DE1093889B

DE1093889B - Surge arresters

Info

Publication number: DE1093889B
Application number: DES38377A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Johannes Laepple; Dipl-Ing Josef Biersack; Gustav Schmalz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1954-03-27
Filing date: 1954-03-27
Publication date: 1960-12-01

Description

Überspannungsableiter Überspannungsableiter mit einer Hörnerfunkenstrecke, auf die ein magnetisches Blasfeld einwirkt, sind bekannt. Bei diesen bekannten Ableitern ist eine Blasspule parallel zu einem spannungsabhängigen Widerstand geschaltet, welcher in Reihe mit der Funkenstrecke liegt, so daß das Blasfeld durch den Strom erzeugt wird, der nach dem Ansprechen des Ableiters durch ihn fließt. Dieses Blasfeld verlängert den Lichtbogen und führt dadurch dessen Löschung herbei.Surge arrester Surge arrester with a horn spark gap, on which a magnetic blown field acts are known. With these known arresters a blow-off coil is connected in parallel to a voltage-dependent resistor, which is in series with the spark gap, so that the blown field through the current which flows through it after the arrester has responded. This blow field extends the arc and thereby causes it to be extinguished.

Es ist ferner bei Überspannungsableitern für Wechselspannung bekannt, ein Blasfeld mit Hilfe von Dauermagneten zu erzeugen. Hier dient die magnetische Blasung aber ausschließlich dazu, den Lichtbogen zu bewegen, damit beim Strommzlldurchgang die Lichtbogenfußpunkte nicht so hoch erhitzt sind, daß nach dem Stromnulldurchgang der Lichtbogen wieder zündet. Der Wechselspannungsableiter benutzt nämlich Löschfunkenstrecken, d. h. eine große Zahl von hintereinandergeschalteten Trennstrecken. Für diese gelten aber andere Löschbedingungen als für Ableiter, welche die Löschung des überschlagslichtbogens mit Hörnerfunkenstrecken bewerkstelligen. Bei den Löschfunkenstrecken wird der Lichtbogen nicht durch Verlängerung, sondern durch Entionisierung in den vielen Teillichtbögen im Stromnulldurchgang gelöscht.It is also known for surge arresters for alternating voltage, to generate a blowing field with the help of permanent magnets. The magnetic one is used here Blowing, however, only to move the arc, so during the current metering passage the arc base points are not heated to such an extent that after the current has passed zero the arc ignites again. The alternating voltage arrester uses extinguishing spark gaps, d. H. a large number of isolating distances connected in series. For this apply but different extinguishing conditions than for arresters, which extinguish the flashover arc accomplish with horn gaps. In the case of the quenching spark gaps, the arc not by lengthening, but by deionization in the many partial arcs deleted in the current zero crossing.

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter mit einem Dauermagnet zur Erzeugung eines Blasfeldes an der Funkenstrecke, welche symmetrisch zu einer Geraden ausgebildet ist, die durch die Punkte geringsten Abstandes der Elektroden der Funkenstrecke geht.The invention relates to a surge arrester with a permanent magnet to generate a blown field at the spark gap, which is symmetrical to a Straight line is formed through the points of smallest distance between the electrodes the spark gap goes.

Die Erfindung besteht darin, daß die Funkenstrecke als Hörnerfunkenstrecke und der magnetische Kreis des Dauermagnets derart ausgebildet und und angeordnet sind, daß. die Hörner der Funkenstrecke im Raum zwischen den einander gegenüberstehenden Polschuhen des Dauermagnets liegen.The invention consists in that the spark gap as a horn spark gap and the magnetic circuit of the permanent magnet is so formed and arranged are that. the horns of the spark gap in the space between those facing each other Pole pieces of the permanent magnet.

Durch die Erfindung wird ein zuverlässig schnelles Ansprechen des Ableiters und anschließend ein verzugsfreies Zerreißen des Lichtbogens sowohl bei Wechsel- als auch bei Gleichstrom gewährleistet, weil der Lichtbogen zwischen den Polschuhen des Dauermagnets entsteht, wo eine magnetische Blaskraft dauernd und am stärksten vorhanden ist und auf den Lichtbogen wirken kann. Weiter ist es vorteilhaft, daß der Lichtbogen, dessen Fußpunkte an den Hörnern entlanglaufen, durch die weit auseinanderstrebenden Hörner schnell an Länge zunimmt, so daß auch die zur Aufrechterhaltung des Lichtbogens erforderliche Lichtbogenspannung schnell die Netzspannung überschreitet. Dann erlischt der Lichtbogen zwangläufig.The invention ensures a reliably quick response of the Arrester and then a distortion-free rupture of the arc both at AC as well as direct current guaranteed because the arc between the The permanent magnet's pole pieces are created where a magnetic blowing force is permanent and is strongest and can act on the arc. It is also advantageous that the arc, whose base points run along the horns, through the far diverging horns quickly increases in length, so that also the need to maintain arc voltage required for the arc quickly exceeds the mains voltage. Then the arc inevitably goes out.

Diese vorteilhafte Wirkung hat der bekannte Ableiter nicht, weil die Teillichtbögen nicht zwischen Polschuhen der Dauermagnete brennen, sondern Elektroden angeordnet sind, an deren äußeren Enden außerhalb der Dauermagnetpole die Lichtbögen bzw. Funken ansetzen, so daß diese nur verhältnismäßig schwachen magnetischen Kräften ausgesetzt sind und entsprechend langsam an den Elektroden nach außen wandern, wodurch die Lichtbogenspannung nur langsam zunimmt.The known arrester does not have this advantageous effect because the Partial arcs do not burn between the pole pieces of the permanent magnets, but electrodes are arranged, at the outer ends of the arcs outside the permanent magnet poles or start sparks, so that these only relatively weak magnetic forces are exposed and accordingly slowly migrate to the outside of the electrodes, whereby the arc voltage increases slowly.

Um das erfindungsgemäß ausgenutzte starke Magnetfeld zwischen den einander gegenüberliegenden Polen des Dauermagnets während der Lichtbogenwanderung entlang den Hörnern möglichst lange auf den Lichtbogen wirken zu lassen und um den Lichtbogen möglichst schnell auf diesem VG'anderweg zu verlängern -was gleichbedeutend mit einer Erhöhung der Lichtbogenspannung ist -, ist der Ableiter vorteilhaft so ausgebildet, daß auch die Enden der Hörner innerhalb der Polflächen des Dauermagnets liegen und parallel zur Funkenstreckenachse verlaufen.To the inventively used strong magnetic field between the opposing poles of the permanent magnet during the arc migration to let the arc act as long as possible along the horns and around the To extend the arc as quickly as possible on this VG'anderweg - which is synonymous with an increase in the arc voltage -, the arrester is advantageous so formed that the ends of the horns within the pole faces of the permanent magnet and run parallel to the spark gap axis.

Da die bei der Abführung der Überspannung entstehende Stromschleife die Eigenschaft hat, den Dauermagnet zu entrnagnetisieren, würde nach mehrmaligem Ansprechen des Ableiters der Dauermagnet geschwächt sein.Because the current loop that occurs when the overvoltage is dissipated has the property of demagnetizing the permanent magnet, would after several times If the arrester responds, the permanent magnet will be weakened.

Dieser Nachteil wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dadurch vermieden, daß in dem magnetischen Kreis zwischen dem Dauermagnet und den Polschuhen Kurzschlußwindungen vorgesehen sind.This disadvantage becomes in accordance with an advantageous embodiment of the invention thereby avoided that in the magnetic circuit between the permanent magnet and the Pole pieces short-circuit windings are provided.

Kurzschlußwindungen zur Verhinderung der Entmagnetisierung von Dauermagneten sind an sich bekannt, z. B. bei Induktionszählern. Dort dienen die Dauermagnete aber zur Regulierung der Drehung der Zählerscheibe. Im Rahmen der Erfindung werden Kurzschlußwindungen aber erstmalig bei Dauermagneten für Ableiter benutzt, die eine andere Aufgabe haben, nämlich die Wanderung eines Lichtbogens zum Zweck seiner Löschung zu bewirken.Short-circuit windings to prevent the demagnetization of permanent magnets are known per se, e.g. B. with induction meters. There they serve Permanent magnets but to regulate the rotation of the counter disc. Within the scope of the invention Short-circuit windings used for the first time in permanent magnets for arresters, the one have another task, namely the migration of an arc for the purpose of extinguishing it to effect.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 2, die ihrerseits einen Schnitt längs der Linie B-B der Fig. 1 darstellt.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, in fact Fig. 1 shows a section along the line A-A of Fig. 2, which in turn represents a section along the line B-B of fig.

Der Ableiter besteht aus einem Widerstandsblock 1, der in an sich bekannter Weise aus einem Widerstandsmaterial bestehen kann, das mit steigendem Strom seinen Widerstandswert verringert, und aus der Hörnerfunkenstrecke 2. Diese besteht aus den beiden Elektroden 3 und 4, die symmetrisch zu einer Geraden a ausgebildet sind, die durch die Punkte geringsten Abstandes der Elektroden geht. Von den Punkten geringsten Abstandes gehen die Elektroden nach beiden Seiten hörnerartig auseinander. Die Stromzuführung erfolgt von dem Widerstandsblock, der mit der zu schützenden Leitung verbunden wird, über die Schiene 5. Die Stromabführung zur Erde erfolgt über die Schiene 6. The arrester consists of a resistor block 1, which in a known manner can consist of a resistance material that decreases its resistance with increasing current, and of the horn spark gap 2. This consists of the two electrodes 3 and 4, which are symmetrical to a straight line a are formed, which goes through the points of the smallest distance between the electrodes. From the points closest to each other, the electrodes diverge like a horn on both sides. Power is supplied from the resistor block, which is connected to the line to be protected, via rail 5. Current is carried to earth via rail 6.

Zur Erzeugung des Blasfeldes ist ein Dauermagnet 7 vorgesehen. Er ist über die beiden Schenkel 8 mit den beiden Polschuhen 9 verbunden. Die Hörner der Funkenstrecke und auch deren Enden liegen somit im Raum zwischen den Polschuhen. Auf jedem der Schenkel 8 ist eine Kurzschlußwindung 10 vorgesehen.A permanent magnet 7 is provided to generate the blown field. It is connected to the two pole pieces 9 via the two legs 8. The horns of the spark gap and also their ends are thus in the space between the pole pieces. A short-circuit winding 10 is provided on each of the legs 8.

Zwischen den Polschuhen 9 und den Elektroden 3 und 4 liegen die Wände einer Blaskammer aus lichtbogenbeständigem Isoliermaterial, die das Bezugszeichen 11 tragen. Die beiden Wände begrenzen einen Lichtbogenraum 12, der sich nach außen erweitert. Sie besitzen ferner Einschnitte 13 bzw. 14 zum Einsetzen des Widerstandsblockes 1 bzw. des Dauermagnets 7.Between the pole pieces 9 and the electrodes 3 and 4 are the walls of a blow chamber made of arc-resistant insulating material, which have the reference numeral 11. The two walls delimit an arc chamber 12, which expands outward. They also have incisions 13 and 14 for inserting the resistance block 1 or the permanent magnet 7.

Tritt eine Überspannung auf, so erfolgt ein überschlag zwischen den Punkten geringsten Abstandes der Elektroden 3 und 4. Diesem Durchschlag folgt der Ableitstrom und dann der sogenannte Folgestrom, der von der Betriebsspannung getrieben wird. je nach der Richtung dieses Stromes wird auf den durch die Betriebsspannung gespeisten Lichtbogen durch das Blasfeld eine Kraft ausgeübt, die den Lichtbogen entweder nach oben oder nach unten zu treibt. Die Fußpunkte des Lichtbogens wandern längs der hörnerartigen Fortsätze, bis der Lichtbogen eine solche Länge erreicht hat, daß er von selbst erlischt. Würde man die Elektrode nicht wie im Ausführungsbeispiel symmetrisch ausbilden, so müßte man je nach der Polarität des Leiters gegen Erde die Anschlüsse wechseln.If an overvoltage occurs, a flashover takes place between the points of the smallest distance between electrodes 3 and 4. This breakdown is followed by the leakage current and then the so-called follow-up current, which is driven by the operating voltage. Depending on the direction of this current, the blow field exerts a force on the arc fed by the operating voltage, which forces the arc either upwards or downwards. The base points of the arc move along the horn-like extensions until the arc has reached such a length that it extinguishes by itself. If the electrode were not designed to be symmetrical as in the exemplary embodiment, the connections would have to be changed depending on the polarity of the conductor to earth.

Die beiden Kurzschlußwindungen 10 sorgen dafür, daß die magnetischen Spannungen, die durch die Entladeströme hervorgebracht werden und dem magnetischen Fluß des Dauermagnets entgegengesetzt gerichtet sind, auch bei sehr hohen Entladeströmen keine entmagnetisierende Wirkung auf den Dauermagnet ausüben.The two short-circuit windings 10 ensure that the magnetic tensions, which are produced by the discharge currents and are directed opposite to the magnetic flux of the permanent magnet, do not exert a demagnetizing effect on the permanent magnet, even with very high discharge currents.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Surge arrester with a permanent magnet for Generation of a blown field at the spark gap, which is symmetrical to a straight line is formed by the points of the smallest distance between the electrodes of the spark gap goes, characterized in that the spark gap as a horn gap and the magnetic circuit of the permanent magnet are designed and arranged such that the horns of the spark gap in the space between the opposite pole pieces of the permanent magnet.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that that the ends of the horns are arranged within the pole faces of the permanent magnet and run parallel to the spark gap axis.

3. Surge arrester after Claim 1, characterized in that in the magnetic circuit between the permanent magnet and short-circuit turns are provided in the pole pieces. Considered publications: German Patent Nos. 668 907, 721 171; British Patent No. 549,746.