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Überspannungsableiter für Höchstspannung Die Erfindung bezieht sich
auf einen überspannungsableiter für Höchstspannung, in dem gleiche Elemente zu einer
Säule aufgestapelt sind, wobei jedes Element ein aus zwei unter sich gleichen Teilen
zusammengesetztes Gehäuse aufweist, das Funkenstrecken und/oder spannungsabhängige
Widerstände enthält.
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Die meisten bekannten Cberspannungsableiter bestehen aus einer Funkenstrecke,
die mit einem sogenannten »nichtlinearen« Widerstand in Reihe liegt, dessen Wert
um so kleiner wird, je größer die Spannung an seinen Klemmen ist. Derartige überspannungsleiter
haben im allgemeinen die Form einer Säule aus einem Stapel von Blocks mit veränderlichem
Widerstand, über dem ein durch eine gewisse Zahl von in Reihe geschalteten Funkenstrecken
gebildeter Funkenstreckenblock liegt. Die Zahl der Widerstandsblocks sowie die Kenngrößen
der Funkenstrecke hängen von der Betriebsspannung ab. Wenn diese sehr hoch ist (z.
B. 300 kV zwischen Leitung und Erde), kann der Überspannungsableiter nicht in einer
einzigen Säule ausgeführt werden, da hierbei ein Apparat mit einer im Verhältnis
zu seinem Durchmesser zu großen Höhe entstehen würde, was ihn außer den Herstellungsschwierigkeiten
empfindlich und sperrig machen würde.
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Zur Vermeidung dieses Nachteils sind bereits Überspannungsableiter
bekannt, bei denen die Widerstände und die Funkenstrecken zum Teil ringförmig und
zum Teil zylindrisch ausgebildet sind. Die zylindrischen Glieder sind innerhalb
der ringförmigen Glieder angeordnet, und der Stromkreis verläuft abwechselnd über
die zylindrischen und die ringförmigen Glieder. Dadurch kann zwar die Bauhöhe verringert
werden, aber es besteht der Nachteil, daß zwei verschiedene Formen von Widerständen
und Funkenstrecken verwendet werden müssen. Ferner müssen die Glieder unter Einfügung
der entsprechenden Isolierteile und Verbindungsleiter einzeln auf- und ineinandergeschachtelt
werden. Die Herstellung ist daher verhältnismäßig teuer.
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Die Verwendung verschieden geformter Glieder wird bei anderen bekannten
überspannungsableitern vermieden, bei denen die Widerstände und die Funkenstrecken
in Isoliergehäusen untergebracht sind, die aus zwei unter sich gleichen Teilen zusammengesetzt
sind. Jedes Teil besteht aus zwei nebeneinanderliegenden zylindrischen Hohlräumen,
von denen der eine die doppelte Höhe des anderen hat. Bei Zusammenbau werden die
beiden niederen Hohlräume von zwei Teilen aneinandergefügt, so daß drei Hohlräume
entstehen, die auf den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks liegen. Jeder Hohlraum
enthält eine Säule aus aufeinandergestapelten Funkenstrecken und Widerständen. Auch
bei diesen überspannungsableitern ist aber der Zusammenbau verhältnismäßig kompliziert,
und beim Aufeinanderstapeln mehrerer Isoliergehäuse muß die richtige gegenseitige
Lage genau beachtet werden.
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Ziel der Erfindung ist demgegenüber ein überspannungsableiter, bei
dem die zweiteiligen Gehäuse leicht und schnell zusammengesetzt werden können und
die so gebildeten Anordnungen ohne Beachtung besonderer Vorschriften einfach in
beliebiger Zahl aufeinandergestapelt werden können.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß jedes Gehäuse
aus zwei flachen Schalen besteht, von denen jede eine Öffnung aufweist, daß jeweils
zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gehäusen eine Metallscheibe eingelegt ist und
daß in jedem Gehäuse nebeneinander eine ungerade Anzahl von Blöcken, und zwar wenigstens
ein Block aus einem Material mit spannungsabhängigem Widerstand und wenigstens ein
Funkenstreckenblock angeordnet und unter sich und über die Schalenöffnungen mit
den beiden anliegenden Metallplatten in Reihe geschaltet sind.
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Bei dem nach der Erfindung ausgebildeten überspannungsableiter werden
nicht ganze Stapel von Funkenstrecken und Widerständen in die Isoliergehäuse
eingesetzt,
sondern die Stapelbildung erfolgt dadurch, daß immer eine Metallplatte, eine Schale
mit der entsprechenden ungeraden Anzahl (beispielsweise drei) Blöcke eine weitere
Schale und wieder eine :Metallplatte in beliebiger Zahl aufeinandergestapelt werden.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil des.nach der Erfindung ausgeführten
überspannungsableiters ist die sehr gleichmäßige Spannungsverteilung entlang des
Stapels aus den Elementen. Er eignet sich daher besonders gut für Höchstspannungen.
Die gleichmäßige Spannungsverteilung beruht darauf, daß die Isoliergehäuse der einzelnen
Elemente eine sehr geringe Bauhöhe haben und daß zwischen zwei derartigen Gehäusen
jeweils eine Metallplatte liegt. Dadurch wird eine axialsymmetrische Verteilung
des elektrischen Feldes entlang der Säule erzwungen.
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Die Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnung beispielshalber
erläutert. Darin zeigt F i g. 1 die Ansicht eines Elements des erfindungsgemäßen
Überspannungsableiters im zerlegten Zustand, F i g. 2 das Element von F i g. 1 in
zusammengesetztem Zustand und F i g. 3 eine Schnittansicht eines überspannungsableiters,
der aus Elementen nach F i g. 1 und 2 zusammengesetzt ist.
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Das in F i g. 1 dargestellte Element eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters
enthält zwei Schalen 1 und 2 aus Isolierstoff, eine Metallplatte
3
mit einer Verdickung 4 und drei an ihrem Umfang angeordneten Löchern 5,
zwei zylindrische Blocks 6 und 7 aus einem Werkstoff, dessen Widerstand in Abhängigkeit
von der an ihre beiden parallelen Seiten angelegten Spannung veränderlich ist, einen
Funkenstreckenblock 8, der z. B. aus in einen Isolierpreßstoff eingebetteten,
in Reihe geschalteten Elementen gebildet ist, zwei Kontaktglieder 9 und
10
und Federn 11,12 und 13. Diese verschiedenen Teile sind so
zusammengebaut, wie durch die strichpunktierten Linien angedeutet ist.
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Der Funkenstreckenblock 8 kann eine beliebige bekannte Ausbildung
haben. Er ist an jedem Ende mit Elektroden 14 versehen. Das Kontaktglied 10 besitzt
kleine Laschen 15 zur Befestigung der Federn 12 und 13.
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Die Schale 1 enthält eine Öffnung 16 zur Aufnahme des
Funkenstreckenblocks 8 und zwei Vertiefungen 17 und 18 zur Aufnahme der Widerstandsblocks
6 bzw. 7.
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Am Grund dieser Vertiefungen sind Stifte 19 und 20 vorgesehen,
auf welche die Federn 12 bzw. 13
aufgeschoben werden, welche vorher
an dem die Blocks 6 und 7 elektrisch verbindenden Kontaktglied 10 befestigt
wurden.
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Die Schale 2 ist mit einer Öffnung 21 zur Aufnahme des
Blocks 6 versehen, welcher auf der Verdickung 4 der Platte 3 liegt, wodurch ein
elektrischer Kontakt zwischen dieser Platte und dem Block hergestellt wird. Die
Schale 2 weist noch zwei Vertiefungen 22 und 23 zur Aufnahme des Funkenstreckenblocks
8 bzw. des Widerstandsblocks 7 auf. Am Grund der Vertiefung
22 hält ein Stift 24 die Feder 11, während über eine am Grund der
Vertiefung 23 vorgesehene Erhebung 25 das in Form eines hohlen Deckels ausgebildete
Teil 26 des Kontaktgliedes 9 greift. Der elektrische Stromkreis des vorstehend beschriebenen
überspannungsableiterelements verläuft folgendermaßen: Die Platte 3 steht durch
ihre Verdickung 4 mit der Unterseite des Widerstandsblocks 6 in Kontakt. Das Glied
10 verbindet elektrisch die Oberseiten der Widerstandsblocks 6 und 7. Ferner
sind die Unterseite des Widerstandsblocks 7 und die untere Elektrode des Funkenstreckenblocks
8 durch das Glied 9 verbunden, und die obere Elektrode des Blocks 8
ragt aus
der Schale 1 heraus. Die Federn 11,12 und 13 stellen den erforderlichen
Kontaktdruck her.
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Die Schalen 1 und 2 besitzen an ihrem Umfang halbzylindrische Nuten
27 zum Zusammenbau mittels der in F i g. 2 sichtbaren Isolierstäbe 28, welche durch
die Löcher 5 der Platte 3 gehen. Die elektrischen Klemmen des so gebildeten überspannungsableiterelements
werden durch die Platte 3 und die Elektrode 14 des Funkenstreckenblocks
8 gebildet. Wenn auf dieses Element ein gleiches Element gelegt wird, legt
sich seine der Platte 3 entsprechende Grundplatte gegen die Elektrode
14, wodurch der Kontakt mit dieser hergestellt wird. Zur Bildung des ganzen
überspannungsableiters genügt es, die der Betriebsspannung entsprechende Zahl von
Elementen aufeinanderzustapeln. F i g. 3 zeigt einen Längsschnitt eines derartigen
überspannungsableiters, wobei nur das oberste und das unterste Element dargestellt
sind.
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Der überspannungsableiter ist in einem zylindrischen Hohlisolator
29 enthalten, an dessen Enden mittels eines Verkittungsmaterials 30 zylindrische
Muffen 31 und 32 befestigt sind. Die Muffe 32 ist an eine andere
Muffe 33 angelötet, welche an einer den Apparat tragenden Grundplatte
34 befestigt ist. Der Isolator 29 ist an seinen Enden durch Abschlußplatten
35 und 36 unter Zwischenschaltung einer elastischen Dichtung 37 verschlossen.
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Die obere Abschlußplatte 35 ist an die Muffe 31
angelötet, während
die untere Abschlußplatte 36 an der Muffe 32 durch Bolzen 38 befestigt ist.
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Die einzelnen Elemente des überspannungsableiters, welche aus den
in F i g. 1 dargestellten, zwischen den Schalen 1 und 2 angeordneten Teile bestehen,
werden auf die drei Stäbe 28 aus Isolierstoff aufgeschoben. Jeder dieser Stäbe ist
an seinen Enden mit Gewindeteilen 39 und 40 versehen, welche in den
Isolierstoff eingekittet sind und zur Befestigung der Platten 41 und
42 dienen, zwischen denen der Stapel der Elemente des Überspannungsableiters
eingespannt wird.
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Die untere Abschlußplatte 36 enthält drei zylindrische Becher
43, deren Innenwand mit einem Ring 44 aus elastischem Werkstoff überzogen
ist. Dieser Ring umgibt eine Hülse 45, in welcher ein zylindrisches Teil 46 gleiten
kann, der an das Teil 40 angeschraubt ist und dazu dient, die Platte 42 an
den Stäben 28 zu befestigen.
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Der gesamte überspannungsableiter ruht über einen Stapel von Tellerfedern
47 auf den Hülsen 45.
Die obere Abschlußplatte 35 trägt einen Becher
48, der innen mit einem elastischen Werkstoff 49
ausgekleidet ist.
Dieser umgibt eine Hülse 50, in der ein an der Platte 41 befestigtes zylindrisches
Teil 51
gleitet. Der Boden der Hülse 50 ist ebenfalls mit einem elastischen
Werkstoff 52 belegt.
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Eine sich an der Abschlußplatte 35 abstützende, den Becher 48 umgebende
Feder 53 drückt den gesamten
überspannungsableiter über die Platte
41 zusammen. Diese Feder wird durch biegsame Folien 54 überbrückt, die die eine
Drosselspule bildende Feder kurzschließen.
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Die vorstehend geschilderten Befestigungsglieder nehmen etwaige Stöße
auf, welche auf den überspannungsableiter während seines Transports und seines Einbaus
einwirken können.
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Die Anschlußklemmen des überspannungsableiters werden durch die Abschlußplatten
34 und 35 gebildet. Das Innere des durch die beschriebene Ausbildung abgedichteten
Isolators 29 ist mit Stickstoff gefüllt.