DE1255784B

DE1255784B - Spark gap arrangement for surge arresters

Info

Publication number: DE1255784B
Application number: DE1962A0041751
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Joze Sacer
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-11-30
Filing date: 1962-11-30
Publication date: 1967-12-07

Description

Funkenstreckenanordnung für überspannungsableiter Im Zusammenhang mit überspannungsableitern mit Vielfachfunkenstrecke und spannungsabhängigen Widerständen werden in neuerer Zeit entsprechend den verschiedenen Ländervorschriften immer tiefere Ansprechspannungen und tiefere Restspannungen verlangt. Mit Hilfe der tiefen Ansprechspannungen sollen die Schaltüberspannungen vom überspannungsableiter ebenfalls erfaßt werden können. Durch das verkleinerte Verhältnis von Ansprechspannung zur wiederkehrenden Netzspannung erhöhen sich aber die Anforderungen an die Rückzündfestigkeit der Funkenstrecken. Durch die tiefe Restspannung wird das Schutzniveau herabgesetzt und damit die Isolation der Apparate verbilligt. Die tiefe Restspannung kann einerseits durch Verbesserung des spannungsabhängigen Widerstandsmaterials, anderseits durch Verminderung der Widerstandshöhe erreicht werden. Dies muß aber mit einem erhöhten Nachstrom erkauft werden. Die geforderte erhöhte Rückzündfestigkeit beim größeren Nachstrom stellt neuartige Anforderungen an die Löschfunkenstrecken, denen die bis heute üblichen Plattenfunkenstrecken nicht mehr gewachsen sind. Als geeignete Maßnahme zur Erhöhung der Löschfähigkeit wird immer mehr das Abwandernlassen des Nachstrom-Lichtbogens vom Entstehungsort unter dem Einfluß eines magnetischen Blasfeldes angewendet. Das Blasfeld kann dabei durch geeignete Führung des Nachstromes in den Elektroden, durch vom Nachstrom durchflossene Blasspulen oder durch Permanentmagnete erzeugt werden. Neuerdings wird gleichzeitig mit dem Abwandern des Lichtbogens eine Verlängerung des, -selben verbunden. Die dadurch entstehende hohe Spannung über dem Lichtbogen reduziert den Nachstrom und entlastet damit die Widerstände.Spark gap arrangement for surge arresters In context with surge arresters with multiple spark gaps and voltage-dependent resistors have become ever deeper in recent times in accordance with the various national regulations Response voltages and lower residual voltages are required. With the help of the low response voltages the switching overvoltages should also be recorded by the surge arrester can. Due to the reduced ratio of response voltage to recurring Mains voltage, however, increase the requirements for the spark gap resistance. The low residual voltage reduces the level of protection and thus the insulation the apparatus cheaper. The deep residual tension can be improved on the one hand of the voltage-dependent resistor material, on the other hand by reducing the Resistance level can be reached. But this has to be bought with an increased wake will. The required increased reignition resistance in the case of larger wake currents new requirements for the extinguishing spark gaps, which are still common today Plate spark gaps have no longer grown. As a suitable measure to increase The ability to extinguish more and more the wandering of the wake arc applied from the place of origin under the influence of a magnetic blown field. That Blowing field can thereby through appropriate guidance of the wake in the electrodes Blow coils through which the wake flows or are generated by permanent magnets. Recently, an extension has been made at the same time as the arc drifts of the same connected. The resulting high voltage across the arc reduces the wake and thus relieves the resistances.

Aus der deutschen Patentschrift 1184 409 sind zur Verlängerung des Lichtbogens Funkenstreckenstapel für überspannungsableiter bekannt, die aus einer Anzahl gestapelter Isolierplatten bestehen, die auf jeder Seite eine Elektrode aufweisen, wobei jeweils die eine Elektrode der einen Platte zusammen mit der Elektrode der benachbarten Platte eine Funkenstrecke bildet. Die Lichtbögen dieser Funkenstrecken stehen unter dem Einfluß eines gemeinsamen Magnetfeldes, das durch eine oder mehrere Blasspulen erzeugt wird, und werden gegen den Rand der durch die gestapelten Isolierplatten gebildeten Lichtbogenkammern bewegt und somit verlängert. Für diese Anordnungen werden divergierende Elektroden verwendet, und die einzelnen gestapelten Platten sind um je 90° verdreht, wodurch die zwei eine Funkenstrecke bildenden Elektroden in einem Winkel von 90° zueinander stehen, so daß sie einen schraubenlinienartigen Lichtbogenweg um die Längsachse der Funkenstreckenanordnung bilden, der sich jeweils zwischen zwei benachbarten Platten über etwa drei Viertel des Plattenquerschnittes erstreckt.From the German patent specification 1 184 409, spark gap stacks for surge arresters are known for extending the arc, which consist of a number of stacked insulating plates which have an electrode on each side, one electrode of one plate together with the electrode of the adjacent plate forming a spark gap forms. The arcs of these spark gaps are under the influence of a common magnetic field, which is generated by one or more blowing coils, and are moved towards the edge of the arc chambers formed by the stacked insulating plates and thus lengthened. Divergent electrodes are used for these arrangements, and the individual stacked plates are each rotated by 90 °, whereby the two electrodes forming a spark gap are at an angle of 90 ° to each other, so that they form a helical arc path around the longitudinal axis of the spark gap arrangement, the extends between two adjacent plates over about three quarters of the plate cross-section.

Aus der USA.-Patentschrift 2 917 662 ist eine ähnliche Funkenstreckenanordnung für überspannungsableiter bekannt, die sich von der vorhergehenden im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß keine besonderen Blasspulen für das Magnetfeld vorgesehen sind, sondern das Blasfeld durch eine besondere Führung des Nachstromes erzeugt wird.US Pat. No. 2,917,662 discloses a similar spark gap arrangement known for surge arresters, which are essentially different from the previous one differs in that no special blow coils are provided for the magnetic field are, but the blow field is generated by a special guidance of the wake will.

Der Zweck der Erfindung ist nunmehr eine Funkenstreckenanordnung zu schaffen, die ebenfalls ohne besondere Blasspule für das Magnetfeld auskommt und gleichzeitig durch eine bisher noch nicht erreichte Verlängerung des Lichtbogens eine wesentlich größere Löschfähigkeit gegenüber den bekannten Funkenstreckenstapeln aufweist.The purpose of the invention is now to provide a spark gap arrangement create that also works without a special blower coil for the magnetic field and at the same time by an as yet unachieved lengthening of the arc a much greater extinguishing ability compared to the known spark gap stacks having.

Ferner soll auch die Rückzündfestigkeit des Ableiters erhöht werden.Furthermore, the flashback resistance of the arrester should also be increased.

Die Erfindung bezieht sich somit auf eine Funkenstreckenanordnung für überspannungsableiter mit spannungsabhängigen Widerständen und Ausblasung des Lichtbogens durch das Eigenfeld, bestehend aus einer Anzahl axial gestapelter Platten aus Isoliermaterial, die auf jeder Seite eine Elektrode aufweisen und Löschkammern bilden, wobei die Elektroden aus haarnadelförmigen Elementen bestehen, die in den Isolierplatten so eingesetzt sind, daß der eine Schenkel eines Elementes zusammen mit dem gegenüberliegenden Schenkel des benachbarten Elementes eine Funkenstrecke bildet. Erfindungsgemäß «erden die erwähnten Verbesserungen dadurch erreicht. daß die beiden Schenkel sämtlicher Elektrodenpaare mindestens annähernd parallel zu ein und derselben diametralen Achse des Plattenstapels liegen, eine Einbuchtung zur Bildung einer Ansprechstelle aufweisen und am freien Ende zurückgebogen sind, so daß die maximale Länge des Lichtbogens jeder Funkenstrecke größer als der Umfang der dazugehörigen Löschkammer ist.The invention thus relates to a spark gap arrangement for surge arresters with voltage-dependent resistors and discharge of the Arc through its own field, consisting of a number of axially stacked plates Made of insulating material with an electrode on each side and arcing chambers form, wherein the electrodes consist of hairpin-shaped elements that are in the Isolation plates are used so that one leg of an element together with the opposite leg of the adjacent element a spark gap forms. According to the invention, the improvements mentioned are thereby grounded achieved. that the two legs of all electrode pairs at least approximately parallel to one and the same diametrical axis of the plate stack, one Have indentation to form a contact point and bent back at the free end are so that the maximum length of the arc of each spark gap is greater than that Scope of the associated extinguishing chamber.

An Hand der Zeichnung sei ein Ausführungsbeispiel für die Erfindung näher erläutert, wobei F i g. 1 einen Funkenstreckenstapel in Ansicht, F i g. 2 und 3 eine Isolierplatte dieser Funkenstrecken mit eingebauten Elektroden in Ansicht bzw. Draufsicht und F i g. 4 eine der Elektrodenelemente in Draufsicht zeigt.An exemplary embodiment of the invention is given with reference to the drawing explained in more detail, where F i g. 1 shows a spark gap stack in view, FIG. 2 and FIG. 3 shows an insulating plate of these spark gaps with built-in electrodes in view or plan view and FIG. Figure 4 shows one of the electrode elements in plan view.

Die Funkenstreckenanordnung der F i g. 1 besteht aus einer Anzahl gleicher Funkenstrecken, die axial übereinandergestapelt sind. Jede Funkenstrecke besitzt eine runde Isolierplatte 1, die mit einem Schlitz 2 versehen ist, in den ein in einem Stück hergestelltes Elektrodenpaar 3 eingesetzt wird. Jedes Elektrodenpaar 3 besteht aus einem haarnadelförmigen Element, dessen Schenkel eine Einbuchtung 4 zur Bildung einer Ansprechstelle für den Lichtbogen aufweisen (F i g. .4). Die freien Ende dieser Elektrodenpaare sind zurückgebogen, um die Hörner 5 zu bilden. Die Elektrodenpaare 3 werden so eingesetzt, daß die Schenkel der haarnadelförmigen Elemente auf verschiedenen Seiten der betreffenden Isolierplatte 1 zu liegen kommen, wobei der eine Schenkel eines Elementes zusammen mit dem gegenüberliegenden Schenkel des Elementes des nächsten Elementes eine Funkenstrecke bildet. Zwischen den Schenkeln und den zurückgebogenen Endteilen 5 der Elektrodenelemente 3 sind Trennstücke 6 aus Isoliermaterial vorgesehen, die in einem Stück mit den Isolierplatten 1 hergestellt werden, und zur Verhinderung eines Kurzschlusses zwischen dem ausgeblasenen Lichtbogen und der Elektrode dienen.The spark gap arrangement of FIG. 1 consists of a number identical spark gaps that are stacked axially on top of one another. Every spark gap has a round insulating plate 1, which is provided with a slot 2, in the an electrode pair 3 made in one piece is used. Each pair of electrodes 3 consists of a hairpin-shaped element, the legs of which have an indentation 4 to form a point of contact for the arc (Fig. 4). the free ends of these electrode pairs are bent back to form the horns 5. The electrode pairs 3 are used so that the legs of the hairpin Elements come to lie on different sides of the insulating plate 1 in question, wherein the one leg of an element together with the opposite leg of the element of the next element forms a spark gap. Between the thighs and the bent-back end parts 5 of the electrode members 3 are separators 6 made of insulating material, which is made in one piece with the insulating plates 1 and to prevent a short circuit between the blown arc and serve the electrode.

Die Isolierplatten 1 sind ferner so ausgebildet, daß das Einlegen der Elektrodenelemente 3 ohne deren Verbiegung möglich ist und die nötige Kriechstrecke zu den benachbarten Elektroden durch Aussparungen eingehalten wird. Ferner sind die durch die gestapelten Isolierplatten 1 gebildeten Löschkammern an den Einlegestellen 2 der Elektroden 3 durch an den Umfang der Isolierplatten vorgesehenen Vorsprünge nach außen abgeschlossen.The insulating plates 1 are also designed so that the insertion of the electrode elements 3 is possible without their bending and the necessary creepage distance to the neighboring electrodes through cutouts. Furthermore are the arcing chambers formed by the stacked insulating plates 1 at the insertion points 2 of the electrodes 3 by projections provided on the periphery of the insulating plates closed to the outside.

Bei einem überspannungsableiter mit der beschriebenen Funkenstreckenanordnung wird die magnetische Blasung nur durch enge Schleifen des Lichtbogens in der Ebene der Löschkammer der einzelnen Funkenstrecken und durch Solenoidbildung benachbarter Funkenstrecken bei guter magnetischer Kopplung bewirkt. Dieses Magnetfeld ist für die Bewegung bzw. Vergrößerung der Länge des Lichtbogens ohne weiteres ausreichend, so daß eine besondere Blasspule überflüssig wird. Die Bahn des Lichtbogens nach dem Ansprechen der Funkenstrecken ist in der F i g. 3 angedeutet und mit 7 bezeichnet, woraus ersichtlich ist, daß die maximale Länge des Lichtbogens jeder Funkenstrecke den Umfang der dazugehörigen Löschkammer übersteigt und die Lichtbogenspannung bis zum Löschen des Lichtbogens zeitlich ansteigt. Diese sehr vorteilhafte Wirkung ergibt sich aus der besonderen Formgebung und Anordnung der zweischenkligen Elektrodenelemente 3, die so in den Isolierplatten 1 eingesetzt sind, daß die Schenkel dieser Elemente mindestens annähernd parallel zur einen diametralen Achse der Platten verlaufen und sich von der Einlegestelle 2 bis weit in die gegenüberliegende Hälfte der Isolierplatte erstrecken, wonach die freien Ende nach außen abgewinkelt sind, so daß jeweils zwei Lichtbogenschleifen in Richtung der Einlegestelle und am Umfang der Löschkammer entstehen.In the case of a surge arrester with the spark gap arrangement described the magnetic blowing is only achieved by tight grinding of the arc in the plane the arcing chamber of the individual spark gaps and adjacent ones through the formation of solenoids Causes spark gaps with good magnetic coupling. This magnetic field is for the movement or enlargement of the length of the arc is easily sufficient, so that a special blow-out coil is unnecessary. The path of the arc according to the response of the spark gaps is shown in FIG. 3 indicated and denoted by 7, from which it can be seen that the maximum length of the arc of each spark gap exceeds the scope of the associated arcing chamber and the arc voltage is up to to extinguish the arc increases in time. This gives a very beneficial effect from the special shape and arrangement of the two-legged electrode elements 3, which are inserted into the insulating plates 1 that the legs of these elements run at least approximately parallel to a diametrical axis of the plates and extends from the insertion point 2 to far into the opposite half of the insulating plate extend, after which the free ends are angled outwards, so that each two Arc loops in the direction of the insertion point and on the circumference of the arcing chamber develop.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß die Ansprechstelle 4 der Funkenstrecken -weit von der Umbiegungsstelle der Elektrodenhörner 5 liegt, d. h., diese Entfernung ist größer als die halbe gerade Schenkellänge der Elektrodenelemente 3. Infolgedessen ergibt sich auch eine große Entfernung der Ansprechstelle von dem ausgeblasenen Lichtbogen 7 und ein geringer Sichtwinkel des Lichtbogens von der Ansprechstelle aus, wodurch eine rasche elektrische Verfestigung der Ansprechsteile und eine erhöhte Rückzündfestiskeit des Ableiters erreicht wird.Another advantage of the arrangement according to the invention is that the Response point 4 of the spark gap - far from the bending point of the electrode horns 5 lies, d. That is, this distance is greater than half the straight leg length of the Electrode elements 3. As a result, there is also a great distance from the point of contact from the blown arc 7 and a small angle of view of the arc from the response point, resulting in a rapid electrical solidification of the response parts and an increased backfire resistance of the arrester is achieved.

Claims

Claims: 1. Spark gap arrangement for surge arresters with voltage-dependent, resistances and blowing out the arc through the Own field, consisting of a number of axially stacked plates made of insulating material, which have an electrode on each side and form arcing chambers, the Electrodes consist of hairpin-shaped elements. those in the insulation panels like this are used that one leg of an element together with the opposite Leg of the adjacent element forms a spark gap, which is marked by that the two legs of all electrode pairs are at least approximately parallel lie to one and the same diametrical axis of the plate stack. an indentation to form a contact point and are bent back at the free end.

2. spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that the distance between the contact point of a spark gap and the bending point of the free one Ends of the associated double-legged electrode element larger than half is straight leg length of the element.

3. Spark gap arrangement according to claim 1, characterized in that the insulating plate is provided with molded separating webs at the points between the legs and the returning end parts of the electrode elements. Older patents considered: German Patent No. 1 184 409.