DD247141A3

DD247141A3 - valve-type

Info

Publication number: DD247141A3
Application number: DD28073585A
Authority: DD
Inventors: Klaus Lahne; Hartmut Beier
Original assignee: Hermsdorf Keramik Veb
Priority date: 1985-09-18
Filing date: 1985-09-18
Publication date: 1987-07-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilableiter, der zum Zwecke des Ueberspannungsschutzes von Hochspannungsapparaten und -anlagen fuer die elektrische Energieversorgung in Gebieten mit starker Fremdschichtbelastung eingesetzt wird. Dabei besteht das Ziel der Erfindung in der Schaffung eines fuer die Zwecke geeigneten und technisch einfachen Ventilableiters. Die Aufgabe der Erfindung, einen Ventilableiter zu entwickeln, der eine geeignete Streckung seines Innenaufbaus, insbesondere in Mehrsaeulenbauweise, gewaehrleistet, wird geloest, indem die elektrisch leitenden Stuetzelemente mit den Abmessungen der Teilventilableiter in der Weise in die Reihenschaltung der Teilventilableiter eingeschaltet sind, dass von dem spannungsfuehrenden und dem erdseitigen Ende der Reihenschaltung ausgehend auf mindestens drei Teilventilableiter ein Stuetzelement folgt und im Mittelteil der Reihenschaltung jeweils ein Teilventilableiter und ein Stuetzelement miteinander abwechseln. Fig. 1The invention relates to a valve arrester, which is used for the purpose of overvoltage protection of high-voltage equipment and systems for the electrical power supply in areas with heavy external stress. It is the object of the invention to provide a suitable and technically simple Ventilableiters for the purpose. The object of the invention to develop a valve arrester, which ensures a suitable extension of its internal structure, in particular in Mehrsaeulenbauweise, is achieved by the electrically conductive support elements are switched with the dimensions of Teilventilableiter in the manner in the series connection of Teilventilableiter that of the voltage-conducting and the earth-side end of the series circuit starting on at least three Teilventilableiter follows a support element and in the middle part of the series circuit in each case a Teilventilableiter and a support member alternate with each other. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft einen Ventilableiter, der zum Zwecke des Überspannungsschutzes von Hochspannungsapparaten und -anlagen für die elektrische Energieversorgung in Gebieten mit starker Fremdschichtbelastung eingesetzt wird.The invention relates to a valve arrester, which is used for the purpose of overvoltage protection of high-voltage apparatus and systems for the electrical power supply in areas with heavy debris loading.

Characteristic of the known technical solutions

Die bekannten Ventilableiter bestehen aus einer Reihenschaltung von Funkenstrecken und nichtlinearen Arbeitswiderständen, angeordnet in einem Überwurf aus Isolierstoff, der gegen die Einwirkungen äußerer Einflüsse dicht abgeschlossen ist. Für höhere Betriebsspannungen wurde die vertikale Anordnung dieser Ableiterbauelemente zu unvertretbar hohen und schlanken Konstruktionen führen, die mechanisch nicht beherrschbar sind. Aus diesem Grund werden bei bekannten Konstruktionen die Ableiterelemente innerhalb des Überwurfs in mehreren Säulen oder in Ebenen angeordnet. Die Reihenschaltung erfolgt durch metallische Verbindungen. Isolierkörper bewirken die galvanische Trennung der räumlich benachbarten Ableiterelemente. Der Mehrsäulenaufbau in der CH-PS 304160 sieht vor, daß die aus Funkenstrecken und Widerständen aufgebaute Kette in verschiedenen Säulen verläuft und die isolierenden Zwischenlagen, die mit ihren leitenden Belägen Kondensatoren bilden, eine Kondensatorkette ergeben. Die DE-OS 1 563537 erweitert diese Konstruktion dadurch, daß diese Verbindungsleitungen zwischen den Säulen durch metallische Abstützelemente gebildet werden, die jeweils eine Elektrode der durch die Isolierzwischenlagen entstehenden Steuerkapazitäten darstellen.The known valve arresters consist of a series connection of spark gaps and non-linear working resistors, arranged in a throw of insulating material, which is tightly sealed against the effects of external influences. For higher operating voltages, the vertical arrangement of these arrester components would lead to unacceptably high and slim constructions that are mechanically unmanageable. For this reason, in known constructions, the arrester elements are arranged within the cover in several columns or in planes. The series connection is made by metallic connections. Insulators cause the galvanic separation of the spatially adjacent arrester elements. The multi-column structure in CH-PS 304160 provides that the chain composed of spark gaps and resistors runs in different columns and the insulating intermediate layers, which form capacitors with their conductive pads, a capacitor chain. DE-OS 1 563537 expands this construction in that these connecting lines between the columns are formed by metallic support elements, each of which constitutes an electrode of the control capacitors resulting from the Isolierzwischenlagen.

Den genannten Konstruktionen ist der Nachteil gemeinsam, daß die besonderen Anforderungen an die Ventilableiter, die durch den Einsatz in Gebieten starker Fremdschichtbelastung entstehen, unberücksichtigt bleiben. Durch das DD-AP 157646 wird ein etagenförmiger Aufbau beschrieben, der durch leitende Gerüstelemente mit Verbindungsmitteln in Richtung der weiteren Säulen mechanisch stabilisiert wird und für η dieser Gerüstelemente je Ebene wenigstens (n-1) Ableiterelemente aufweist. Zur Isolation der Ebenen werden isolierende Stützkörper und zur Verbindung zwischen den Ebenen entweder Ableiterelemente oder leitende Gerüstelemente eingesetzt. Der Nachteil dieses Auf baus besteht in der erheblich unterschiedlichen elektrischen Beanspruchung der Stützkörper, die eine vorteilhafte Anwendung nur in elektronegativen Gasen gestattet. Daneben ist die elektrische Steuerung zur Beeinflussung der Spannungsverteilung nur als Gruppensteuerung parallel zu mehreren Ableiterelementen möglich. Ventilableiter, die in Gebieten mit starker Fremdschichtbelastung betrieben werden, sind im Vergleich zu Ventilableitern, deren Einsatz ohne oder mit nur geringer Fremdschichtbelastung erfolgt, zusätzlichen Beanspruchungen ausgesetzt. Fremdschichten auf Isolierstoffoberflächen bewirken bei Einwirkung von Spannung und Feuchtigkeit bekanntermaßen Ableitströme und in Abhängigkeit von der Höhe der Belastung die Bildung von Trockenzonen, Teil lichtbogen und Überschlägen. Bei Ventilableitern entsteht zusätzlich die kapazitive Einkopplung der äußeren Spannungsverteilung auf die durch die Steuerelemente bewirkte innere Spannungsverteilung an den Funkenstrecken. Dieser Vorgang kann dazu führen, daß einzelne Funkenstrecken einer erhöhten Spannungsbeanspruchung ausgesetzt werden. Überlastung der Steuerelemente, Ansprechen einzelner Funkenstrecken oder Ableiterversagen können die Folge sein.The said constructions have the common disadvantage that the special requirements for the valve arresters, which arise through the use in areas of heavy debris loading, disregarded. By the DD-AP 157646 a floor-shaped structure is described, which is mechanically stabilized by conductive scaffolding elements with connecting means in the direction of the other columns and for η of these scaffolding elements per level at least (n-1) has Ableiterelemente. To isolate the levels of insulating support body and used for connection between the levels either arrester elements or conductive scaffolding elements. The disadvantage of this construction on consists in the significantly different electrical stress on the support body, which allows a beneficial application only in electronegative gases. In addition, the electrical control to influence the voltage distribution only as a group control parallel to several arrester elements is possible. Valve arresters operating in areas subject to heavy external stress are subjected to additional stresses compared to valve arresters, which are used with little or no external stress. Foreign layers on Isolierstoffoberflächen cause exposure to stress and moisture known as leakage currents and depending on the amount of stress, the formation of dry zones, arc and flashovers. In the case of valve arresters, there is also the capacitive coupling of the external voltage distribution to the internal voltage distribution at the spark gaps caused by the control elements. This process can cause individual spark gaps to be subjected to increased voltage stress. Overload of the control elements, response of individual spark gaps or arrester failure can be the result.

Ableiterüberschlag oder Ableiterversagen stellen schwere Betriebsstörungen bei der Bereitstellung elektrischer Energie dar und sind mit hoher Sicherheit zu verhindern. Besonders gefährdet gegenüber Fremdschichtbelastungen sind Ventilableiter-im Kühlturmbereich von Wärmekraftwerken, an denen sich in der Frostperiode schirmbrückende Eiszapfen mit hoher Leitfähigkeit bilden können.Arrester flashover or arrester failure represent serious malfunctions in the provision of electrical energy and can be prevented with great certainty. Particularly endangered with regard to foreign layer loads are valve discharge valves in the cooling tower area of thermal power plants, where ice bridging bridges with high conductivity can form during the frosty season.

Maßnahmen zur Beherrschung der auftretenden Beanspruchungen bestehen in der Verlängerung und zweckmäßigen Gestaltung der äußeren Kriechüberschlagstrecke und in der Erhöhung der kapazitiven und ohmschen Komponenten des inneren Steuerstromes. Die Verlängerung der Kriechüberschlagstrecke kann bei vorgegebener Bauhöhe über ein gewisses Maß hinaus nicht ohne Einbuße an Wirksamkeit gesteigert werden. Zur Verbesserung des Fremdschichtverhaltens der Ventilableiter bleibt deshalb nur die Vergrößerung der Bauhöhe. Um das von den Funkenstrecken mit ihren Steuerelementen unter der Einwirkung der betriebsfrequenten Spannung gebildete elektrische Feld des Ventilableiters dabei nicht auf einen Teil der Bauhöhe zu begrenzen, ist dann auch die Streckung des Innenauf baus der Ventilableiter erforderlich. Die Rückkehr zur Einsäulenanordnung, d.h. zur vertikalen Anordnung der Ableiterbauelemente verbietet sich, da eine ausreichende mechanische Festigkeit eines freistehenden Ableiters nur durch großen Durchmesser und ausreichende Wandstärke des Porzellanüberwurfs erreicht werden kann.Measures to control the stresses occurring exist in the extension and expedient design of the outer Kriechüberschlagstrecke and in the increase of the capacitive and resistive components of the inner control current. The extension of the creepage distance can not be increased beyond a certain extent at a given height without loss of effectiveness. To improve the foreign layer behavior of the valve arresters, therefore, only the increase in the height remains. In order to limit the electric field of the valve deflector formed by the spark gaps with their controls under the action of the operating frequency voltage not to a portion of the height, then the extension of the Innenauf construction of the valve is required. The return to the one-pillar arrangement, i. to the vertical arrangement of Ableiterbauelemente prohibits, since sufficient mechanical strength of a free-standing arrester can be achieved only by large diameter and sufficient wall thickness of the porcelain throw.

Object of the invention

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines technisch einfachen und an die Besonderheiten der Beanspruchung in Gebieten mit starker Fremdschichtbelastung, insbesondere im Kühlturmbereich von Wärmekraftwerken, angepaßten . Ventilabieiters.The object of the invention is to provide a technically simple and adapted to the particularities of the stress in areas with heavy pollution load, especially in the cooling tower area of thermal power plants, adapted. Ventilabieiters.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilableiter zu entwickeln, der eine geeignete Streckung seines Innenaufbaus, insbesondere in Mehrsäulenbauweise, gewährleistet. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, indem für den Einsatz in Gebieten mit starker Fremdschichtbelastung ein Ventilableiter vorgeschlagen wird, dessen Innenaufbau aus einer Mehrsäulenanordnung, vorzugsweise einer Dreisäulenanordnung besteht, wobei die Reihenschaltung aus Funkenstrecken und Widerständen, die als Bauelemente gemeinsam dieTeilventilableiter bilden, abwechselnd in verschiedenen Säulen verläuft und die der sinnvollen Verlängerung des äußeren Porzellanüberwurfs angepaßte Streckung der Innenbauteile durch elektrisch leitende Stützelemente erreicht wird, die in die Reihenschaltung der Teilventilableiter eingeschaltet und diesen in ihren äußeren Abmessungen angepaßt sind. Die Anordnung der Stützelemente im Wechsel mit den Teilventilableitem erfolgt ungleichmäßig in der Weise, daß dieTeilventilableiter im Bereich der beiden Enden und die Stützelemente im mittleren Bereich der Reihenschaltung konzentriert sind.The invention has for its object to develop a valve arrester, which ensures a suitable extension of its internal structure, in particular in multi-column design. According to the invention, this object is achieved by proposing a valve arrester for use in areas with heavy external stress, whose internal structure consists of a multi-column arrangement, preferably a three-pillar arrangement, wherein the series circuit of spark gaps and resistors, which together form the Teileilableable as components, alternately in different Columns runs and the meaningful extension of the outer porcelain throw adapted extension of the inner components is achieved by electrically conductive support elements, which are turned on in the series connection of the Teilventilableiter and these are adapted in their outer dimensions. The arrangement of the support elements in alternation with the Teilventilableitem takes place unevenly in such a way that the Teilventilableiter concentrated in the region of the two ends and the support elements in the central region of the series connection.

Die genannte Erhöhung der kapazitiven Komponente des Steuerstromes, die sich positiv auf das Verhalten des Ventilableiters beim Einsatz in Fremdschichtgebieten auswirkt, wird durch die Parallelschaltung eines zusätzlichen Kondensators zu jeder Funkenstrecke im Ventilableiter erreicht Die dadurch erzielte gleichmäßige kapazitive Spannungsverteilung längs der räumlich ausgedehnten Anordnung der Funkenstrecken des Ventilableiters zieht zwangsläufig die Erhöhung der Ansprechimpulsspannung des Ventilableiters nach sich, so daß vorgegebene Begrenzungsspannungen überschritten werden können.The above-mentioned increase of the capacitive component of the control current, which has a positive effect on the behavior of the valve arrester when used in stratified areas, is achieved by the parallel connection of an additional capacitor to each spark gap in the valve arrester. The resulting uniform capacitive voltage distribution along the spatially extended arrangement of the spark gaps of Ventilableiters inevitably pulls the increase in the Ansprechimpulsspannung the valve diverter after, so that predetermined limiting voltages can be exceeded.

Durch die vorgeschlagene ungleichmäßige Verteilung der leitenden Stützelemente im Zuge der Reihenschaltung der Teilventilableiter in der Weise, daß von dem spannungsführenden und dem erdseitigen Ende der Reihenschaltung ausgehend auf wenigstens drei Teilventilableiter ein Stützelement folgt, worauf wiederum drei Teilventilableiter folgen können, und im Mittelteil jeweils ein Teilventilableiter und ein Stützelement miteinander abwechseln, wird durch die entstehende kapazitive Kettenschaltung der Isolierkörper eine Inhomogenität gebildet, die der genannten Erhöhung der Ansprechimpulsspannung entgegenwirkt und zur Einhaltung der erforderlichen Begrenzungsspannung beiträgt/Die kapazitive Kettenschaltung ist parallel zu den einzelnen Teilventilableitem angeordnet. Sie hat damit im Gegensatz zu den Zusatzkondensatoren der Funkenstrecken mit den Arbeitswiderständen in Reihenschaltung den Vorteil, daß bei der Einwirkung von Impulsspannungen hoher Steilheit eine verzögerungsfreie Aufteilung der Teilspannungen auf die Teilventilableiter erfolgt. Die positive Wirkung der vorgeschlagenen Anordnung wird deshalb besonders für die Ansprechblitzspannung und die Stirnansprechblitzspannung, also bei Ansprechzeiten im Bereich von 1 μβ deutlich.Due to the proposed uneven distribution of the conductive support elements in the series connection of the Teilventilableiter in such a way that follows from the live and the ground-side end of the series circuit on at least three Teilventilableiter a support element, which in turn can follow three Teilventilableiter, and in the middle part each a Teilventilableiter and a support member alternate with each other, an inhomogeneity is formed by the resulting capacitive chain circuit of the insulating body, which counteracts said increase of the Ansprechimpulsspannung and contributes to maintaining the required clamping voltage / The capacitive chain circuit is arranged parallel to the individual Teilventilableitem. It has thus in contrast to the additional capacitors of the spark gaps with the load resistors in series connection has the advantage that there is a delay-free division of the partial voltages on the Teilventilableiter when exposed to high-slope impulse voltages. The positive effect of the proposed arrangement is therefore particularly clear for the Ansprechblitzspannung and the Stirnansprechblitzspannung, ie at response times in the range of 1 μβ.

embodiment

Die positiven Wirkungen der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispielsund dazugehörigen Prinzipzeichnungen näher erläutert werden. Die Beschreibung erfolgt anhand der Dreisäulenanordnung der Teilventilableiter im PorzellanüberwurfThe positive effects of the invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated schematic drawings. The description is based on the three-column arrangement of Teilventilableiter in porcelain throw

Es zeigen: Show it:

Fig. 1: Schematische Darstellung der Anordnung der Bauelemente in der Dreisäulenanordnung Fig. 2: Elektrisches Ersatzschaltbild der Anordnung nach Fig. 1.1: Schematic representation of the arrangement of the components in the three-pillar arrangement FIG. 2: Electrical equivalent circuit diagram of the arrangement according to FIG. 1.

Die drei Säulen 1 bis 3 bestehen aus den Bauelementen Funkenstrecke 4, nichtlinearer Widerstand 5, Verbindungsleitung 6, Isolierkörper 7 und elektrisch leitendes Stützelement 8. Die Reihenschaltung der aus Funkenstrecke 4 und nichtlinearem Widerstand 5 bestehenden Teilventilableiter verläuft bei gleicher Drehrichtung abwechselnd durch die drei Säulen. Die zur Streckung der Anordnung anstelle von Teilventilableitem eingeschalteten leitenden Stützelemente sind auf die Mitte der Reihenschaltung konzentriert, so daß jeweils ein Teilventilableiter und ein Stützelement miteinander abwechseln, während an den beiden Enden der Reihenschaltung jeweils auf drei Teilventilableiter ein Stützelement folgt, worauf wiederum drei Teilventilableiter folgen können.The three columns 1 to 3 consist of the components spark gap 4, non-linear resistor 5, connecting line 6, insulator 7 and electrically conductive support element 8. The series circuit consisting of spark gap 4 and non-linear resistor 5 Teilventilableiter runs at the same direction of rotation alternately through the three columns. The conductive support members connected to stretch the assembly instead of partial valve discharge are centered on the series, so that one diverter valve and one support member alternate with each other, while at the two ends of the series connection three support valves follow a three-valve manifold, followed by three diverter valves can.

Die Wirkung dieser Anordnung wird anhand der Fig. 2 erläutert. Die Schaltung besteht aus den kapazitätsbehafteten Funkenstrecken F, den nichtlinearen Arbeitswiderständen W und den Kapazitäten C der Isolierkörper. Bei der gewählten Anordnung der Stützelemente ergibt sich eine ungleichförmige Kettenschaltung der Isolierkörperkapazitäten an dem spannungsführenden und dem erdseitigen Ende des Ventilableiters. Die bei der Einwirkung von Spannungsimpulsen hoher Steilheit durch die. Anordnung der Kapazitäten bedingte ungleichmäßige Aufteilung der Spannung auf die Teilventilableiter bewirkt eineAbsenkung der Ansprechspannung im Vergleich zu der homogenen Verteilung derSpannung,wiesiesich bei dem gleichmäßigen Wechsel von jeweils zwei Teilventilableitem mit einem Stützelement über die gesamte Ableiterlänge einstellen würde. In diesem Fall besteht zusätzlich eine der drei Säulen des Ventilableiteraufbaus allein aus Stützelementen und die anderen beiden Säulen ausschließlich aus Teilventilableitem. Die erfindungsgemäße Anordnung besitzt deshalb weitere vorteilhafte Wirkungen. Erfolgt die mechanische Fixierung des Innenaufbaus gegenüber der Innenwandung des Porzellanüberwurfs konstruktiv durch an den Teilventilableitem befestigte elastische Distanzkörper, so ergibt sich eine allseitige gleichmäßige Abstützung. Außerdem werden die Längentoleranzen der Bauelemente in den drei Säulen ausgeglichen, wodurch ein mechanisch stabiler Aufbau erreicht wird.The effect of this arrangement will be explained with reference to FIG. 2. The circuit consists of the capacitive spark gaps F, the non-linear load resistors W and the capacitances C of the insulator. In the selected arrangement of the support elements results in a non-uniform derailleur of Isolierkörperkapazitäten on the live and the earth-side end of the Ventilableiters. The effect of voltage pulses of high transconductance by the. Arrangement of the capacitive uneven distribution of the voltage on the Teilventilableiter causes a lowering of the response voltage in comparison to the homogeneous distribution of the voltage, which would adjust with the uniform change of two Teilventilableitem with a support element over the entire arrester length. In this case, in addition, one of the three columns of the Ventilableiteraufbaus consists solely of support elements and the other two columns exclusively Teilventilableitem. The arrangement according to the invention therefore has further advantageous effects. If the mechanical fixation of the inner structure with respect to the inner wall of the porcelain throw over constructively by attached to the Teilventilableitem elastic spacers, so there is an all-round uniform support. In addition, the length tolerances of the components in the three columns are compensated, whereby a mechanically stable construction is achieved.

Claims

Invention claim:

1. Valve, consisting of arranged in a closed throw series connection of Teilventilableitern, which runs using electrical connecting lines and insulators with electrically conductive coatings in the form of a helix through a three-column arrangement and electrically conductive support elements, characterized in that the electrically conductive support elements with the dimensions of the Teilventilableiter are turned on in the manner in the series connection of Teiiventilableiter that starting from the live and the earth-side end of the series circuit on at least three Teilventilableiter a support element follows and in the middle part of the series circuit each a Teilventilableiter and a support element alternate with each other.

2. Valve according to item 1, characterized in that follow from the voltage-carrying and the earth-side end of the series connection of the Teilventilableiter starting on three Teilventilableiter a support element and again three Teilventilableiter and turn in the middle part a Teilventilableiter and a support element with each other.

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