DE1194041B

DE1194041B - Einrichtung zur Begrenzung von UEber-spannungen

Info

Publication number: DE1194041B
Application number: DES79178A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Werner Buch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-04-26
Filing date: 1962-04-26
Publication date: 1965-06-03
Also published as: JPS3925984Y1

Description

Einrichtung zur Begrenzung von überspannungen Zusatz zur Anmeldung: S 76553 VIII b/21 c -Auslegeschrift 1180 039 Es ist bekannt, zur Begrenzung von überspannungen in einem Hochspannungsdrehstromnetz an alle spannungsführende Leiter des Systems Ventilableiter anzuschließen, deren zweite Klemmen zusammengeschaltet und über einen weiteren Ventilableiter an Erde gelegt sind. Eine solche Anordnung, wie sie in der F i g. 1 der Zeichnung dargestellt ist, wird in der Literatur als Vier-Ableiterschaltung bezeichnet.
Für eine solche Vier-Ableiterschaltung wird in der Patentanmeldung S 76553 VIIIb/21 c (deutsche Auslegeschrift 1180 039) vorgeschlagen, daß der Quotient aus der Nennspannung des an Erde gelegten Ventilableiters 13 und der Summe der Nennspannungen eines zwischen den Leitern angeordneten Ventilableiters 5, 6 oder 7 und des an Erde gelegten Ventilableiters 13 einen Wert von 0,35 bis 0,45 hat. Diese Bemessung ist deshalb günstig, weil man die größtmögliche Schutzwirkung sowohl gegen überspannungen zwischen den Leitern und Erde als auch zwischen den Leitern untereinander erhält. Voraussetzung für eine einwandfreie Wirkungsweise ist aber, daß die Spannungsverteilung über die einzelnen Ableiter den gewünschten Werten entspricht. Dies ist nicht ohne weiteres der Fall.
Die Streukapazitäten zwischen den Ableiterelementen und Erde haben nämlich eine ungleichmäßige Spannungsverteilung zur Folge. Besonders die Verbindungsleitungen 9 und 10 der den Leitern zugeordneten Ableiter, die bei üblichen Ableiteranordnungen nicht vorhanden sind, ergeben eine Erdkapazität, die eine tiefe Ansprechspannung der Ableiteranordnung verursacht. Da die Erdkapazitäten von den Gegebenheiten am Aufstellungsort des Ableiters abhängen, ist es sehr schwierig, ihren Einfluß zu bestimmen und bei der Einstellung der Ansprechspannung zu berücksichtigen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Ableiteranordnung nach der Hauptpatentanmeldung so zu verbessern, daß die gewünschten berechenbaren Ansprechspannungen unabhängig erstens vom Aufstellungsort, zweitens von der Art der Überspannung (ein-, zwei-, dreipolig zwischen den Leitern oder gegen Erde) und drittens von dem zeitlichen Verlauf der überspannung mit kleinen Toleranzen eingehalten werden können. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß parallel zu den Ableiterelementen der Ventilableiter Kondensatoren geschaltet sind. Die Kondensatoren ergeben kapazitive Steuerströme, die sich mit steigender Frequenz der Spannung am Ableiter vergrößern und daher gerade bei kurzzeitigen hohen Impulsspannungen, bei denen der Ableiter ansprechen soll, eine gewünschte gleichmäßige Spannungsverteilung erzwingen. Die Steuerung ist weitgehend unabhängig von der Nennspannung der Ableiteranordnung. Es ist deshalb nicht mehr wie bisher notwendig, die Ansprechspannung jeder Ableiteranordnung durch langwierige Versuche bei verschiedenen Spannungsteilheiten zu ermitteln und durch Steuerringe zu korrigieren.
Es ist an sich bekannt, parallel zu den Elementen eines Ableiters Kondensatoren zu schalten, um die Spannungsverteilung zu beeinflussen. Bei den bekannten Ableitern handelt es sich aber nicht um Ableiteranordnungen, die wie bei der Erfindung aus mehreren Ableitern zusammengesetzt sind, sondern um einfache Ableiter mit einem zylindrischen Gehäuse, das die zu einer einzigen vertikalen Säule übereinandergestapelten Ableiterelemente enthält. Eine Mittelpunktsverbindung, die für die Spannungsverteilung bei der Erfindung eine maßgebende Rolle spielt, ist nicht vorhanden.
Bei der Erfindung werden die Kondensatoren vorteilhaft als Kapazitätswerte verwendet, die mindestens 2 nF je 30 kV Nennspannung der Ableiter betragen. Die Steuerwirkung ist um so größer, je größer die Kapazitäten gewählt werden. Bei Versuchen wurde gefunden, daß eine Steuerung der Spannungsverteilung mit Kapazitäten von 5 nF je 30 kV Nennspannung für Ableiteranordnungen aller in Frage kommenden Reihenspannungen ausreicht. Im allgemeinen kann man für alle Ableiter gleiche Kapazitäten, bezogen auf die Nennspannung, verwenden. Es kann aber unter Umständen auch zweckmäßig sein, die Kapazitäten der Ableiter zwischen den Leitern kleiner zu wählen als die des an Erde gelegten Ableiters. Hierdurch kann man die Ansprechspannung für Überspannungen zwischen den Leitern verringern und somit eine größere Schutzwirkung zwischen den Leitern erhalten.
In der F i g. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die gezeichnete Vier-Ableiterschaltung besteht aus acht Teilableitern. Je zwei Teilableiter entsprechen also einem der in F i g. 1 dargestellten Ableiter 5, 6, 7 bzw. 13. Jeder der Teilableiter enthält einen spannungsabhängigen Widerstand 15 in Reihe mit einer Löschfunkenstrecke 16. Parallel zu dieser Reihenschaltung liegt ein Steuerwiderstand 17.
Mit 20 ist die Eigenkapazität zwischen dem oberen und unteren Ende des Teilableiters bezeichnet. Diese Kapazität ist sehr klein. Sie ist daher nicht in der Lage, die durch die Erdkapazität 21 verursachte ungleichmäßige Spannungsverteilung zu verhindern. Besonders störend machen sich die Verbindungsleitungen 9 und 10 bemerkbar, die eine beträchtliche Erdkapazität 22 aufweisen.
Die Nennspannungen der Teilableiter sind so gewählt, daß die Bemessung nach der Hauptpatentanmeldung eingehalten ist. Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 beträgt die Nennspannung der zwei in Reihe geschalteten Teilableiter a, b der Ventilableiter 5, 6 und 7 30 kV, die Nennspannung der Ableiter 5, 6 und 7 also 60 kV. Die beiden Teilableiter 13 a, 13 b des Ventilableiters 13 haben eine Nennspannung von 20 kV. Der Ventilableiter 13 hat als Ganzes mithin eine Nennspannung von 40 kV.
Der Kapazitätswert der Steuerkondensatoren, von denen nur der für den Teilableiter 6 a als Kondensator 24 dargestellt ist, beträgt 3 nF je 30 kV Ableiternennspannung. Hieraus ergibt sich für die oberen Teilableiter 5 a, 5 b, 6 a, 6 b, 7 a und 7 b ein Wert von 3 nF, für die unteren Teilableiter 13 a und 13 b von 4,5 nF. Die Kapazitäten der Steuerkondensatoren verhalten sich also reziprok zu den Nennspannungen der Ableiter.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur Begrenzung von überspannungen in einer mehrphasigen Hochspannungsanlage für Wechselstrom, bei der je ein Ventilableiter mit einer Klemme an den einen Leiter angeschlossen ist und die anderen Klemmen der Ventilableiter zusammengeschaltet und über einen weiteren Ventilableiter an Erde gelegt sind, wobei die Ventilableiter für solche Nennspannungen bemessen sind, daß der Quotient aus der Nennspannung des an Erde gelegten Ventilableiters und der Summe der Nennspannungen eines zwischen den Leitern angeordneten Ventilableiters und des an Erde gelegten Ventilableiters einen Wert von etwa 0,35 bis 0,45, insbesondere 0,4 hat, nach Patentanmeldung S 76553 VIIIb/21 e (deutsche Auslegeschrift 1180039), gekennzeichnet durch parallel zu den Ableiterelementen der Ventilableiter geschaltete Kondensatoren.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Kondensatoren mindestens 2 nF je 30 kV Nennspannung der Ableiter betragen.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitäten der Kondensatoren der Ableiter zwischen den Leitern relativ kleiner sind als die des an Erde gelegten Ableiters.