CH215001A - Surge arrester for high and extra high voltages. - Google Patents

Surge arrester for high and extra high voltages.

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CH215001A
CH215001A CH215001DA CH215001A CH 215001 A CH215001 A CH 215001A CH 215001D A CH215001D A CH 215001DA CH 215001 A CH215001 A CH 215001A
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CH
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arrester according
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spacer rings
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series
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German (de)
Inventor
Cie Aktiengesellschaft Boveri
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • H01T4/20Arrangements for improving potential distribution

Landscapes

  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

  

      Überspannungsableiter    für Hoch- und Höchstspannungen.    Die     Überspannungsableiter    für Hoch- und  Höchstspannung pflegt man aus Einzelele  menten zusammenzusetzen, deren jedes einen  Teil des Spannungsgefälles aufnimmt. Jedes  Element enthält eine Anzahl     Löschfunken-          strecken,    bestehend     aus        Elektrodenplatten     mit zwischengelegten     Abstandsringen    aus  Isolierstoff., und eine Anzahl spannungs  abhängiger Widerstände, und entweder nur  ein Element oder mehrere enthalten eine  Zündfunkenstrecke.

   Jedes Element ist in  einem Porzellan- oder     Steatitkörper    unter  gebracht und die Elemente werden in gleich  artiger und     gleichgrosser        Ausführung    je nach  der Höhe der Betriebsspannung in verschie  dener Anzahl in Reihe geschaltet, das heisst       aufeinandergeschraubt    oder     aneinanderge-          hängt,    so dass eine Säule oder eine Kette sol  cher Einzelelemente entsteht, die den     Ge-          3        samtableiter    bildet.

   Man kann auch jedes  Einzelelement nochmals     unterteilen,    derart,  dass die     Löschfunkenstrecken    in einem Por  zellankörper, die Widerstände     in    einem  zweiten Porzellankörper untergebracht     sind            und    beide in der Reihe, die den Gesamt  ableiter bildet, miteinander abwechseln. Die  obere Klemme des Ableiters wird mit der zu  schützenden Leitung, die untere Klemme mit  Erde     verbunden.     



  Der Löschvorgang des Ableiters wird be  kanntlich durch die wiederkehrende Span  nung, das heisst durch die niederfrequente  Netzspannung, welche sich nach dem Er  löschen des     Ableitstromes        einstellt,    wesent  lich     beeinflusst.    Die wiederkehrende Netz  spannung verteilt sich ungleich auf die ein  zelnen Elemente, denn die     Spannungsvertei-          lung    ist durch das     kapazitive    Ersatzschema  gemäss     Fig.    1     bestimmt.    Jedes Element des  Ableiters weist     zwischen    der Anschluss  klemme a der Leitung b und Erde e eine  Reihenkapazität K und eine Erdkapazität C  auf.

   Da alle Elemente gleich aufgebaut sind,  sind die Reihenkapazitäten K unter sich  gleich, während die     Erdkapazitäten    von der  Lage des betreffenden Elementes abhängen.  Offensichtlich arbeitet der Ableiter dann am      günstigsten, wenn die Spannungsverteilung  längs der Kette möglichst linear verläuft.  



  Es sind nun verschiedene Mittel be  kanntgeworden, um eine lineare Spannungs  verteilung zu erhalten. Zum Beispiel werden  zwischen den Einzelelementen Potential  ringe oder parallel zu den Löschfunken  strecken Steuerungswiderstände eingebaut.  Diese Schutzmittel weisen den Nachteil auf,  dass sie     zusätzliche    Einrichtungen darstellen,  welche für das eigentliche Funktionieren des  Ableiters nicht notwendig sind.  



  Nach der Erfindung wird die Spannungs  verteilung in der Weise verbessert, dass die  Reihenkapazitäten der verschiedenen Einzel  elemente abgestuft werden, und zwar in um  gekehrtem Sinne, wie die Abstufung der  Erdkapazitäten verläuft.  



  Da die Erdkapazitäten der Einzelelemente  <I>Cl,</I>     C,:,        C3   <I>...</I>     C.    gemäss     Fig.    1 von der  Klemme a. an der Leitung b nach der     Erd-          klemme    e hin zunehmen, sollen erfindungs  gemäss dementsprechend die Reihenkapazi  täten     K1,        Kz,        K3    . . .     Kn    von Leitung zur  Erde hin abnehmen. Dies ist in     Fig.    2 sche  matisch durch die Grösse der Kondensator  platten zum Ausdruck gebracht. Ein Ver  gleich zwischen     Fig.    1 und 2 zeigt deutlich  den Grundgedanken der Erfindung.

    



  Praktisch ist es wichtig, dass alle Einzel  elemente typenmässig und in der Anzahl der  Löschfunkenstrecken einander gleich gemacht  werden. Denn es wird einerseits eine ein  fache Fabrikation erstrebt, anderseits ist es  vorteilhaft, jedem Einzelelement den genau  gleichen Anteil der wiederkehrenden Span  nung zukommen zu lassen. Die Abstufung  wird daher zweckmässig so gestaltet,     da,ss     jedes     Ableiterelement    zwar die gleiche An  zahl Löschfunkenstrecken aufweist, aber eine  Kapazität besitzt, die von derjenigen der  Nachbarelemente verschieden     ist.     



  Dies kann, wie die Ausführungsbeispiele  der     Fig.    3 bis 7 zeigen, auf verschiedene  Weise erreicht werden. In     Fig.    3 sind alle  Löschelemente einer Reihe, bestehend aus den  Metallelektroden<I>d</I> und den Abstandsringen<I>r,</I>  von gleicher Type und Grösse.

   Bei der Aus-         führung    gemäss     Fig.    4 sind die Abstands  ringe     r1,        r2,        r;,   <B>...</B> zwischen den Metallelektro  den d verschieden dick gemacht      -orden.    Der  Löschvorgang wird dadurch nicht beein  trächtigt, da der     Funkenübergang    bei Lösch  funkenstrecken vom     Elektrodenabstand    in  weiten Grenzen unabhängig ist.

   Der ver- ;  schiedene Abstand der Elektroden d kann  auch mit unter sich     gleichen    Isolierringen r  gleicher Dicke erreicht werden, wenn man in       einem        Ableiterelement    je einen, im nächsten  je zwei, im folgenden je drei und dann immer  mehr Abstandsringe r einlegt, wie in     Fig.    5  veranschaulicht ist. Ferner kann man Ab  standsringe     r,        r:,,,        r.:..   <I>.</I> verschiedener Breite  zwischen den Elektroden d verwenden, wie  aus     Fig.    6 zu entnehmen ist.

   Oder man kann ,  auch die     Abstandsringe        r1,        a-_>,        r;;    . . . der auf  einanderfolgenden     Löschfunkenelemente    aus  Werkstoffen mit verschiedener     Dielektrizi-          tätskonstante    herstellen     (Fig.    7). Schliesslich  kann man auch Löschfunkenstrecken ver  schiedener Teilkapazitäten im gleichen Ab  leiterelement einbauen.



      Surge arrester for high and extra high voltages. The surge arresters for high and maximum voltage are usually composed of individual elements, each of which absorbs part of the voltage gradient. Each element contains a number of quenching spark gaps, consisting of electrode plates with interposed spacer rings made of insulating material, and a number of voltage-dependent resistors, and either only one element or several contain an ignition spark gap.

   Each element is housed in a porcelain or steatite body and the elements are connected in series in the same type and size, depending on the level of the operating voltage, in different numbers, i.e. screwed onto one another or linked together so that a column or a chain Such individual elements are created, which form the overall arrester.

   You can also subdivide each individual element again so that the quenching spark gaps are housed in one porcelain body, the resistors in a second porcelain body and both alternate with one another in the row that forms the overall arrester. The upper terminal of the arrester is connected to the line to be protected, the lower terminal to earth.



  The extinguishing process of the arrester is known to be influenced by the recurring voltage, that is, by the low-frequency mains voltage that is set after the discharge current has been deleted. The recurring mains voltage is distributed unevenly across the individual elements, because the voltage distribution is determined by the capacitive equivalent scheme according to FIG. Each element of the arrester has a series capacitance K and a capacitance C to earth between the connection terminal a of the line b and earth e.

   Since all elements have the same structure, the series capacitances K are the same, while the earth capacities depend on the position of the element concerned. Obviously, the arrester works best when the voltage distribution along the chain is as linear as possible.



  Various means have now become known to obtain a linear voltage distribution. For example, potential rings are installed between the individual elements or control resistors are installed parallel to the extinguishing sparks. These protective devices have the disadvantage that they represent additional devices which are not necessary for the actual functioning of the arrester.



  According to the invention, the voltage distribution is improved in such a way that the series capacitances of the various individual elements are graded, in the opposite sense, as the gradation of the earth capacities runs.



  Since the earth capacitances of the individual elements <I> Cl, </I> C,:, C3 <I> ... </I> C. according to FIG. 1 from the terminal a. increase on line b after earth terminal e, according to the invention the series capacities K1, Kz, K3 should accordingly. . . Remove Kn from line to earth. This is shown in Fig. 2 cal cally expressed by the size of the capacitor plates. A comparison between FIGS. 1 and 2 clearly shows the basic idea of the invention.

    



  In practice it is important that all individual elements are made the same in terms of type and number of extinguishing spark gaps. Because on the one hand simple fabrication is sought, on the other hand it is advantageous to allow exactly the same proportion of the recurring stress to be given to each individual element. The gradation is therefore expediently designed so that although each arrester element has the same number of extinguishing spark gaps, it has a capacitance that is different from that of the neighboring elements.



  As the exemplary embodiments in FIGS. 3 to 7 show, this can be achieved in various ways. In FIG. 3, all extinguishing elements of a row, consisting of the metal electrodes <I> d </I> and the spacer rings <I> r, </I> are of the same type and size.

   In the embodiment according to FIG. 4, the spacer rings r1, r2, r ;, <B> ... </B> between the metal electrodes are made of different thicknesses. The quenching process is not impaired because the spark transition in quenching spark gaps is largely independent of the electrode spacing.

   The ver; Different spacing of the electrodes d can also be achieved with the same insulating rings r of the same thickness if one inserts one spacer ring each, two in the next, three each in the following and then more and more spacer rings r, as illustrated in FIG. 5 . Furthermore, spacer rings r, r: ,,, r.: .. <I>. </I> of different widths can be used between the electrodes d, as can be seen from FIG.

   Or you can also use the spacer rings r1, a -_>, r ;; . . . of successive extinguishing spark elements made of materials with different dielectric constants (Fig. 7). Finally, you can also install extinguishing spark gaps with different partial capacities in the same arrester element.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Überspannungsableiter für Hoch- und Höchstspannungen, bestehend aus einer Reihe von zwischen Leitung und Erde geschalteten Einzelelementen, deren jedes eine Anzahl von aus Elektrodenplatten und isolierenden Ab standsringen zusammengesetzten Löschfun- kenstrecken enthält, dadurch gekennzeichnet. da,ss die Reihenkapazität der verschiedenen Elemente in der Weise abgestuft ist, dass das Element mit der grössten Reihenkapazität auf der Leitungsseite und dasjenige mit der kleinsten Reihenkapazität auf der Erdseite liegt. UNTERANSPRüCHE: 1. PATENT CLAIM: Surge arrester for high and extra high voltages, consisting of a series of individual elements connected between line and earth, each of which contains a number of extinguishing spark gaps composed of electrode plates and insulating spacer rings, characterized. because the series capacitance of the various elements is graded in such a way that the element with the greatest series capacitance is on the line side and that with the smallest series capacitance is on the earth side. SUBCLAIMS: 1. Ableiter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass alle Löschelemente einer Reihe von gleicher Type und Grösse sind. 2. Ableiter nach Unteranspruch 1, da durch gekennzeichnet, dass alle Löschelemente die gleiche Anzahl von Löschfunkenstrecken enthalten. 3. Ableiter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abstands ringe bei den aufeinanderfolgenden Elemen ten der Reihe verschieden dick sind. 4. Ableiter nach Unteranspruch 3, da durch gekennzeichnet, dass die verschiedene Dicke durch Aufeinanderschichten von un gleichen Anzahlen gleich dicker Abstands ringe erreicht ist. 5. Ableiter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abstandsringe bei den aufeinanderfolgenden Elementen der Reihe verschieden breit sind. 6. Arrester according to patent claim, characterized in that all extinguishing elements in a row are of the same type and size. 2. Arrester according to dependent claim 1, characterized in that all extinguishing elements contain the same number of extinguishing spark gaps. 3. Arrester according to claim, characterized in that the spacer rings are of different thicknesses in the successive elemen th of the series. 4. Arrester according to dependent claim 3, characterized in that the different thickness is achieved by stacking unequal numbers of equally thick spacer rings. 5. Arrester according to claim, characterized in that the spacer rings in the successive elements of the series are of different widths. 6th Ableiter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Abstandsringe bei den aufeinanderfolgenden Elementen der Reihe aus Werkstoff verschiedener Dielek- trizitätskonstante bestehen. 7. Ableiter nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass auch die Lösch- funkenstrecken eines und desselben Einzel elementes verschiedene Kapazitäten besitzen. Arrester according to patent claim, characterized in that the spacer rings in the successive elements of the row consist of material with different dielectric constants. 7. Arrester according to claim, characterized in that the extinguishing spark gaps of one and the same individual element have different capacities.
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