CH645482A5

CH645482A5 - Gekapselte ueberspannungsableitungsvorrichtung fuer eine hochspannungsanlage.

Info

Publication number: CH645482A5
Application number: CH1042478A
Authority: CH
Inventors: Yukio Fujiwara; Shigeru Yamaji; Tohei Nitta; Yoshikazu Shibuya
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1977-10-07
Filing date: 1978-10-06
Publication date: 1984-09-28
Also published as: DE2843120A1; CA1109517A; DE2843120C2; FR2405553A1; FR2405553B1; US4234902A

Description

Die Erfindung betrifft eine gekapselte Überspannungsab-leitungsvorrichtung.

In kleinen, an engen Orten installierten Unterstationen ist es erforderlich, kleine Überspannungsabieiter zu verwenden, und es ist bekannt, die Überspannungsabieiter durch Verwendung von Schwefelhexaflùorid (SFó) zu isolieren. Bei Verwendung von Siliziumkarbid (SiC) für Elemente mit nichtlinearer Charakteristik, welche das Hauptelement eines Überspannungsabieiters darstellen, werden eine Anzahl von Reihenkombinationen nichtlinearer Elemente und eine Entladungsstrecke zwischen einem Hochspannungsleiter und dem geerdeten, mit Schwefelhexaflùorid gefüllten Metallgehäuse eines Überspannungsabieiters in Serie geschaltet, wobei die Zahl solcher Reihenkombinationen durch die Netzspannung bestimmt wird. Nachteilig ist jedoch, dass der Überspannungsabieiter schwierig in Kleinformat hergestellt werden kann.

Auch sind nichtlineare Widerstände aus Zinkoxid (ZnO) bekannt, welche die Fähigkeit aufweisen, die bei Blitzschlag auftretenden hohen Stromstösse mit hohen Spannungen zu unterbrechen, und die nicht mit einer Entladungsstrecke versehen sein müssen. Diese nichtlinearen Widerstände sind anstelle der Elemente aus Siliziumkarbid zur Herstellung kleiner Überspannungsabieiter verwendet worden, die für kleine Unterstationen geeigneter sind. Solche Abieiter erfordern nur eine Anzahl Widerstände aus Zinkoxid, die zwischen dem Hochspannungsanschlussleiter und dem geerdeten Metallgehäuse angeordnet sind. Der Widerstand aus Zinkoxid weist bei den bei Blitzschlag auftretenden Stromstössen und Überspannungen niedere Widerstandswerte auf, während er hohe Widerstandswerte bei Spannungen aufweist, die bei normalen Spannungen auftreten, so dass ein solcher nichtlinearer Widerstand eine elektrische Netzanlage vor Schaden durch hohe Stromstösse schützt. Indessen weist dieser nichtlineare Widerstand sehr hohe Widerstandswerte bei den niederen, im Netz fliessenden Ströme auf, so dass er eher als elektrostatische Kapazität denn als Widerstand wirkt. Wenn er mit einer

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Wechselstrommaschine gekuppelt ist, entstehen unterschiedliche Spannungsanteile entsprechend der Lage in dem geerdeten Metallgehäuse durch in demselben entstehende Streukapazitäten. Deshalb erzeugen nichtlineare Widerstände ungleichmässige Wärme und werden ungleichmässig bis zur Zerstörung beschädigt. Dies bedeutet eine entsprechende Verminderung der Lebensdauer des Überspannungsabieiters.

Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Überspannungsabieiter so zu gestalten, dass er durch Kompensation der zwischen dem Gehäuse und den Widerständen entstehenden Streukapazitäten frei von den erwähnten Nachteilen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Um in einfacher Weise die elektrostatischen Kapazitäten zwischen dem zylindrischen Hochspannungsleiter und dem ersten koaxialen zylindrischen Schutzglied und zwischen dem ersten Schutzglied und dem geerdeten Gehäuse ändern zu können, kann ein koaxiales zylindrisches drittes Schutzglied mit einer Bodenplatte mit dem sich durch die Bodenschutzplatte erstreckenden Hochspannungsanschlussleiter verbunden sein, dessen mit der Bodenschutzplatte integral geformter zylindrischer Leiter sich koaxial zum zylindrischen Hochspannungsanschlussleiter und benachbart zum ersten zylindrischen hohlen Leiter des ersten Schutzgliedes erstreckt und diesen mindestens teilweise umgibt.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in einigen Ausführungsformen dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten Überspannungsabieiters mit nichtlinearen Widerständen,

Fig. 2 ein Diagramm, das die Potentialverteilung durch die nichtlinearen Widerstände zeigt, die gemäss Fig. I angeordnet und eine normale Gleichspannung aufweisen.

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Überspannungsabieiters gemäss der Erfindung,

Fig. 4 einen äquivalenten Schaltkreis betreffend die elektrostatischen Kapazitäten im Abieiter nach Fig. 3,

Fig. 5 ein Diagramm, das die Potentialverteilung durch die Einheiten zeigt, in welche alle nichtlinearen Widerstände nach Fig. 3 gleichmässig unterteilt sind und eine normale Wechselspannung aufweisen,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Überspannungsabieiters,

Fig. 7 eine schematische Darstellung einer dritten Ausführungsform des Überspannungsabieiters und

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Variante der Ausführungsform nach Fig. 7.

In den Figuren bedeuten gleiche Bezugszahlen gleiche Teile. In Fig. 1 ist ein geschlossener Überspannungsabieiter bekannter Ausführungsform dargestellt. Er weist ein geerdetes Metallgehäuse 10 in Form eines hohlen Zylinders auf, bei dem das untere Ende durch eine ebene metallische Platte abgeschlossen und das obere Ende mit einer verengten Öffnung versehen ist. Das Gehäuse 10 ist mit einem unter Druck stehenden elektrisch isolierenden Gas 12 von hoher dielektrischer Festigkeit, z.B. gasförmiges Schwefelhexaflùorid (SF&), gefüllt. Auf der Bodenplatte des geerdeten Gehäuses 10 sind eine Anzahl nichtlinearer Widerstände 14, hier sechs Widerstände in der Längsachse übereinander angeordnet und in Reihenschaltung miteinander verbunden. Der nichtlineare Widerstand 14 weist eine hohe, nichtlineare Widerstandscharakteristik und eine hohe elektrostatische Kapazität auf; er ist als kreisförmiger Körper geformt, z.B. aus gesintertem Zinkoxid (ZnO). Die auf diese Weise angeordneten nichtlinearen Widerstände 14 weisen Streukapazitäten 16 zwischen denselben und dem geerdeten Metallgehäuse 10 auf. Der oberste Widerstand 14 (Fig. 1) ist mit einem als kreisförmige Stange ausgebildeten Hochspannungsanschlussleiter 18 verbunden, der sich durch einen elektrisch isolierenden Deckel 20 erstreckt, der in der verengten Öffnung des oberen Endes des Gehäuses 10 angeordnet ist. Der Hochspannungsanschlussleiter 18 ist an einem Hochspannungsanschluss einer zu schützenden elektrischen Kraftanlage (nicht dargestellt) verbunden. Die übereinanderliegenden nichtlinearen Widerstände 14 bilden einen Stapel zwischen dem Hochspannungsanschlussleiter 18 und dem geerdeten metallischen Gehäuse 10.

Der Überspnnungsableiter nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

Wegen ihrer ausgezeichneten nichtlinearen Widerstandscharakteristik weist jeder der nichtlinearen Widerstände 14 einen ausserordentlich niederen Widerstandswert für Stromstösse mit hohen Spannungen auf, die bei Blitzschlag in die nichtdargestelite Kraftanlage gelangen können, und verhindert einen Spannungsanstieg in der Kraftanlage. Arbeitet dagegen die elektrische Kraftanlage in Normalbetrieb, weist jeder der nichtlinearen Widerstände 14 einen sehr hohen Widerstandswert gegen einen Strom entsprechend der normalen Spannung in der Anlage auf, so dass der Strom in hohem Masse unterdrückt wird und damit den Betrieb des Überspannungsabieiters über eine lange Zeit ermöglicht. Bei hohen Stromstössen arbeitet somit jeder der nichtlinearen Widerstände 14 mit niederem Widerstandswert, weist jedoch hohe Widerstandswerte bei geringen Strömen auf, die im Normalbetrieb durch die Kraftanlage fliessen, so dass die nichtlinearen Widerstände mehr als elektrostatische Kapazitäten als Widerstände arbeiten. Dies muss notwendigerweise berücksichtigt werden, wenn die elektrische Kraftanlage eine Wechselstromanlage ist.

Genauer betrachtet weist jeder der nichtlinearen Widerstände 14 eine Streukapazität zum geerdeten Metallgehäuse 10 auf. Diese Streukapazität kann nicht bezüglich der Kapazität jedes nichtlinearen Widerstands 14 vernachlässigt werden. Bei Normalbetrieb mit Wechselspannung und Netzfrequenz vermindert sich ein Potential an dem Stapel der nichtlinearen Widerstände 14 im wesentlichen exponentiell von seinem grössten Wert auf der Hochspannungsseite des Stapels zu Null'auf der geerdeten Seite, wie dies in Fig. 2 mit dem Potential als Ordinate und der Stapelausdehnung als Abszisse dargestellt ist. Die nichtlinearen Widerstände haben verschiedene Spannungsanteile je nach ihrer Lage in dem Stapel. Entsprechend entwickeln die nichtlinearen Widerstände 14 in ungleicher Weise Wärme und werden in ungleicher Weise abgenützt mit dem Ergebnis, dass sie ausgehend vom obersten nichtlinearen Widerstand nacheinander brechen,

wodurch die Lebensdauer der Anordnung nach Fig. 1 erheblich vermindert wird.

In einer Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 3 weist der Überspannungsabieiter einen zylindrischen Hochspannungsleiter 22 auf, der im Durchmesser grösser ist als die nichtlinearen Widerstände 14 und zwischen dem Hochspannungsanschlussleiter 18 und dem obersten nichtlinearen Widerstand 14 liegt. Eine Anzahl elektrischer Leiter in Form verhältnismässig kurzer Hohlzylinder ist in der Nähe des zylindrischen Hochspannungsleiters 22 angeordnet, die ihn koaxial umgeben und in radialer Richtung mit Abstand von ihm angeordnet sind. In Fig. 3 umgibt ein Paar koaxialer zylindrischer Leiter LI und L2 den zylindrischen Hochspannungsleiter 22 und bildet Zwischenräume. Die nichtlinearen Widerstände 14 sind in eine Anzahl gleicher, hier 3 Einheiten A, B, C unterteilt, von denen jede zwei nichtlineare Widerstände 14 umfasst, wobei zwischen jedem Paar benachbarter Einheiten von nichtlinearen Widerständen 14 eine Schutzplatte angeordnet ist. Die Schutzplatte Rl liegt zwischen der obersten und der mittleren Einheit A und B (Fig. 3) und die andere Schutzplatte R2 liegt zwischen der mittleren und der

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unteren Einheit B und C. Die in der Nähe des zylindrischen Hochspannungsleiters 22 bzw. auf der Seite mit der höheren Spannung liegende Schutzplatte Rl ist elektrisch mit dem inneren Leiter durch eine elektrische Leitung 24a verbunden, während die vom zylindrischen Hochspannungsleiter 22 weiter entfernte bzw. auf der Seite mit niedriger Spannung liegende Schutzplatte R2 elektrisch mit dem äusseren zylindrischen Leiter L2 durch eine andere elektrische Leitung 24b verbunden ist.

Im übrigen ist die Anordnung mit derjenigen in Fig. 1 identisch.

Bei der Ausführung nach Fig. 3 werden elektrostatische Kapazitäten Cl, C2, C3 und C4 zwischen dem zylindrischen Hochspannungsleiter 22 und dem inneren zylindrischen Leiter LI, zwischen beiden zylindrischen Leitern LI und L2 und zwischen dem äusseren zylindrischen Leiter L2 und dem geerdeten Metallgehäuse 10 gebildet. Es wird angenommen, dass jeder dieser elektrostatischen Kapazitäten eine damit verbundene Streukapazität einschliesst.

Beim Auftreten von hohen Stromstössen bei Blitzschlag weist der Stapel der nichtlinearen Widerstände 14 einen sehr kleinen Widerstandswert auf und verhindert im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 einen Spannungsanstieg in der elektrischen Kraftanlage. Andererseits wenn eine Wechselspannung mit Netzfrequenz bei der Anordnung nach Fig. 3 angewandt wird, kann die Potentialverteilung durch den Stapel der nichtlinearen Widerstände sich einer idealen (gestrichelte Linie in Fig. 5) Potentialverteilung wegen der Anwesenheit der elektrostatischen Kapazitäten Cl, C2, C3, C4 annähern. Dadurch kann die Beschädigung der nichtlinearen Widerstände verhindert werden.

Die Einheiten A, B, C weisen elektrostatische Kapazitäten unabhängig von ihrer Lage im Stapel auf, die einander angenähert gleich sind. Dementsprechend erfüllen diese elektrostatischen Kapazitäten die Annäherung der Spannungsverteilung durch den Stapel an eine gleichförmige Verteilung, obwohl diese Funktion gering ist. Wenn demnach keine Rücksicht auf solche elektrostatischen Kapazitäten beim Entwurf eines Überspannungsabieiters genommen wird, tritt die gleichmässige Spannungsverteilung trotzdem ein.

Die Ausführung nach Fig. 3 weist einen in Fig. 4 dargestellten sinngemässen Kreis auf, soweit es die elektrostatischen Kapazitäten Cl, C2, C3, C4 betrifft. In Fig. 4 sind die Kapazitäten Cl, C2, C3, in dieser Reihenfolge zwischen der Hochspannungs- und der Erdungsseite durch die Verbindungsleitungen RI, R2 in Reihenschaltung miteinander verbunden. Die Hochspannungsseite entspricht dem zylindrischen Hochspannungsleiter 22 und die Erdungsseite dem geerdeten Metallgehäuse 10, während die Verbindungen Rl, R2 die Schutzplatten Rl und R2 darstellen. Die elektrostatische Kapazität C4 ist über die Verbindung Rl und die geerdete Seite parallel zu den reihengeschalteten Kapazitäten C2 und C3 geschaltet. Um die Spannungen an den Kapazitäten Cl, C2, C3 einander anzugleichen können die Dimension und die Lage der zylindrischen Leiter LI und L2 so gewählt werden, dass

C2 = C3 (1)

Cl = C2 + 2C4 (2)

ist.

Wenn diese Voraussetzungen erfüllt sind, weist der Stapel der nichtlinearen Widerstände eine Potentialverteilung entsprechend der ausgezogenen Linie in Fig. 5 auf. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Verbindungen Rl und R2 oder Unterteilungen des Widerstandsstapels entsprechende Potentiale aufweisen, die mit den entsprechenden Potentialen auf der idealen linearen Verteilung übereinstimmen und dass die Potentialverteilung über jede Einheit im Gegensatz zu derjenigen in Fig. 2 sich stark dem entsprechenden Abschnitt der linearen Potentialverteilung nähert. Es ist nicht erforderlich, die noch verbleibenden Abweichungen der Potentialverteilung durch jede Einheit vollständig zu beheben, und diese Abweichungen können in bestimmten zulässigen Grenzen liegen. Solche Abweichungen der Potentialverteilung durch jede Einheit hängen von der Form der Einheit, z.B. seiner Länge, ab und die Zahl der Einheiten, in welche der Widerstandsstapel unterteilt ist, kann erhöht werden, damit die resultierende Potentialverteilung sich weiter der idealen linearen Verteilung annähert. Auch ist es bei Erhöhung der Einheiten möglich, die Herstellung von idealeren Überspannungsableitern für die Anwendung bei hohen Spannungen zu erleichtern.

Während bei der beschriebenen Ausführungsform die Leitungen 24a, 24b zur Verbindung der zylindrischen Leiter LI, L2 mit den Schutzplatten RI, R2 verwendet werden, ist es auch möglich, dass die zylindrischen Leiter und Schutzplatten verlängert werden, so dass sie sich ohne Verwendung von Leitungen berühren und miteinander verbunden sind.

Auch können mehr als zwei zylindrische Hohlleiter in Abständen um den zylindrischen Hochspannungsleiter 22 angeordnet sein. In diesem Fall ist die Zahl der hohen zylindrischen Leiter gleich der Anzahl der nichtlinearen Widerstandseinheiten minus Eins, und ein mehr innenliegender hohler zylindrischer Leiter ist mit derjenigen Schutzplatte verbunden, die näher beim zylindrischen Hochspannungsleiter bzw. an der Hochspannungsseite angeordnet ist. Zum Beispiel wird der innerste Leiter elektrisch mit derjenigen Schutzplatte verbunden, die am nächsten am zylindrischen Hochspannungsleiter 22 angeordnet ist, und der äusserste Leiter ist mit der untersten Schutzplatte elektrisch verbunden.

Die Ausführungsform nach Fig. 6 unterscheidet sich nach derjenigen von Fig. 3 nur darin, dass in Fig. 6 der innere zylindrische Leiter LI sich gegen den Boden des geerdeten Metallgehäuses 10 erstreckt und sich mit einer Randerweiterung der Schutzplatte Rl verbindet.

Der äussere zylindrische Leiter kann aber auch in der gleichen Weise mit der Schutzplatte R2 verbunden sein.

In der Ausführungsform nach Fig. 7 weist ein erstes hohles, koaxiales zylindrisches Schutzglied 26 eine zwischen der oberen und mittleren Widerstandseinheit A, B liegende Bodenschutzplatte Rl, entsprechend der Schutzplatte Rl in Fig. 3 und 6, und einen ersten hohlen, zylindrischen Leiter LI auf, der mit der Bodenschutzplatte Rl integral verbunden ist und sich koaxial und benachbart zum zylindrischen Hochspannungsleiter 22 erstreckt. Der erste hohlzylindrische Leiter LI entspricht dem inneren zylindrischen Leiter LI nach Fig. 3 und 6, jedoch erstreckt er sich etwas über die obere Stirnfläche des zylindrischen Hochspannungsleiters 22 (Fig. 7). Dies bedeutet, dass der erste zylindrische Leiter LI mindestens den zylindrischen Hochspannungsleiter 22 umgibt. In ähnlicher Weise weist ein zweites hohles zylindrisches Schutzglied 28 eine zwischen der mittleren und der unteren Widerstandseinheit B, C liegende Bodenschutzplatte R2 und einen zweiten hohlen zylindrischen Leiter L2 auf, der integral mit der Bodenschutzplatte R2 verbunden ist und sich koaxial zum zylindrischen Hochspannungsleiter 22 und benachbart zum unmittelbar über dem ersten Schutzglied 26 liegenden hohlen zylindrischen Leiter LI erstreckt und hierbei mindestens teilweise den ersten hohlen zylindrischen Leiter LI umgibt. In diesem Fall umgibt der zweite hohle zylindrische Leiter L2 den unteren Teil des ersten hohlen zylindrischen Leiters LI auf der Höhe der Widerstandseinheit A.

Weiter ist ein drittes koaxiales hohles zylindrisches Schutzglied 30 in Form einer umgekehrten Schale im oberen Teil des geerdeten Metallgehäuses 10 angeordnet, die eine

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Bodenschutzplatte R3 aufweist, die mit dem sich durch das Zentrum der Bodenschutzplatte R3 erstreckenden Hochspannungsanschlussleiter 18 vebunden ist. Das dritte Schutzglied 30 weist einen dritten hohlen zylindrischen Leiter L3 auf, der integral mit der Bodenschutzplatte R3 verbunden ist und sich abwärts und koaxial zum zylindrischen Hocnspannungsleiter 22 erstreckt. Der dritte zylindrische Leiter L3 ist benachbart zur Aussenwand des ersten hohlen zylindrischen Leiters LI angeordnet und umgibt mindestens teilweise denselben. In Fig. 7 umgibt der dritte zylindrische Leiter L3 den oberen Teil des ersten zylindrischen Leiters LI und ist radial näher zum ersten zylindrischen Leiter LI angeordnet als der zweite zylindrische Leiter L2.

Im übrigen ist die Anordnung ähnlich derjenigen in Fig. 3. Bei der Ausführung nach Fig. 7 werden elektrostatische Kapazitäten Cl 1 und C12 zwischen dem zylindrischen Hochspannungsleiter 22 und dem ersten koaxialen Schutzglied 26 und zwischen dem ersten und dritten koaxialen Schutzglied 26 und 30 gebildet. Wie in der Ausführung nach Fig. 3 werden auch elektrische Kapazitäten C2, C3, C4 zwischen dem ersten und zweiten Schutzglied 26, 28, zwischen dem zweiten Schutzglied 28 und dem geerdeten metallischen Gehäuse 10 und zwischen dem ersten Schutzglied 26 und dem geerdeten Metallgehäuse 10 gebildet. Die elektrostatische Kapazität Cl nach Fig. 3 und auch nach Fig. 7 ist gleich der Summe der elektrostatischen Kapazitäten Cl 1 und C12. Auch hier ist angenommen, dass jede dieser elektrostatischen Kapazitäten eine damit verbundene Streukapazität aufweist. Deshalb weist die Anordnung nach Fig. 7 den gleichen Ersatzkreis wie in Fig. 4 auf, ausgenommen, dass die elektrostatische Kapazität Cl durch Cil + C12 ersetzt wird.

Wenn, wie in der Anordnung nach Fig. 3, Dimension und Lage der zylindrischen Leiter LI, L2, L3 so gewählt werden, dass sie die Gleichungen ( 1 ) und (2) mit C11 + C12 für C1 erfüllen, dann sind die Spannungen an den elektrostatischen Kapazitäten Cl = Cil + C12, während C2 und C3 gleich sind. Entsprechend kann die resultierende Potentialverteilung durch den Stapel der nichtlinearen Widerstände 14 der idealen linearen Verteilung der gestrichelten Linie in Fig. 5 angenähert werden.

Aus Gleichung (2) ergibt sich, dass je grösser C4 ist, um so grösser Cl sein wird. In der Ausführung nach Fig. 7 kann man C4 durch Vergrösserung des hohlen zylindrischen Leiters L2 des zweiten Schutzglieds nach aufwärts und des hohlen zylindrischen Leiters L3 des dritten Schutzglieds 30 nach abwärts vermindern. Auch entspricht die elektrostatische Kapazität C1 in Abwesenheit des dritten Schutzglieds 30 der

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elektrostatischen Kapazität C11, aber bei seiner Anwesenheit bewirkt sie, dass die Kapazität Cl der Kapazität von Cl 1 und C12 entspricht, wodurch Cl grösser wird.

Mit anderen Worten, das dritte Schutzglied 30 ist zur einfachen Änderung der Grösse der elektrostatischen Kapazität C4 und dementsprechend der elektrostatischen Kapazität C1 geeignet mit dem Ergebnis, dass die Gleichungen (1) und (2) leicht eingehalten werden können. Weiter ergibt sich hieraus der Vorteil, dass das geerdete Metallgehäuse 10 kleingehalten werden kann.

Die Ausführungsform nach Fig. 7 kann mehrere zweite Schutzglieder 28 aufweisen. In diesem Falle wird der Stapel von nichtlinearen Widerständen 14 durch die Schutzglieder 26, 28 in drei-Gruppen von Widerständen unterteilt. Das erste Schutzglied 26 liegt mit seiner Bodenschutzplatte Rl zwischen der obersten Einheit und der nächstfolgenden Einheit, während die Bodenschutzplatten der zweiten Schutzglieder 28 zwischen Widerstandspaaren benachbarter Einheiten, ausgenommen die oberste Einheit, liegen und die aus einem Stück mit den Bodenschutzplatten geformten zweiten hohlen zylindrischen Leiter derselben sich koaxial zum zylindrischen Hochspannungsleiter erstrecken. Ein anderer Teil 30 aus einem koaxialen zylindrischen Leiter und einer damit verbundenen Bodenschutzplatte ist mit dem zylindrischen Hochspannungsleiter 22 verbunden. Dadurch kann die Kapazität zwischen dem Hochspannungsanschluss und den hohlen, zylindrischen Leitern erhöht werden, und jeder der zweiten hohlen zylindrischen Leiter ist in der Nähe des unmittelbar über demselben liegenden zweiten hohlen Leiter angeordnet und umgibt diesen mindestens teilweise.

Die Ausführungsform nach Fig. 8 unterscheidet sich gegenüber derjenigen nach Fig. 7 nur darin, dass in Fig. 8 das zweite Schutzglied 28 eine von dem hohlen zylindrischen Leiter L2 getrennte und durch eine elektrische Verbindung 24b verbundene Bodenschutzplatte R2 aufweist.

Aus den beschriebenen Ausführungsformen geht hervor, dass die gegenüber bekannten Ausführungen verbesserte Potentialverteilung durch den Stapel von nichtlinearen Widerständen, die einer Wechselstromspannung unterliegen, mit einer einfachen Konstruktion erreicht wird. Dadurch erhält man eine geschlossene Überspannungsableitungsvor-richtung mit einer langen Lebensdauer und einer hohen Zuverlässigkeit. Da auch die nichtlinearen Widerstände standardisiert werden können, kann die Zahl der Teile, die für die Anpassung an eine bestimmte Spannung erforderlich ist, vermindert werden.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Gekapselte Überspannungsableitungsvorrichtung für eine Hochspannungsanlage, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- ein geerdetes Metallgehäuse (10),

- ein mit der zu schützenden Hochspannungsanlage zu verbindender und in das Gehäuse sich erstreckender Hochspannungsanschlussleiter (18),

- ein zylindrischer Hochspannungsleiter (22), der an einem Ende des im Gehäuse angeordneten Hochspannungsanschlussleiters angeordnet ist,

- eine Anzahl nichtlinearer, im Gehäuse angeordneter und zwischen dem zylindrischen Hochspannungsleiter und dem Gehäuse in Reihenschaltung miteinander verbundener und eine nichtlineare Widerstandscharakteristik und eine elektrostatische Kapazität aufweisender Widerstände (14), die in eine Anzahl Einheiten (A, B, C) unterteilt sind,

- eine Schutzplatte (RI, R2) zwischen benachbarten Einheiten und

- eine Anzahl in radialem Abstand um den zylindrischen Hochspannungsleiter angeordneter und ihn umgebender hohler zylindrischer Leiter (LI, L2), von denen jeder mit einer anderen Schutzplatte elektrisch verbunden ist.

2. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nichtlinearen Widerstände (14) aus gesintertem Zinkoxid geformt sind.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der hohlen zylindrischen Leiter (LI, L2) durch eine Leitung (24a, 24b) mit einer der Schutzplatten (RI, R2) elektrisch verbunden ist.

4. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung jedes hohlen zylindrischen Leiters (LI, L2) mit der zugehörigen Schutzplatte (RI, R2) durch eine direkte Verbindung erfolgt.

5. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der hohlen zylindrischen Leiter (LI) aus einem Stück mit einer der Schutzplatten (Rl) geformt ist.

6. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahl der koaxial um den zylindrischen Hochspannungsleiter (22) angeordneten hohlen zylindrischen Leiter (LI, L2) gleich der Zahl der um Eins verminderten Einheiten (A, B, C) ist, wobei ein weiter innenliegender hohler zylindrischer Leiter (LI) mit der näher beim zylindrischen Hochspannungsleiter (22) liegenden Schutzplatte.(Rl) verbunden ist.

7. Überspannungsableitungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster hohler zylindrischer Leiter (LI) dem zylindrischen Hochspannungsleiter (22) und ein zweiter hohler zylindrischer Leiter (L2) dem ersten Leiter (LI) radial auswärts benachbart ist sowie der erste und zweite Leiter (LI, L2) eine solche Grösse und Lage besitzen, dass

C2 = C3 und

Cl = C2 + 2C4

ist, wobei C1 die elektrostatische Kapazität zwischen dem Hochspannungsleiter (22) und dem ersten Leiter (H), C2 die elektrostatische Kapazität zwischen dem ersten und zweiten Leiter (LI, L2), C3 die elektrostatische Kapazität zwischen dem zweiten Leiter und dem Gehäuse (10) und C4 die elektrostatische Kapazität zwischen dem ersten Leiter (LI) und dem Gehäuse (10) darstellt.

8. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten koaxialen hohlen zylindrischen Leiter (LI) und wenigstens einen zweiten koaxialen hohlen zylindrischen Leiter (L2) mit zwischen mindestens drei Paaren (A, B, C) von Widerständen (14) angeordneten Bodenschutzplatten (Rl, R2), wobei ein mit dem aus einem Stück mit der Bodenschutzplatte (Rl) geformten hohlen, zylindrischen ersten Leiter (LI) versehenes erstes Schutzglied (26) sich koaxial und benachbart zum zylindrischen Hochspannungsleiter (22) erstreckt und ihn umgibt, während ein mit dem aus einem Stück mit der Bodenschutzplatte (R2) geformten hohlen zylindrischen zweiten Leiter (L2) versehenes zweites Schutzglied (28) sich koaxial zum zylindrischen Hochspannungsleiter (22) und benachbart zu dem unmittelbar über dem zweiten Schutzglied (28) liegenden hohlen zylindrischen Leiter (LI) erstreckt und diesen mindestens teilweise umgibt (Fig. 7).

9. Überspannungsableitungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein koaxiales zylindrisches drittes Schutzglied (30) mit einer Bodenschutzplatte (R3) mit dem sich durch die Bodenschutzplatte (R3) erstreckenden Hochspannungsanschlussleiter (18) verbunden ist, dessen mit der Bodenschutzplatte (R3) aus einem Stück geformte, hohle, zylindrische Leiter (L3) sich koaxial zum zylindrischen Hochspannungsleiter (22) und benachbart zum ersten zylindrischen, hohlen Leiter (LI) des ersten Schutzglieds (26)

erstreckt und diesen mindestens teilweise umgibt.