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überspannungsableiter Es ist ein überspannungsableiter bekannt, dessen
Ableiterelemente, wie spannungsabhängige Widerstände und Löschfunkenstrecken, mit
Hilfe eines Gießharzkörpers zusammengefaßt sind. Der Gießharzkörper besitzt eine
mittlere Ausnehmung, in der die Funkenstrecken untergebracht sind. In einer zur
mittleren Ausnehmung konzentrischen Ausnehmung des Gießharzkörpers sind die ringförmigen
Widerstände lose eingelegt. Funkenstrecken und Widerstände sind somit durch den
Gießharzkörper räumlich getrennt. Sie sind jedoch durch einen in den Gießharzkörper
eingebetteten Leiter elektrisch verbunden. Den mechanischen Halt für das Ganze ergibt
ein äußeres Porzellangehäuse, das unter Umständen auch mehrere solche durch einen
Gießharzkörper zusammengefaßte Einheiten enthalten kann.
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Die Erfindung betrifft ebenfalls einen Überspannungsableiter, dessen
Ableiterelemente mit Hilfe eines topfähnlichen Gießharzkörpers zusammengefaßt sind,
wobei die Funkenstrecken in einer mittleren Ausnehmung des Gießharzkörpers angeordnet
und die Widerstände als Ringe ausgebildet sind, die die Funkenstrecken, durch den
Gießharzkörper von diesen räumlich getrennt, aber durch einen in das Gießharz eingebetteten
Leiter elektrisch verbunden, umgeben. Im Gegensatz zum Bekannten ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß die die Funkenstrecke enthaltende Ausnehmung des Gießharzkörpers
durch eine Metallplatte verschlossen ist, die in radialer Richtung bis in den Bereich
der Widerstände ragt und die ebenso wie die Widerstände mit dem Gießharzkörper verklebt
ist, so daß ein geschlossener Block entsteht.
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Die Erfindung ermöglicht es, überspannungsableiter wesentlich kleiner,
leichter und auch billiger herzustellen, da der geschlossene Block bereits für sich,
also ohne ein besonderes Porzellangehäuse, betriebsfähig ist. Für niedrige Spannungen
genügt es, den Block mit Anschlußklemmen od. dgl. zu versehen. Für höhere Spannungen
können mehrere solcher Blöcke als Bausteine einer Ableitersäule dienen. Die Blöcke
werden dann übereinander gestapelt und an den Stoßstellen miteinander verklebt.
Für diesen Fall ist es zweckmäßig, daß die Metallplatte eine Einbuchtungen mit den
Abmessungen des Bodens des Gießharzkörpers aufweist, so daß die Blöcke ineinander
geschachtelt werden können. Dies ergibt eine große mechanische Festigkeit.
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Aus der schweizerischen Patentschrift 299 067 ist zwar bereits ein
Überspannungsableiter bekannt, bei dem die aktiven Teile des Ableiters mit einem
Gießharzgehäuse umgossen sind. Das Gehäuse ist aber ein. allseits geschlossener
Block, dessen äußere Form den bekannten Porzellangehäusen nachgebildet und mit Rippen
versehen ist. Aus dem Block ragen lediglich Anschlußschrauben heraus, die in die
Stirnseiten des Gießharzgehäuses eingelassen sind. Hierdurch ist die Wärmeabfuhr
behindert und die Einsatzmöglichkeit des Ableiters beschränkt. Ein Zusammenbau zu
Einheiten höherer Spannung ist praktisch nicht möglich. Deshalb wird eine Vielzahl
von Formen benötigt, wenn man Ableiter für verschiedene Spannungen in der bekannten
Bauweise herstellen will.
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Ebenso ergibt es keine zu Ableitern verschiedener Spannungen zusammensetzbare
Elemente, wenn man, wie in der deutschen Auslegeschrift 1014 207 angegeben, die
Widerstandsscheiben und die mit diesen in Reihe geschalteten Funkenstreckenelektroden
und Steuerwiderstände mit einem rohrförmigen Kunstharzkörper umgibt. Vielmehr ist
auch hier wie bei dem eingangs erwähnten Ableiter ein äußeres Porzellanrohr als
Gehäuseteil erforderlich, um aus den zusammengefaßten Widerständen und Funkenstrekkenelektroden
ein betriebsfertiges Gerät zu machen.
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Der Gießharzkörper kann mit Vorteil einen Rand mit einem größeren
Außendurchmesser als der Außendurchmesser der Widerstandsringe aufweisen. Man erhält
dadurch einen gewissen Schutz gegen mechanische Beschädigungen der Widerstandsringe,
die stoßempfindlicher sind als das Gießharz. Außerdem vergrößert der aus Isolierstoff
bestehende Vorsprung des Randes den Kriechweg längs der Außenseite des Blockes.
Zur weiteren Verlängerung des Kriechweges können die Widerstände an ihrer Außenseite
mit Vorsprüngen in Form von Rippen oder Schirmen versehen werden.
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Aus der schweizerischen Patentschrift 280 017 ist es auch bekannt,
einen die Funkenstreckenelektroden einhüllenden Gießharzkörper mit einem Rand zu
versehen, auf dem die Widerstandsscheiben aufliegen und der über den Durchmesser
der Widerstandsscheiben hinausragt. Bei der bekannten Anordnung ist
aber
ebenfalls nicht an die Herstellung eines für sich funktionsfähigen und dennoch als
Element eines Ableiters einsetzbaren Ganzen gedacht. Die Ableiterelemente erhalten
ebenso wie bei dem eingangs genannten Ableiter die für den Einsatz notwendige Fixierung
durch ein äußeres Porzellangehäuse.
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Die Widerstände, die bekanntlich aus einem halbleitenden Material,
wie Siliziumkarbid, bestehen, verleihen mit ihrer Außenseite dem Block eine leitfähige
Oberfläche. Dadurch kann beim Anlegen einer Spannung für den Fall, daß die zwischen
den Widerstandsringen liegenden Isolierstrecken des Randes der Gießharzkörper durch
eine Verschmutzung teilweise leitend geworden sind, ein Leckstrom über die Oberfläche
des überspannungsableiters fließen. Dies kann unter Umständen eine vorteilhafte
Steuerung der Spannungsverteilung ergeben. Will man den Leckstrom jedoch unterbinden
oder wenigstens verringern, so kann man die Widerstände auf ihrer Außenseite mit
einer Isolierstoffschicht überziehen. Hierzu kann man eine Isolierstoffschicht aus
Gießharz, insbesondere aus dem gleichen Material wie der Gießharzkörper verwenden.
Die Isolierstoffschicht kann z. B. durch eine Lackierung aufgebracht werden. Für
keramisch gebundene Widerstände kann eine isolierende Schicht, z. B. eine Glasur,
schon beim Brennen der Widerstände hergestellt werden. Man kann aber auch eine von
dem Rand des Gießharzkörpers ausgehende Wand vorsehen, die über die Außenseite der
Widerstände greift.
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Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbeispiele
an Hand der Zeichnung beschrieben, die zwei Überspannungsableiter nach der Erfindung
im Schnitt darstellen.
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Der überspannungsableiter nach F i g. 1 ist eins Hochspannungsableiter,
der aus mehreren gleichen Blöcken zusammengesetzt ist. Zu jedem Block gehören zwei
ringförnnige spannungsabhängige Widerstände 1 aus Siliziumkarbid. Die Widerstandsringe
sind auf der Außenseite eines topfähnlichen Gießharzkörpers 2 angeordnet, Der Gießharzkörper
besteht aus einer zylindrischen Wand 5, einem Boden 3 und einem parallel zu diesem
abgewinkelten Rand 4.
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Die mittlere Ausnehmung 8 des Gießharzkörpers enthält die Funkenstrecken
6 und zwei konzentrisch zu diesen liegende ringförmige Steuerwiderstände 7. Die
Funkenstrecken können z. B.- in bekannter Weise von vielen, durch Isolierstoffzwischenlagen
distanzierten Metallscheiben gebildet werden. Es ist aber auch möglich, andere Funkenstrecken,
z. B. solche mit Hörnerelektroden und magnetischer Beblasung durch das Eigenfeld
des Ableiterstromes oder auch Funkenstrecken mit magnetischer Beblasung durch eine
Spule, zu verwenden.
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Die Ausnehmung 8 ist durch eine Metallscheibe 10 verschlossen, deren
Außendurchmesser etwa gleich dem Außendurchmesser der Widerstandsringe 1 ist. Die
Platte ist mit dem Gießharzkörper 2 verklebt- Sie besitzt eine zentrische Einbuchtung
11. Die Fläche dieser Einbuchtung ist gleich der Fläche des Bodens 3 des Gießharzkörpers
2.
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Die Widerstandsringe 1 sind ebenfalls mit dem Gießharzkörper 2 verklebt;
wie durch die strichpunktierte Linie 12 angedeutet ist. Sie tragen auf ihrer
Außenseite je einen Vorsprung 13 in Formt einer im Querschnitt symmetrischen, am
Außenrand abgerundeter! Rippe. Der Vorsprung dient der Verlängerung des Kriechweges
längs der Oberfläche. Außerdem ist die Außenseite der Widerstandsscheiben 1 mit
einer Isolierstoffschicht 15 aus dem gleichen Material wie der Gießharzkörper versehen.
Diese Schicht ist z. B. durch eine Lackierung aufgebracht. Sie soll Leckströme längs
des Ableiters verhindern und zugleich einen gewissen Wetterschutz für die Widerstände
darstellen.
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Die Löschfunkenstrecken 6 und die elektrisch parallel zu diesen liegenden
Steuerwiderstände 7 sind durch einen Leiter 17 mit den Widerständen 1 in Reihe geschaltet.
Der Leiter hat im Querschnitt im wesentlichen die gleiche Form wie der Gießharzkörper
2. Sein Boden 18 liegt auf der Innenseite des Bodens 3 des Gießharzkörpers 2 auf.
Sein Rand 19 ist an der Unterseite des Randes 4 des Gießharzkörpers 2 angeordnet.
Der dazwischenliegende Wandteil 20 verläuft in der Wand 5 des Gießharzkörpers.
Er kann durchbrochen sein, um den erforderlichen Zusammenhalt des Gießharzkörpers
2 und eine gute Bindung zwischen diesem und dem Leiter zu gewährleisten.
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Wenn man, wie F i g. 1 zeigt, die Blöcke der vorbeschriebenen Art
zu einem Ableiter für höhere Spannungen zusammensetzt, so greift der Boden 3 des
oberen Blockes in die Einbuchtung 11 der Metallplatte 10 des darunterliegenden Blockes.
Die Widerstände 1 des oberen Blockes liegen auf dem Rand der Metallplatte 10 des
unteren Blockes auf, so daß eine elektrische Verbindung zwischen den Blöcken vorhanden
ist.
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Die einzelnen Blöcke werden durch Verkleben miteinander verbunden.
Da die Klebung über eine große Fläche erfolgen kann, wie durch die strichpunktierte
Linie 21 angedeutet ist, ergibt sich ein mechanisch außerordentlich fester
Aufbau, ohne daß dazu ein äußeres Gehäuse benötigt wird. Zum Anschließen des Ableiters
kann an der obersten Metallplatte 10 eine Ansehlußfahne 22 vorgesehen, z. B. angelötet
sein, wie in der F i g. 1 dargestellt ist, während eine entsprechende Anschlußplatte
am nichtdargestellten unteren Ende mit den Widerständen 1 in Verbindung stehen
muß und beispielsweise mit dem Boden 3 verklebt sein könnte.
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Bei der in F i g. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind
wiederum die Widerstandsringe 1 auf der Außenseite eines Gießharzkörpers 2 angeordnet
und mit dieser durch eine Gießharzschicht 12 verklebt. Die Funkenstrecken 6 und
die Steuerwiderstände 7 sitzen konzentrisch in der Ausnehmung 8 des Gießharzkörpers
2, die durch die Metallplatte 10 verschlossen ist. Der Rand 4 des Gießharzkörpers
besitzt jedoch im Gegensatz zu dem vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel eine
parallel zur Wand 5 nach unten weisende Wand 2.5, die eine umlaufende Rippe 26 trägt.
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Zwischen den Funkenstrecken 6 und den Steuerwiderständen 7 einerseits
und der Metallplatte 10 saswie dem Boden 18 des Leiters 17 andererseits
ist je eine gewellte Metallscheibe 28 bzw. 29 eingelegt. Die Scheiben aus federndem
Material, z. B. Hartkupfer. Sie gleichen Fertigungstoleranzen aus und vermitteln
den notwendigen Kontakt zwischen den elektrisch zu verbindenden Teilen.
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Die einzelnen Blöcke sind wiederuni miteinander verklebt, so daß eine
mechanische feste Ableitersäule aus übereinander gestapelten Blöcken entsteht. Die
durch die Erfindung ernnöglichte Einsparung eines äußeren Porzellangehäuses ist
aber auch dann von
Vorteil, wenn bei kleinen Spannungen ein einziger
Block als Ableiter ausreicht.