DD157647A5 - Ueberspannungsableiter mit einer saeule von ableiterelementen und abschirmkoerpern - Google Patents

Abstract

Ein Ueberspannungsableiter 1 umfasst einen aktiven Teil 3, der aus einer Anzahl von Abschirmkoerpern 6 und daran befestigten Ableiterelementen 10 besteht. Die Abschirmkoerper 6 besitzen an ihrem inneren Umfang eine Befestigungseinrichtung, z. B. eine umlaufende Vertiefung 7, zur elektrischen und mechanischen Verbindung mit den Ableiterelementen. Ferner sind die Abschirmkoerper 6 untereinander durch isolierende Stuetzkoerper 12 bzw. leitende Stuetzkoerper 13 verbunden. Bei stern- oder kreuzfoermiger Anordnung der Ableiterelemente koennen ausserdem leitende oder isolierende Verbindungskoerper im Mittelpunkt vorgesehen sein. Die Erfindung eignet sich insbesondere fuer den Bau von Ueberspannungsableitern fuer druckgasisolierte, metallgekapselte Hochspannungs-Schaltanlagen in Verbindung mit spannungsabhaengigen Widerstaenden auf der Basis von Zinkoxid.Darueber hinaus kann der aktive Teil ohne Gehaeuse in Freiluft aufgestellt werden. Neben Zinkoxidwiderstaenden sind auch Widerstaende auf der Basis anderer nichtlinearer Materialien verwendbar.

Description

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Überspannungsableiter mit einer Säule von Ableiterelementen und Ab s chirmkö rp er η

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung befaßt sich mit einem Überspannungsableiter mit

a) einer in dem Gehäuse angeordneten, aus einer Vielzahl von Ableiterelementen gebildeten Säule und *b) mehreren die Säule umschließenden Abschirmkörpern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Ein Überspannungsableiter mit diesen Merkmalen ist beispielsweise durch die DE-AS 20 37 921 bekannt geworden. Die Abschirmkörper haben dabei die Aufgabe, für eine gleichmäßige Verteilung der Spannung auf die in Reihe geschalteten Ableiterelemente zu sorgen. Das erwünschte Arbeiten des Überspannungsabieiters läßt sich auf diese Weise auch dann sicherstellen, wenn der Überspannungsableiter ein geerdetes Metallgehäuse besitzt, wie man es in Verbindung mit druckgasisolierten, metallgekapselten Schaltanlagen verwendet.

Die erwähnte Anordnung der Ableiterelemente, zu denen insbesondere spannungsabhängige Widerstände und Funkenstrecken gehören, in einer Säule ist bei Uberspannungsableitern seit langer Zeit bewährt, weil sie die erwünschte Reihenschaltung ohne, zusätzliche Schalt- oder Verbindungselemente ermöglicht. Diese Anordnung führt jedoch zu einer außerordentlichen Höhe der ^! Üd er spannung s· ableiter, wenn diese für sehr hohe Betriebsspannungen,

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*~* O *J J %J H-. „2~ VPA 80 P 3729 DD •ζ. B. 500 kV oder mehr, ausgeführt v/erden sollen. Zur Verringerung der Bauhöhe ist es bereits bekannt, die Ableiterelemente auf mehrere parallele Säulen zu verteilen und hierzu gerüst- oder etagenartige Konstruktionen anzuwenden (CH-PS 304 299 und 303 429 sowie US-PS 2 946 920)c Diese Anordnungen eignen sich jedoch nicht für metallgekapselte Ableiter, weil der Aufwand für die Vergleichmäßigung der Spannungsverteilung zu groß wird und der Raumgewinn zum Teil durch die Mittel für die Spannungsverteilung aufgezehrt wird* Einfache Abschirmkörper wie bei der einsäuligen Anordnung sind jedenfalls nicht anwendbar.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, einen gleichermaßen zum Einbau in Metallkapselungen oder für Freiluft geeigneten Überspannungsableiter für hohe und sehr hohe Betriebsspannungen zu schaffen, der bei geringer Bauhöhe mit einfachen Mitteln zur Steuerung der Spannungsverteilung auskommt und ein größeres Energieaufnahmevermögen besitzt«, ·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Abschirmkörper • als Träger von Ableiterelementen verwendbar zu machen, anstatt wie bisher eine Säule von Ableiterelementen als Träger von Abschirmkörpern zu benutzen«. 30

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Überspannungsableiter der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß

c) die Abschirmkörper untereinander durch Stützkörper

verbunden sind und daß ·

- 3 ~ VPA 80 P 3729 DD d) die Abschirmkörper eine Einrichtung zur Befestigung von .Ableiterelementen besitzen. * .

Die Raumausnutzung kann noch, dadurch gesteigert v/erden, daß in dem von jedem Abschirmkörper.umschlossenen Raum mehrere Ableiterelemente in Reihen- und/oder Parallelschaltung angeordnet sind. Eine mechanisch stabile Anordnung läßt sich dabei so erreichen, daß die Abschirmkörper an ihrem inneren Umfang eine umlaufende Vertiefung besitzen, in der Klemmstücke verankerbar sind. Als Klemmstücke sind beispielsweise Gleitmuttern verwendbar, in die die Ableiterelemente mit einem Gewindebolzen eingeschraubt werden.

Eine Parallelschaltung von Ableiterelemehten kann sich auch über mehrere Ebenen erstrecken. Insbesondere können wenigstens zwei benachbarte Abschirmkörper untereinander leitend verbunden und dadurch die an ihnen angebrachten Ableiterelemente parallelgeschaltet sein. Somit lassen sich unter Verwendung einheitlicher Teile Überspannungsableiter mit den jeweils gewünschten Werten des Ableitstromes und der Löschspannung bei erhöhtem Energieaufnahmevermögen herstellen.

Mehrere Ableiterelemente können in dem von einem Abschirmkörper umschlossenen Raum insbesondere in kreuz- oder sternförmiger Anordnung untergebracht werden; dabei empfiehlt es sich, im Mittelpunkt dieser Anordnung einen Verbindungskörper vorzusehen, der mit den Verbindungskörpern benachbarter Gruppen Von Ableiterelementen verbindbar ist. Die Verbindungskörper können leitend oder isolierend sein, je nachdem, auf welchem Weg der Ableitstrom die Gesamtanordnung durchfließen soll.

Eine aus gleichartigen, von Abschirmkörpern und in deren Innenraum angeordneten Ableiterelementen gebildete Säule kann an beiden Enden "mit Abschirmkörpern größeren Durch-

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L Ό J 3 U . £| -' 4 - VPA 80 P 3729 DD messers versehen sein. Diese verbessern'das'Feldbild an den Enden der Ableiteranordnuhg und können zugleich zur Befestigung innerhalb eines umschließenden/Gehäuses oder als erdseitige Basis bzw«,- Spannungsanschluß bei einer Aufstellung ohne Gehäuse benutzt werden«

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Die Fig»-1 zeigt einen metallgekapselten Überspannungsableiter im .Schnitt.

In den Fig, 2 und 3 sind zwei Ausführungsformen von Überspannungsableitern für Freiluftaufstellung ohne Gehäuse in Ansicht dargestellt«

Der Überspannungsableiter 1 umfaßt ein Metallgehäuse 2, das gasdicht verschließbar ist und ein Isoliergas, ζ* Β. SFg, enthält. Der als Ganzes mit.3 bezeichnete aktive T.eil des Ableiters ist mittels einer Durchführung 4 mit · den spannungführenden Teilen der zu schützenden Anlage verbunden. Am gegenüberliegenden Ende des zylindrischen Gehäuses 2 befindet sich ein Erdanschluß 5."'

Der aktive Teil 3 .umfaßt eine Anzahl kreisringförmiger Abschirmkörper 6, die an ihrem inneren Umfang eine nutartige Vertiefung 7 aufweisen» Es kann sich auch um; einen Schlitz handeln, wenn die Abschirmkörper 6 als Hohlkörper aus Blech hergestellt sind«, Die Nut 7 schafft die Möglichkeit, an jeder beliebigen Stelle ;des inneren Umfanges der-Abschirmkörper 6" mittels geeigneter Klemmstücke, Gleitmuttern "oder ähnlicher Teile Ableiterele™ mente 10 zu -befestigen.. In dem gezeigten Beispiel sind .' in dem von Jedem Abschirmkörper 6 umschlossenen Raum ; vier Ableiterelemente 10 in kreuzförmiger Anordnung vor-

- 5 - VPA 80 P 3729 gesehen. Diese vier Ableiterelemente sind bei leitender Verbindung mit den Abschirmkörpern 6 und mit einem gemeinsamen zentralen Verbindungskörper 11 elektrisch parallelgeschaltet. Jedes einzelne Ableiterelement 10 kann dabei ein spannungsabhängiger Widerstand, eine Funkenstrecke, eine Reihenschaltung solcher Elemente oder ein der Steuerung der Spannungsverteilung dienendes Element sein. Welche Elemente gewählt bzw. miteinander kombiniert werden, hängt davon ab, welche Spannungen und Ströme der Überspannungsableiter beherrschen soll. Im Hinblick auf eine möglichst kompakte Bauform des Überspannüngsableiters für hohe und sehr hohe Betriebsspannungen empfiehlt es sich, als spannungsabhängige Widerstände solche auf der Basis von Zinkoxid zu verwenden.

Natürlich sind auch Widerstände auf der Basis von , Siliziumkarbid oder anderen nichtlinearen Materialien verwendbar. ·

Wie die Fig. 1 zeigt, ist an jeder Verbindungsstelle eines Ableiterelementes 10 mit einem Abschirmkörper 6 auf der einen Seite ein isolierender Stützkörper 12 und auf der anderen^:Seite ein leitender Stützkörper 13 an-, geordnet. Auf diesen ruht jeweils die nächste Gruppe von Ableitereiemeriten 10 mit ihrem zugehörigen Abschirmkörper 6. Wählt man abwechselnd von Ebene zu Ebene leitende und isolierende Stützkörper und stellt in entsprechend abwechselnder Folge leitende Verbindungen zwischen je zwei mittleren Verbindungskörpern 11 her, so erhält-man einen abwechselnd von außen nach innen und von innen nach außen verlaufenden Strompfad durch den gesamten Überspannungsableiter. Wie ohne weiteres erkennbar ist, kann je Ebene auch eine kleinere oder größere Anzahl von Ableitereleraenten als vier untergebracht werden. ·'..

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Am unteren Ende der gezeigten Anordnung befindet sich ein weiterer Abschirmkörper 14 mit gröf3erem Durchmesser

y. y 4 - 6 - ' VPA βΟ Ρ 3729 DD zur Vergleichmäßigung des Randfeldes. Ein gleicher größerer Abschirmkörper 14 befindet sich am oberen Ende des aktiven Teiles 3. Der gesamte aktive Teil ist, wie in der Figo .1 dargestellt, in dem Metallgehäuse 2 durch die Durchführung 4 und die Isolierstützer 15 befestigt • und zentriert. Anstelle eines Metallgehäuses kann auch ein Isolierstoffgehäuse verwendet werden, wenn der Ab-. leiter für Freiluftaufstellung vorgesehen ist.

Wie dies bei Überspannungsableitern in gekapselter Ausführung an sich bekannt ist, kann das Gehäuse bzw. die Kapselung mit einer Brechmembran versehen sein, die bei einer Überlastung des aktiven Teiles des Üb erspannungs-'ableiters eine zu starke Druckbeanspruchung des Gehäuses bzw. der Kapselung verhindert. Hierbei können die Innenräume der Abschirmkörper, wenn diese als.Hohlkörper ausgeführt sind, bei geeigneter Verbindung'mit den Ableiterelementen als Auffang- oder. Pufferräume für die bei einer überlastung auftretenden Gase benutzt v/erden. Dj,e« se beanspruchen dann nicht unmittelbar das Gehäuse oder die Kapselung und können daraus an einer gewünschten Stelle abgeleitet werden.

Der Überspannungsableiter 20 gemäß der Fig. 2 ist ohne Gehäuse ausgeführt. Sein Aufbau entspricht·dem anhand der Fig» 1 erläuterten Aufbau des aktiven Teiles. Es sind somit eine Anzahl von ringförmigen Abschirrnkörpern 21 vorgesehen, an die sich in Richtung des Spannungsanschlusses 22 ein größerer Abschirmkörper 23 und in Richtung des Erdanschlusses 2.4'ebenfalls ein größerer Abschirmkörper 25 anschließen. Zwischen dem unteren abschließenden Abschirmkörper 25 und dem Erdanschluß 24 ist dabei ein Überwachungsgerät 26, z, B. ein Ansprechzähl er, eingefügte- · · ... . . .·' -

Zwei der Abschirmkörper 21 sind in der FIg₈ 2 teilweise geschnitten dargestellt, um die Ableiterelemente sieht-

. L £. Ö J J U &4 - 7 - VPA 80 P 3729 DD bar zu machen. Wie man erkennt, enthält Jeder Abschirmkörper 21 in ähnlicher Anordnung wie in der Fig. 1 Ab-•leiterelemente 27. Ebenso ist durch abwechselnde Einfügung von leitenden und isolierenden Stützkörpern 30 und 31 sowie leitenden und isolierenden Verbindungskörpern 32 und 33 für eine von Ebene zu Ebene wechselnde Fließrichtung des Stromes gesorgt, wie durch die ein- . ' getragenen Pfeile angedeutet ist.

Der Überspannungsableiter 35 gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich gegenüber dem Überspannungsableiter 20 in der Fig. 2 dadurch, daß jeweils zwei benachbarte Abschirmkörper 36 unmittelbar aneinanderliegend und daher in leitender Verbindung angeordnet bzw. zu einem Abschirmkörper vereinigt sind. Auf diese Weise sind die von ihnen umschlossenen Ableiterelemente 37 parallelgeschaltet. Bei insgesamt sechs Abschirmkörpern 36 entstehen hierdurch drei Gruppen in sich parallelgeschalte·= ter Ableiterelemente, die dann in der gleichen Weise, wie dies zuvor erläutert wurde, in Reihe geschaltet sind. Diese Anordnung mit teilweiser Parallelschaltung ist dann von Vorteil, wenn höhere Ableitströme bzw, Energiewerte zu beherrschen sind.

Die Anzahl der in den Figuren gezeigten Abschirmkörper ist nur zum Zweck einer übersichtlichen Darstellung gewählt. In ihrer tatsächlichen Ausführung können die Überspannungsableiter daher eine geringere oder größere Anzahl von Abschirmkörpern aufweisen. Ferner ist die Kreisringform der Abschirmkörper lediglich als zweckmäßiges Beispiel gewählt. Daher können, wenn es sich für die Unterbringung der Ableiterelemente als günstig er-, weist, auch andere Formen, z. B. .-rechteckige oder quadratische Abschirmkörper mit. allseitig verrundeter Form, gewählt werden.

3 Figuren

Erfindungsanspruch (6 Punkte)

Claims (4)

1. -8 -.". · VPA 80 P 3729 DD

   1. überspannungsableiter mit

   a) einer in einem Gehäuse angeordneten; aus einer Vielzahl von Ableiterelementen gebildeten Säule und

   b) mehreren die Säule umschließenden Abschirmkörper^ gekennzeichnet dadurch, daß c) die Abschirmkörper (6) untereinander durch Stütz-

   körper (12, 13) verbunden sind und daß d) die Abschirmkörper (6) eine Einrichtung (7) zur Befestigung von Ableiterelementen (10) besitzen.
2. 2. überspannungsableiter nach Punlct 1, gekennzeichnet dadurch, daß in dem von Jedem Abschirmkörper (6) umschlossenen Räum mehrere Ableiterelemente (10) in Reihe- und/oder Parallelschaltung angeordnet sind.

   3c überspannungsableiter nach Punkt 2, gekennzeichnet dadurch, daß wenigstens zwei benachbarte Abschirmringe (36) miteinander leitend verbunden und dadurch die an ihnen angebrachten Ableiterelemente parallelgeschaltet sind.

   4e Überspannungsableiter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Abschirmkörper an ihrem inneren Umfang eine- umlaufende Vertiefung (7) besitzen, in der Klemmstücke o.„ dgl. .verankerbar sind.
3. 5. überspannungsableiter nach Punkt-1, gekennzeichnet dadurch, daß bei kreuz- Oder sternförmiger Anordnung einer Gruppe von Ableiterelementen (10) im Mittelpunkt ein Verbindungskörper (11) ange-

   - 9 .- VPA 80 P 3729 DD Ordnet ist, der mit den Verbindungskörpern (31) benachbarter Gruppen von Ableiterelementen (10) verbindbar ist,
4. 6. Überspannungsableiter nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch., daß eine aus gleichartigen, von Abschirmkörpern (6) und in deren Innenraum angeordneten Ableiterelementen (10) gebildete Säule an beiden Enden mit Abschirmkörpern (14) größeren Durchmessers versehen ist.

   Ierzü Z. Seifen Zelchniinoer