Sicherungseinrichtung für Überspannungsableiter mit spannungsabhängiger Charakteristik. Es ist bekannt, dass Überspannungsablei- ter mit spannungsabhängiger Charakteristik nicht durch gewöhnliche Schmelzsicherungen geschützt werden können. Die Praxis zeigt, dass der Ableiter in den seltensten Fällen beim Ableiten des in der Folge einer atmo sphärischen Überspannung auftretenden gro ssen Stromstosses Schaden leidet.
In der Regel ist dies erst der Fall, wenn der nachfliessende Netzstrom infolge Versagens der Löschfun kenstrecke nicht rechtzeitig gelöscht wird oder wenn die Funkenstrecke am Ableiter infolge Erdschlussüberspannungen periodisch wieder angezündet wird. Im Falle der Ab leitung atmosphärischer Überspannungen hat man es mit grossen Strömen bis zu mehreren tausend Ampere kurzer Dauer zu tun, wäh rend es sich in den erwähnten Fällen um relativ kleine Ströme (unter 100 A) längerer Dauer handelt.
Während nun die Energie aufnahme der Widerstände des Ableiters un gefähr proportional mit dem Strom wächst, nimmt sie in einem Schmelzdraht mit der Stromstärke quadratisch zu. Wird nun der Schmelzdraht für diese relativ kleinen Ströme dimensioniert, so dass er abschaltet bevor die Beanspruchung der Ableiterwiderstände zu gross wird, so kann er den für den Ableiter normalen Stossstrom nicht mehr ertragen. Wird anderseits der Schmelzdraht für den ; normalen Stossstrom dimensioniert, so ver mag er den Ableiter vor der Belastung mit den kleinen Strömen längerer Dauer nicht mehr zu schützen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Sicherungseinrichtung, welche einen Überspannungsableiter mit spannungsabhän giger Charakteristik gegen kleine Ströme von langer Dauer schützt, ohne dass sie bei gro ssen Stossströmen von kurzer Dauer anspricht. Dies wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass ein Sicherungselement durch ein ventil artig wirkendes Schaltelement überbrückt ist, durch welches das Sicherungselement von Stossströmen entlastet wird, und dass Mit tel vorhanden sind, welche beim Ansprechen des Sicherungselementes den Stromkreis des Ableiters unterbrechen.
Auf der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau einer Sicherungseinrichtung.
Sie besteht im wesentlichen aus einem Sicherungselement 1 (normalerweise ein Schmelzdraht aus Metall), das für die klein sten Ströme bemessen ist, für welche der Ab leiter geschützt werden soll. In Serie mit dem Sicherungselement 1 liegt ein Widerstand, der aus einem Ohmschen Widerstand ? und einer Induktivität 3 besteht, jedoch auch nur entweder aus einem Widerstand ? oder einer Induktivität 3: bestehen kann. Das Siche rungselement 1 und die 'Widerstände \?, 3 sind durch ein Schaltelement 4 überbrückt, welches ventilartigen Charakter hat und z. B. eine Funkenstrecke ist.
Bei einem gewissen Spannungsabfall, der infolge eines Stossstromes am induktiven bezw. Ohmsehen Widerstand auftritt, kommt die Funkenstrecke zum Ansprechen, so dass der Sicherungsdraht 1 praktisch kurzgeschlos sen ist. Sobald jedoch der Stossstrom abge klungen ist, löscht die Funkenstrecke, so dass nun das Sicherungselement 1 für den nach folgenden Betriebsstrom eingeschaltet ist.
In Serie zu den Elementen 1,<B>2</B> und 3 ist ein weiteres Sicherungselement 5 vorgesehen, durch welches der ganze Stossstrom fliesst und welches so dimensioniert ist, dass es bei Stossströmen anspricht, die infolge ihrer Grösse dem Überspannungsableiter schädlich werden könnten. Weiter ist eine Vorrichtung 6 vorhanden, bestehend aus einer Zugfeder, welche im Falle des Ansprechens eines der beiden Elemente 1 oder 5 den Stromkreis im Punkt 7 öffnet, so da.ss der Ableiter 8 vom 1*Tetz 9 abgetrennt wird.
Zum Löschen des beim Abschalten dieser Sicherungseinrichtung entstehenden Licht bogens ist ein Löschrohr 10 bekannter Bau art vorhanden. Beim Abschmelzen der Siehe- rungselemente 1. oder 5 werden die abge schmolzenen Leiterenden von der Feder 6 durch das Löschrohr 10 hindurchgezogen. Der dabei entstehende Lichtbogen wird eben falls in das Löschrohr 10 hinein verlängert und in bekannter Weise gelöscht.
An Stelle der Funkenstrecke 4 kann bei spielsweise auch. ein spannungsabhängiger Widerstand verwendet werden. Durch die ventilartige Charakteristik des spannungs abhängigen Widerstandes, der mit Vorteil die gleiche Charakteristik aufweist wie die zu schützenden spannungsabhängigen Wi derstände im Ableiter, wird ebenfalls be wirkt, dass das Sicherungselement vom Stoss strom entlastet wird.
An Stelle des Löschrohres 10 kann ein mit Schalteröl oder einer ähnlichen Lösch- flüssigkeit gefülltes Rohr verwendet. wer den. Fig. ? zeigt als Beispiel die konstruk tive Durchbildung einer solchen Sicherungs einrichtung. Die beschriebenen Elemente 1, 2, 3 und 4 sind im obern Teil des Rohres 11 über dem Ölspiegel angeordnet, und zwar die Funkenstrecke 4 derart, dass sie gegen Verunreinigung durch Öl abgedichtet ist; beim Abschmelzen dür Sicherungselemente 1 oder 5 wird die Stromzuführung durch die Feder 6 mit grosser Schnelligkeit in das Öl hineingezogen, wodurch der Lichtbogen zum Erlöschen gebracht wird.
Vorteilhaft wird das Rohr aus Glas hergestellt, so dass ohne weiteres ersichtlich ist, ob die Sicherung an gesprochen hat oder nicht.
Bei einem dritten Beispiel sind zum Lö schen des Lichtbogens nach Fig. 3 die Siche- rungselemenle 1. und 5 in einen Druckraum, der ein pulverförmiges oder flüssiges Me dium 12 enthält, eingebettet, das unter dem Einfluss des Lichtbogens Gas entwickelt, wo durch der Zuführungsdraht 13 herau3ge- achleudert und dadurch der Lichtbogen ge- lö seht wird. Das Medium 12 kann aus Öl oder einer andern isolierenden Flüssigkeit oder aus einem pulverförmigen Stoff, z. B.
gummihaltigem Stoff, bestehen, der unter dem Einfluss des Lichtbob ns Gase abgibt, oder es kann ein Sprengstoff, z. B. Schwarz- pulver, sein, der sich unter der Einwirkung des Lichtbogens entzündet. Diese Teile sind mit einem Löschrohr 10 kombiniert. Sie kön nen jedoch auch ohne ein solches Löschrohr angewendet werden.
Safety device for surge arresters with voltage-dependent characteristics. It is known that surge arresters with voltage-dependent characteristics cannot be protected by conventional fuses. Practice shows that the arrester is seldom damaged when discharging the large current surge that occurs as a result of an atmospheric overvoltage.
As a rule, this is only the case if the incoming mains current is not extinguished in good time due to the failure of the extinguishing spark gap or if the spark gap on the arrester is periodically re-ignited due to earth fault overvoltages. In the case of the derivation of atmospheric overvoltages, one has to deal with large currents of up to several thousand amps of short duration, while in the cases mentioned it is relatively small currents (less than 100 A) of longer duration.
While the energy consumption of the arrester's resistances increases proportionally with the current, it increases quadratically with the current strength in a fuse wire. If the fuse wire is now dimensioned for these relatively small currents, so that it switches off before the stress on the arrester resistors becomes too great, it can no longer bear the surge current that is normal for the arrester. If, on the other hand, the fuse wire for the; dimensioned normal surge current, he may no longer be able to protect the arrester from the load with the small currents of longer duration.
The subject of the present invention is a safety device which protects a surge arrester with voltage-dependent characteristics against small currents of a long duration without responding to large surge currents of short duration. This is achieved according to the invention in that a fuse element is bridged by a valve-like switching element, through which the fuse element is relieved of surge currents, and that means are present which interrupt the circuit of the arrester when the fuse element responds.
On the accompanying drawings, embodiments of the subject invention are shown.
Fig. 1 shows the basic structure of a safety device.
It consists essentially of a fuse element 1 (usually a fuse wire made of metal), which is dimensioned for the smallest currents, for which the conductor should be protected from. In series with the fuse element 1 is a resistor which consists of an ohmic resistance? and an inductance 3, but also only either from a resistor? or an inductance 3: can exist. The hedging element 1 and the 'resistors \ ?, 3 are bridged by a switching element 4, which has a valve-like character and z. B. is a spark gap.
With a certain voltage drop that occurs as a result of a surge current on the inductive BEZW. Ohmic resistance occurs, the spark gap responds so that the fuse wire 1 is practically short-circuited. However, as soon as the surge current has subsided, the spark gap extinguishes, so that the fuse element 1 is now switched on for the following operating current.
A further fuse element 5 is provided in series with elements 1, 2 and 3, through which the entire surge current flows and which is dimensioned so that it responds to surge currents which are harmful to the surge arrester due to their size could. There is also a device 6 consisting of a tension spring which, if one of the two elements 1 or 5 responds, opens the circuit at point 7 so that the arrester 8 is separated from the 1 * line 9.
To delete the arcing when this safety device is switched off, an extinguishing pipe 10 of known construction is available. When the reference elements 1 or 5 melt, the melted conductor ends are pulled by the spring 6 through the extinguishing pipe 10. The resulting arc is also extended into the extinguishing tube 10 and extinguished in a known manner.
Instead of the spark gap 4 can also be used for example. a voltage-dependent resistor can be used. The valve-like characteristic of the voltage-dependent resistor, which advantageously has the same characteristics as the voltage-dependent resistors to be protected in the arrester, also means that the fuse element is relieved of the surge current.
Instead of the extinguishing pipe 10, a pipe filled with switch oil or a similar extinguishing liquid can be used. will. Fig.? shows as an example the structural design of such a safety device. The elements 1, 2, 3 and 4 described are arranged in the upper part of the tube 11 above the oil level, namely the spark gap 4 in such a way that it is sealed against contamination by oil; when the fuse element 1 or 5 melts, the power supply is drawn into the oil by the spring 6 with great rapidity, whereby the arc is extinguished.
The tube is advantageously made of glass, so that it is readily apparent whether the fuse has spoken or not.
In a third example, to extinguish the arc according to FIG. 3, the fuse elements 1. and 5 are embedded in a pressure chamber that contains a powdery or liquid medium 12 that develops gas under the influence of the arc, causing the Feed wire 13 is thrown out and the arc can be seen as a result. The medium 12 can consist of oil or some other insulating liquid or of a powdery substance, e.g. B.
rubber-containing substance, which emits gases under the influence of the lightbob ns, or an explosive, e.g. B. black powder, which ignites under the action of the electric arc. These parts are combined with an extinguishing pipe 10. However, they can also be used without such an extinguishing pipe.