein Gleichrich  ter mit zwei Anoden nach     Abb.        3b    verwendet  werden kann. Die Ableiter können auch in .  Reihenparallelschaltung zwischen zwei Span  nungspunkten angeordnet sein.  



  Die Zündung des Lichtbogens zwischen  Kathode und Anode kann durch einen Belag       !1T    erfolgen, der isoliert in Höhe des Queck  silberspiegels am Kathodenbehälter ange  bracht ist, (vergleiche     Abb.    4) und der im      Moment des Entstehens der Überspannung an  Amen Teil derselben gelegt wird.

   Die     Zünd-          spannung    wird dabei über eine Hilfsfunken  strecke Z mit     ohmschem,    induktivem oder       kapazitivem    Spannungsteiler an den Steuer  belag gelegt, wobei die Hilfsfunkenstrecke Z  und die     Spannungsteilerwiderstände        8,    82  in Reihe zwischen den zwei Spannungspunk  ten, zum Beispiel Leitung L und Erde, lie  gen. Bei dieser Anordnung wird das Katho  denquecksilber nicht besonders geheizt.  



       Abb.    5 zeigt einen Ableiter mit flüssiger  Anode<I>A</I> und flüssiger Kathode     K.    Die  Anode muss gekühlt werden, um die Ent  stehung des Lichtbogens zwischen     Anode     und Kathode zu ermöglichen. Die Kühlung  kann, wie dargestellt, eine     Durchlaufflüssig-          keitskühlung    oder eine     Luftstromkühlung     sein. Die Heizwicklung     W3    auf dem Anoden  arm hat den Zweck, den Übertritt von Queck  silberdampf in den     Anodenraum    zu verhin  dern.  



  Anstatt die Heizspannung für Anode und  Kathode über einen Serientransformator der       Leitung    zu entnehmen, an die der Ableiter  mit der Anode oder Kathode angeschlossen  ist, kann zur Erzeugung der Heizspannung  auch ein     ohmscher,    induktiver oder     kapaziti-          ver    Spannungsteiler dienen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Überspannungsableiter für grosse Ener- Olien, dadurch gekennzeichnet, dass ein Va kuummetalldampfapparat mit Ventilwir kung mit seiner Anode und Kathode zwi schen zwei Spannungspunkte eingeschaltet ist. TINTERANSPRt1CHE 1. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass Kathode und Anode flüssige Elektroden sind. ?. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Kathode eine amalgamierte Metallelek trode verwendet ist.

   B. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die festen Anoden durch Heizmittel im In nern der Anode beheizt werden. 4. Überspannungsableiter nach Unteran spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenraum durch Heizkörper be heizt wird. 5. Überspannungsableiter nach Unteran spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anodenraum mit einem Kühlmittel gekühlt wird.

   6. Überspannungsableiter nach Unteran- @pruch 1 mit Glasgefäss, dadurch ge kennzeichnet, dass der Anodenraum mit einer Heizwicklung versehen ist, um den Übertritt von Quecksilberdampf von der Kathode zur Anode zu verhindern. 7. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kathode für die Dampfentwicklung zur Zündung des Lichtbogens mit einer Hei zung des Kathodenquecksilbers versehen ist.

   B. Überspannungsableiter nach Unteran sprüchen 4 und 6, dadurch gekenn zeichnet, dass die Heizenergie einem Spannungsteiler entnommen wird, der in Reihe mit der Leitung liegt, an der eine der Elektroden des Metalldampf apparates angeschlossen ist. 9. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, mit Kondensationsraum über der Kathode, dadurch gekennzeichnet, dass die Anodenräume an den Kondensations raum derart angeschlossen sind, dass der aus der Kathode aufsteigende Dampf an der Ansatzstelle der Anodenräume eine Pumpwirkung ausübt und die Anoden räume evakuiert.

   10. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündung des Lichtbogens durch einen Metallbelag erfolgt, der an der Kathode isoliert in Höhe des Quecksilberspiegels angebracht ist, und der im Moment des Entstehens einer Überspannung an einen Teil dieser Spannung angelegt wird.

   11. Überspannungsableiter nach Unteran spruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündspannung über eine Hilfsfun kenstrecke und einen damit in Reihe zwischen den Spannungspunkten liegen den Spannungsleiter an den Belag gelegt wird. 12. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, da,ss er aus zwei Vakuummetalldampfapparaten besteht, die derart parallel zwischen zwei Spannungspunkten geschaltet sind, dass einer mit seiner Anode und der andere mit seiner Kathode am gleichen Spannungspunkt liegt.

   13. Überspannungsableiter in Mehrphasen netzen nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass er aus den einzelnen Phasen zugeordneten Vakuummetall- da.mpfapparaten besteht, die mit ihren Kathoden an einen gemeinsamen Span nungspunkt (Erde) gelegt sind. 14. Überspannungsableiter nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass er aus mehreren in beliebiger Kombination zwischen zwei Spannungspunkten an geschlossenen Vakuummetalldampfa,ppa- raten besteht.

   15. Überspannungsableiter nach den Unter ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass in die eine der Elektroden zuleitungen ohmsche Widerstände ein geschaltet sind.