CH658551A5 - Overvoltage suppressor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsabieiter gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Bei bekannten Überspannungsableitern wird eine Mehrzahl von nichtlinearen Widerstandselementen aus ZnO entsprechend der Nennspannung in Serie geschaltet, um einen Ventilblock zubilden. Eine Seite dieses Ventilblockes ist an eine zu schützende Leitung angeschlossen. Die andere Seite des Ventilblockes ist geerdet. Mit anderen Worten, der bekannte Überspannungsabieiter ist nicht mit einem Lichtbogenspalt versehen. Der Grund, warum der Entladungspalt nicht vorgesehen ist, ist der, dass, wenn die einem nicht linearen Widerstandselement aus ZnO aufgedrückte Spannung einen niedrigeren Wert hat, als vorgeschrieben aufgrund der Spannungsstromkennlinie des nichtlinearen Widerstandselementes, ein pulsierender Strom durch das Widerstandselement fliesst.

Bei dem bekannten Überspannungsabieiter, der wie vorstehend beschrieben ausgeführt ist, ist die Zündspannung des Ventilblockes proportional zur Anzahl der Serie geschalteten, nichtlinearen Widerstandselemente. Mit anderen Worten, je kleiner die Anzahl der Widerstandselemente ist, je weniger wird die Zündspannung beim bekannten Überspannungsabieiter verringert. Der Grund hierfür ist der, dass der Totalwiderstand des Ventilblockes weiter abfällt, als die Widerstandselemente in der Zahl abnehmen. Unter Normalbedingungen fliesst ein grösserer Leckstrom durch den Ventilblock, wodurch die Temperatur des Ventilblockes ansteigt. Dieser Temperaturanstieg führt zu einem grösseren Leckstrom, bis der Ventilblock beschädigt wird, und somit der Überspannungsabieiter unwirksam wird.

Bei einer anderen bekannten Ausführung sind ein Paar beabstandet angeordnete Elektroden in Serie mit dem Ventilblock geschaltet, um seinen thermischen Unterbruch zu verhindern. Ein zwischen den paarweisen Elektroden vorgesehener Spalt unterbindet den Leckstrom durch die nichtlinearen Widerstandselemente des Ventilblockes bei Normalbedingungen, wodurch die Widerstandselemente oder der Ventilblock vor einem thermischen Unterbruch geschützt werden. Der am vorstehend erwähnten Elektrodenspalt auftretende Zündspannungspegel ändert mit der Wellenform der abnormalen Stossspannung, die auf einen Überspannungsabieiter aufgedrückt wird. Mit anderen Worten wird die Dauer der Wellenfront der Stossspannung verkürzt und tritt ein steiler Anstieg des Stromes auf, dann wird der Zündspannungspegel abgehoben und somit die Schutzeigenschaften eines Überspannungsabieiters verringert.

Ziel der Erfindung ist es, einen Überspannungsabieiter zu schaffen, bei dem eine Zündspannung einen festen Wert hat, der unabhängig von der Dauer der Anstiegsflanke der abnormalen am Überspannungsabieiter auftretenden Stossspannung ist, und eine am Entladungspalt auftretende Entladung sich an der gleichen Stelle innerhalb des Entladungspaltes nicht einstellen kann.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 erreicht.

Bei einem erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel ist die Einrichtung durch eine erste und zweite Elektrode, die konzen5

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trisch zueinander angeordnet sind, ersetzt. Beide Elektroden haben eine zylindrische Aussenfläche und sind mit entsprechenden ersten und zweiten Abschnitten versehen.

Der erste Abschnitt am ersten oberen Rand der ersten Elektrode steht tangential ab. Der geneigte Teil des zweiten Abschnittes steht vom oberen Rand ab. Der horizontale Teil des zweiten Abschnittes ist parallel zum ersten Abschnitt angeordnet und mit einem zweiten Vorsprung versehen, der dem ersten Abschnitt gegenüberliegt, um einen engen Entladungspalt zu bilden.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels eines Überspannungsabieiters, bei dem zwei einen Entladungspalt bildende Ringelektroden in Serie zu einem Ventilblock geschaltet sind.

Fig. 2 einen Schnitt durch die Entladungskammer des ersten Ausführungsbeispiels,

Fig. 3 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis a, welches einen auf den Entladungspalt aufgedrückten Spannungswert bezüglich jenem der über dem gesamten Über-spannungsableiter anliegt, angibt, und der Dauer t der Wellenfront der Stossspannung zeigt,

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen der verringerten Zündspannung des Überspannungsabieiters von Fig. 1 und die Dauer t der Wellenfront der Stossspannung zeigt,

Fig. 5 ein Schaltdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels des Überspannungsabieiters,

Fig. 6 einen Schnitt durch die Entladungskammer des Über-spannungsableiters von Fig. 5,

Fig. 7 eine Draufsicht einer Modifikation eines Paares von konzentrisch angeordneten, ringförmigen Elektroden, die mit einem Paar von Abschnitten versehen sind,

Fig. 8 eine Seitenansicht der in Fig. 7 dargestellten Elektroden,

Fig. 9 ein in vergrössertem Massstab dargestellter Teil der ringförmigen Elektrode von Fig. 7,

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine andere Modifikation der konzentrisch angeordneten, ringförmigen Elektroden von Fig. 7, wobei die äussere mit einem Abschnitt versehen ist, der sich entlang der Stirnfläche der ringförmigen Elektrode erstreckt und zwar nach oben unter einem bestimmten Winkel bezüglich einer horizontalen Ebene,

Fig. 11 eine Seitenansicht der Fig. 10, und Fig. 12 einen im vergrösserten Massstab dargestellten Teil der Elektrode von Fig. 10.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel sind ein Paar einander gegenüberliegende, zylindrische Elektroden 11, 12 in einem vorgeschriebenen Abstand, der einen Entladungsspalt G bestimmt, angeordnet. Die zylindrische Elektrode 11 ist über einen Parallelschaltkreis, der aus einer Blasspule 13 und einem Shunt 14 aus Siliziumkarbid aufgebaut ist, an eine Übertragungsleitung 15 angeschlossen. Die hohle zylindrische Elektrode 12 ist über einen Parallelschaltkreis, der aus einer Blasspule 16 und einem Shunt 17 aufgebaut ist, an eine Seite eines Ventilblockes 18 angeschlossen. Die andere Seite des Ventilblockes 18 ist geerdet. Der Ventilblock besteht aus einer Mehrzahl von in Serie geschalteten, nichtlinearen Widerstandselementen 18a, 18b,..., die aus Zinkoxyd bestehen.

Ein Impedanzschaltkreis 20 mit einer vorbestimmten Frequenzcharakteristik bezüglich einer aufgedrückten, abnormalen Stossspannung, z.B. einer Blitzstossspannung, ist parallel zu einem Serieschaltkreis bestehend aus dem Parallelschaltkreis der Blasspule 13 und des Shunts 14 und dem Parallelschaltkreis, der die zylindrischen Elektroden 11, 12, die Blasspule 16 und den Shunt 17 enthält, geschaltet. Der andere Impedanzschaltkreis ist parallel zum Ventilblock 18 geschaltet. Der Impedanzschaltkreis 20 ist ein Serieschaltkreis aus einem Kondensator 22 und einem Widerstand 24. Der andere Impedanzschaltkreis 21 besteht aus einem Parallelschaltkreis eines Kondensators 25 und eines Widerstandes 27.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Entladungskammer 30 eines Überspannungsabieiters. Die zylindrischen Elektroden 11, 12 sind so angeordnet, dass sie in axialer Richtung einander überliegen. Die zylindrischen Elektroden 11, 12 sind in einem Isoliergehäuse 31 angeordnet. Dieses Isoliergehäuse 31 und abdichtende Isolatoren 33, 34 bilden eine luftdichte Kammer, in welcher die zylindrischen Elektroden 11, 12 an den abdichtenden Isolatoren 33, 34 befestigt sind. Die luftdichte Kammer ist mit einem Isoliergas, z.B. SFe-Gas gefüllt. Ein Halteteil 35, der die Blasspule 13 und den Shunt 14 trägt, ist am oberen Ende des Isoliergehäuses 31 mittels des abdichtenden Isolators 33 befestigt. Ein Halteteil 36, der die Blasspule 14 und den Shunt 17 trägt, ist am unteren offenen Ende des Isoliergehäuses 31 mittels des abdichtenden Isolators 34 befestigt. Die Blasspulen 13, 16 sind in entgegengesetzten Richtungen gewickelt, um Magnetfelder Mi, M2 zu erzeugen, die sich in axialer Richtung der Blasspulen 13, 16 abstossen.

Übersteigt eine auf einem durch einen Überspannungsablei-ter gemäss Fig. 1 geschützte Übertragungsleitung 15 aufgedrückte Blitzstossspannung einen durch den Spalt G zwischen den zylindrischen Elektroden 11, 12 bestimmten Zündspannungswert, so tritt ein Entladungslichtbogen am Spalt G auf. Bei derartigen Blitzstossspannungen steigt der Strom steil an und erreicht in sehr kurzer Zeit, etwa 1 bis 2 Mikrosekunden, 500 bis 1000 kV. Ein durch einen Überspannungsabieiter flies-sender Strom fliesst über den Shunt 14, 17 anstelle der Blasspulen 13, 16 und dann über den Ventilblock 18 zur Erde. Da der aus der Blitzstossspannung resultierende steile Stromanstieg für eine sehr kurze Zeit von ca. 1 bis 2 Mikrosekunden aufrechterhalten wird, wird der sich daraus ergebende im Spalt G gezogene Entladungsbogen in einer so kurzen Zeit bei der der vorstehend genannte steile Stromanstieg auftritt, gelöscht.

Wird die vorstehend genannte Blitzstossspannung auf die Übertragungsleitung 15 aufgedrückt, liegt eine Stossspannung an einem Überspannungsabieiter an und es fliesst ein nachfolgender Strom durch den Entladungspalt G. Der nachfolgende Strom steht für eine relativ lange Zeit, z.B. 100 bis 5000 Mikrosekunden und zeigt eine leicht abfallende Anstiegsflanke. Der nachfolgende Strom fliesst deshalb durch die Blasspulen 13, 16. Die sich gegenseitig abstossenden Magnetfelder Mi, M2, die durch die entgegengésetzt gewickelten Blasspulen 13, 16 erzeugt werden, streuen in radialer Richtung durch einen zwischen den zylindrischen Elektroden 11, 12 bestimmten Spalt. Ein in dem Entladungspalt G gezogener Entladungslichtbogen wird durch eine Antriebskraft nach der linken Handregel, die in Umfangs-richtung der zylindrischen Elektroden 11, 12 durch die Magnetfelder Mi, M2, erzeugt wird, gelöscht. Ist die Blitzstossspannung später verschwunden fällt eine auf den Überspannungsabieiter aufgedrückte Spannung ab. Fällt die abfallende Spannung unter die kritische Spannung der Spannungs-Strom-Kennlinie, wird den Ventilblock 18 bildenden nicht linearen Widerstandselemente, dann wird der über den Spalt G fliessende Strom stark reduziert, z.B. auf einige mA. Der am Spalt G auftretende Entladungsbogen wird deshalb durch das Isoliergas gelöscht.

Es wird angenommen, dass das Zeichen a den Bereich darstellt, bei dem der Wert der Spannung, die über den durch die Elektroden 11,12 gebildeten Spalt G anliegt, wenn die auf die Übertragungsleitung 15 aufgedrückte Blitzstossspannung, den Wert der an dem ganzen Überspannungsabieiter anliegenden Spannung annimmt. Dann ergibt sich der Spannungsbereich a aus den Widerstandswerten Zi, Z2 der Impedanzschaltkreise 20, 21 nach folgender Gleichung:

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a = ...(1)

Zi + Z2

Die Impedanzen Zi, Z2 können nach folgenden Gleichungen berechnet werden.

Zi = J R12 + (—)2 ...(2)

T coC,

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" (R2) + (<aC2)

worin:

Ci die Kapazität des Kondensators 22,

Ri der Widerstand des Widerstandes 24,

C2 die Kapazität des Kondensators 25,

R2 der Widerstand des Widerstandes 27, und co die Kreisfrequenz der Blitzstossspannung ist.

Nimmt man an, dass Ci = 50 [pF], Ri = 20 [kfì], C2 = 200 [pF], und R2 = 9 [Mû] beträgt und bestimmt man die Werte der Impedanzen Zi, Z2 nach den Gleichungen (2), (3), dann kann der Wert des vorgenannten Bereiches a berechnet werden, indem die Werte der Impedanzen Zi, Z2 in die Gleichung (1) eingesetzt werden.

Der Spannungsbereich a ändert sich mit der Kreisfrequenz co der Blitzstossspannung, die als ein Parameter genommen wird. Die Kreisfrequenz co entspricht einem Kehrwert der Dauer der Anstiegsflanke der Blitzstossspannung. In Fig. 3 ist die Beziehung zwischen der Dauer der Anstiegsflanke, die von der Kreisfrequenz ö) bestimmt wird, und dem Spannungsbereich a graphisch dargestellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ändert sich der Spannungsbereich a mit der Dauer t (Mikrosekunden) der Blitzstossspannung. Fig. 3 zeigt ferner, dass, wenn die Dauer t der Anstiegsflanke der Blitzstossspannung auf etwa 1 Mikrosekun-de reduziert wird, d.h., die Anstiegsflanke der Stossspannung steil ansteigt, und so die Kreisfrequenz cd einen hohen Wert hat, der Spannungsbereich a dann ansteigt, und zwar auf 0,8 bis 0,9. Mit anderen Worten wird die Dauer der Anstiegsflanke der Blitzstossspannung, die auf den Überspannungsabieiter aufgedrückt wird, verkürzt und die Anstiegsflanke der Spannung steigt steil an, dann steigt der Bereich einer am Spalt aufgedrückten Spannung auf eine am ganzen Überspannungsabieiter anliegenden Spannung an. Hat die Anstiegsflanke der Blitzstossspannung, die am Spalt G aufgedrückt wird, einen vorgeschriebenen steilen Anstiegsintervall, dann wird der Wert der Zündspannung angehoben. In diesem Fall wird jedoch ein hoher Spannungswert, der durch den Spannungsbereich a bestimmt wird, auf den Spalt G zwischen den zylindrischen Elektroden 11, 12 aufgedrückt, um den erhöhten Anteil der Zündspannung (d.h., den Abschnitt der Kurve in Fig. 5, welcher einen kleineren Wert als 1 Mikrosekunde darstellt), zu kompensieren. Deshalb kann der Wert einer Zündspannung, die am Spalt G aufgedrückt wird, nicht ansteigen, wie das im allgemeinen bei bekannten Überspannungsableitern der Fall ist. Mit anderen Worten, beim beschriebenen Überspannungsabieiter wird die Zündspannung Vs, die am Spalt G aufgedrückt wird, im wesentlichen erhalten und zwar unabhängig von der Dauer der Anstiegsflanke der Blitzstossspannung (Fig. 4). Beim vorliegenden Überspannungsabieiter wird deshalb eine Zündspannung über die Dauer der Anstiegsflanke der auf den Überspannungsabieiter aufgedrückten Blitzstossspannungen im wesentlichen unverändert beibehalten. Dieser Überspannungsabieiter hat somit die Vorteile, dass Kraftwerkanlagen zuverlässiger gegen abnormale Stossspannungen, z.B. Blitzstossspannungen als mit bekannten Überspannungsableitern geschützt werden können. Der vorliegende Überspannungsabieiter kann einfach ausgeführt werden, indem man lediglich Impedanzelemente, die aus passiven Elementen, wie einem Kondensator und einem Widerstand bestehen, in einen bekannten Überspannungsabieiter einbaut, wodurch die Anordnung vereinfacht und wesentliche Kosten vermieden werden.

In Fig. 5 ist ein anderes Ausführungsbeispiel eines erfin-dungsgemässen Überspannungsabieiters dargestellt. Bei dem Überspannungsabieiter in Fig. 5 fehlen die Shunts 14, 17 und die Blasspulen 13, 16, die bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel verwendet werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Impedanzschaltkreis 20 aus einem Serieschaltkreis aus einem Kondensator 22 und einem Shunt 24, der direkt parallel an die zylindrischen Elektroden 11, 12 angeschlossen ist. Das durch einen Parallelschaltkreis aus einem Kondensator 25 und einem Shunt 27 gebildete Impedanzelement 21 ist parallel zum Ventilblock 18 geschaltet.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Lichtbogenkammer

30 des in Fig. 5 dargestellten Überspannungsabieiters. Die zylindrischen Elektroden 11, 12 sind in einem Isoliergehäuse 31 angeordnet, das mit einem Isoliergas, z.B. SFß-Gas gefüllt ist. Am oberen Ende des Isoliergehäuses 31 ist ein Tragteil 35 mittels eines abdichtenden Isolators 33, der die zylindrische Elektrode 11 trägt, befestigt. Am unteren offenen Ende des Isoliergehäuses

31 ist ein Tragteil 36 mittels eines abdichtenden Isolators 34, der die zylindrische Elektrode 12 trägt, befestigt. An der Aus-senseite der Tragteile 35, 36 sind zwei Permanentmagnete 38, 39 angeordnet. Diese Permanentmagnete 38, 39 erzeugen Magnetfelder Mi, M2, die sich in axialer Richtung der zylindrischen Elektroden 11, 12 abstossen.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Überspannungsabieiter werden die sich gegenseitig abstossenden Magnetfelder Mi, M2 die durch die Permanentmagnete 38, 39 erzeugt werden, in Radialrichtung über den Spalt G permanent vorherrschen. Wird auf den in Fig. 5 dargestellten Überspannungsabieiter eine Blitzstossspannung aufgedrückt, wird eine stabile Treibkraft auf einen Entladungslichtbogen, der über den Spalt G gezogen ist, einwirken. Da das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel auch mit den Impedanzelementen 20, 21 versehen ist, bleibt die Zündspannung Vs konstant, unabhängig von der Dauer der Anstiegsflanke der auf dem Überspannungsabieiter aufgedrückten Blitzstossspannung.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellten ringförmigen Elektroden werden in der gleichen Weise wie die zylindrischen Elektroden 11, 12 in den Fig. 1 und 2 sowie 5 und 6 angewendet.

Die in den Fig. 7 und 8 dargestellte Ausführung besteht aus einer ringförmigen Innenelektrode 111 mit einem vorgeschriebenen Durchmesser und einer ringförmigen Aussenelektrode 112 der gleichen Ausführung. Die ringförmigen Elektroden 111, 112 sind aus einem Metallstab hergestellt. Die ringförmige Aussenelektrode 112 ist konzentrisch zur ringförmigen Innenelektrode 111 angeordnet, so dass ein Spalt G in der gleichen Ebene entsteht. Wie die Fig. 8 zeigt, sind die ringförmigen Elektroden

111, 112 mit tangential abstehenden Abschnitten 41, 42, mit rundem Querschnitt versehen. Der horizontale Teil 40b der Abschnitte 41, 42 ist parallel zu den ringförmigen Elektroden 111,

112. Der nach unten geneigte Teil 40a der Abschnitte 41, 42 bildet einen Winkel 0 (ca. 60°) mit der horizontalen Ebene der ringförmigen Elektroden 111, 112. Die Endteile der Abschnitte 41, 42 sind so gekrümmt, dass sie dicht beieinanderliegen, um einen engen Entladungsspalt Gi zu bilden. Ein einziges gerichtetes Magnetfeld M ist in axialer Richtung der Anordnung bestehend aus Innen- und Aussenelektrode 111, 112 angelegt.

Wird eine Blitzstossspannung auf einen Überspannungsab-

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leiter, der mit den vorstehend beschriebenen und in Fig. 7 und 8 dargestellten Elektroden versehen ist, aufgedrückt, dann wird zuerst im engen Spalt Gi ein Entladungsbogen gezogen. Da das Magnetfeld M rechtwinklig zu einer Ebene, die von den ringförmigen Elektroden 111, 112 gebildet wird, wirkt, wird durch die Wirkung des Magnetfeldes M entsprechend der linken Handregel eine Reibkraft Fi = Fcos 0 erzeugt (Fig. 9). Der vorstehend erwähnte Entladungsbogen wird zuerst durch die Treibkraft Fi über die Abschnitte 41, 42 und dann über einen ringförmigen Raum, der zwischen den ringförmigen Elektroden 111, 112 ausgebildet und mit Ai, A2,...A5 bezeichnet ist, abgeleitet. Da ein in diesem ringförmigen Raum auftretender Entladungsbogen sich nicht in Höhe befindet, ist eine merkbare Verbesserung in der Kapazität des vorstehend beschriebenen Überspannungsabieiters festzustellen, um die Isolation des Überspannungsabieiters und die Abschaltung eines nach der Löschung der Blitzstossspannung nachfolgenden Stromes sicherzustellen.

In Fig. 10 und 11 sind weitere Ausführungsbeispiele von Elektroden 211, 212 dargestellt. Diese in Fig. 10 und 11 dargestellte Ausführung weist eine säulenartige Innenelektrode 211 und eine hohle, zylindrische Aussenelektrode 212 auf, die konzentrisch zur Innenelektrode angeordnet ist, so dass ein ringförmiger Spalt G mit einem bestimmten Abstand gebildet wird. Die hohle, zylindrische Aussenelektrode 212 hat eine geringere Höhe als die säulenartige Innenelektrode 211. Ein Abschnitt

241 mit quadratischem Querschnitt steht horizontal nach aussen vom oberen Rand der säulenartigen Innenelektrode 211 in tangentialer Richtung ab. An der Aussenwand des Endteiles des Abschnittes 241 ist ein Vorsprung 241a ausgebildet. Ein Abschnitt mit einem quadratischen Querschnitt erstreckt sich entlang des oberen Randes der hohlen, zylindrischen Aussenelektrode 212. Die Oberfläche des Teiles 240 des Abschnittes 242, der mit dem Rand der hohlen, zylindrischen Aussenelektrode 212 in Berührung ist, ist unter einem so kleinen Winkel 0 (kleiner als 30°) wie möglich bezüglich der horizontalen Ebene nach oben geneigt (Fig. 12). Der Teil des Abschnittes 242, der hinter dem vorstehend erwähnten, nach oben geneigten Teil 240 liegt, liegt parallel zum tangential abstehenden Abschnitt 241. Der oben erwähnte, nach oben geneigte Teil 240 erstreckt sich vom Ausgangspunkt am oberen Rand der hohlen, ringförmigen Aussenelektrode 212 zu dem Teil des Randes, der jenem Punkt des Randes der säulenförmigen Innenelektrode 211 gegenüberliegt, an dem der Abschnitt 241 in tangentialer Richtung absteht. Mit anderen Worten, der vorstehend erwähnte, nach oben geneigte Teil 240 erstreckt sich im wesentlichen über die Hälfte der Stirnfläche der hohlen, zylindrischen Aussenelektrode 212. Nahe am Ende des horizontal abstehenden Teiles des Abschnittes

242 ist ein Vorsprung 242a ausgebildet. Die Vorsprünge 241a, 242a liegen dicht beieinander, um einen engen Entladungsspalt Gi zu bilden.

Die säulenartige Innenelektrode 211, die hohle zylindrische Elektrode 212 und die Abschnitte 241, 242 werden aus elektrisch leitendem Material wie Kupfer oder Bronze, Kohle, wie Graphit-Lichtbogen-beständigem Material, wie Wolfram, oder s einer Legierung aus den vorstehend erwähnten Materialien hergestellt. In axialer Richtung der Anordnung der säulenartigen Innenelektrode 211 und der hohlen, zylindrischen Aussenelektrode 212 wird mittels einer Blasspule oder einem Dauermagneten (nicht dargestellt) ein Magnetfeld angelegt. Übersteigt eine io Blitzstossspannung eine Zündspannung, die im engen Entladungsspalt Gi des in Fig. 10 und 11 ausgeführten Ausführungsbeispiels auftritt, dann wird zuerst ein Entladungsbogen in dem engen Spalt Gi gezogen. Eine in Fig. 12 dargestellte Treibkraft Fi = Fcos 0, die von dem Magnetfeld M entsprechend der lin-15 ken Handregel erzeugt wird bewirkt, dass der Entladungsbogen zuerst über die Abschnitte 241, 242 und den geneigten Teil 240 und dann über den ringförmigen Spalt G, der durch Ai, A2,... As bezeichnet ist, abgeleitet.

Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungs-20 beispiel besteht die Innenelektrode 211 aus einem Stab und die Aussenelektrode 212 ist ein hohler Zylyinder, um den sich ergebenden Überspannungsabieiter in der Ausführung steif zu halten. Dieser Überspannungsabieiter ist deshalb gegen von aussen anliegende Stösse oder Temperaturänderungen unempfindlich. 25 Ferner zeigen der enge Entladungspalt Gi und der ringförmige Spalt G zuverlässige Eigenschaften.

Bei dem in den Fig. 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Neigungswinkel des geneigten Teiles 240 des Abschnittes 242, der an der hohlen, zylindrische Aussenelektro-30 de ausgebildet ist, verringert werden, und zwar z.B. auf 10°. Wird eine durch die Wirkung des Magnetfeldes M erzeugte Treiberkraft F vektoriell geteilt, dann wird eine grosse Kraftkomponente Fi in Richtung zum geneigten Teil 240 gerichtet, wodurch einem am geneigten Teil 240 gezogenen Entladungsbo-35 gen eine hohe Geschwindigkeit erteilt wird. Dieser Umstand behindert in wirkungsvoller Weise einen stehenden Entladungsbogen am geneigten Teil 240, wodurch Abbrandstellen nicht auftreten können und demzufolge die Lebensdauer erhöht wird. Wie vorstehend beschrieben, wird am Überspannungsabieiter 40 die Zündspannung auf einem konstanten Wert gehalten, unabhängig von der Dauer der Anstiegswelle der Blitzstossspannung. Ferner wird die Isolation und die Unterbrechung eines nachfolgenden Stromes im Spalt merklich verbessert.

Die Elektroden können auf verschiedene Arten modifiziert 45 werden. Ferner ist die abnorme Stossspannung, die am Über-spannungsableiter anliegen kann, vom Ort des Blitzes unabhängig. Es können auch andere Formen abnormaler Stoss-spannungen abgeleitet werden und zwar solche, wie durch fehlerhaftes Abschalten der elektrischen Ausrüstung entstehen 50 können.

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3 Blätter Zeichnungen

Claims (9)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Überspannungsabieiter mit einem Ventilblock, der aus einer Vielzahl von nichtlinearen Widerstandselementen aus einem Zinkoxyd-Basismaterial besteht, und mit einer einen Entladungsspalt bildenden Einrichtung, die in Reihe mit dem Ventilblock geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine Impedanzschaltkreisanordnung (20, 21), die ein Verhältnis zwischen einem auf den Ventilblock aufgedrückten Spannungspegel und dem an der Einrichtung angelegten Spannungspegel entsprechend der Wellenform der auf den Überspannungsabieiter aufgedrückten Stossspannung ändert, damit die Zündspannung an der Einrichtung im wesentlichen auf einem feststehenden Pegel gehalten wird.
2. 2. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Impedanzschaltkreisanordnung aus zwei Impedanzschaltkreisen (20, 21) gebildet ist, die parallel zum Ventilblock (18) und der Einrichtung (30) geschaltet sind, wobei ein Impedanzschaltkreis (20) durch einen Reihenschaltkreis mit einem Widerstand (24) und einem Kondensator (22) und der andere Impedanzschaltkreis (21) durch einen Parallelschaltkreis mit einem Widerstand (27) und einem Kondensator (25) gebildet ist.
3. 3. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (30) eine luftdichte Kammer (31, 32, 33), die mit Isoliergas gefüllt ist, ein Paar zylindrische Elektroden (11, 12), die zueinander beabstandet in der Kammer (31, 32, 33) angeordnet sind, und elektrische Schaltkreise aufweist, die an der Kammer (31, 32, 33) befestigt sind und aus Blasspulen (13,16) und Widerständen (14,17 bestehen, wobei jeweils eine Spule und ein Widerstand an einer entsprechenden Elektrode (11 oder 12) angeschlossen sind.
4. 4. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (30) eine luftdichte Kammer (31, 32, 33), die mit Isoliergas gefüllt ist, ein Paar zylindrischer Elektroden (11,12), die zueinander beabstandet in der Kammer (31, 32, 33) angeordnet sind, und Dauermagneten (38, 39) aufweist, die an der Kammer (31, 32, 33) befestigt sind, um ein in der Axialrichtung der zylindrischen Elektroden (11, 12) gerichtetes Magnetfeld (Mi, M2) zu erzeugen.
5. 5. Überspannungsabieiter nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Isoliergas (SFe)-Gas ist.
6. 6. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (30) eine erste zylindrische Elektrode (211) mit einem oberen Rand, eine zweite hohle zylindrische Elektrode (212), die eine geringere Höhe hat, als die erste zylindrische Elektrode (211) und die erste zylindrische Elektrode (211) so umschliesst, dass ein kreisförmiger Entladungsspalt (G) geschaffen wird, wobei die zweite Elektrode (212) einen zweiten oberen Rand hat, einen ersten Abschnitt (241), der tangential vom Umfang des ersten oberen Randes absteht und am freiem Ende mit einem ersten Vorsprung (241a) versehen ist, einen zweiten Abschnitt (242), der einen geneigten Teil (240), der vom zweiten oberen Rand absteht und einen horizontalen Teil (242) hat, der parallel zum ersten Abschnitt (241) angeordnet und mit einem zweiten Vorsprung versehen ist, der dem ersten Abschnitt gegenüberliegt, um einen engen Entladungsspalt (Gl) zu bilden, und eine Einrichtung zur Erzeugung eines in der Axialrichtung der ersten und zweiten Elektrode (211, 212) wirkenden Magnetfeldes (Mi), aufweist, um einen beim Auftreten einer Stossüberspannung am engen Entladungsspalt (Gi) erzeugten Entladungslichtbogen (A) über einen zwischen dem geneigten Teil (240) und der Aussenwand der ersten zylindrischen Elektrode (211) gebildeten Entladungspaltes und danach über dem zwischen der ersten und zweiten Elektrode (211, 212) gebildeten kreisförmigen Spalt abzuleiten.
7. 7. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und zweite zylindrische Elektrode (211, 212) und der erste und zweite Abschnitt (241, 242) aus der

   Gruppe elektrisch leidenden Materials, Kohle und lichtbogenbeständigem Material oder Legierungen daraus, besteht.
8. 8. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Teil (240) des zweiten Abschnittes (242) um einen Winkel von ca. 10° bezüglich der horizontalen Ebene geneigt ist.
9. 9. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der geneigte Teil (240) des zweiten Abschnittes (242) sich mindestens über die Hälfte der Stirnfläche der zweiten Elektrode (212) erstreckt.