DE1946416C3

DE1946416C3 - überspannungsableiter mit scheibenförmigen Elektroden

Info

Publication number: DE1946416C3
Application number: DE1946416A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. Jakszt; Gert Schiele; Wolfgang Dipl.-Ing. Werner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-09-09
Filing date: 1969-09-09
Publication date: 1975-11-13
Also published as: US3665255A; FR2060697A5; DE1946416B2; JPS496621B1; BE755526A; SE376819B; ES382693A1; DE1946416A1; CH519809A; CA926921A

Description

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der Entladeverzug in erwünschter Weise herabgesetzt

ken, wobei jede Funkenstrecke aus zwei scheibenförmigen metallischen Elektroden gebildet ist, die durch ein
schwach leitfähiges, gleichzeitig als Steuerwiderstand
wirkendes Abstandsstück voneinander distanziert sind. 35 wird.

Eine Anordnung dieser Art ist beispielsweise durch die Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im fol-

DT-PS 9 77 529 bekanntgeworden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

Steuerung der Spannungsaufteilung auf mehrere in

genden ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung beschrieben.

In F i g. 1 sieht man einen Überspannungsableiter für

Reihe geschaltete Funkenstrecken und zugleich eine 40 beispielsweise 2OkV mit einem Porzellangehäuse 1. das Abschirmung gegen den Einfluß von Fremdschichten an den Enden mit aufgekitteten Metallarmaturen 2 und auf dem Gehäuse des Überspannungsabieiters zu erreichen. Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht
daß das Abstandsstück der innere Teil eines Ringes mit
Z-ähnlichem Querschnitt ist, welcher Teil vom äußeren 45
Teil eines benachbarten, den gleichen Querschnitt aufweisenden Ringes umfaßt wird. Somit wird für beide
Vorgänge, d. h. die Steuerung der Spannungsverteilung
und die Abschirmung, nur ein Element, nämlich Abstandsringe aus schwach leitendem Material mit Z-ähn- 50 strom zu unterbrechen hat, der nach dem Ansprechen lichem Querschnitt benötigt. Der innere Ringteil kann des Überspannungsabieiters unter dem Einfluß der dabei als der eigentliche Steuerwiderstand angesehen
werden, der weitgehend unabhängig von dem äußeren
Ringteil die Spannung an den Elektroden beeinflußt,
z. B. unerwünschte kapazitive Aufladungen abbaut. Der 55 scheiben mit dazwischenliegenden Abstandsstücken äußtrc Ringteil wirkt dagegen als Abschirmung, die besteht. Sie besitzt, wie F i g. 2 zeigt, im Querschnitt insbesondere die störenden Einflüsse von Fremdschich- Z-förmige Ringe 10 mit zwei im wesentlichen gleichen »en auf dem Ableitergehäuse fernhält. Außerdem kann rechteckigen Teilbereichen 11 und 12, die bei 13 ineintoan den äußeren Ringteil als mechanischen Schutz des ander übergehen. Die Teilbereiche U und 12 bestehen für die Teilfunkenstrecken als Steuerwiderstand wir- 60 beim Ausführungsbeispiel aus dem gleichen Material, kenden inneren Teilbereiches des Ringes mit Z-ähnli- z. B. aus keramischem Werkstoff oder einem Kunstthem Querschnitt benutzen. Dies bedeutet, daß man für stoff, wie Epoxydharz. Dieser Werkstoff wird durch #ie Abmessungen des inneren Bereiches keine mecha- einen Zusatz von 20 Gewichtsprozent Siliziumkarbid ftischen Festigkeitswerte zu berücksichtigen braucht, so schwach leitend gemacht. Sein Widerstand beträgt vorman die Querschnitte den günstigsten elektrischen 65 zugsweise etwa 10⁹ Ohm · cm. Die Erfindung kann

aber auch so verwirklicht werden, daß für die beiden Teilbereiche 11 und 12 Werkstoffe unterschiedlicher Leitfähigkeit verwendet und durch einen thermischen

3 verschlossen ist. Eine Schelle 4, mit der der Ableiter befestigt wird, weist ebenso wie der untere Anschluß an der Armatur 3 üblicherweise Erdpotemial auf.

Der Hohlraum 5 des Gehäuses 1 ist mit den aktiven Ableiterelementen gefüllt. Dies sind in Reihe geschaltete Widerstandsscheiben 7, vornehmlich aus Siliziumkarbid (SiC), und die Löschfunkenstrecke 8, die die Ansprechspannung des Ableiters bestimmt und den Folge-

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Netzspannung fließt.

Die Löschfunkenstrecke 8 ist eine Mehrfachfunkenstrecke, die aus übereinandergestapelten Elektroden-

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Werten anpassen kann.

Es ist bereits ein Überspannungsableiter bekannt IDT-PS 3 02 684). der aus einer Anzahl in Reihe ge

Vorgang vereinigt (verschweißt oder zusammengesintert) werden.

Die Elektroden sind beim Ausführungsbeispiel gleiche ebene Scheiben 16 aus einer Speziall jgierung, z. B. Sondermessing, die lediglich einen einseitigen Vorsprung 17 aufweisen. Der Vorsprung bildet mit der ebenen Fläche der benachbarten Elektrode eine Zündstelle 18, an der wegen des verringerten Abstandes bei einer Überspannung der Oberschlag erfolgt, so daü ein Lichtbogen entsteht. Da der Vorsprung 17 exzentrisch angeordnet ist, wird der Lichtbogen durch die in der Kammer schwingende Druckwelle des Gases in Bewegung gesetzt. Der Fußpunkt des Bogens wandert vom Vorsprung 17 ai.f die Ebene der Elektrodenscheibe. Dadurch wird der lokale Abbrand an der Zündstelle 18 klein gehalten.

Wie man in F i g. 2 sieht, greifen die Ringe 10 des Stapels ineinander, so daß jeweils der Innere Teilbereich 12 vom äußeren Teilbereich 11 des benachbarten Ringes umfaßt wird. Da hierbei die Höhe des äußeren Teilbereiches 11 um die Dicke einer Elektrodenscheibe 16 größer ist als die Höhe des Teilbereiches 12, sind die Teilbereiche 11 und 12 parallel zueinander jeweils elektrisch in Reihe geschaltet. Dadurch bilden die Teilbereiche 12 Steuerwiderstände, die parallel zu den Funkenstrecken 18 der Elektrodenscheibe 16 geschaltet sind und kapazititve Aufladungen abbauen, die bei kurz aufeinanderfolgenden unipolaren Stoßspannungen das Ansprechverhalten nachteilig beeinflussen können.

Die parallel zu dem Elektrodenstapel liegenden, in Reihe geschalteten Teilbereiche 11 der Ringe 10 steilen dagegen eine Abschirmung der Elektrode gegen eine Spannungsbeanspruchung der Funkenstrecke 8 von außen dar. Diese Abschirmung der Funkenstrecke bewirkt auch bei ungleichförmiger Verschmutzung, die zu einer ungleichförmigen Spannungsverteilung an der Außenseite des Gehäuses 1 führt, eine gleichmäßige Ansprechspannung des Ableiters. Darüber hinaus erhält man durch das Umfassen der inneren Teilbereiche 12 durch die äußeren Teilbereiche 11 der benachbarten Ringe 10 eine mechanische Verstärkung.

Wie F i g. 3 zeigt, kann der Querschnitt des inneren Teilbereichs 12 vorteilhaft geringfügig abgewandelt werden. Durch Abschrägungen 20, die am Innenrand 22 des Teilbereiches 12 an den Stirnflächen 23 vorgesehen sind, werden zusammen mit den Elektrodenscheiben 16 Zwickel 21 begrenzt, in denen Vorentladungen entstehen. Dadurch ergibt sich beim Ansteigen der Spannung eine Ionisierung des Raumes zwischen den Elektrodenscheiberi, die den Entladevorzug in vorteilhafter Weise verkürzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: schalteter Ventilwiderstände besteht, die durch Elektroden und eine zwischen den Elektroden befindliche Füllmasse gebildet sind. Als Abstandshalter für die Elektroden dienen Ringe mit einem abgestuften Querschnitt, die jedoch im Gegensatz zu der Erfindung nur mechanische, dagegen keinerlei elektrische Wirkung aufweisen. Sofern bei dem bekannten Überspannungsableiter eine Funkenstrecke verwendet werden soll, wird diese als gesondertes Element in Reihe mit den o Ventüwiderständen geschaltet Bei dem Überspannungsableiter nach der Erfindung kann die Höhe des äußeren Teiles der Ringe mit Z-ähnlichem Querschnitt um die Dicke einer Elektrodenscheibe größer als die Höhe des inneren Teiles sein, flh i d Elkd k

1. Überspannungsabieiter mit einem Stapel aus mehreren Funkenstrecken, wobei jede Funkenstrekke aus zwei scheibenförmigen metallischen Elektroden gebildet ist, die durch ein schwach leitfähiges, gleichzeitig als Steuerwiderstand wirkendes Abstandsstück voneinander distanziert sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstandsstück der innere Teil (12) eines Ringei (10) mit Z-ähnlichem Querschnitt ist, welcher Teil (12) vom äußeren Teil (11) eines benachbarten, den gleichen Querschnitt aufweisenden Ringes (10) umfaßt wird.

2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, da- 15 und die Berührungsflächen mit den Elektroden können durch gekennzeichnet, daß die Höhe des äußeren einen leitfähigen Belag haben. Daher geben der innere

und der äußere Teil der Ringe unter Berücksichtigung der Elektrodenscheibe gleichmäßig Kontakt, wenn die Ringe ineinandergestapelt werden. Man kann aber auch durch metallische Federelemente oder durch andere elastische Einlagen, die leitfähig sind, die Höhen beider Teile unabhängig voneinander festlegen. Der leitfähige Belag an den Berührungsflächen mit den Elektroden dient dazu, störende Entladungen an den Berührungsflächen zu vermeiden.

Bei Versuchen hat sich gezeigt daß es vorteilhaft

sein kann, die Stirnflächen des inneren Teiles am Innenrand abzuschrägen, so daß das Abstandsstück zusammen mit den Elektrodenscheiben spitzwinkelige Zwik-

Die Erfindung befaßt sich mit einem Überspannungs- 30 kel begrenzt In den Zwickeln bilden sich nämlich Vorableiter mit einem Stapel aus mehreren Funkenstrek- entladungen, wie an sich bekannt ist Diese Vorentladungen ergeben eine Ionisierung der von den Abstandsstücken eingeschlossenen Funkenstrecke, so daß

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Teiles (11) um die Dicke einer Elektrodenscheibe (16) groBer als die Höhe des innerin Teiles (12) ist und daß die Berührungsflächen mit den Elektroden einen leitfähigen Belag haben.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (23) des inneren Teiles (12)· am Innenrand (22) abgeschrägt sind, so daß sie zusammen mit den Elektrodenscheiben (16) spitzwinkelige Zwickel (21) bilden.