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Einrichtung zur Begrenzung von überspannungenin Hochspannungsanlagen
Zum Schutz von elektrischen Anlagen gegen Überspannungen ist es bekannt, Schutzfunkenstrecken,
insbesondere Ventilableiter, zwischen jeden der Leiter eines Drehstromnetzes und
Erde vorzusehen. Diese übliche Anordnung von Ventilableitern in Drehstromsystemen
zwischen den Leitern und Erde bietet keinen ausreichenden Schutz vor solchen zwischen
den Leitern auftretenden Überspannungen, die sich aus zwei Leitererdspannungen entgegengesetzter
Polarität aufbauen. In diesem Falle kann nämlich die Spannung zwischen den Leitern
die zweifache Höhe der gegen Erde wirksamen Begrenzungsspannung erreichen. Das Isoliervermögen
zwischen den Leitern wird im allgemeinen nicht höher gewählt als gegen Erde. Es
können sich daher unzulässig hohe Überspannungen z. B. an den Klemmen von Generatoren
ergeben; die über Transformatoren auf ein Freileitungsnetz arbeiten. Zwischen den
Leitern können auch Schaltüberspannungen auftreten. Die Isolation zwischen den Phasen
ist aber unter Umständen dieser Beanspruchung nicht gewachsen, so daß die übliche
Ableiteranordnung gegen Überspannungen, die zwischen den Leitern auftreten, keinen
Schutz bietet.
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Diese Schwierigkeiten werden bei einer bekannten Ausführung dadurch
überwunden, daß an allen spannungsführenden Leitern des Systems Ventilableiter angeschlossen
werden, deren zweite Klemmen zusammengeschaltet und über einen weiteren Ventilableiter
an Erde gelegt sind. Die Nennspannung eines einzelnen Ventilableiters dieser bekannten
Anordnung ist dabei so bemessen, daß sie etwa der halben verketteten Spannung entspricht.
Mit dieser bekannten Ventilableiteranordnung wird ein ausreichender Überspannungsschutz
sowohl gegen Erde als auch zwischen den Leitern erzielt. In dem Bestreben, die Abmessungen
und Kosten der Isolation zu senken, kommt der Begrenzung der Überspannungen zwischen
den Leitern erhöhte Bedeutung zu.
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Die Erfindung bringt eine vorteilhafte Verbesserung an einer solchen
vorbekannten Einrichtung zur Begrenzung von Überspannungen in Hochspannungsanlagen,
bei denen je ein Ventilableiter mit einer Klemme an die spannungsführenden Leitungspole
eines Wechselstromsystems angeschlossen ist, wobei die zweiten Klemmen der Ventilableiter
zusammengeschaltet und über einen weiteren Ventilableiter an Erde gelegt sind. Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß das Verhältnis der Nennspannung des an
Erde gelegten Ventilableiters zur Nennspannung der übrigen Ventilableiter ausschlaggebend
ist für das Betriebsverhalten der Einrichtung. Gemäß der Erfindung sind die Ventilableiter
für solche Nennspannungen bemessen, daß der Quotient, gebildet aus der Nennspannung
des an Erde gelegten Ventilableiters und der Summe der Nennspannungen eines zwischen
den Leitungspolen angeordneten und des an Erde gelegten Ventilableiters, einen Wert
von etwa 0,35 bis 0,45, insbesondere 0,4 hat. Auf diese Weise wird der Schutzwert
gegenüber der bekannten Vier-Ableiter-Schaltungsanordnung erhöht. Die erfindungsgemäß
bemessene Ventilableiteranordnung wird insbesondere ebenfalls dort angewendet, wo
mit dem Auftreten hoher Überspannungen zwischen den Leitern gerechnet werden muß.
Sie eignet sich gleichfalls wie die bekannte Anordnung besonders für den Schutz
von Generatoren vor übertragenen Stoßspannungen und für den Schutz von Transformatoren,
die unbelastet oder unter induktiver Last abgeschaltet werden.
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Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
näher erläutert. Drei Ventilableiter r, s, t, die für eine Nennspannung U",
bemessen sind, werden mit je einer Klemme an die Stränge R, S, T eines Drehstromsystems
angeschlossen. Die anderen Klemmen sind durch eine Querverbindung Q zwischen den
drei Ventilableitersäulen überbrückt und über einen weiteren Ventilableiter o, der
für eine Nennspannung U, n bemessen ist, an Erde gelegt. Auf diese Weise
liegen wie bei der bekannten Anordnung zwischen den Leitungspolen R, S, T
und Erde bzw. RS, ST, RT immer zwei Ventilableiter in Reihe. Da das Verhältnis
der Ventilableiter-Nennspannungen zueinander ausschlaggebend ist für
das
Betriebsverhalten der Einrichtung, wird als charakteristische Größe der Begriff
der Mittelpunkthöhe m eingeführt, der definiert ist durch die Beziehung:
Der Quotient m ist bei der bekannten Anordnung der Ventilableiter gleich 0,5. Gemäß
der Erfindung sind die Ventilableiter r, s, t, o für solche Nennspannungen
bemessen, daß der Quotient m, gebildet aus der Nennspannung UZ a des an Erde gelegten
Überspannungsableiters o und der Summe der Nennspannungen U,. -f- U,. eines zwischen
den Leitungspolen angeordneten Ventilableiters r bzw. s bzw. t und
des an Erde gelegten Überspannungsableiters o, einen Wert von etwa 0,35 bis 0,45,
insbesondere 0,4 hat.
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Bei der praktischen Ausgestaltung der erfindungsgemäß bemessenen Einrichtung
wird man insgesamt drei Ventilableiter verwenden, von denen jeder für die Nennspannung
U", der Teilableiter r, s, t, plus der Nennspannung UZ, des Teilableiters
o, also für Ui n. -i- U2 n bemessen ist. Aus zwei Ventilableitern wird das aktive
Material an den für die Erdung bestimmten Seiten der Gehäuse so weit entfernt, daß
die beiden Ventilableiter noch die Nennspannung Ui n der Teilableiter
r. t aufweisen. Hierbei verbleibt an dem einen Ableiter ein Lehrgehäuse L,
und an dem anderen ein Lehrgehäuse Lt. Sodann werden die drei Ventilableiter
entsprechend der gewünschten Mittelpunktshöhe miteinander verbunden, wie die Figur
dies zeigt.
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Die Erfindung hat besondere Bedeutung für Drehstromnetze mit freiem
Sternpunkt oder mit Erdschlußstromkompensation. Die Einrichtung nach der Erfindung
eignet sich ferner für Einphasennetze mit zwei spannungsführenden Leitern.