DE1935190A1 - Funkenstreckenanordnung fuer Gleichstrom-UEberspannungsableiter - Google Patents

Description

Funkenstreckenanordnung für GIeichstrom-Überspannungsableiter

Die Erfindung bezieht sich auf Funkenstrecken in Überspannungsableitern mit Strombegrenzung und insbesondere auf Mittel zur Einleitung einer elektrischen Entladung in einen Lichtbogen, der zwischen den Funkenstreckenelektroden eines Gleichstrom-Überspannungsableiters gebildet ist, um die Löschung dieses Lichtbogens zu erleichtern.

Wie allgemein bekannt ist, werden Überspannungsableiter in elektrischen Systemen zur Erfüllung von zwei grundlegenden Funktionen verwendet. Erstens werden Überspannungsableiter an bestimmten Punkten mit einem System verbunden, um dieses vor Beschädigungen infolge von Überspannungsstöften zu schützen, die durch transiente Spannungen dieses Systems eingeleitet werden können. Diese können beispielsweise infolge

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von normalen SchaItvorgängeη oder durch Blitzeinschlag in das System entstehen. Die Überspannungsableiter erfüllen diese Hauptaufgabe durch Ableitung derartiger Spannungsstöße zur Erde, so daß kein Bauteil des geschützten Systems einer Überspannung unterworfen wird, die dieses Bauteil oder ein anderes oder die Isolation beschädigen würde. Die zweite Hauptaufgabe der Überspannungsableiter besteht darin, nach der Entladung die Spannungsfestigkeit der Entladungsstrecke nach Erde erneut herzustellen.

Um die Fähigkeit des Überspannungsabieiters, nach der Entladung die Spannungsfestigkeit erneut herzustellen, zu verbessern, ist es bekannt, strombegrenzende Funkenetrecken in Reihe mit dem Entladekreis des Ableiters zu schalten. Derartige Funkenstrecken erhöhen nach einem Überschlag des Ableiters stark die Spannung des Lichtbogens, der einen Entladekreis durch den Ableiter hindurch nach Erde schließt. Diese schnelle Erhöhung der Bogenspannung wird auch durch Verlängerung und Kühlung des Bogens erreicht, der zwischen den Hauptfunkenstrecken des Überspannungsableiters gebildet ist. Indem somit die Bögen in dem Entladekreis des Ableiters verlängert werden, wird der Bogenwiderstand stark vergrößert und deshalb wird über den entsprechenden Funkenstrecken des Ableiters ein größerer Spannungsabfall entwickelt. Selbstverständlich wird gleichzeitig durch Einschaltung eines vergrößerten Reihenwiderstandes der durch den Ableiter fließende Strom begrenzt. Diese Funktion der strombegrenzenden Funkenstrecken, kombiniert mit der Wirkung von in Reihe geschalteten Ventilwiderständen, die in herkömmlichen Überspannungsableiter!! verwendet werden, dient dazu, eine schnelle Löschung eines Lichtbogens zu erleichtern und die Spannungsfestigkeit der Ableiter nach einem transienten Überspannungsstoß von einem geschützten Wechselstromsystem herzustellen. Im wesentlichen wird die Spannungsfestigkeit des Ableiters durch Einschaltung eines hohen Reihenwiderstandes in den Entladungskreis des Ableiters durch diese Mittel wiederhergestellt, da der Widerstand eine Rückzündung des Licht-

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bogens auf wirksame Weise verhindert, wenn der nachfolgende Wechselstrom im Nulldurchgang gelöscht worden ist.

überspannungsableiter, die für einen Schutz von elektrischen GIeichstrorasystemen gedacht sind, müssen auch mit Mitteln zur schnellen Löschung des nachfolgenden Starkstromes versehen sein, damit die Spannungsfestigkeit zur Isolierung des Systems gegen Erde nach der Entladung eines transienten Überspannungsstoßes wiederhergestellt werden kann. Selbstverständlich durchläuft der nachfolgende Starkstrom derartiger Systeme nicht periodisch einen Nulldurchgang, sondern tendiert vielmehr dazu, sich auf einem Wert zu stabilisieren, der gleich der Leitungsgleichspannung des Systems ist. Deshalb müssen die Löschvorrichtungen in Gleichetromableitern den nachfolgenden Strom unterbrechen, der einem gleichbleibenden Spannungswert nahe der normalen Leitungsspannung des geschützten Systems entspricht.

Infolge der Natur von überspannungsableitern und den Funktionen, die sie ausüben, ist es wünschenswert, daß derartige Torrichtungen zur Bogenlöschung in einer unempfindlichen Form ausgebildet sind, die automatisch und zuverlässig ohne häufige Wartung oder Inspektion arbeitet. Deshalb ist es nach Möglichkeit erwünscht, zur Durchführung dieser Funktion mechanisch und elektrisch einfache Vorrichtungen vorzusehen. Außerdem ist es vorteilhaft, die überspannungsableiter mit einem richtigen und genau-bestimmten Überschlagsspannungswert und Verhältnis der Löschspannung zu der Überschlagspannung zu versehen. Wenn die Überschlag- und Löschspannungen der überspannungsableiter richtig vorherbestimmt werden können, ist es möglich, die Entwurfparameter der geschützten Systeme zu verbessern, so daß eine optimale Leistungsfähigkeit der mit dem System verwendeten überspannungsableiter erreicht werden kann. Bisher ist es für wünschenswert befunden worden, Mittel zur Einstellung des Verhältnisses der Überschlagspannung zur Löschspannung eines WechseIstrora-Überspannungsableiters zu schaffen und erfindungsgemäß wird nun eine Funkenstreckenanordnung für einen GIeich-

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strom-Uberspannungsableiter Mit Mitteln zur Einstellung dieses Verhältnisses angegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Funkenstreckenanordnung zu schaffen, die Mittel zur automatischen Erleichterung der Löschung eines darin gebildeten Lichtbogens bei einer genau bestimmten Bogenspannung aufweist. Ferner beinhaltet die Erfindung eine Funkenstreckenanordnung mit einer verbesserten Vorrichtung zur genauen Einstellung des Verhältnisses der Uberschlagspannung zu der Löschspannung. Außerdem besitzt der erfindungsgemäße Gleichstrom-Überspannungsableiter eine strombegrenzende Funkenstreckenanordnung mit verbesserten elektrodynamischen Mitteln zur Verlängerung des Lichtbogens.

Diese Aufgabe wird in einer AusfUhrungsform der Erfindung da- -durch gelöst, daß ein Gleichstrom-Überspannungsableiter mit einer Funkenstreckenanordnung versehen wird, die ein Paar im Abstand angeordnete Hauptelektroden aufweist, die in einer Lichtbogenkammer angeordnet sind. Diese Lichtbogenkammer ist dazu bestimmt, einen zwischen den Hauptelektroden gezogenen Lichtbogen aufzunehmen und zu kühlen. Gemäß der Erfindung sind in der Lichtbogenkammer in einer bestimmten Entfernung von den Hauptelektroden eine oder mehrere Hilfselektroden derart angeordnet, daß ein in die Lichtbogenkammer gezogener Lichtbogen elektrisch mit den Hilfeelektroden in Kontakt kommt, wenn die Lichtbogenspannung einen vorherbestimmten Wert erreicht. Schließlich ist eine Hilfsllchtbogenkammer vorgesehen, um die Aufgabe der LichtbogenEBchung gemäß der Erfindung möglichst gut zu erfüllen.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beschreibung und Zeichnungen von 3 Ausführungsformen gemäß der Erfindung näher erläutert.

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Figur 1 ist eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Gleichstrom-Überspannungsableiters, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt.

Figur.2 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung des in Figur 1 gezeigten Überspannungsabieiters.

Figur 3 ist eine Draufsicht der in Figur 1 gezeigten Funkenstreckenanordnung nach einem Schnitt entlang der Ebene 3-3 in Figur 1 zusammen mit einem Schaltbild eines Teiles der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Figur 4 ist eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht und zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Funkenstreckenanordnung gemäß Figur 3 in der Ebene 4-4 in Figur 3.

Figur 5 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Funkenstreckenanordnung.

Figur 6 ist eine schematische Draufsicht und ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Lichtbogenkammer einer Funkenstreckenanordnung und zeigt die Relation zu einem geschützten elektrischen System.

Figur 1 zeigt einen Überspannungsableiter 1 mit einem röhrenförmigen Isoliergehäuse 2, das mit leitfähigen Stirnkappen 3 und 4 versehen ist, die durch ein geeignetes Bindemittel oder eine Kunstharzverbindung 5 mit dem Gehäuse abgedichtet sind. Eine metallische Platte 6 verhindert einen Eintritt von Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses 2. Diese Platte 6 ist in einen dichtschließenden Eingriff mit einem kreisförmigen Federring 7 gedrückt, der in einer vorgeformten runden Vertiefung 8

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um die obere Stirnfläche des Gehäuses 2 herum angeordnet ist. Auf ähnliche Weise ist das untere Ende des Gehäuses 2 durch eine zerreißbare, druckempfindliche Membran 9 dicht verschlossen, die gegen einen kreisförmigen Dichtring IO gedrückt ist, um diesen mit entsprechenden Verformungen in eine Justierrille in dem Bodenende des Gehäuses 2 zu drücken. Ein Gaskanal 12 stellt für diejenigen Gase eine Verbindung von dem Innenraum des Gehäuses 2 durch die Stirnkappe 4 hindurch zur Atmosphäre dar, die bei einem Fehler des Ableiters erzeugt werden, was einen Bruch der Membran 9 zur Folge hat. Eine derartige Anordnung ist in der Technik der Überspannungsableiter allgemein bekannt.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Block 13 eines nicht-linearen Ventilwiderstandes befestigt, der auf der zerreißbaren Membxn 13 ruht und auf seiner oberen Fläche eine Polplatte 14 der Funkenstreckenanordnung 15 trägt. Die Funkenstreckenanordnung 15 weist eine zweite Polplatte 16 auf, die auf deren obersten Fläche angebracht ist. Um den Ventilwiderstand 13 und die Funkenstreckenanordnung 15, elektrisch-leitend zusammenzuhalten, ist zwischen die Polplatte 16 auf der Funkenstreckenanordnung 15 und die Endpolplatte 6 des Überspannungsabieiters 1 eine zusammengedrückte Schraubenfeder 17 gepreßt, die einen zwischen ihren gegenüberliegenden Enden verlaufenden Nebenschlußbügel 18 aufweist. Die spezielle Schaltung und der in der Funkenstreckenanordnung 15 verwendete Elektrodenaufbau, der einen wesentlichen Teil der Erfindung darstellt, wird im folgenden noch genauer beschrieben. An dieser Stelle sei aber derauf hingewiesen, daß die Funkenstreckenanordnung 15 zahlreiche poröse Isolierscheiben A, B, C und D enthält, die in passenden Paaren auf entgegpigesetzten Seiten einer stromleitenden Spule 19 aufgeschichtet sind. Diese Spule entwickelt einen Magnetfluß, um die Lichtbogenverschiebung innerhalb der Funkenstreckenanordnung auf bekannte Weise zu erleichtern. Schließlich können auch die einzelnen Bauteile des Überspannungsabieiters 1,

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soweit sie bisher beschrieben worden sind, aus irgendeinem geeigneten Material oder Materialkombinationen ausgebildet und in verschiedenen herkömmlichen Konfigurationen angeordnet sein.

Die elektrische Funktion und die Anordnung der Betriebsteile des überspannungsableiter 1 werden aus der Figur 2 besser verständlich, in der diese Betriebeteile in Form eines Schaltbildes dargestellt sind. Zwischen den Stirnkappenpolen 3 und 4 des überepannungsableiters 1 ist ein Reihenkreis gebildet, der das nicht-lineare Widerstandsventil 13 und zwei in Reihe geschaltete Hauptfunkenstrecken A*-B* sowie C-D' enthält. Zwischen diesen Hauptfunkenstrecken liegt elektrisch in Reihe geschaltet die den Bogen verschiebende Spule 19 und eine überspannungsschutzstrecke 20 für die Spule 19. Bei normaler Verwendung würde der somit beschriebene Schaltkreis elektrisch durch einen geeigneten Leiter 21 mit einem Leiter 22 eines elektrischen Systems verbunden sein, der durch den Ableiter zu schützen ist. Weiterhin würde die Polplatte 4 des Ableiters normalerweise geerdet sein, wie es in Figur 2 dargestellt ist. Selbstverständlich können auch zahlreiche überspannungsableiter elektrisch in Reihe geschaltet werden, und die Anzahl der Hauptfunkenstrecken innerhalb jedes gegebenen Ableiters kann nach Wunsch in Abhängigkeit von der bestimmten Überschlagsspannung und der Löschspannung, die ein gegebenes System erforderlich macht, verändert werden. Die in Figur 2 gezeigten Schaltungsteile bis 34 "werden im folgenden anhand der Figur 3 beschrieben.

In Figur 3 ist eine Ansicht von oben auf die poröse Isolierscheibe B der in Figur 1 gezeigten Funkenstreckenanordnung dargestellt. Zwei Hauptelektroden 23 und 24 der Funkenstrecke sind in einer bestimmten Entfernung voneinander angeordnet und auf der oberen Fläche der Scheibe B befestigt, um dazwischen eine Hauptfunkenstrecke zu bilden. Es kann irgendein bekanntes Mittel verwendet werden, um die Häuptelektroden 23 und 24 in dieser Abstandslage auf der Scheibe B zu halten. Die Elektro-

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den 23 und 24 weisen mit den Elektroden aus einem Stück bestehende Böge η hörner 23' und 24* auf, die eine Hörnerf unkenstreck'e bilden, welche zur schnellen Verschiebung und Dehnung oder Verlängerung eines zwischen den Elektroden 23 und 24 gebildeten Bogens nach außen dienen. Die obere Fläche der Isolierscheibe B ist im wesentlichen flach, außer den erhabenen integralen Zähnen 25, die mit gleichen Abständen auf etwa den halben Scheibenurafang angeordnet sind, und einer Kante 41 um den Scheibenumfang herum. Es sei erwähnt, daß die untere Fläche der Isolierscheibe A der Funkenstreckenanordnung 15 (s. Figur 1) ebenfalls im wesentlichen flach ist. Aber auch sie ist mit erhabenen Zähnen versehen, die so ausgelegt sind, daß sie mit den Zähnen 25 auf der oberen Fläche der Platte B ineinander passen, so daß durch die entsprechenden ineinandergreifenden Zähne auf den Scheiben A und B ein bogendehnender Kanal ge- -bildet ist, wenn ein Lichtbogen von der Funkenstrecke 23-24 zwischen diese Zähne gelenkt wird. Derartige gekrümmte, den Lichtbogen verlängernde Kanäle sind auf dem Gebiet der überspannungsableiter allgemein bekannt und deshalb soll die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt sein.

Nach der schematischen Darstellung in Figur 3 ist die Elektrode 23 über einen Leiter 26 mit einem Ventilwiderstand 13 und dann über einen zweiten Leiter 27 mit Erde verbunden. Diese vereinfachte schematische Darstellung dient selbstverständlich nur zur Abkürzung der Beschreibung der Erfindung. Die üblicherere und in Figur 2 gezeigte Anordnung, die die zusätzliche Hauptfunkenstrecke C*-D^f in Reihe mit dem nicht-linearen Widerstand 13 enthält, gibt die in dem überspannungsableiter 1 verwendete Schaltung deutlicher wieder. Wiederum 1st der Einfachheit halber die Elektrode 24 als direkt über einen Leiter 21 mit einer Leitersammeischiene 22 des zu schützenden Systems verbunden dargestellt. Die Sammelschiene soll normalerweise einen Gleichstrom bei einer bestimmten, im wesentlichen konstanten Spannungshöhe führen. Um nun die Betriebseigenschaften

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der Funkenstreckenanordnung 15 gemäß der Erfindung zu verbessern, ist ein Paar Hilfselektroden 28 und 29 an bestimmten Punkten mit Abstand zu einander auf dem Umfang der oberen Fläche der Platte B angeordnet. Die Elektrode 28 ist elektrisch durch einen Leiter 30 über einen Reihenwiderstand 31 mit der Elektrode 23 der Hauptfunkenstrecke verbunden. Die andere Hilfselektrode 29 steht auf gleiche Weise durch einen Leiter 32 über einen Reihenwiderstand 33 elektrisch mit der anderen Elektrode 24 der Hauptfunkenstrecke in Verbindung. Ein Kondensator 34 ist, wie Figur 3 zeigt, zwischen die Leiter 30 und 32 und somit zwischen die Hilfselektroden 28 und 29 geschaltet. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Widerstände 31 und 33 so gewählt, daß sie den in dem Hilfselektrodenkreis fließenden Strom begrenzen, wenn den Elektroden 23 und 24 eine Stoßspannung aufgedrückt wird. Ferner sind in dieser Ausführungsform die Hilfselektroden 28 und 29 in vorgeformten Öffnungen durch die obere Fläche der Kante 41 auf der Scheibe B hindurch angeordnet und darauf in ihrer Lage in der Weise festgeklebt, daß ein Lichtbogen, der von den Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke magnetisch nach außen geblasen wird, gleichzeitig mit den inneren Spitzen der Hilfselektroden 28 und 29 in Berührung kommt. Die Kapazität des Kondensators 34 ist so gewählt, daß er eine geeignet große elektrische Ladung speichern kann, um die Löschung eines Lichtbogens in der Lichtbogenkammer der Funkenstreckenanordnung 15 zu erleichtern, wie es im folgenden noch beschrieben wird.

Beim Betrieb dieser bevorzugten Ausführungsform der Funkenstreckenanordnung ist verständlicherweise der Zwischenraum zwischen den Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke ausreichend, damit bei einer normalen Leitungsspannung auf dem geschützten System 22 zwischen diesen Elektroden kein Lichtbogen gebildet wird. Wenn jedoch von dem System 22 durch den Leiter 21 ein hoher Spannungsstoß auf die Funkenstreckenelektrode 24 übertragen wird, erfolgt ein Überschlag über die Elektroden 23 und 24, falls diese Spannung die vorbe-

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stimmte Überschlagspannung überschreitet. Da der Ventilwiderstand 13 gegenüber dem hohen Spannungsstoß eine relativ kleine Impedanz aufweist, entlädt sich der Spannungsstoß über den Ableiter zur Erde, ohne daß die Isolation oder die Betriebsteile des Systems 22 übermäßig gefährdet werden. Nachdem der Hochspannungsstoß mit Erfolg abgeleitet worden ist, fließt weiterhin ein Gleiehspanmmgs-Starkstrom durch den Lichtbogen 35, selbst nachdem die kombinierte Wirkung der Hörnerfunkenstrecke 23^l-24· und des durch die Spule 19'entwickelten elektromagnetischen Feldes dazu dient, den Lichtbogen 35 von der durch die Elektroden 23 und 24 begrenzte Funkenstrecke nach außen in eine Berührung mit den den Lichtbogen dehnenden Zähnen 25 zu verschieben. In dieser verlängerten Lage ist jedoch die Bogenspannung wesentlich erhöht und diese Spannung lädt den Kondensator 34 über den Widerstand 33 auf einen Spannungswert auf, der von der bei einer gegebenen Anwendung gewählten Größe der Widerstände 31 und 33 abhängt, der aber im wesentlichen gleich der Bogenspannung in der bevorzugten Ausführungsform ist. In diesem Augenblick des Löschvorganges kommen die Hilfselektroden 28 und 29 mit dem sich verlängernden Lichtbogen 35 in Kontakt; und sobald dieser elektrische Kontakt hergestellt ist, wird durch den Lichtbogen 35 ein Reihenkreis einschließlich des Ladekondensätors 34 über die Elektroden 28 und 29 geschlossen. Da nun die Spannung an dem Kondensator 34 gleich der gesamten Lichtbogenspannung ist, während der Spannungsabfall über dem Lichtbogen zwischen den Elektroden 28 und 29 nur etwa 1/3 der Gesamtbogenspannung beträgt, wird der Kondensator 34 augenblicklich in die Lichtbogenkammer entladen und löscht somit den zwischen den Elektroden 28 und 29 liegenden Teil des Lichtbogens 35. Insbesondere sei erwähnt, daß die Anordnung der Elektroden 28 und 29 bezüglich des Kondensators 34 bewirkt, daß der Entladestrom von dem Kondensator 34 der Polarität des primären Lichtbogenstromes zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 entgegengesetzt gerichtet ist. Indem also mindestens 1/3 des Lichtbogens 34 gelöscht wird, wird ein sehr starkes Dielektrikum, nämlich die Luftstrecke zwischen den Hilfselektroden

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28 und 29, in den Reihenkreis zwischen den Elektroden 23 und 24 der Funkenstrecke eingeschaltet. Deshalb wird der Lichtbogen

35 gelöscht und es erfolgt keine Rückzündung, da jetzt der Hauptfunkenstrecke nur .die normale Leitungsspannung des Systems 22 aufgedrückt wird.

Die Elektrode 28 ist so dargestellt, daß sie bis zu einen Punkt nahe der innersten Enden der Zähne 25 in die Lichtbogenkammer

36 hineinragt, so daß sie über einem Kanal 42 angeordnet ist, der durch eine öffnung in der oberen Fläche der Platte B gebildet ist. Wie Figur 4 zeigt, stellt der Kanal 42 eine gasleitende Verbindung zwischen der Hauptlichtbogenkammer 36 und einer Hilfslichtbogenkammer 37 dar, die in der Isolierscheibe oder der Platte B darunter ausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu der Ebene der Hauptlichtbogenkammer 36 verläuft. Es sei darauf hingewiesen, daß in dieser Ausführungsfora das innerste Ende der Hilfselektrode 28 in einer vertikalen Ebene liegt, d.h. auf der Innenseite der Mittellinie der elektromagnetischen Spule 19. In dieser Anordnung wird durch die oben beschriebene Funktion des durch die elektromagnetische Spule 19 entwickelten magnetischen Feldes, das den Lichtbogen 35 von den Elektroden 23 und 24 nach außen treibt, weiterhin bewirtet, daß der zwischen den Hilfselektrode» 28 und 29 in entgegengesetzter Richtung gebildete Entladebogen verschoben wird» Mit anderen Worten dient diese umgekehrte elektromagnetische Kraft zusammen mit der durch den Lichtbogen erzeugten' Gftsströmung in die Hilfslichtbogenkammer 37 hinein dazu, den Entladebogen mit entgegengesetzter Stromrichtung, der zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 gebildet ist, In die Kammer 37 zu treiben, wo er schnell in die Länge gezogen und gelöscht wird. Zusätzlich wird diese sekundäre Lichtbogenlöschung der Erfindung verstärkt durch ein Paar den Lichtbogen verschiebende Leiterteile 37* und 37««, die in Figur 3 dargestellt sind. Diese Teile sind in der Lichtbogenkammer 37 zur Bildung einer Hörnerfunkenstrecke angeordnet, deren Hörner sich von der äußeren Oberfläche der Scheibe B weg nach außen erweitern, im allgemeinen in Richtung auf die Elektroden 23 und 24 der Haupt-

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funkenstrecke. Um diese Wirkung der Bogenverschiebung noch weiter zu erleichtern, ist die Hilfslichtbogenkammer 37 durch einen Kanal 38 hindurch zu der Umgebungsluft hin entlüftet. Selbstverständlich kann auch nahe des Umfanges der Hilfslichtbogenkammer 37 eine gekrümmte, den Lichtbogen, streckende Oberfläche vorgesehen sein, und es können auch andere Gasentlüftungen als der Kanal 38 verwendet werden.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt in der Fähigkeit, eine genaue leicht einzustellende Lichtbogenlöschspannung für die Funkenstreckenanordnung 15 zu schaffen. In Figur 5 ist eine andere Ausführungsform gezeigt, die, zusammen mit anderen einzigartigen Merkmalen, ein bevorzugtes Mittel zur Schaffung dieser gewünschten Betriebseigenschaften darstellt. Zwischen den Isolierplatten A und B ist eine der Hilfselektroden 28 gezeigt, die einen mit Gewinde versehenen Metallteil aufweist. Dieser Metallteil kann gedreht werden, um den Abstand seines innersten Endes bezüglich der Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke einzustellen. In dieser Ausführungsform sind die Hilfselektroden 28 innerhalb der Lichtbogenkammer 36 angeordnet, so daß sich ihre innersten Enden nahe der äußeren Umfangewandung oder der Kante 41 der Funkenstreckenanordnung 15 befinden. Deshalb muß ein Lichtbogen 35 (s. Figur 2), der zwischen den Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke gedehnt wird, von der Hauptfunkenstrecke bis zu einem Punkt nahe einer maximalen Verlängerung verschoben werden, bevor er elektrisch mit den Hilfselektroden 28 und 29 in Kontakt kommt. Diese Hilfselektroden führen dann dem Lichtbogen eine elektrische Ladung

umgekehrter Polarität von einer Spannungequelle zu, beispielsweise von dem Kondensator 34, um die Löschung des Lichtbogens 35 zu erleichtern, wie oben beschrieben worden ist. Da die Hauptlichtbogenspannung direkt proportional zu der Lichtbogenlänge und dem Grad der Berührung zwischen dem Lichtbogen und der gekrümmten, von den Zähnen 25 begrenzten Strecke ist, wird offensichtlich, daß die Spannung, bei der die Hilfselektroden 28 und 29 mit dem Lichtbogen 35 in Kontakt kommen, durch

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Drehen der Hilfselektroden 28 und 29 genau eingestellt werden kann. Dies geschieht durch Drehung der Hilfselektroden 28 und 29, um den Abstand ihrer innersten Enden bezüglich der Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke zu regulieren. Auf diese Weise kann die Löschspannung der Funkenstreckenanordnung innerhalb angemessen weiter Grenzen genau eingestellt werden.

Die in Figur 5 gezeigte Ausführungsform der Erfindung zeigt weiterhin einen gasleitenden Kanal 39. Das eine Ende dieses Kanals ist direkt unterhalb des innersten Endes der Hilfselektroden 28 und 29 angeordnet, und das andere Kanalende steht mit der Außenfläche der Isolierplatte B in Verbindung. Es sei darauf hingewiesen, daß die innersten Enden der Hilfselektroden 28 direkt über der Mitte der elektromagnetischen Spule 19 angeordnet sind. Infolge dieser relativen Lage der Hilfselektroden 28 und 29 bezüglich der Spule 19 ist, wenn ein Lichtbogen 35 mit diesen Elektroden in Kontakt kommt, die den Lichtbogen verschiebende Kraft, die von dem durch die Spule 19 erzeugten magnetischen Feld auf den Lichtbogen ausgeübt wird, im wesentlichen neutral. Das bedeutet, daß das Magnetfeld den zwischen den Elektroden 28 und 29 gebildeten Entladungsbogen bezüglich der Außenumfangsflachen der Platten A und B weder nach innen noch nach außen lenkt. Demgemäß wird die Hauptverschiebungskraft auf den zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 gebildeten Lichtbogen durch die Blasung der aufgrund des Lichtbogens erzeugten Gase durch den Auslaßkanal 39 hindurch ausgeübt. Diese Gase drücken den Entladebogen mit entgegengesetzter Stromrichtung, der durch den Strom von dem Kondensator 34 gebildet ist, in Richtung auf den Außenumfang der Platten A und B, wo er wiederum dem durch die Spule 19 erzeugten elektromagnetischen Feld ausgesetzt ist. Das Magnetfeld nahe der Außenfläche der Teile A und B drückt den Lichtbogen umgekehrter Stromrichtung nach außen, so daß diese zusammengesetzten Kräfte den Entladebogen schnell verlängern und löschen, um somit die Löschung des Hauptτ lichtbogens 35 zwischen den FunkenStreckenelektroden 23 und 24 zu erleichtern, wie es oben bezüglich der Figur 3 beschrieben

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worden ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß das Lichtbogen lösch vermöge η gemäß der Erfindung durch Veränderung der Kapazität des Kondensators 34 oder der Größe der Widerstände 31 und 33 und ebenso durch Veränderung des relativen Abstandes der Hilfselektroden 28 und 29 eingestellt werden kann, so daß ein größerer oder kleinerer Teil des Hauptbogens 35 einem Entladestrom entgegengesetzter Polarität ausgesetzt ist, wenn er diese Hilfselektroden berührt. Die optimalen Relationen zwischen diesen bestimmten Einstellungen und Größen werden von den verschiedenen Anwendungen der Erfindung bestimmt.

In Figur 6 ist schließlich noch eine weitere Ausführungsform gezeigt, um die Flexibilität in der Anwendung der Erfindung aufzuzeigen. Zur Vereinfachung der Beschreibung dieser Ausführungsform können die schematisch dargestellten Bauteile und die Schaltungselemente in Aufbau und Wirkungsweise als den in Figur 3 gezeigten Teilen ähnlich betrachtet werden. Es sind für entsprechende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Demzufolge ist eine Isolierplatte B mit einer Hauptlichtbogenkammer 36 und mit Zähnen 25, die den Lichtbogen in die Länge ziehen, auf der oberen Fläche der Platte bezüglich eines elektrischen Gleichstromsystems 22 und eines Ventilwiderstandes 13 dargestellt. Dieser Ventilwiderstand wiederum ist in Reihe mit den Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke auf entsprechende Weise über Leiter 21, 26 und 27 geerdet. Eine Hilfselektrode 40 in Form einer mit Gewinde versehenen und drehbar angebrachten HetalIschraube 40 ist der zwischen den Hauptelektroden 23 und 24 gebildeten Hauptfunkenstrecke über Leiter 30 und 32 parallelgeschaltet, die einen Reihenkreis mit dem Strombegrenzungswiderstand 33 und einem Kondensator schließen. Es ist ersichtlich, daß der Ha up tun terse hied zwischen der erfindungsgemäßen Ausführungsform geaäß Figur β und der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform darin liegt, daß ' in. Figur 6 nur eine Hilfselektrode 40 verwendet wird, während

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in der Ausführungsform gemäß Figur 3 zwei Hilfselektroden 28 und 29 benutzt werden.

Die Wirkungsweise der In Figur 6 gezeigten Ausführungsform ist gegenüber der in Figur 3 gezeigten ein wenig unterschiedlich. Wenn aufgrund eines transienten Überspannungsstoßes von dem System 22 zwischen den Hauptelektroden 23 und 24 ein Lichtbogen 35 hervorgerufen wird, wird dieser von der Hauptfunkenstrecke schnell nach außen in einen Kontakt mit der Hilfselektrode 40 gebracht. Während des Zeitraumes,, der für die Yerschiebung des Lichtbogens über die Lichtbogenkammer 36 erforderlich ist, wird der Kondensator 34 über den Widerstand 33 auf eine Spannung aufgeladen, die im wesentlichen gleich dem Spannungsabfall Über dem Lichtbogen 35 ist. Folglich wird in dem Augenblick, in dem der Lichtbogen 35 die Hilfselektrode berührt, die Polarität des zwischen der Elektrode 24 und der Hilfselektrode 40 liegenden Teiles des Lichtbogens 35 umgekehrt, da sich der Kondensator 34 in die Lichtbogenkammer 36 entlädt. Somit ist die Löschung dieses Teiles des Lichtbogens 35 erleichtert.

Selbstverständlich kann die bestimmte Lichtbogenspannung über dem Hauptbogen 35, bei der der Lichtbogen die Hilfselektrode berührt j eingestellt werden, wie es oben bezüglich der Figur beschrieben worden ist. Dies geschieht durch Drehung des mit einem Gewinde versehenen Kontaktes 40, um seinen Abstand bezüglich der Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke zu verändern. Da es in dieser Ausführungsform nur eine einzige Hilfselektrode 60 gibt, wird ersichtlich, daß ein vereinfachtes und genaues Mittel zur Einstellung des Verhältnisses der Löschspannung zur Überschlagspannung für den Überspannungsableiter geschaffen worden ist.

Abschließend sei erwähnt, daß hier zwar ein Kondensator 34 als Quelle für eine Entladespannung zur Löschung des Lichtbogens gezeigt und beschrieben worden ist, daß hierfür aber auch an-

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dere zweckmäßige Spannungsquellen verwendet werden können. Des·* gleichen ist diese erfindungsgemäße Lichtbogenlöschung nicht nur in Verbindung mit einer Hauptfunkenstrecke eines Uberspannungsableiters verwendbar, sondern mit jedem Teil strombegrenzender Hauptstrecken eines gegebenen Ableiters.

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Claims (18)

1. - 17 -ANSPRÜCHE

   il.jFunkenstreckenanordnung für Überspannungsableiter mit einer eine Funkenstrecke enthaltenden Lichtbogenkammer und Mitteln zur Verschiebung eines zwischen der Funkenstrecke gebildeten Lichtbogens, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Hilfselektroden (28, 29), die mit Abstand zu der Funkenstrecke (23, 24) angeordnet und für einen elektrischen Kontakt mit einem aus der Funkenstrecke heraus verschobenen Lichtbogen geeignet sind, ein aktives Schaltungselement (34) als Spannungsquelle und Leitungen (30, 32) zur elektrischen Verbindung der Hilfselektroden (28,. 29) mit dem aktiven Schaltungselement (34), so daß mittels der Hilfselektroden, dem aktiven Schaltungselement und den Verbindungsleitungen bei einem Kontakt des Lichtbogens mit den Hilfselektroden die Löschung des üchtbogens erleichtert ist.
2. 2. Funkens treclenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das aktive Schaltungselement (34) eine parallel zur Funkenstrecke (23, 24) geschaltete Kapazität aufweist, wobei die Kapazität durch eine an der Funkenstrecke entwickelte Spannung elektrisch aufgeladen ist. ^u
3. 3. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß Strombegrenzungsmittel (31, 33) in Reihe mit der Kapazität und parallel zu der Funkenstrecke (23, 24) geschaltet sind.
4. 4. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Spannungsquelle eine primäre Gleichspannungsquelle ist.

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5. 5. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (28, 29) in einem vorbestimmten Abstand zu der Funkenstrecke (23, 24) angeordnet sind.
6. 6. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß Einstellmittel zur leichten Yeränderung des vorbestimmten Abstandes nach dem Zusammenbau der Anordnung vorgesehen sind.
7. 7. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennze lehne t , daß als Hilfselektrode nur eine mit einem derartigen Abstand zu der Funkenstrecke (23, 24) angeordnete Elektrode (4O) vorgesehen ist, daß bei einem von der Funkenstrecke nach außen verschobenen Lichtbogen (35) ein Kontakt mit der Hilfselektrode (40) in der Nähe des Mittelpunktes des Lichtbogens hergestellt ist.
8. 8. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennze lehne t , daß zahlreiche mit Abstand angeordnete Hilfselektroden (28, 29) vorgesehen sind.
9. 9. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennze lehne t , daß das aktive Schaltungselement (34) mittels der Verbindungsleitungen (3O, 32) elektrisch derart geschaltet ist, daß zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Elektroden (28, 29) eine Spannung entwickelt ist.
10. 10. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindungsleitungen (30, 32) derart geschaltet sind, daß die zwischen minde- . stens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Elektroden (28, 29) entwickelte Spannung eine zu der Polarität

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    der primären, an der Funkenstrecke (23, 24) liegenden Bogenspannung entgegengesetzte Polarität aufweist.
11. 11. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennze lehnet , daß eine Hilfslichtbogenkammer (37) zur Aufnahme eines zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Elektroden (28, 29) gebildeten Lichtbogens vorgesehen ist.
12. 12. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 11, da du r c h gekennzeichnet , daß eine elektromagnetische Vorrichtung (19) zur Verschiebung eines zwischen der Funkenstrecke (23, 24) gebildeten Lichtbogens in Richtung auf die Außenfläche der Funkenetreckenanordnung (15) vorgesehen ist, und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Elektroden (28, 29) nahe der Außenfläche der Funkenstrekkenanordnung (15) angebracht sind, wo das Verschiebungsvermögen der elektromagnetischen Vorrichtung (19) relativ schwach ist.
13. 13. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (23, 24) und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Elektroden (28, 29) bezüglich der Funkenstreckenanordnung (15) derart angeordnet sind, daß eine gemeinsame Ebene einen vorbestimmten Teil von jedem von ihnen schneidet, und die elektromagnetische Vorrichtung eine elektrisch leitende Spule (19) aufweist, die in einer im wesentlichen parallel zu der gemeinsamen Ebene verlaufenden Ebene angeordnet ist.
14. 14. Funkenstreckenanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilwiderstand (13) mitjeiner oder jeder der Funkenstreckenanordnungen (15) elektrisch in Reihe geschaltet ist.

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15. 15. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichne t , daß die Vorrichtung zur Yer-i Schiebung des Lichtbogens eine erste Hörnerfunkenstrecke (23·, 24») in der Nähe der Funkenstrecke (23, 24) und ferner eine zweite Hörnerfunkenstrecke ( 37», 37") in der Nähe des Hi1fselektrodenpaares aufweist, wobei die erste Hörnerfunkenstrecke in der Hauptlichtbogenkammer (36) und die zweite Hörnerfunkenstrecke in der Hilfslichtbogenkammer (37) angeordnet ist.
16. 16. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennze lehnet , daß sich die erste Hörnerfunkenstrecke (23*, 24*) in Richtung auf die Außenfläche der Funkenstreckenanordnung (15) und sich die zweite Hörnerfunkenstrecke (37*, 37") von der Außenfläche der Funken-. Streckenanordnung (15) weg erweitert.
17. 17. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ichne t , daß sich die zweite Hörnerfunkenstrecke (37*, 37") im allgemeinen in Richtung auf die Mitte der Funkenstreckenanordnung (15) erweitert.
18. 18. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kauptlichtbogenkammer (36) und der Hilfslichtbogenkammer (37) ein Kanal (38) angeordnet ist, der zur Leitung von durch den Lichtbogen erzeugten Gasen geeignet ist, und mittels dieser Gasströmung die Tersehiebung eines zwischen den Hllfskontaktpaar gebildeten Lichtbogens in Richtung auf die sich erweiternden Lichtbogenoberflächen der zweiten Hörnerfunkenstrecke (37·, 37") beschleunigt ist.

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    Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet , daß die Hilfslichtbogenkammer (37) im wesentlichen einen Gaskanal (39) zur Ableitung der durch Lichtbogen gebildeten Gase von der Hauptlichtbogenkammer (36) zu dem Außenraum der Funkenstreckenanordnung (15) aufweist.

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