DE1935190B2 - Funkenstreckenanordnung fuer ueberspannungsableiter, insbesondere fuer gleichstrom-ueberspannungsableiter - Google Patents

Description

werden, dient dazu, eine schnelle Löschung eines Erfindung dadurch gelost, daß eine

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anordnung der eingangs genannten Art eine oder der zerreißbaren Membran 13 ruht und auf seiner mehrere Hilfselektroden aufweist, die mit Abstand zu oberen Fläche eine Polplatte 14 der Funkenstreckenden Elektroden der Funkenstrecke angeordnet und anordnung 15 trägt. Die Funkenstreckenanordnung für einen elektrischen Kontakt mit einem aus den 15 weist eine zweite Polplatte 16 auf, die auf deren Elektroden der Funkenstrecke heraus verschobenen 5 obersten Fläche angebracht ist. Um den Ventilwider-Lichtbogen geeignet sind, ein aktives Schaltungsele- stand 13 und die Funkenstreckenanordnung 15 elekment als Spannungsquelle und Leitungen zur elektri- trischleitend zusammenzuhalten, ist zwischen die PoI-schen Verbindung der Hilfselektroden mit dem akti- platte 16 auf der Funkenstreckeanordnung 15 und ven Schaltungselement, so daß mittels der Hilfselek- die Fndpolplatte 6 des Überspannungsableiter 1 eine troden. dem aktiven Schaltungselement und den Ver- io zusammengedrückte Schraubenfeder 17 gepreßt, die bindungsleitungen bei einem Kontakt des von den einen 7wischen ihren gegenüberliegenden Enden verElektroden ausgehenden Lichtbogens mit den Hilfs- laufenden Nebenschlußbügel 18 aufweist. Die speelektroden die Löschung dieses Lichtbogens erleich- zielle Schaltung und der in der Funkenstreckenanordtert ist. nung 15 verwendete Elektrodenaufbau, der einen we-

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden 15 sentlichen Teil der Erfindung darstellt, wird im fol-

Beschreibung und Zeichnungen von drei Ausfüh- genden noch genauer beschrieben. An dieser Stelle

rungsformen gemäß der Erfindung näher erläutert. sei aber darauf hingewiesen, daß die Funkenstrecken-

F i g. 1 ist eine teilweise im Querschnitt dargestellte anordnung 15 zahlreiche poröse Isolierscheiben-Seitenansicht eines Gleichstrom-Überspannungsablei- A. B.C und Π enthält, die in passenden Paaren auf ters. der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin- ao entgegengesetzten Seiten einer stromleitenden Spule dung umfaßt; 19 aufgeschichtet sind. Diese Spule entwickelt einen

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung der elek- Magnetfluß, um die I ichtbogenverschiebung inner-

trischen Schaltung des in F i g. 1 gezeigten Überspan- halb der Funkenstreckenanordnung auf bekannte

nungsableiters; Weise tu erleichtern. Schließlich können auch die

Fig. 3 ist eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten »$ einzelnen Bauteile des Überspannungsabieiters 1. so-

Funkenstreckenanordnung nach einem Schnitt ent- weit sie bisher beschrieben worden sind, aus irgendei-

lang der Ebene 3-3 in F i g. 1 zusammen mit einem nem geeigneten Material oder Materialkombinatio-

Schaltbild eines Teiles der bevorzugten Ausführungs- nen ausgebildet und in verschiedenen herkömmlichen

form gemäß der Erfindung; Konfigurationen angeordnet sein.

F i g. 4 ist eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht 30 Die elektrische Funktion und die Anordnung der

und zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Fun- Betriebsteile des Überspannungsableiter* 1 werden

kenstreckenanordnung gemäß Fig. 3 in der Ebene aus der Fig. 2 besser verständlich, in der diese Be-

4-4 in F i g. 3; triebsteile in Form eines Schaltbildes dargestellt sind.

F i g. 5 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Sei- Zwischen den Stirnkappenpolen 3 und 4 des Über-

tenansicht einer zweiten Ausführungsform einer er- 35 spannungsableiter 1 ist ein Reihenkreis gebildet, der

findungsgemäß aufgebauten Funkenstreckenanord- das nichtlineare Widerstandsventil 13 und zwei in

nung: Reihe geschaltete Hauptfunkenstrecken A'-B' sowie

F i g. 6 ist eine schematische Draufsicht und ein C-D' enthält. Zwischen diesen Hauptfunkenstrecken

Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer er- liegt elektrisch in Reihe geschaltet die den Bogen ver-

findungsgemäß aufgebauten Lichtbogenkammer einer 40 schiebende Spule 19 und eine Überspannungsschutz-

Funkenstreckenanordnung und zeigt die Relation zu strecke 20 für die Spule 19. Bei normaler Verwen-

einem geschützten elektrischen System. dung würde der somit beschriebene Schaltkreis elek-

F i g. 1 zeigt einen Überspannungsableiter 1 mit trisch durch einen geeigneten Leiter 21 mit einem einem röhrenförmigen Isoliergehäuse 2. das mit leit- Leiter 22 eines elektrischen Systems verbunden sein, fähigen Stirnkappen 3 und 4 versehen ist. die durch 45 der durch den Ableiter 1 zu schützen ist Weiterhin ein geeignetes Bindemittel oder eine Kunstharzver- würde die Polplatte 4 des Ableiters nom.ilerweise bindung 5 mit dem Gehäuse abgedichtet sind. Eine geerdet sein, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Selbstmetallische Platte 6 verhindert einen Eintritt von verständlich können auch zahlreiche Überspannungs-Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses 2. Diese ableiter elektrisch in Reihe geschaltet werden, und Platte 6 ist in einen dichtschließenden Eingriff mit 50 die Anzahl der Hauptfunkenstrecken innerhalb jedes einem kreisförmigen Federring 7 gedruckt, der in gegebenen Ableiters kann nach Wunsch in Abhängigeiner vorgeformten runden Vertiefung 8 um die obere keit von der bestimmten Überschlagspannung und Stirnfläche des Gehäuses 2 herum angeordnet ist. Auf der Lösch spannung, die ein gegebenes System erforähnliche Weise ist das untere Ende des Gehäuses 2 derlich macht, verändert werden. Die in F i g. 2 ge· durch eine zerreißbare, druckempfindliche Mem- 55 zeigten Schaltungsteile 28 bis 34 werden im folgenbran 9 dicht verschlossen, die gegen einen kreisförmi- den an Hand der F i g. 3 beschrieben. gen Dichtring 10 gedrückt ist. um diesen mit entspre- In Fig. 3 ist eine Ansicht von oben auf die porös« chenden Verformungen in eine Justierrille 11 in dem Isolierscheibe B der in Fig. 1 gezeigten Funkenstrek Bodenende des Gehäuses 2 zu drücken. Ein Gaskanal kenanordnung 15 dargestellt. Zwei ^r-Iauptclektroder 12 stellt für diejenigen Gase eine Verbindung von 60 23 und 24 der Funkenstrecke sind in einer bestimm dem Innenraum des Gehäuses 2 durch die Stirn- ten Entfernung voneinander angeordnet und auf dei kappe 4 hindurch zur Atmosphäre dar. die bei einem oberen Fläche der Scheibe B "befestigt, um dazwi Fehler des Ableiters erzeugt werden, was einen Bruch sehen eine Hauptfunkenstrecke zu bilden. Es kann ir der Membran 9 zur Folge hat. Eine derartige Anord- gendein bekanntes Mittel verwendet werden, um die nung ist in der Technik der Überspannungabieiter 65 Hau pt elek troden 23 und 24 in dieser Abstandslagf allgemein bekannt. auf der Scheibe B zu halten. Die Elektroden 23 unc

Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Block 13 eines 24 weisen mit den Elektroden aus einem Stück beste

nichtlinearen Ventilwiderstandes befestigt, der auf hende Boeenhörner 23' und 24' auf, die eine Hörner

funkenstrecke 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 Scheibenumfang angeordnet sind und einer Kante 41 um den Scheibenumfang herum. Es sei erwähnt, daß die untere Rache der Isolierscheibe A der Funkenstreckenanordnung 15 (s. Fig. 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 ineinanderpassen, so daß durch die entsprechenden ineinandergreifenden Zähne auf den Scheiben A und B ein bogendehnender Kanal gebildet 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 F i g. 3 ist die Flektrode 23 über einen Leiter 26 mit einem Ventilwiderstand 13 und dann über einen zweiten Leiter 27 m' Erde verbunden. Diese vereinfachte schematische Darstellung dient selbstverständlich nur zur Abkürzung der Beschreibung der Erfindung. Die üblichere und in F i g. 2 gezeigte Anordnung, die die zusätzliche Hauptfunkenstrecke C-D' in Reihe mit dem niehtlinearcn Widerstand 13 enthält, gibt die in dem

nichtiinearcii mucniauu ·~ ., _c.-

Überspannungsableiter 1 verwendete Schaltung deutlicher wieder Wiederum ist der Eifachheit halber die Flektrode 24 als direkt über einen Leiter 21 mit einer 1 eitersammelsehiene 22 des zu schützenden Systems verbunden dargestellt. Die Sammelschiene soll normalerweise einen Gleichstrom bei einer bestimmten, im wesentlichen konstanten Spannungshöhe führen. \ m nun die Betriebseigenschaften der Funkenstrekkenanordnung 15 gemäß der Erfindung zu verbessern, ivt ein Paar Hilfselektroden 28 und 29 an bestimmten Punkten mit Abstand zu einander auf dem ' mfane der oberen Fläche der Platte ß angeordnet. Die Flektrode 28 ist elektrisch durch einen Leiter 30 über einen Reihenwiderstand 31 mit der Elektrode 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 F i g. 3 zeigt, zwischen die Leiter 30 und 32 und somit zwischen die Hilfseleklroden 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 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 Elektrodeti 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 vorbestimmte 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 ao die Isolation oder die Betriebsteile des Systems 22 übermäßig gefährdet werden. Nachdem der Hochspannungsstoß mit Erfolg abgeleitet worden ist. fließt weiterhin ein Gleichspannungs-Starkstrom durch den Lichtbogen 35. selbst nachdem die kombinierte Wira5 kung der Hörnerfunkenstrecke 23', 24' und des durch die Spule 19 entwickelten elektromagnetischen Feldes dazu dient, den Lichtbogen 35 von der durch die Elektroden 23 und 24 begrenzten 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 .her 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 Ausführungsi'irm ist. In diesem Augenblick des Lösch Vorganges kommen die Hilfselektroden 28 und 29 mit dem sich ver-♦o längernden Lichtbogen 35 in Kontakt: und sobald dieser elektrische Kontakt hergestellt ist. wird durch den Lichtbogen 35 ein Reihenkreis einschließlich des Ladekondensators 34 über die Elektroden 28 und 29 geschlossen. Da nun die Spannung an dem Kondensator 34 gleich der gesamten 1 ichtbogenspannung ist. während der Spannungsabfall über dem Lichtbogen zwischen den Elektroden 28 und 29 nur etwa ein Drittel 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 dei Elektroden 28 und 29 bezüglich des Kondensators 34 bewirkt, daß der Entladestrom von dem Kondensatoi 34 der Polarität des primären Lichtbogenstrome: zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 enteesenee setzt gerichtet ist. Indem also mindestens ein Dritte des Lichtbogens 35 gelöscht wird, wird ein sehr star kes Dielektrikum, nämlich die Luftstrecke zwischei den Hilfselektroden 28 und 29. in den Reihenkrei zwischen den Elektroden 23 und 24 der Funken strecke eingeschaltet. Deshalb wird der Lichtboeei 35 gelöscht, und es erfolgt keine Rückzündung/d; jetzt der Hauptfunkenstrecke nur die normale" Lei tungsspannung des Systems 22 aufgedrückt wird.

Die Elektrode 28 ist so dargestellt, daß sie bis zi einem Punkt nahe der innersten Enden der Zähne 2 in die Lichtbogenkammer 36 hineinragt, so daß si

über einem Kanal 42 angeordnet ist, der durch eine Öffnung in der oberen Fläche der Platte B gebildet ist. Wie F i g. 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 »ei darauf hingewiesen, daß in dieser Ausführungslorm das innerste Ende der Hilfselektrode 28 in einer vertikalen Ebene liegt, d. h. auf der Innenseite der Mittellinie der elektromagnetischen Spule 19. In dieier 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 bewirkt, daß der zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 in entgegengesetzter Richtung gebildete Entladebogen verschoben wird. Mit anderen Worten dient diese umgekehrte elektromagnet!- ao sehe Kraft zusammen mit der durch den Lichtbogen erzeugten Oasströmung 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 »5 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 F i g. 3 dargestellt sind. Diese Teile sind in der Lichtbogenkammer 37 zur Bildung einer Hörner· funkenstrecke 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 Hauptfunkenstrecke. Um diese Wirkung der Bogenverschiebung noch weiter zu erleichtern, ist die Hilfslichtbogenkammer 37 durch einen Kanal 38 hindurch zu der L'mgebungsluft 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 Fig. 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 ged.eht werden, um den Abstand seines innersten Endes bezüglich der Elek:roden 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 Umfangswandung oder der Kante 41 de Funkenstreckenanordnung 15 befinden. Deshalb muß ein Lichtbogen 35 (s. F i g. 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 Spannungsquelle 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 Drehen der Hilfselektroden 28 und 29 genau eingestellt werden kann. Dies ge schieht durch Drehung der Hilfselektroden 28 und 29. um den Abstand ihrer innersten Enden bezüglich der Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkens'recke zu regulieren. Auf diese Weise kann die Löschspannung der Funkenstreckenanordnung innerhalb angemessen weiter Grenzen genau eingestellt werden.

Die in Fig. 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 se darauf hingewiesen, daß die innersten Enden der Hilfselektroden 28 direkt über der Mitte der elektro magnetischen Spule 19 angeordnet sind. Infolge dieser relativen Lage der Hilfselektroden 28 und 29 be züglich der Spule 19 ist. wenn ein Lichtbogen 35 ml· diesen Elektroden in Kontakt kommt, die den Licht bogen verschiebende Kraft, die von dem durch du Spule 19 erzeugten magnetischen Feld auf den Licht bogen ausgeübt wird, im wesentlichen neutral. Da· bedeutet, daß das Magnetfeld den zwischen den Elek troden 28 und 29 gebildeten Entladungsbogen bezug Hch der Außenumfangsflächen der Platten A und / weder nach innen noch nach außen lenkt. Demgemäß wird die Haupt Verschiebungskraft auf den zwischen den Hil.^rselektroden 28 und 29 geb.ldeten Lichtbogen durch die Blasung der au' Grund des Lichtbogens er zeugten Gase durch den Auslaßkanal 39 hindurch ausgeübt. Diese Gase drücken den Entladebogen mi entgegengesetzter Stromrichtung, der durch der Strom von dem Kondensator 34 gebildet ist. in Rieh tung auf den Außenumfang der Platten A und B. wt er wiederum dem durch die Spule 19 erzeugten elek tromagnetischen Feld ausgesetzt ist Das Magnetfeld nahe der Außenfläche der Teile A und B drückt der Lichtbogen umgekehrter Stromrichtung nach außen so daß diese zusammengesetzter. Kräfte den Entlade bogen schnell verlangen und löschen, um somit di< Löschung des Hauptlichtbogens 35 zwischen der Funkenstreckenelektroden 23 und 24 zu erleichtern wie es oben bezüglich der F i g. 3 beschrieben wordei ist.

Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor daß das Lichtbogenlöschvermögen gemäß der Erfin dung durch Veränderung der Kapazität des Konden sators 34 oder der Größe der Widerstände 31 und 3. und ebenso durch Veränderung des relativen Abstan des der Hilfselektroden 28 und 29 eingestellt werdei kann, so daß ein größerer oder kleinerer Teil de Hauptbogens 35 einem Entladestrom entgegengesetz ter Polarität ausgesetzt ist, wenn e^ diese I-Iilfselek troden berührt. Die optimalen Relationen zwisch© diesen bestimmten Einstellungen und Größen werdei von den verschiedenen Anwendungen der Erfindun. bestimmt.

In F i g. 6 ist schließlich noch eine weitere Ausfüh

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rungsform 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 Fig. 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 eine? 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 Hilfselektiode 40 in Form einer mit Gewinde versehenen und drehbar angebrachten Metallschraube 40 ist der zwischen den Hauptelektroden 23 und 24 gebildeten Hauptfunkenstrecke über Leiter 30 und 32 parallel geschaltet, die einen Reihenkreis mit dem Strombegrenzungswiderstand 33 und einem Kondensator 34 schließen. Es ist ersichtlich, daß der Hauptunterschied zwischen der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß F i g. 6 und der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform darin liegt, daß in Fig. 6 nur eine Hilfselektrode 40 verwendet wird, während in der Ausführungsform gemäß F i g. 3 zwei Hilfselektroden 28 und 29 benutzt werden.

Die Wirkungsweise der in F i g. 6 gezeigten Ausführungsform ist gegenüber der in F i g. 3 gezeigten ein wenig unterschiedlich. Wenn auf Grund 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 Verschiebung 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 40 berührt, die Polarität des zwischen der Elektrode 24 und der Hilfs-

ίο elektrode 40 liegenden Teiles des Lichtbogens 35 umgekehrt, da sich der Kondensator 34 in die Lichtbogenkammer 36 entlädt. Somit ist die Loschung dieses Teiles des Lichtbogens 35 erleichtert.

Selbstverständlich kann die bestimmte Lichtbogenspannung über dem Hauptbogen 35. bei der der Lichtbogen die Hilfselektrode 40 berührt, eingestellt werden, wie es oben bezüglich der F i g. 3 beschrieben worden ist. Dies geschieht durch Drehung des mit einem Gewinde versehenen Kontaktes 40, um sei-

ao nen 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

as Löschspannung zur Überschlagspannung für den Überspannungsableiter 1 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 andere zweckmäßige Spannungsquellen verwendet werden können Desgleichen ist diese erfindungsgemäße Lichtbogen löschung nicht nur in Verbindung mit einer Hauptfunkenstrecke eines Überspannungsableiter!» ver wendbar, sondern mit jedem Teil strombegrenzende Hauptstrecken eines gegebenen Ableiters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (18)

I 935 Patentansprüche:

1. Funkenstreckenanordnung für Überspannungsableiter, insbesondere für Gleichslrom-Überspannungsableitcr, mit einer eine Funkenstrecke enthaltenden Lichtbogenkammer und Mitteln zur Verschiebung eines zwischen Elektroden der Funkenstrecke gebildeten Lichtbogens, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Hilfselektroden (28, 29), die mit Abstand zu den Elektroden (23, 24) der Funkenstrecke angeordnet und für einen elektrischen Kontakt mit einem aus den Elektroden 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 Sch&l'ungselement (34), so daß mittels der Hilfselekxroden, dem aktiven Schaltungselement und den Verbindungsleitungen bei einem Kontakt des von den Elektroden ausgehenden Lichtbogens mit den Hilfselektroden die Löschung dieses Lichtbogens erleichtert ist.

2. Funkenstreckenanordnung 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 aufladbar ist.

3. FunkenstreckrnanorHnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Strombegrenzungsmittel (31, 33) in Reine π it der Kapazität und parallel zu den Elektroden der Funkenstrecke (23, 24) geschaltet sind.

4. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektrodcn (28, 29) in einem vorbestimmten Abstand zu der Funkenstrecke (23, 24) angeordnet sind.

5. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß Einstellmittel zur leichten Veränderung des vorbestimmten Abstandes nach dem Zusammenbau der Anordnung vorgesehen sind.

6. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfselektrode nur eine mit einem derartigen Abstand zu den Elektroden der Funkenstrecke (23, 24) angeordnete Hilfselektrode (40) 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.

7. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zahlreiche mit Abstand angeordnete Hilfselektroden (28, 29) vorgesehen sind.

8. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Schal' tungselement (34) mittels der Vcrbindungsleitun· gen (30, 32) elektrisch derart geschaltet ist, daß zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) eine Spannung entwickelt ist.

9. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungen (30, 32) derart geschaltet sind, daß die zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) entwickelte Spannung eine zu der PolariÜU der an den Funkenslreckenelektraden (23, 24) Hegenden Bogenspannung entgegengesetzte Polarität aufweist.

10. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfslichtbogenkammer (37) zur Aufnahme eines zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) gebildeten Lichtbogens vorgesehen ist.

11. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Vorrichtung (19) zur Verschiebung eines zwischen der Funkenstreckenelektroden (23, 24) gebildeten Lichtbogens in Richtung auf die Außenfläche der Funkenstrekkeneinheit (15) vorgesehen ist und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) nahe der Außenfläche der Funkenstrekkeneinheit (15) angebracht sind, wo das Verschiebungsvermögen der elektromagnetischen Vorrichtung (19) relativ schwach ist.

12. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstreckenelektroden (23, 7A) und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) bezüglich der Funkenstreckeneinheit (15) derart angeordnet sind, daß ein vorbestimmter Teil dieser Elektroden auf einer gemeinsamen Ebene liegt und die elektromagnetische Vorrichtung (19) eine elektrisch leitende Spule aufweist, dit in einer im wesentlichen parallel zu der geraeinsamen Ebene verlaufenden Ebene angeordnet ist.

13. Funkenstreckcpanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilwiderstand (II^s mit einer oder jeder der Funkenstreckeneinheiten (15) elektrisch in Reihe geschaltet ist.

14. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verschiebung des Lichtbogens eine erste Hörnerfunkenstrecke (23', 24') in der Nähe der Funkenstrcckenelektroden (23, 24) und ferner eine zweite Hörnerfunkenstrecke (37', 37") in der Nähe des Hilfselcktrodcnpaares (28, 29) aufweist, wobei die erste Hörnerfunkenstrecke in einer Hauptlichtbogenkammer (36) und die zweite Hörnerfunkenstrecke in der Hilfslichtbogenkammcr (37) angeordnet ist.

15. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Hörnerfunkenstrecke (23', 24') in Richtung auf die Außenfläche der Funkenstreckeneinheil (15) und daß sich die zweite Hörnerfunkenstrecke (37'. 37") von der Außenfläche der Funkenstrek· keneinheit (15) weg erweitert.

16. Funkenstreckenanordnung nach An spruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich dii zweite Hörnerfunkenstrecke (37', 37") in Rieh tung auf die Mitte der Funkenstreckeneinheit (15 erweitert.

17. Funkenslrcckenanordnung nach An spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwische der Hauptlichtbogenkammer (36) und der Hilf; lichtbogenkammer (37) ein Kanal (38) angeorc net ist, der zur Leitung von durch den Lichtboge erzeugten Oasen geeignet ist, und daß mittels di<

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scr Gasströmung die Verschiebung eines zwischen Lichtbogens zu erleichtern und dem Hilfselcktrodcnpaar (28, 29) gebildeten keil der Ableiter nach einem l Lichtbogens in Richtung mif die sich erweitern- nimgssloii von einem geschll /ten W den Lichtbogenobcrflüchen der zweiten Hnrner- stern herzustellen. Im wesenthclκⁿ ^»« O'^c funkenstrecke (37', 37") beschleunigt ist. 5 nungsfesügkeit des Ableiter* duιüι ^b'ⁿ

18. Funkcnsircckenanordnung nach An- eines hohen Reihenw.derstandes ^ ^" Cntla spruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die kreis des Ableiter* durch diese M Ul ^^er·W Hilfslichtbogenkammer (37) einen weiteren Gas- stellt, da der Widerstand eine. Ruckzunounfc kanal (30) zur Ableitung der durch den Lichtbo- des Lichtbogens auf wirksame W ei s«. Neτ . na- , gen gebildeten Gase von der Hauptlichtbogen- io wenn der nachfolgende Wechselstrom im Nulldurch kammer (36) zu dem Außenraum der Funken- gang gelöscht wurden ist. „ ,

sireckencinheit (15) aufweist. überspannungsableiter, die fur einen Schutz \un

elektrischen Gleichstromsysiemen gedacht s nd, mu sen auch mit Mitteln zur schnellen Loschung d«.s

₁₅ nachfolgenden Starkstromes versehen sein, damit clic

Spannungsfestigkcii zur Isolierung des Systems gegen Erde nach der Entladung eines transienten Überspan-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstrek- nunpsstoßes wiederhergestellt werden kannJ^¹ kenanordnung für Überspannungsableiter, insbeson- verständlich durchlauft der nachfolgende j dere für Gleichstrom-Überspannungsableiter, mit ₂o derartiger Systeme nicht pet;odisch einen N"» einer eine Funkenstrecke enthaltenden Lichtbogen- gang, sondern tendiert vielmeh. dazi i, sich«" kammer und Mitteln zur Verschiebung eines zwi- Wert zu stabilisieren, der gleich der_ Leilunfcsfe eu.nschen den Elektroden der Funkenstrecke gebildeten spannung des Systems ist. ^Döha.'.^b.^muSbe" °^ie,r _hfnj lichtbogens vorrichtungen in Gleichstromableitern den nachtoi-

" Bekannte Überspannungsableiter der obengcnann- 25 genden Strom unterbrechen, der einem i«'»wnten Art (USA.-Patentschrift 3 393 338) werden in den Spannungswert nahe der normalen Leitungsspan elektrischen Systemen zur Erfüllung von zwei grund- nung des geschützten Systems entspncni. legenden Funktionen verwendet. Erstens werden Infolge der Natur von Übcispannungsableitern und

Überspannungsableiter an bestimmten Punkten mit den Funktionen, die sie ausüben, ist es ^wun^s^nscincm System verbunden, um dieses vor Bescnädi- 30 wert, daß derartige Vorrichtungen zur Bo_fcmlo- «uniicn infolge von Überspannungsstößen zu schüt- schung in einer unempfindlichen Form ausgeDiua zenrdie durch transiente Spannungen dieses Systems sind, die automatisch und zuverlässig ohne häutige eingeleitet werden können. Diese können beispiels- Wartung oder Inspektion arbeitet. Deshalb,ist es,natn weise infolge von normalen Schaltvorgängen oder Möglichkeit erwünscht, zur DurcW"h"'ng dieser durch Blitzeinschlag in das System entstehen. Die 35 Funktion mechanisch und elektrisch einraclie: vor überspannungsableiter erfüllen diese Hauptaufgabe richtungen vorzusehen. Außerdem ist « ^ "uinaii. durch Ableitung derartiger Spannungsstöße zur Erde, die überspannungsableiter mit einem ™hng^cn una so daß kein Bauteil des geschützten Systems einer genau bestimmten überschlagspannungswe und überspannung unterworfen wird, die dieses Bauteil Verhältnis der Löschspannung zu ^d?r UJereLhlag „der ein anderes oder die Isolation beschädigen 40 spannung zu verschen Wenn ^d'f ^«Ä_CE würde. Die zweite Hauptaufgabe der Überspannungs- Löschspannungen der ÜbefspannungsaWeiter ricmifa ableiter besteht darin, nach der Entladung die Span- vorherbestimmt werden können ^ist J» ™°^ßl1';"' „ 'iki d Etldtk h Ed er Entwurfparamelcr der S^f ™ ^y⁵ ^ ™ ^

ableiter besteht darin, nach der Entladung die Span vorhe J ;

nungs'estigkeit der Entladungsstrecke nach Erde er- Entwurfparamelcr der S^f ™ ^y⁵ ^ ™.

_npiir_h(,_r71f,_teii_en bessern, so daß eine optimale Leistungsfähigkeit p

Um die Ffihigk-rit des Überspannungsabieiters, 45 mit dem System verwendeten Überspannung^ ei^r nach der Entladung die Spannungsfestigkeit erneut erreicht werden kann. Bisher is esJjJ wünschen we t herzustellen, zu verbessern, ist es bekannt, strombe- befunden worden. Mittel zur E nste ^u"8 ^desJ^er^" grenzende Funkenstrecken in Reihe mit dem Entla- nisses ^α«/ί⁶«^Λ1α8^&Ρ*^ηη""8 ^I.^S ^ dekreis des Ableiters zu schalten. Derartige Funken- cine.s^ ^w^^hsc'^st™^m-^Ü^PJⁿ"Ki„S Funstrecken erhöhen nach einem Überschlag des Ablei- ₅n schaffen, und ^»"^emaßjvird ?un cme hun tcrs stark die Spannung des Lichtbogens. der einen kentreckenanordnung fur einen Gle.ch.mm über Entladckreis durch den Ableiter hindurch nach Erde spannungsableiter mit Mitteln zur EinMellung dieses schließt. Diese schnelle Erhöhung der Bogenspan- Verhältnisses angegeben. Funkenstreknung wird auch durch Verlängerung und Kühlung Es ,st Aufgabe der Erfindun^ ^tu^mTi dcs Bogens erreicht, der zwischen den Hauptfunken- 55 kenanordnung zu schaffen, die Mittel ^ur «itoraa strecken des Überspannungsabieiters gebildet ist. In- sehen Ene.cJtcrung .der Ljwct""« ^e' dem somit die Bögen in dem Entladekreis des Ablei- deten Lichtbogens bei einer genau ters verlängert werden, wird der Bogenwidcrstand gcnspannung aufweist. ^^J^f^ ^ef ver stark vergrößert und deshalb wird über den entspre- dung eine F ^l'^nke"^streckenan°^"""^gpf'^t _t(5 J" ^e