DE1932924A1 - UEberspannungsableiter mit Kuehlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen in überspannungsableitern und insbesondere auf überspannungsableiter, mit nichtlinearen Widerständen zur Spannungsableitung, die Spannungen unterworfen werden, welche einen beträchtlichen wärmeerzeugenden Ableitstrom durch die Widerstände hindurch hervorrufen.

Es ist bei überspannungsableitern für Hochspannung allgemein üblich, den zwischen dem Hochspannungspol des Ableiters und dem Erdpotential auftretenden Spannungsabfall gleichförmig abzustufen, so dass an die in Reihe geschalteten Funkenstrecken

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des Ableiters Spannungsteile praktisch gleicher Grosse angelegt werden. Durch Abstufung des Spannungsabfalles in dieser Weise kann die Überschlagsspannung der in Reihe geschalteten Funkenstrecken innerhalb enger Toleranzen genau vorherbestimmt werden, und die Herstellung ist wirtschaftlich, da jede Funkenstrecke in Aufbau und Nennspannung im wesentlichen identisch gemacht werden kann.

Mit dem Aufkommen von Hochspannungs-Gleichstromsystemen ist festgestellt worden, dass die durch derartige Ableitwiderstände

fc abzuleitende Leistung viel grosser ist als es bei vergleichbaren Wechselstromsystemen der Fall ist. Der Grund hierfür liegt darin, dass der Stromfluss in Gleichstromsystemen praktisch konstant ist, wogegen der Strom in einem Wechselstromsystem pulsiert und sich mit der Höhe der angelegten Spannung wesentlich ändert.

Nicht-lineare Ableitwiderstände der verwendeten Art besitzen eine negative Temperaturcharakteristik und müssen deshalb sorgfältig gegen Durchbrennen geschützt werden. Diese Widerstände können durchbrennen, wenn sie zu warm werden. Infolge dieser negativen Charakteristik sinkt der Widerstand der Ableitwiderstände, wenn ihre Temperatur ansteigt. Wenn deshalb keine geeigneten Mittel zur Kühlung der Widerstände vorgesehen sind,

" können die Ströme durch die Widerstände kontinuierlidi ansteigen und die Widerstände werden einen Lichtbogen bilden oder infolge eines Durchschlages ausfallen. Derartige Fehler bewirken, dass der gesamte Überspannungsableiter unbrauchbar gemacht wird.

In herkömmlichen überspannungsableiter^ sind die Ableitwiderstände in einem inneren Einsatz befestigt, der einen festen mechanischen Kontakt mit jedem Ende des Ableitergehäuses herstellt und manchmal, infolge der Bewegung des Einsatzes, mit der Innenwand des Porzellangehäuses des Überspannungsabieiters in Berührung kommt. Bei dieser Konstruktionsart wird die Wärme vorwiegend durch Konvektion sowie Strahlung und durch eine

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geringfügige zufällige Leitung an den Punkten, an denen die Widerstände das Gehäuse berühren, nach aussen aus dem überspannungsableiter heraus abgeführt. Eine Wärmeabfuhr von den Ableitwiderständen über die vergleichsweise unwirksame Luftstrecke in dem Ableiter zu der gegenüberliegenden Porzellanwand ist schwach und irgendeine Art der Verbesserung dieses Zustandes ist ganz allgemein wünschenswert. Ein Verständnis dieses

Problems wird durch den folgenden Ausdruck erleichtert, der sich die

auf/Geschwindigkeit der Wärmeabfuhr bezieht, die für eine gegebene Temperaturdifferenz zwischen zwei Punkten bewirkt wird:

= K * fläche des Wärmeübertragungsweges Länge des Wärmeübertragungsweges

Darin bedeutet "K" eine Konstante und in der folgenden Tabelle sind für einige ausgewählte Materialien die Werte näherungsweise angegeben:

(K anderer Materialien bezogen auf K von Luft)

Material	K	Verhältnis
Luft	0,013	1
Helium	0,080	6
Wasserstoff	0,115	9
Porzellan	0,6	46
Quarz		308
Blei	20	15Ü0
Eisen	27	2080
Aluminium	118	9080

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Ableitwiderstände mechanisch in eine feste Wärmeaustauschlage mit der inneren Oberfläche eines Ableitergehäuses vorgespannt. Aus der vorstehenden Beziehung ist ersichtlich, dass die Geschwindigkeit der Wärmeübertragung verbessert wirl, indem die Länge der inneren Luftstrecke verkleinert und in vielen Bereichen

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die Luftstrecke sogar ganz beseitigt und durch die wirksamerere Übertragungsstrecke aus Porzellan ersetzt wird. Durch Verwendung eines geeigneten Materials an der Berührungsfläche zwischen den Ableitwiderständen und dem Gehäuse kann eine sogar bessere Leitfähigkeit durch eine grössere Fläche des Übertragungsweges sichergestellt werden.

Es ist deshalb eine Hauptaufgabe dieser Erfindung, wirksame Mittel zur Abfuhr der Wärme zu schaffen, die in einem Gehäuse eines Überspannungabieiters erzeugt wird. Weiterhin soll ein Gleichstrom-Überspannungsableiter für Hochspannung mit einer die Spannung abstufenden nicht-linearen Widerstandsschaltung geschaffen werden, die verbesserte elektrische Eigenschaften besitzt.

Ferner beinhaltet die Erfindung eine Wärmeaustauschanordnung zur Abfuhr der Wärme aus dem Innenraum des Gehäuses eines überspannungsableiter. Die nicht-linearen Widerstandselemente in einem derartigen überspannungsableiter sind in einer guten thermisch-leitenden Lage zu dem äusseren Gehäuse des Ableiters gehalten, um die Abfuhr der Wärme von diesen Elementen zu verbessern. Schliesslich sind die Betriebseigenschaften eines überspannungsableiter für Hochspannung zu verbessern, indem Mittel geschaffen werden, um Luft oder wirksamere Medien durch den Ableiter hindurch und in einen Wärmeaustausch mit einer Einheit zirkulieren zu lassen, die in der Nähe von Erdpotential betrieben werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung werden aus derfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen hervorgehen.

Erfindungsgemäss wird ein überspannungsableiter geschaffen, der zum Schutz eines Gleichstrom-Leistungsübertragungssystems für besonders hohe Spannung bestimmt ist und Mittel für eine

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leichtere Abfuhr der in dem Ableiter erzeugten Wärme nach aussen aufweist. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind nicht-lineare, die Spannung abstufende Widerstände, die infolge des Durchflusses eines Ableitstromes (leakage current) durch die Widerstände innerhalb des Gehäuses des überspannungsableiters eine beträchtliche Wärmemenge erzeugen, mechanisch in eine feste Wärmeaustauschlage mit einer inneren Oberfläche des Gehäuses des Überspannungsabieiters vorgespannt, um eine ausreichende Wärmeleitung von den Widerständen auf die grössere und kühlere Oberfläche des Ableitergehäuses sicherzustellen. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind Wärmeaustauschmittel vorgesehen, um die Wärme von dem Innenraum eines überspannungsableiters zu dessen Aussenraum zu übertragen, indem Konvektionsströme erzeugt werden, die durch geeignet angeordnete, elektrische isolierte Wärmeaustauschmittel strömen.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und der Zeichnungen von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise im Schnitt und teilweise in Riß dargestellte Seitenansicht eines überspannungsableiters für Hochspannung, der eine Form der Erfindung umfasst.

Fig. 2 ist eine Ansicht von oben auf einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 des in dieser Figur gezeigten überspannungsableiters.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Gehäuses für einen überspannungsableiter der in Fig. 1 dargestellten Art und zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäss angeordneten Wärmeaustauschmittels.

Fig. H ist eine schematische Ansicht eines Gehäuses für einen überspannungsableiter ähnlicher in Fig. 1 dargestellten Art und zeigt eine zweite Aueführungsform eines erfindungsgemass angeordneten Wärmeaustauschmittels.

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Pig. 5 stellt schliesslich noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar und zeigt mehrere Gehäuse für überspannungsableiter, die untereinander mit Wärmeaustauschmitteln verbunden sind, die zur Kühlung des Innenraumes erfindungsgemässer Gehäuse bestimmt sind.

In Fig. 1 ist ein Gleichstrom-Überspannungsableiter 1 für besonders hohe Spannung mit einem röhrenförmigen Porzellangehäuse 2 gezeigt, das auf seinen gegenüberliegenden Enden auf entsprechende Weise durch metallische Stirnkappenpole 3 und 4 abgeschlossen ist. Die Stirnkappenpole 3 und 4 können auf beliebige Weise dicht schliessend mit dem Gehäuse 2 verbunden sein; in der bevorzugten und in Pig. I dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch zu sehen, dass zwischen dem Gehäuse 2 und der Stirnkappe 4 eine elastische kreisförmige Scheibe 5 angeordnet ist, um zwischen diesen Teilen für einen flüssigkeitsdichten Abschluss zu sorgen, wenn diese Bauteile zusammengebaut sind. Die Stirnkappe 4 und das Gehäuse 2 sind durch ein geeignetes Bindemittel 6 wie z.B. Schwefel zusammengefügt, das die Vertiefung ausfüllt, die zwischen dem Gehäuse und dem nach oben gebogenen, auf dem Umfang herumführenden Rand der Stirnkappe 4 gebildet ist. Die Stirnkappe 2 kann auf ähnliehe Weise oder auf irgendeine andere Art dichtschliessend mit dem Gehäuse 2 verbunden sein. Normalerweise wird das Isoliergehäuse 2 mit herkömmlichen Isolierglocken oder Regenschutzschirmen versehen sein, um die Kriechentfernung zwischen den Stirnkappenpolen 3 und 4 zu vergrössern, wie es in der Technik der Überspannungsableiter allgemein bekannt ist. Derartige Isolierglocken sind in Fig. 1 nicht dargestellt, da sie keinen wesentlichen Bestandteil der Erfindung darstellen.

Auf der Stirnkappe 4 sitzt eine Platte 7, die die Betriebsteile des Ableiters trägt. Diese Teile des Ableiters sind zahlreiche in Reihe geschaltete Funkenstreckenanordnungen. Sie gestatten die Anführung der Hauptfunktionen des Überspannungsabieiters,

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nämlich Entladung des hohen Spannungsstoßes nach Erde und danach eine erneute Isolierung des Ableitweges, damit der Durchfluss eines nachfolgenden Leistungsströmes durch den Ableiter hindurch verhindert ist. In Fig. 1 sind nur zwei Funkenstreckenanordnungen 8 und 9 dargestellt. Mit den in Reihe geschalteten Funkenstreckenanordnun^i 8-9 etc. sind zahlreiche nichtlineare Ventilwiderstände elektrisch in Reihe geschaltet, von denen einer als Widerstand 10 bezeichnet ist. Dieser Widerstand 10 weist eine elektromagnetische Spule 11 auf, die in einem Isolierkanal 12 angebrachtjund um den Umfang des Widerstandes herum angeordnet ist, um Mittel zu schaffen für eine elektrodynamische Verschiebung der Lichtbögen, die innerhalb der Funkenstreckenanordnung 9 gebildet werden, in eine kühlende Lage zu den Seitenwänden der Lichtbogenkammer. Eine derartige Anordnung ist in der Technik der überspannungsableiter allgemein bekannt. Es sei erwähnt, dass verschiedene Reihenanordnungen und Kombinationen nicht-linearer Ventilwiderstände, wie z.B. des dargestellten Widerstandes 11,und der Funkenstreckenanordnungen, wie z.B. der Anordnungen 8 und 9, verwendet werden können, um verschiedene, angestrebte elektrische Eigenschaften innerhalb der gegebenen überspannungsableiter zu liefern.

Den in Reihe geschalteten Funkenstreckenanordnungen 8,9 etc. sind jeweils die Spannung abstufende, nicht-lineare Widerstände parallelgeschaltet, wie z.B. die Widerstände 13,1^,15 und 16, die parallel zu der Funkenstreckenanordnung 9 liegen (sh. auch Fig. 2). Jeder nicht-lineare Widerstand 13-16 ist elektrisch mit Spiralfedern 20,21 und 22 in Reihe geschaltet, um zwischen den metallischen Endklammern 23 einen elektrischen Kreis zu bilden. Wenn der überspannungsableiter zusammengebaut ist, sind die Klammern 23 in einen elektrischen Kontakt mit jedem der entsprechenden Enden der nicht-linearen Widerstände 13 bis 16 vorgespannt, wie es aus Fig. 2 zu ersehen ist. Die gegenüberliegenden Endstücke des durch die Widerstände 13-16

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gebildeten Reihenwiderstandes sind durch metallische Verbindungen 24 und 25 elektrisch mit Polplatten 26 und 27 auf den äussersten Enden der Funkenstreckenanordnung 9 verbunden. Diese Polplatten 26 und 27 sind dann auf bekannte Weise mit den in Reihe liegenden Funkenstrecken in der Anordnung verbunden. Die Enden der Verbindungen 2k und 25 sind elektrisch sowie mechanisch mit den metallischen Klammern 28 bzw. 29 verbunden, um den Shuntkreis über die Funkenstreckenanordnung 9 zu schliessen, der durch die Verbindungen 2k und 25 sowie den dazwischen liegenden nicht-linearen Widerstandselementen 13-16 gebildet wird. Um einen guten elektrischen Kontakt zwischen den Klammern 28 und 29 sowie den Widerständen 13 und 16 sicherzustellen, sind die Endklammern 23 auf diesen Widerständen bei 28' und 29' mit den Klammern 28 und 29 vernietet.

Es können auch eine grössere oder kleinere Anzahl Funkenstreckenanordnungen 8,9 etc. parallel zu verschiedenen, vorbestimmten nicht-linearen Widerständen geschaltet werden, wie z.B. den Widerständen 13-16, um eine Ableitanordnung für eine gegebene Spannung zu erzeug«. Für eine einfacherere Beschreibung der Erfindung ist jedoch nur eine einzelne in Reihe geschaltete Gruppe von nicht-linearen Widerständen 13-16 dargestellt und anhand einer einzigen Funkenstreckenanordnung 9 beschrieben. Die nichtlinearen Ableitwiderstände 13-16 sind auf einem kreisförmigen keramischen Isolierteil 28 gehaltert. Dieser Teil ist im Querschnitt im allgemeinen L-förmig, um einen die Widerstände tragenden Absatz und nahe seinem Innenumfang einen kreisförmigen Wulst zu bilden, der einen identischen L-förmigen,isolierenden Halterteil 29 aus Keramik, der in dem Gehäuse 2 darüber geschichtet ist, haltert und mit diesem in Kontakt ist. Selbstverständlich werden, je nach Bedarf, in dem restlichen Teil des Gehäuses 2 noch zusätzliche Halterteile aus Keramik verwendet, um für· eine angemessene Halterungsanordnung derjenigen Ableitwiderstände zu sorgen, die für eine richtige Verteilung der Spannung über die Rinkenstreckenanordnungen erforderlich sind,

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wenn der Ableiter seine gewünschten Nenndaten erfüllen soll. In ider bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die L-förmigen Halterteile 28,29 etc. in der Mitte des kreisförmigen Gehäuses mit Abstand angeordnet und durch zahlreiche Isolierstifte 30 und 31 (sh. Fig. 2) gehalten. Diese sind in vorgeformten Rillen auf der oberen Oberfläche des Absatzstückes der Halterungsteile 29,30 etc. angeordnet und weisen bestimmte Längen auf, so dass sie gut zwischen die Innenfläche des Isoliergehäuses 2 und die Aussenfläche des vertikalen Schenkels der L-förmigen Teile 28,29 etc. passen. Es können aber auch andere Mitteüjverwendet werden, um diese Haupthaltungselemente in ihrem bestimmten Abstand innerhalb des Isoliergehäuses 2 zu halten.

Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist die Federvorspannanordnung, die in Figur 2 durch die Federn 20-22 dargestellt ist. Diese Federkraft drückt die in Reihe geschalteten, nicht-linearen Widerstände 13-16 nach aussen in einen festen thermischen Kontakt mit dem Isoliergehäuse 2. Es ist ersichtlich, dass ein Ende des nicht-linearen Widerstandsblockes 13 gegen einen erhöhten Vorsprung 32 stöss't, der in ob· oberen Oberfläche des keramischen Halterungsteiles 28 ausgebildet ist, und das freie Ende des nicht-linearen Widerstandsblockes 16 liegt an einem herausnehmbaren Isolierstift 33 an, der auf geeignete Weise in dem keramischen Isolierteil 28 lösbar befestigt ist. Wenn sich also die Federn in der gezeigten Stellung befinden und der herausnehmbare Stift 33 eingesetzt ist, üben die Federn 20-22 eine genügende Druckkraft aus, um die Widerstände 13-16 fest gegen das Isoliergehäuse 2 zu halten. Um die thermische Leitung der Verbindungn zwischen den Isolierblöcken 13-16 und dem Isoliergehäuse 2 zu verbessern, ist in einer Ausführungsform der Erfindung zwischen jedem der nicht-linearen Widerstandsblöcke 13-16 auf einem erheblichen Teil ihrer äusseren Umfangfläche ein wärmehärtbares Material 3¹J, wie z.B. ein geeignetes Epoxyharz, angeordnet. Dieses Material weist einen

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Ausdehnungskoeffizienten auf, der zwischen dem damit in Beziehung stehenden Ausdehnungskoeffizienten der nicht-linearen Widerstandsblöcke 13-16 und dem Ausdehnungskoeffizienten des Isoliergehäuses 2 aus Porzellan liegt. In einer Modifikation der Erfindung ist für eine weitere Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen den die Wärme erzeugenden Ableitwiderständen und dem Gehäuse 2 der Innenraum des Gehäuses mit einem geeigneten Mittel wie z.B. Helium gefüllt.

Wenn der überspannungsableiter 1 zum Schutz eines Gleichstromfe Übertragungssystems vor hohen Stoßspannungen, die beim Einschalten des Systems oder auf Grund von Naturvorgängei, wie z.B. Blitzschlägen, erzeugt werden, elektrisch in einen Kreis eingeschaltet sind, wird während des Betriebes durch die Leitungs-Gleichspannung ein wesentlicher Ableitstrom kontinuierlich durch den Reihenkreis geschickt, der durch die Ableitwiderstände zwischen der Hoehspannungklemme 3 und der Erdungsklemme 4 des Überspannungsabieiters 1 gebildet wird. Dieser Ableitstrom fliesst durch zahlreiche in Serie geschaltete, nicht-lineare Ableitwiderstände, zu denen die Widerstände 13-16 gehören. Demzufolge dienen diese die Spannung abstufenden Widerstände 13-16 als Wärmeerzeuger, die einen beträchtlichen Anstieg der Temperatur innerhalb des Überspannungsabieiters 1 " herbeiführen. Da der Ableiter 1 hermetisch abgedichtet ist, kann diese Wärme nicht durch direkte Konvektionsströme entweichen, die durch das Gehäuse strömen. Es ist deshalb wichtig, dass die in den nicht-linearen Ableitwiderständen 13-I6 entwickelte Wärme durch andere Mittel auf wirksame Weise aus dem Innenraum des Ableiters 1 entfernt wird. Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese wirksame Wärmeübertragung dadurch erzielt, dass die AbIe!widerstände 13-I6 und ihre Gegenstücke durch eine Federvorspannung in einen guten Wärmeleitungskontakt mit dem Innenraum des Isoliergehäuses 2 gebracht werden. Somit wird die Wärmeableitfähigkeit von den Wärmeerzeugern dadurch wesentlich verbessert, dass der

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Wärmeübertragungsweg verkürzt wird, indem die Ableitwiderstände in die direkte thermische Leitung mit dem Porzellangehäuse eingefügt werden. Aueserdem wird die Fläche des wärmeabstrahlenden Oberflächenbereiches vergrössert, der mit den Ableitwiderständen und der kühleren Umgebung, die den Aussenraum des Gehäuses 2 umgibt, in direktem thermischen Kontakt ist. Auf diese Weise wird die Wärme schneller von der Aussenfläche des Gehäuses 2 abgestrahlt und dadurch werden die Ableitwiderstände 13-16 und ihre Gegenstücke wirksamer gekühlt.

Um nun die Wirksamkeit der Erfindung im Betrieb noch weiter zu verbessern, können gemäss der Erfindung zusätzliche Wärmeabfuhrmittel verwendet werden, um den Innenraum des Gehäuses eines Überspannungsabieiters für besonders hohe Spannung zu kühlen, in denen Ableitwiderstände verwendet sind. Diese entwickeln infolge der Stromwärmeverluste (I R) eine beträchtliche Wärme, die dem hindurch fliessenden Ableitstrom zuzuschreiben sind. Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in schematiseher Form in Fig. 3 gezeigt, um die Verwendung einer Wärmeaustauschvorrichtung für eine derartige angestrebte Wärmeübertragung darzustellen. In Fig. 3 ist ein überspannungsableiter für besonders hohe Spannung mit einem Isoliergehäuse 2 und Stirnkappen 3 und 4 dargestellt, die in der anhand der Fig. 1 beschriebenen Art an dem Gehäuse dichtschliessend angebracht sind. Die inner'en Bauelemente des Überspannungsabieiters 1 können denjenigen ähnlich sein, die anhand der Figuren 1 und 2 im einzelnen beschrieben worden sind. Es sei ferner erwähnt, dass normalerweise viele derartige Einheiten in eine Reihe geschichtet würden, um einen Hochspannungs-überspannungsableiter zu bilden. Um jedoch die Beschreibung dieser erfindungsgemässen Modifikation zu erleichtern, ist in Fig. 3 nur eine solche Einheit dargestellt. Um die Wärmeübertragung von dem Innenraum des Ableitergehäuses 2 zu dessen Aussenraum noch weiter zu verbessern, sind zwei Wärmeaustauschkanäle 35 und 36 vorgesehen. Diese werden von geeigneten Isolierröhren begrenzt, um einen

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Konvektionsstromkanal von gewünschten Orten nahe der Bodenwand des Ableiters 1 zu Austrittsöffnungen am Oberteil des Ableiters zu bilden. Die Enden der Kanäle 35 und 36 sind in geeigneter Weise mit öffnungen dicht schliessend verbunden, die in der Gehäusewandung 2 des Ableiters 1 ausgebildet sind, so dass die hermetische Abdichtung nicht beeinträchtigt ist, die die innere Kammer des Ableiters 1 gegenüber Feuchtigkeitsverunreinigung schützt. Die Kanäle 35 und 36 können direkt in den Wänden des Porzellangehäuses 2 ausgebildet sein oder sie können aus Röhren geformt sein, die auf geeignete Weise innerhalb des Ableiters angebracht sind.

In vielen Fällen erfordern die normalen Konvektionsströme durch die Wärmeaustauschkanäle 35 und 36 eine angemessene Wärmebewegüng, um einen stabilen Betrieb der die spannungsenkenden Widerstandsanordnung sicherzustellen. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine Umwälzanordnung, wie z.B. ein elektrisch betriebenes Gebläse 37> vorgesehen, um ein Kühlmittel, beispielsweise Luft, durch den Wärmeaustauschkanal 36 hindurch und um die Aussenfläche des Isoliergehäuses 2 zu drücken, damit die Kühlwirkung dieser Vorrichtung erhöht wird. In dieser Ausführungsform, in der das Kühlmittel beschleunigt wird, ist ein Thermostat 38 vorgesehen, der in dem Innenraum des Ableiters k neben einem bestimmten nicht-linearen Ableitwiderstand in der Nähe der Mitte des Gehäuses 2 angeordnet ist. Dieser Thermostat hat die Aufgabe, <öi Betrieb des Gebläses 37 in Abhängigkeit von bestimmten Temperaturänderungen in dem Ableitergehäuse 2 zu regulieren. Es ist festgestellt worden, dass die Ableiter dazu neigen, maximale Temperaturen nahe der Mitte des Gehäuses.2 zu entwickeln und aufrechtzuerhalten. Deshalb bietet die Anordnung des Thermostaten 38 an diesem Punkt eine genaue und wirksame Temperaturregelung.

Auch Fig. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung. Wiederum werden die gleichen Bezugszahlen zur Bezeichnung

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solcher Teile verwendet, die denjenigen in den vorhergehenden Figuren ähnlich sind. Somit ist schernatisch ein überspannungsableiter 1 mit einem Isoiiergehäuse 2 und Stirnkappenpolen 3 und 4 gezeigt. Ein vollständig abgeschlossener, hermetisch abgedichteter, und elektrisch isolierter Wärmeaustauschkanal 39 ist mit einer integralen Kühlmittelpumpe 40, einem Ventil 41 und einem parallelgeschalteten Wärmetauscher in Form eines Kühlers 42 versehen, der auf der Aussenseite des Ableiters 1 angeordnet ist. Der Kühler 42 ist selbstverständlich elektrisch von den spannungsführenden Teilen des Ableiters isoliert. Das Ventil 4l wird durch den Thermostaten 43 geregelt., der an einem bestimmten Punkt innerhalb des Ableitergehäuses - in dessen Mitte - angebracht ist und das Ventil regelt, damit das Wärmeaustauschmittel in Abhängigkeit von bestimmten Temperaturänderungen des durch das Ventil 41 fliessenden Mittels im richtigen Maße zwischen dem Kühler 42 und dem Shuntteil des Wärmeaustaus chkanales 39 aufgeteilt wird.

Schliesslich ist in Fig. 5 noch eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der zahlreiche überspannungsableiter in einem Wärmeübertragungssystem zusammengefasst sind, um die thermische Stabilität eines jeden Ableiters zu verbessern. Eine derartige Anordnung ist besonders wünschenswert bei Gleichstrom-Ableitern der Flip-Flop-Art, in denen praktisch identische Ableiter elektrisch parallel zueinander und in Reihe mit zusätzlichen Funkenstrecken geschaltet sind. Es ist jedoch offensichtlich, dass diese Ausführungsform der Erfindung ebenso bei anderen Anordnungen von überspannungsableitergehäusen mit dichtem Abstand anwendbar ist. Obwohl zahlreiche überspannungsableiter in einem derartigen System verwendet werden können, sind wiederum für eine einfache Darstellung in Fig. 5 nur zwei Gehäuse 44 und 45 eines Überspannungsabieiters dargestellt. Jedes dieser Ableitergehäuse 44 und 45 enthält normalerweise zahlreiche geschichtete Funkenstreckenanordnungen, die den oben anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Anordnungen ähnlich sind. Ein Wärraeaustauchkühler 42 ist durch die Leitungen 46 und #7

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mit einem hermetisch abgedichteten Kanal 48 verbunden, der in Wärmeaustauschrelation durch beide überspannungsableiter 44 und 45 hindurchführt. Zur Erleichterung des Transportes des Wärmeaustauschmittels durch die Kanäle 46-48 hindurch ist eine Pumpe 40 vorgesehen, die in der oben anhand der Figuren 3 und 4 beschriebenen Weise thermostatisch regelbar sein kann.

Da die das Kühlmittel leitenden Kanäle 46-48 im allgemeinen von dem Hochspannungende der Gehäuse 44 und 45 des Ableiters zu dessen Ende führen, das auf Erdpotential liegt, müssen diese Kanäle auf geeignete Weise isoliert sein, um einen Durchschlag des Ableiters zu verhindern. In einer Modifikation der Erfindung sind die Kanäle 46-48 an ihren entsprechenden Endstücken mit , den gegenüberliegenden Enden des Gehäuses 2 dicht schliessend verbunden und dienen auf einfache Weise zur Bildung von Leitungen zwischen den Gehäusen 44 und 45 und dem Wärmetauscher 42. In dieser Ausführungsform zirkuliert das Kühlmittel frei durch den Innenraum der Gehäuse 44 und 45 und befindet sich in. gutem Wärmeaustausch mit den darin befindlichen Wärmeerzeugern, wie z.B. den Ableitwiderständen.

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Claims (1)

1. - 15 Patentansprüche

   Γΐ.) überspannungsableiter, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Abfuhr der Wärme von dem Ableiter.

   2. überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung zur Abfuhr der Wärme Wärmeaustauschmittel aufweist.

   3. überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass der Ableiter ein Isoliergehäuse (2) mit einer darin befindlichen abgeschlossenen Kammer aufweist und die Wärmeaustauschmittel mindestens einen strömungsmittelleitenden Kanal (35-36,39) aufweisen, der sowohl mit dem Innenraum als auch mit dem Außenraum der Kammer in Wärmeaustauschbeziehung steht.

   4. überspannungsableiter nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , dass der Kanal (35-36,39) sich bB in die Kammer erstreckt.

   5. überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der Kanal (35-36,39) gegenüber der Kammer abgeschlossen ist, so dass ein Strömungsmittelaustausch zwischen dem Kanal und der Kammer verhindert ist.

   6. Überspannungabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeabführvorrichtung eine Umwälzanordnung (37) für das Strömungsmittel aufweist, so dass die Strömung eines Kühlmittels im Wärmeaustauschverhältnis mit dem überspannungsableiter steuerbar ist.

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   7. überspannungsableiter nach Anspuch 6, dadurch gekennzeichnet , dass die ÜmwäIzanordnung mindestens ein Gebläse (37) umfasst, das in der Nähe des überspannungsableiter angeordnet ist, und dass das Kühlmittel Luft ist.

   8. überspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , dass ein Steuermittel (T) zur Steuerung des Betriebes der Umwälzanordnung (37) vorgesehen ist.

   9. überspannungsableiter nach Anspruch 8,d.adurch g e kennzeichnet, dass das Steuermittel (T) auf Temperaturänderungen anspricht.

   10. überspannungsableiter nach Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeabfuhrvorrichtung eine Strömungsmittelatmosphäre enthält, die innerhalb des überspannungsableiter gehalten und für eine Verbesserung der Wärmeübertragung van dem Innenraum des Ableiters zu dessen Aussenraum bestimmt ist.

   11. überspannungsableiter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , dass das Strömungsmittel eine Mischung von Gasen enthält.

   12. Überspannungabieiter nach Anspruch 10, d a d u r ch gekennzeichnet, dass das Strömungsmittel eine elektrisch isolietende Flüssigkeit enthält.

   13. überspannungsableiter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein hohles Isoliergehäuse (2) mit einer darin befindlichen, im wesentlichen gas- und/oder flüssigkeitsdichten Kammer, zahlreichen in Reihe geschalteten Funkenstrecken und mindestens einem Block aus nicht-linearem Widerstandsmaterial (13-16), der innerhalb der Kammer elektrisch mit Funkenstrecken

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   in Reihe geschaltet ist, zusammen mit einer Spannungsabstufungsanordnung zur Entladung der Spannung über die Funkestrecken in vorbestimmter Weise.

   14. überspannungsableiter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet , dass die Spannungsabstufungsanordnung zahlreiche Impedanzen aufweist, die jeweils elektrisch parallel zu mindestens einer der Funkenstrecken geschaltet sind, und dass die Wärmeabfuhrvorrichtung Haltemittel aufweist, die die Impedanzen im Warmeaustauschverhältnis zu dem Isoliergehäuse (2) halten.

   15. überspannungsableiter nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , dass die Haltemittel eine Federanordnung (20,21,22,24,25) aufweist, die innerhalb des Isoliergehäuses (2) angebracht und dadurch jede Impedanz in das Wärmeaustauschverhältnis vorgespannt ist.

   16. überspannungsableiter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet , dass jede Impedanz zahlreiche nichtlineare Widerstandsblöcke aufweist und die Federanordnung zahlreiche getrennte Federn (20-22) umfasst, die jeweils zwischen mindestens zwei Blöcken angeordnet sind, so dass diese in eine solche Lage vorgespannt sind, se dass das Wärmeaustauschverhältnis vergrössert ist.

   17. überspannungsableiter nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein röhrenförmiges Isoliergehäuse (2), zahlreiche nicht-lineare Widerstandsblöcke (13-16), wobei die Wärmeabführvorrichtung einen kreisförmigen Isolierteil (28) aufweist, der innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und die Blöcke in ihrem Abstand/dessen Umfang haltert, und die Feder anordnung (20,21,22,24,25) zur Vorspannung jeden Blockes in ein Wärmeaustauschverhältnis mit dem Isoliergehäuse (2).

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   •Ιδ. Überspannungsabieiter nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch ein thermisch leitfähiges Material (34), das auf entsprechende Weise zwischen dem Gehäuse und jedem Block angeordnet ist, so dass dazwischen die Wärmeleitfähigkeit verbessert ist.

   19. überspannungsableiter nach Anbruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Material (3¹O ein Epoxiharz mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten ist, der zwischen den entsprechenden Koeffizienten der Blöcke und des Gehäuses liegt.

   20. überspannungsableiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere überspannungsableiter (4³J₉45) zusammen angeordnet werden, die jeweils ein Isoliergehäuse und darin angeordnete Wärmeerzeuger aufweisen, und diese Gesamtanordnung Wärmeaustauschmittel (42,48) zum Wärmetransport zwischen dem Innenraum und dem Aussenraum jedes Gehäuses aufweist.

   21. Überspannungsableiter nach Anspruch 2O₃ dadurch gekennzeichnet , dass die Wärmeaustauschmittel wenigstens einen gas- und/oder flüssigkeitsdleitenden Kanal (48), der im Wärmeaustauschverhältnis zu dem Innenraum jedes Gehäuses und dessen Aussenraum angeordnet ist₉ in dem Kanal (48) ein Strömungsmittel und eine Umwälzanordnung (P) für das Strömungsmittel aufweisen, so dass das Strömungsmittel durch den Kanal (48) treibbar ist.

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