DE1099060B

DE1099060B - Surge arresters

Info

Publication number: DE1099060B
Application number: DEA28524A
Authority: DE
Inventors: John W Kalb; John J Taylor; Arnold Gordon Yost
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1956-12-24
Filing date: 1957-12-19
Publication date: 1961-02-09

Description

Uberspannungsableiter Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die besondere Ausbildung des Porzellangehäuses eines Überspannungsableiters mit einem aus Funkenstrecken und wenigstens einem spannungsabhängigen Widerstand bestehenden Einsatz, bei dem zwischen Einsatz und Gehäuse ein Raum für die Ableitung etwa bei elektrischen Fehlern im Einsatz entstehender Gase wenigstens zu einem Gehäuseende hin angeordnet ist.Surge arrester The present invention relates to the special design of the porcelain housing of a surge arrester with a consisting of spark gaps and at least one voltage-dependent resistor Use, in which there is a space between the insert and the housing for the discharge, for example electrical faults in the use of gases produced at least at one end of the housing is arranged towards.

Bei Überspannungsableitern von beträchtlicher Länge liegt eine der Schwierigkeiten darin, Kanäle mit ausreichendem Querschnitt für die Gasleitung zu erhalten. Hierfür ist es notwendig, den Raum zwischen dem äußeren Porzellan und dem Einsatz der großen erzeugten Gasmenge und des langen Strömungsweges wegen groß zu machen. Geschieht dies, so hat der Einsatz keine seitlicheAbstützung am Gehäuse. Der Federdruck, der normalerweise axial auf den Einsatz ausgeübt wird, kann ihn nicht daran hindern, sich seitlich zu bewegen, wenn der Ableiter kräftigen Stößen beim Transport oder bei Montage ausgesetzt wird. Der Einsatz kann dann während dieser Stöße sich verschieben.In the case of surge arresters of considerable length, one of the Difficulty finding ducts with a sufficient cross-section for the gas line obtain. For this it is necessary to remove the space between the outer porcelain and large because of the large amount of gas generated and the long flow path close. If this happens, the insert has no lateral support on the housing. The spring pressure that is normally exerted axially on the insert can do it do not prevent you from moving sideways if the arrester is subjected to strong jolts exposed during transport or assembly. Use can then be made during this Bumps shift.

Nach der Erfindung ist die Innenkontur des Porzellangehäuses abweichend von der üblichen Kreisform so gestaltet, das das Gehäuse an mindestens drei Stellen den Umfang des Einsatzes berührt und diesen zentriert. Zwischen diesen Stellen verbleiben so Längskanäle zwischen Einsatz und Gehäuse für die Leitung des Gases nach den Enden des Gehäuses hin. Die innere Kontur des Porzellangehäuses des Ventilableiters ist in der angegebenen Weise besonders leicht herstellbar. Die Außenwand des Gehäuses kann wie üblich durch Drehen, die Innenwand dagegen durch Pressen über einen nicht runden Dorn geformt werden.According to the invention, the inner contour of the porcelain housing is different of the usual circular shape designed so that the housing in at least three places touches the scope of the bet and centers it. Remain between these places so longitudinal channels between insert and housing for the conduction of the gas to the ends of the housing. The inner contour of the porcelain housing of the valve arrester is particularly easy to manufacture in the manner indicated. The outer wall of the case can, as usual, by turning, the inner wall, on the other hand, by pressing over one not round mandrel.

Eine weitere Schwierigkeit bietet bisher die Dichtung an den Enden des Gehäuses, an denen einmal ein stützendes Glied vorhanden sein muß, das den Einsatz in axialer Richtung festhält, und weiter gleichzeitig ein nachgiebiges Element, das dem inneren Überdruck nachgibt. Nach der Erfindung wird beiden Aufgaben durch ein einziges Element in der Weise genügt, das ein Deckel dichtend an dem Porzellangehäuse anliegt und mit Auslaßöffnungen versehen ist, die längs eines Kreises angeordnet sind. Diese Öffnungen sind bei normalem Betrieb durch eine außerhalb des Dichtungsdeckels liegende schwache Membran verschlossen, die von den für die Festlegung des Einsatzes erforderlichen mechanischen Kräften entlastet und mit dem Deckel gasdicht verbunden ist. Die den Einsatz zentrierenden Teile des Gehäuses erstrecken sich zweckmäßigerweise in die Öffnungen des Dichtungsdeckels und legen somit den Deckel in seitlicher Richtung fest.The sealing at the ends has presented a further difficulty so far of the housing, on which a supporting member must once be present that the insert holds in the axial direction, and at the same time a flexible element, that gives way to the internal overpressure. According to the invention, both objects are achieved a single element is sufficient in such a way that a lid sealingly on the porcelain housing and is provided with outlet openings arranged along a circle are. During normal operation, these openings are through one outside the sealing cover lying weak membrane closed by those used for laying down the insert required mechanical forces are relieved and connected to the cover in a gas-tight manner is. The parts of the housing centering the insert expediently extend into the openings of the sealing cover and thus place the cover in a lateral direction fixed.

Die Erfahrung bei der Entwicklung von Ventilableitern hat gelehrt, das der innere überdruck in gewissen Fällen nicht genügt, um die Membran zu durchbrechen und dadurch die Gase freizugeben. Dies kann darauf beruhen, das ein innerer Kurzschlußbogen durch eine Schaltüberspannung im Hochspannungsnetz unterbrochen, d. h. zum Erlöschen gebracht wird. Die richtige Funktion der Membran hängt auch von der Größe der Kurzschlusströme ab. Die Membranen können bei Strömen von einer Größenordnung von 15 000 Ampere richtig arbeiten, aber bei Kurzschlusströmen von einer Größenordnung von 5000 Ampere ganz unwirksam sein. In solchen Fällen kann noch ein innerer Überdruck im Ableiter bestehenbleiben, der zu einem Unglücksfall führen kann. Solche Fehler werden durch ein besonderes Organ vermieden, das außerhalb der Explosionsmembran angeordnet und dazu bestimmt ist, diese zu durchlochen, wenn sie bei einem mäßigen inneren Überdruck nach außen gebogen wird.Experience in the development of valve traps has taught us that in certain cases the internal overpressure is not sufficient to break through the membrane and thereby releasing the gases. This can be due to an internal short-circuit arc interrupted by a switching overvoltage in the high-voltage network, d. H. to extinguish is brought. The correct function of the membrane also depends on the size of the short-circuit currents away. The membranes can handle currents on the order of 15,000 amps properly work, but with short-circuit currents of the order of 5000 amps be ineffective. In such cases an internal overpressure can still exist in the trap, which can lead to an accident. Such errors are caused by a special Organ avoided that is arranged and intended outside the explosion membrane is to pierce them if they are exposed to the outside with a moderate internal overpressure is bent.

Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch den Ableiter, Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht des Ableiters nach Fig. 1, von unten gesehen, wobei der Bodenteil entfernt ist und hauptsächlich die Konstruktion des Dichtungsdeckels gezeigt wird.The invention is described below with reference to the drawing; FIG. 1 shows a vertical section through the arrester, FIG. 2 shows one Cross-section along line II-II of FIG. 1 and FIG. 3 shows a view of the arrester Fig. 1, seen from below with the bottom part removed and mainly the Construction of the sealing cover is shown.

Nach Fig. 1 hat der Ableiter 10 ein langgestrecktes Porzellangehäuse 11 mit einer Bohrung 12 und äußeren Schirmen 13. Der Einsatz besteht aus mehreren Stapeln von Ableiterelementen, die aus Ventilblöcken 14 und 15 und Funkenstreckeneinheiten 16 bestehen, und aus Federn 17, die die Ableiterelemente im Stapel zusammenhalten und die Ventilblöcke in Kontakt mit den abstützenden Organen der Verschlußeinrichtungen 18 und 19: Diese Verschlußeinrichtungen dienen auch als Boden- undKappenteile desAbleiters.und.als Anschlußklemmen.According to Fig. 1, the arrester 10 has an elongated porcelain housing 11 with a bore 12 and outer shields 13. The insert consists of several stacks of arrester elements, which consist of valve blocks 14 and 15 and spark gap units 16, and springs 17, which the arrester elements in Hold the stack together and keep the valve blocks in contact with the supporting members of the closure devices 18 and 19: These closure devices also serve as base and cap parts of the arrester and as connection terminals.

Wie- in Fig. 2 gezeigt ist, hat die Innenkontur des Gehäuses 11 etwa dreieckförmige Ausnehmungen 20, 21 und 22, die sich von denn ach innen liegenden Teilen 23, 24 und 25 nach außen erstrecken. DieTeile23 bis 25 halten den Einsatz, nämlich die Ableiterelemente 14, 15 und 16, in ihrer Mit dieser Anordnung können beträchtliche Gasnierigen leicht zu den Enden des Gehäuses geleitet werden, unabhängig davon, an welcher Stelle die Gasentwicklung stattfindet.As shown in Fig. 2, the inner contour of the housing 11 has approximately triangular recesses 20, 21 and 22, which are located from the inside Parts 23, 24 and 25 extend outward. Parts 23 to 25 hold the stake, namely the arrester elements 14, 15 and 16, in their With this arrangement can considerable gas kidneys can easily be directed to the ends of the housing, independently of the point at which the gas evolution takes place.

Gemäß Fig. 1 enthält die Verschlußeinrichtung 19 einen Dichtungsdeckel 26, der quer zum unteren Ende des Gehäuses 11 liegt. Der Mantel 27 des Deckels legt sich gegen die Außenseite des Gehäuses 11, und zwar in eine Vertiefung, die ihn 'am Gehäuse festhält. Der Dichtungsdeckel 26 hat weiter eine ringförmige Rinne 28, die die Dichtung 29 aufnimmt, sie liegt am unteien Ende des Gehäuses 11 an und .dichtet den Deckel gegen das Gehäuse ab. ' Wie weiter aus der Fig. 3 :hervorgeht, hat der Dichtungsdecke-l26 drei längs eines Kreises verteilte Öffnungen 30, 31 und 32 und einen nach innen gerichteten zentralen Teil 34. Die Teile 35, 36 und 37 zwischen diesen Öffnungen -verbinden. den zentralen Teil des Dichtungsdeckels- mit seinem -Rand. Der Dichtungsdeckel 26 und das Gehäuse 11 sind so zueinander befestigt, daß die Teile 35, 36 und 37 in den Ausnehmungen 20, 21 und 22 und die.nach innen ragenden Teile des Gehäuses 23, 24 und 25 in den Öffnungen 30, 31 und 32 liegen. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, liegt der Teil 35 des Deckels in der Aushöhlung 20 und der herausragende Teil 24 zwischen den Ausnehmungen 21 und 22 in der Öffnung 31 des Dichtungsdeckels. Der zentrale Teil 34 liegt in der Öffnung 12 und stützt den Einsatz, während die Gase um den unteren Ventilblock herum und durch die Öffnungen 30, 31 und 32 ausströmen können.According to FIG. 1, the closure device 19 contains a sealing cover 26 which lies transversely to the lower end of the housing 11. The jacket 27 of the cover lies against the outside of the housing 11, specifically in a recess which holds it firmly on the housing. The sealing cover 26 also has an annular groove 28 which receives the seal 29, it rests on the lower end of the housing 11 and seals the cover against the housing. As can also be seen from FIG. 3, the sealing cover 126 has three openings 30, 31 and 32 distributed along a circle and an inwardly directed central part 34. The parts 35, 36 and 37 between these openings connect. the central part of the sealing cover with its edge. The sealing cover 26 and the housing 11 are attached to one another in such a way that the parts 35, 36 and 37 in the recesses 20, 21 and 22 and the inwardly projecting parts of the housing 23, 24 and 25 in the openings 30, 31 and 32 lie. As can be seen from Fig. 1, the part 35 of the cover lies in the cavity 20 and the protruding part 24 between the recesses 21 and 22 in the opening 31 of the sealing cover. The central portion 34 lies in the opening 12 and supports the insert while the gases can flow around the lower valve block and through the openings 30, 31 and 32.

Wie aus Fig. 1 und teilweise aus Fig. 3 hervorgeht, liegt eine Membran 38 unter dem Dichtungsdeckel 26 einschließlich seiner Öffnungen 30, 31 und 32 und ist an der Außenseite der Rinne 28 angelötet oder in einer anderen Weise befestigt. Die Membran 38 ist nach aufwärts gebogen und ragt in den Räum zwischen dem zentralen -Teil 34 des Dichtungsdeckels und seiner Rinne 28. Die Membran 38 ist, wie bei 39 gezeigt, gewellt, um eine Ermüdung des Metalls zu vermeiden, die bei Temperatur- und Druckveränderungen entstehen kann.As can be seen from FIG. 1 and partially from FIG. 3, there is a membrane 38 under the sealing cover 26 including its openings 30, 31 and 32 and is soldered or otherwise attached to the outside of the channel 28. The membrane 38 is bent upwards and protrudes into the space between the central one -Part 34 of the sealing cover and its channel 28. The membrane 38 is, as at 39 shown, corrugated in order to avoid fatigue of the metal, which at temperature and pressure changes can occur.

Das Gehäuse des Ableiters wird evakuiert und dann durch eine kleine Öffnung in dem gewellten Teil 39 der Membran mit Nitrogen gefüllt, wonach die Öffnung mit einem Lötmittel verschlossen wird. Eine Kappe 40 umgibt den unterenTeil des Gehäuses 11 und den Dichtungsdeckel 26 und erstreckt sich nach oben über den Teil 27 des Dichtungsdeckels und das verstärkte Ende des Gehäuses 11. Der Raum zwischen der Kappe 40 und der Gehäusewand 25 ist mit Zement 41 gefüllt, um die Kappe am Gehäuse zu befestigen. Eine ringförmige Dichtung 42 zwischen der Kappe 40 und der äußeren Ecke des Dichtungsdeckels 26 verschließt und trennt den Zement enthaltenden Raum von dem Raum zwischen der Kappe und der Membran.The case of the arrester is evacuated and then through a small Opening in the corrugated part 39 of the membrane is filled with nitrogen, after which the opening sealed with solder. A cap 40 surrounds the lower part of the Housing 11 and the sealing cover 26 and extends upwards over the part 27 of the sealing cover and the reinforced end of the housing 11. The space between the cap 40 and the housing wall 25 is filled with cement 41 to attach the cap to the housing to fix. An annular seal 42 between the cap 40 and the outer one Corner of the sealing cover 26 closes and separates the space containing cement of the space between the cap and the membrane.

Die Kappe 40 hat einen ringförmigen, nach innen ragenden Teil 43, der unter dem Deckel 26 liegt und einen inneren Durchmesser hat, der etwas größer ist als der äußere Durchmesser der Rinne 28 des Deckels. Eine Feder 44 ist zwischen der Rinne 28 des Deckels 26 und dem inneren Teil des ringförmigen Teils 43 der Kappe so angebracht, daß die Feder 44 einen konstanten Druck auf den Dichtungsdeckel 26 ausübt.The cap 40 has an annular, inwardly projecting portion 43, which lies under the cover 26 and has an inner diameter that is slightly larger is than the outer diameter of the groove 28 of the lid. A spring 44 is between the groove 28 of the lid 26 and the inner part of the annular part 43 of the cap mounted so that the spring 44 exerts a constant pressure on the seal cover 26 exercises.

Die Feder 44 hat eine innere Öffnung 45, die sich in einer radialen Ebene im wesentlichen bis zur Verbindungsstelle der Membran 38 und der Rinne 28 des Deckels 26 erstreckt. Diese Öffnung ermöglicht, daß die Membran sich frei nach unten bewegen kann und die Gase sich schnell ausdehnen und frei aus dem Gehäuse herausströmen können.The spring 44 has an inner opening 45 which extends in a radial Level essentially up to the junction of the membrane 38 and the channel 28 of the lid 26 extends. This opening allows the membrane to move freely Can move down and the gases quickly expand and free out of the case can flow out.

Die Kappe 40 hat eine Endplatte 46, die das offene Ende der Kappe abdeckt. Der Rand der Platte 46 ist in einer Vertiefung 47 gehalten und an der Kappe 40 angelötet oder in anderer Weise befestigt. An der Innenseite der Endplatte 46 ist ein Blech 48 mit nach innen gerichteten spitzen Enden befestigt. Die Spitzen dienen dazu, die Membran 38 zu durchlochen, wenn sie durch den inneren, von den herausströmenden Gasen erzeugten Druck nach außen bewegt wird.The cap 40 has an end plate 46 which is the open end of the cap covers. The edge of the plate 46 is held in a recess 47 and on the cap 40 soldered or otherwise attached. On the inside of the end plate 46 a plate 48 is attached with inwardly directed pointed ends. The tips serve to perforate the membrane 38 when they pass through the inner, of the outflowing gases generated pressure is moved to the outside.

Der Verschluß 18 am oberen Ende des Ableiters ist in derselben Weise ausgebildet wie der Verschluß 19 am unteren Ende des Ableiters, mit der Ausnahme, daß das Organ 45, das die Membran durchlocht, weggelassen ist.The shutter 18 at the top of the downcomer is in the same manner designed like the closure 19 at the lower end of the arrester, with the exception that the organ 45 which perforates the membrane is omitted.

Die Kappenteile 40 und 50 besitzen Flansche, die sich radial erstrecken, z. B. die Flansche, die teilweise bei 51 und 52 gezeigt sind und der Aufstellung des Ableiters dienen.The cap members 40 and 50 have flanges that extend radially, z. B. the flanges, some of which are shown at 51 and 52, and the listing of the arrester.

Im Betrieb erzeugt der Ableiter gewöhnlich keine Gase im Inneren des Gehäuses. Im Fall von Überbelastung oder anderer Umstände, die verursachen, daß die Blöcke ihre strombegrenzende Eigenschaft verlieren, können Lichtbögen im Gehäuse auftreten. Solche Lichtbögen verursachen die Entwicklung von großen Gasmengen und folglich eine schnelle Druckbildung im Ableiter. Die so gebildeten Gase strömen durch die Aushöhlungen 20, 21 und 22 zu den Enden des Ableiters und verursachen eine Deformation der Membranen 38 und 53 und ihre Bewegung nach außen. Da die Druckbildung sehr schnell ansteigt, hat das Durchlochen der Membran 38 durch die Spitzen des Bleches 48 geringe Wirkung, entweder eine oder beide Platten 46 und 54 werden nach außen gedrückt, und die Gase strömen ins Freie. Diese Wirkungsweise liegt bei hohen Fehlerströmen vor, wo die Kurzschlußströme sehr groß sind und daher sehr schnell Gase erzeugen. Es ist offenbar, daß die Aushöhlungen 20, 21 und 22 eine bedeutende Wirkung auf die Ausströmung der Gase unter solchen Verhältnissen haben.In operation, the trap usually does not generate gases inside the Housing. In case of overload or other circumstances that cause If the blocks lose their current-limiting properties, arcing can occur in the housing appear. Such arcs cause the development of large amounts of gas and consequently rapid pressure build-up in the arrester. The gases formed in this way flow through the cavities 20, 21 and 22 to the ends of the downcomer and cause deformation of the membranes 38 and 53 and their outward movement. As the pressure formation increases very quickly, has the perforation of the membrane 38 through the tips of the Sheet 48 little effect, either or both plates 46 and 54 are after pressed on the outside, and the gases flow into the open air. This mode of action is high Fault currents, where the short-circuit currents are very large and therefore very fast Generate gases. It is evident that the cavities 20, 21 and 22 are significant Have an effect on the outflow of gases under such conditions.

Der beschriebene Überspannungsableiter ist ebenso anwendbar, wenn verhältnismäßig niedrige Kurzschlußströme oder wenn Ströme von verhältnismäßig kurzer Dauer bei Fehlern in einem Ableiterelement hervorgerufen werden. Wenn unter solchen Umständen die Gasansammlung innerhalb des Ableitergehäuses auf einen verhältnismäßig niedrigen Druck begrenzt wird, z. B. von einigen Atmosphären, würden die früher bekannten Druckentlastungsanordnungen nicht die Gase ins Freie abführen. Bei der Anordnung nach der Erfindung verursacht aber die Gasentwicklung in dem Gehäuse auch bei sehr niedrigem Druck und niedrigen Geschwindigkeiten, daß die Membran 38 sich nach außen bewegt und die Spitzen des .Organs 48 die Membran durchlochen. Das angesammelte Gas strömt dann durch die Öffnungen in der Platte 46. Es ist so die Gefahr vermieden, daß der mit einem solchen Ableiter Arbeitende einen Unfall erleiden kann.The surge arrester described can also be used if relatively low short-circuit currents or if currents of relatively short Duration caused by errors in an arrester element. If under such Circumstances, the gas accumulation within the trap housing on a relative low pressure is limited, e.g. B. of some atmospheres would be earlier known pressure relief arrangements do not discharge the gases into the open. In the However, the arrangement according to the invention also causes the development of gas in the housing at very low pressures and speeds that the membrane 38 is moved outward and the tips of .Organs 48 perforate the membrane. The accumulated Gas then flows through the openings in the plate 46. This avoids the risk of that the person working with such an arrester can suffer an accident.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Surge arrester with a porcelain housing and with an insert consisting of spark gaps and at least one valve resistor with an essentially circular cross-section, in which a space is arranged between the insert and the housing for the discharge of gases occurring during use, for example, at least towards one end of the housing is, characterized in that the inner contour of the porcelain housing hugs the periphery of the insert at at least three points and centers it, and that longitudinal channels are formed between the insert and the housing between these points.

2. Surge arrester after Claim 1, characterized in that the housing at least at one end of the housing has a closure device with a sealing cover, which the insert in Supports longitudinal direction, and outlet openings and one with the sealing cover gas-tight connected, lying outside the lid has explosion membrane.

3. Surge arrester according to claim 2, characterized in that the outlet openings in the sealing cover are arranged along a circle and that an inwardly directed central Part of the cover protrudes into the inner opening of the housing and supports the insert, wherein the centering parts of the housing protrude into the openings of the lid and parts of the lid located between its central part and its edge, lie in the channels of the housing.

4. Surge arrester according to claim 2, characterized by an organ carried by the locking device with tips that oppose the membrane are directed and perforate the membrane when it is turned outwards emotional.