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.