<Desc/Clms Page number 1>
Überspannungsableiter für Mittelspannung in Freiluftausführung Die Erfindung betrifft einen überspannungsab- leiter für Mittelspannung in Freiluftausführung. Solche überspannungsableiter besitzen bekanntlich als Gehäuse, das die Ableiterelemente, wie Löschfunken- strecke und spannungsabhängige Widerstände, enthält, ein Isolierstoffrohr, das an den Stirnseiten mit metallischen Armaturen verschlossen ist. Das Isolierstoffrohr besteht üblicherweise aus Porzellan.
Zum Tragen des Ableitergehäuses hat man Befestigungsschellen vorgesehen, die an dem Isolierstoffrohr angreifen. Die Schellen weisen Erdpotential auf. Sie sind in der Nähe der Metallarmatur angebracht, an der der erdseitige Anschluss des Ableiters erfolgt. Dieser Anschluss ist vielfach abtrennbar. Er kann z. B. mit Hilfe eines Lotes oder mit Bruchnieten befestigt sein und unter der Wirkung einer Feder stehen. Wird der Ableiter überlastet, so schmilzt das Lot bzw. die Bruchnieten reissen bei einem überdruck und die Feder drückt die Anschlussleitung vom Gehäuse weg. Dadurch entsteht eine Trennstrecke, die den Stromkreis über den Ableiter unterbricht (Trennsicherung).
Es ist bekannt, das Isolierstoffrohr mit Vorsprüngen, z. B. Schirmen oder Rippen, zu versehen, um die überschlagsfestigkeit zu steigern. Bisher hat man solche Vorsprünge aber nur zwischen der hochspannungsseitigen Armatur des Ableiters und der Befestigungsschelle mit Erdpotential vorgesehen. Der andere Teil des Isolierstoffrohres zwischen der Schelle und der erdseitigen Metallarmatur wurde glatt gelassen, offenbar in der Ansicht, dass eine grosse elektrische Festigkeit nicht erforderlich ist, weil sowohl die Armatur als auch die Befestigungsschelle normalerweise Erdpotential aufweisen.
Nach der Erfindung ist dagegen das Isolierstoffrohr auch in dem Bereich zwischen der Befestigungsschelle und der erdseitigen Armatur mit Vor- Sprüngen zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit versehen. Dies ist deshalb vorteilhaft, weil nach dem Ansprechen der vorgenannten Trennsicherung, die den Ableiterstromkreis unterbricht, am erdsei- tigen Ende des Isolierstoffrohres Hochspannungspotential vorliegen kann. Die Vorsprünge sorgen dann für eine ausreichende Isolierung zwischen diesem Ende und der geerdeten Befestigungsschelle. Dadurch werden überschläge von dem normalerweise Erdpotential führenden Ende zur Schelle hin vermieden, die für das Netz einen Erdschluss bedeuten würden.
Die Befestigungsschelle ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung so angebracht, dass sie die Länge des Isolierstoffrohres etwa im Verhältnis 1 :2,5 teilt. Wie gefunden wurde, ist dann bei den üblichen Abmessungen der Isolierstoffge- häuse einerseits eine ausreichende Länge zwischen der hochspannungsseitigen Metallarmatur und der Befestigungsschelle vorhanden, um dauernd, also auch bei der im Betrieb unvermeidlichen Verschmutzung,
den möglichen Spannungen gegen Erde stand- zuhalten. Anderseits ergibt sich eine bisher unerreichte elektrische Festigkeit zwischen der Befestigungsschelle und der erdseitigen Metallarmatur, die für die kurze Zeit zwischen dem Ansprechen der Trennsicherung und dem Auswechseln des Ableiters allen Beanspruchungen gewachsen ist.
An der Befestigungsschelle können eine oder mehrere stabförmige Lichtbogenelektroden angeordnet sein, die auf die hochspannungsseitige Metallarmatur gerichtet sind. Man kann dadurch erreichen, dass ein Lichtbogen, der bei einem Versagen des übersapannungsableiters ausserhalb des Gehäuses entsteht, nicht ständig über die ganze Länge des Gehäuses brennt, sondern nur längs des Teiles zwischen dem Befestigungsflansch und der hochspannungs-
<Desc/Clms Page number 2>
seitigen Metallarmatur stehenbleibt.
Die Isolierstoff- strecke zwischen der Befestigungsschelle und der erdseitigen Metallarmatur wird deshalb durch den Lichtbogen kaum beansprucht. Sie besitzt dann nach dem Erlöschen des Lichtbogens, das beispielsweise durch Abschalten der Leitung erreicht wird, trotz ihrer verhältnismässig geringen Länge eine so grosse elektrische Festigkeit, dass der Betrieb der Leitung weitergeführt werden kann.
Zur Steigerung der elektrischen Festigkeit gegenüber bekannten Ableitern kann ferner eine Iso- lierstoffschicht auf der der erdseitigen Armatur zugekehrten Seite der Befestigungsschelle beitragen.
Weitere Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs- beispieles anhand der Zeichnung.
Der in der Figur dargestellte Mittelspannungs- ableiter in Freiluftausführung besteht aus den üblichen Ableiterelementen, wie Löschfunkenstrecken 1 und Widerstandsscheiben 2 mit spannungsabhängiger Kennlinie. Die Elemente sind in einem Hartpapierrohr 3 angeordnet. Sie werden durch eine Feder 4 gegeneinander gepresst, damit ein guter Stromübergang möglich ist.
Das Hartpapierrohr ist von einem Porzellanrohr 7 umgeben, das, wie die Zeichnung zeigt, über seine ganze Länge mit Rippen 8 zur Erhöhung der elektrischen Festigkeit versehen ist. Es ist lediglich ein etwa zwei Rippenteilungen breiter Bereich bei 10 ausgespart, in dem eine Befestigungsschelle 11 angreift, die mit einer Schraube 12 auf das Rohr 7 geklemmt wird.
Die Stirnseiten des Ableitergehäuses sind durch zwei Metallarmaturen verschlossen. Zu der hoch- spannungsseitigen Metallarmatur gehört ein mit Zement 15 aufgekitteter Flansch 16. Der Flansch ist im Bereich des Rohrinneren mit Ausnehmungen 17 versehen, so dass sternförmige Arme entstehen. Gegen die Arme stützt sich die Feder 4 ab.
Mit dem Flansch 16 ist ein Metalldeckel 18 durch Nieten 19 einer vorgegebenen mechanischen Festigkeit verbunden, so dass mit Hilfe von zwei Dichtungsringen 20 und 21 ein gasdichter Abschluss des Ableitergehäuses erreicht wird. Ferner ist am Flansch 16 bei 24 ein sogenannter Umlenkteller 23 angebracht, der an seiner Aussenseite ein Anschluss- blech 25 trägt.
Die untere Armatur, die als Ganzes mit 29 bezeichnet ist, ist im wesentlichen ebenso aufgebaut wie die obere Armatur. Statt eines Anschlussbleches ist jedoch ein Leiter 30 an einer Platte 31 befestigt, die von Nieten 32 gehalten wird. Der Gasumlenkteller 33 besitzt eine Aussparung 34. Der Durchmesser der Aussparung 34 ist grösser als der Durchmesser der Platte 31.
Mit dem Umlenkteller 23 und der Befestigungsschelle 11 sind stabförmige Lichtbogenelektroden 36 und 37 verbunden, die unter einem Winkel von etwa 30 gegenüber der Gehäuseachse verlaufend aufeinander zugerichtet sind. Wird der Ableiter, der bei 25 an eine Hochspannungsleitung angeschlossen ist, während die Leitung 30 nach Erde führt, im Betrieb überlastet, so entsteht im Ableiterinneren ein Überdruck durch Verdampfen und Vergasen der Ableiterelemente. Dieser Überdruck löst die Platten 18 und 31, da die Nieten 20 und 32 bei einem vorgegebenen Druck zerbrochen werden. Durch die freiwerdenden öff- nungen können die Gase und Dämpfe entweichen.
Sie werden durch die Teller 23 bzw. 33 umgelenkt, so dass sie längs des Ableitergehäuses gegeneinander strömen. Da sie sehr heiss sind, bilden sie einen ionisierten Pfad, auf den der über den Ableiter fliessende Strom übergeht, so dass sich ein Lichtbogen ausserhalb des Gehäuses bildet. Auf Grund der Lichtbogenelektroden 36 und 37 bleibt der Lichtbogen, der längs des ganzen Ableiterge- häuses entstanden ist, nur zwischen der Befestigungsschelle 11 und der hochspannungsseitigen Armatur stehen. Das Gehäuse zwischen der Schelle und der erdseitigen Armatur wird somit nur kurzzeitig beansprucht.
Mit dem Lösen der Platte 31 trennt sich die Erdleitung 30 vom unteren Ableiterende. Es ist somit eine Trennstrecke gegen Erde vorhanden, sobald der Lichtbogen z. B. durch das Ansprechen eines vorgeschalteten Hochspannungschalters zum Erlöschen kommt.
Nach dem Erlöschen des Lichtbogens kann die Hochspannungsleitung wieder eingeschaltet werden. Wenn dabei auch durch beschädigte Ableiterelemente oder leitende Ablagerungen, z. B. Russ, im Gehäuseinneren Hochspannungspotential bis an die erdseitige Armatur getragen wird, so sorgen doch die Rippen 8 im Bereich zwischen der Befestigungsschelle 11 und der unteren Armatur für eine ausreichende elektrische Festigkeit gegen Überschläge nach Erde. Der Betrieb der Leitung kann deshalb weitergeführt werden, bis derAbleiter ausgewechselt werden kann.
<Desc / Clms Page number 1>
Surge arrester for medium voltage in open air design The invention relates to a surge arrester for medium voltage in open air design. As is known, such surge arresters have an insulating tube as a housing which contains the arrester elements, such as extinguishing spark gaps and voltage-dependent resistors, which is closed at the end with metallic fittings. The insulating tube usually consists of porcelain.
To carry the arrester housing, fastening clamps have been provided which engage the insulating tube. The clamps have earth potential. They are attached near the metal fitting to which the earth-side connection of the arrester is made. This connection can be disconnected in many ways. He can z. B. with the help of a solder or with rivets and are under the action of a spring. If the arrester is overloaded, the solder melts or the rivets tear if there is excess pressure and the spring pushes the connection line away from the housing. This creates an isolating distance that interrupts the circuit via the arrester (isolating fuse).
It is known that the insulating tube with projections such. B. screens or ribs to be provided to increase the flashover resistance. So far, however, such projections have only been provided between the high-voltage side armature of the arrester and the fastening clip with earth potential. The other part of the insulating pipe between the clamp and the earth-side metal fitting was left smooth, apparently in the view that a high electrical strength is not required, because both the fitting and the fastening clip normally have earth potential.
According to the invention, on the other hand, the insulating tube is also provided with projections in the area between the fastening clip and the earth-side fitting to increase the electrical strength. This is advantageous because after the aforementioned isolating fuse, which interrupts the arrester circuit, has responded, high-voltage potential can be present at the earth-side end of the insulating pipe. The projections then ensure adequate insulation between this end and the grounded mounting bracket. This prevents flashovers from the end normally carrying earth potential to the clamp, which would mean an earth fault for the network.
In a preferred embodiment of the invention, the fastening clip is attached in such a way that it divides the length of the insulating tube approximately in a ratio of 1: 2.5. As has been found, with the usual dimensions of the insulating material housing, on the one hand, there is sufficient length between the high-voltage metal fitting and the fastening clip to permanently, i.e. even with the inevitable contamination during operation,
to withstand the possible voltages against earth. On the other hand, there is a previously unattained electrical strength between the fastening clip and the metal fitting on the ground side, which is able to withstand all stresses for the short time between the response of the isolating fuse and the replacement of the arrester.
One or more rod-shaped arc electrodes, which are directed at the high-voltage side metal fitting, can be arranged on the fastening clip. It can be achieved that an arc that arises outside the housing when the surge arrester fails does not burn continuously over the entire length of the housing, but only along the part between the fastening flange and the high-voltage
<Desc / Clms Page number 2>
metal fittings on the side.
The section of insulating material between the fastening clip and the metal fitting on the ground side is therefore hardly stressed by the arc. After the arc has been extinguished, which is achieved, for example, by switching off the line, despite its relatively short length it has such a high electrical strength that the line can continue to operate.
A layer of insulating material on the side of the fastening clip facing the earth-side fitting can also contribute to increasing the electrical strength compared to known arresters.
Further details and advantages emerge from the following description of an exemplary embodiment based on the drawing.
The medium voltage arrester shown in the figure in the open air version consists of the usual arrester elements, such as extinguishing spark gaps 1 and resistance disks 2 with a voltage-dependent characteristic. The elements are arranged in a hard paper tube 3. They are pressed against one another by a spring 4 so that a good current transfer is possible.
The hard paper tube is surrounded by a porcelain tube 7 which, as the drawing shows, is provided with ribs 8 over its entire length to increase the electrical strength. Only an area approximately two rib divisions wide is left open at 10, in which a fastening clip 11 engages, which is clamped onto the pipe 7 with a screw 12.
The front sides of the arrester housing are closed by two metal fittings. A flange 16 cemented on with cement 15 belongs to the high-voltage side metal fitting. The flange is provided with recesses 17 in the area of the pipe interior, so that star-shaped arms are formed. The spring 4 is supported against the arms.
A metal cover 18 is connected to the flange 16 by rivets 19 of a predetermined mechanical strength, so that a gas-tight closure of the arrester housing is achieved with the aid of two sealing rings 20 and 21. Furthermore, a so-called deflection plate 23 is attached to the flange 16 at 24 and carries a connection plate 25 on its outside.
The lower armature, which is designated as a whole by 29, is essentially constructed in the same way as the upper armature. Instead of a connection plate, however, a conductor 30 is fastened to a plate 31 which is held by rivets 32. The gas deflection plate 33 has a recess 34. The diameter of the recess 34 is larger than the diameter of the plate 31.
Rod-shaped arc electrodes 36 and 37 are connected to the deflection plate 23 and the fastening clamp 11 and are directed towards one another at an angle of approximately 30 ° with respect to the housing axis. If the arrester, which is connected to a high-voltage line at 25 while the line 30 leads to earth, is overloaded during operation, an overpressure arises inside the arrester due to evaporation and gasification of the arrester elements. This overpressure loosens the plates 18 and 31 as the rivets 20 and 32 are broken at a given pressure. The gases and vapors can escape through the openings.
They are deflected by the plates 23 and 33, so that they flow against each other along the arrester housing. Since they are very hot, they form an ionized path to which the current flowing through the arrester passes, so that an arc is formed outside the housing. Due to the arc electrodes 36 and 37, the arc that has arisen along the entire arrester housing only remains between the fastening clip 11 and the high-voltage armature. The housing between the clamp and the earth-side fitting is therefore only stressed for a short time.
When the plate 31 is loosened, the earth line 30 separates from the lower end of the arrester. There is thus an isolating distance to earth as soon as the arc z. B. is extinguished by the response of an upstream high-voltage switch.
After the arc has been extinguished, the high-voltage line can be switched on again. If this is caused by damaged arrester elements or conductive deposits, e.g. B. soot, in the housing interior high voltage potential is carried to the earth-side fitting, but the ribs 8 in the area between the mounting bracket 11 and the lower fitting ensure sufficient electrical strength against flashovers to earth. The line can therefore continue to operate until the arrester can be replaced.