DE2062063B2

DE2062063B2 - PROTECTIVE DEVICE FOR HIGH VOLTAGE SYSTEMS

Info

Publication number: DE2062063B2
Application number: DE19702062063
Authority: DE
Inventors: Naoya; Yao Osaka; Nagai fVTo&uo; Facia Shoji; Mshinomiya Hyogo Yamada (Japan)
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1970-12-16
Filing date: 1970-12-16
Publication date: 1972-05-25
Also published as: DE2062063A1; DE2062063C2

Description

Die Erfindung soll nunmehr an Hand VOn Ausführungsbeispielen näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen ist. Es zeigt Fig. 1 ein Kurvenbild, welches die V-t-Charakteristiken von Funkenstrecken mit gleichmäßiger und ungleichmäßiger Feldverteilung zeigt, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, Fig.3 ein Kurvenbild, welches die V-t-Charakteristik der in F i g. 2 gezeigten Schutzeinrichtung zeigt, F i g. 4 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, F i g. 5 und 6 schematische Darstellungen weiterer Ausführungsformen der Erfindung, F i g. 7 eine vergrößerte Draufsicht auf den Hauptteil der in F i g. 6 gezeigten Schutzeinrichtung und F i g. 8 eine Schnittansicht längs der Linie VIII-VIII in Fig.7. The invention is now to be based on exemplary embodiments closer will be explained and described, reference being made to the drawing. It Fig. 1 shows a graph showing the V-t characteristics of spark gaps with uniform and non-uniform field distribution, Fig. 2 shows a schematic Representation of an embodiment of the invention, Figure 3 is a graph showing the V-t characteristic of the in FIG. 2 shows the protective device shown in FIG. 4 a schematic representation of a further embodiment of the invention, FIG. 5 and FIG. 6 schematic representations of further embodiments of the invention, FIG. 7 is an enlarged plan view of the main part of the FIG. 6 protective device shown and F i g. 8 a sectional view along the line VIII-VIII in FIG.

In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder einander entsprechende Teile. In the various figures, the same reference symbols denote the same or corresponding parts.

Fig. 1 zeigt die Überschlagscharakteristik von zwei Arten von Funkenstrecken in bezug auf die Überschlagszeit, welche im folgenden als »V-t-Charakteristik« bezeichnet werden. Im einzelnen zeigt die Kurve I in F i g. 1 die V-t-Charakterisük einer Funkenstrecke mit gleichmäßiger Feldverteilung. An Hand dieser Kurve ist leicht zu erkennen, daß die Entladespannung in einem weiten Bereich der Überschlagszeit im wesentlichen konstant ist; jedoch ist der Streubereich der Überschlagsspannung bei langsamen Wellenspannungen relativ breit. Die Kurve II in Fig. 1 zeigt die V-t-Charakteristik einer Funkenstrecke mit ungleichmäßiger Feldverteilung. Die Kurve II zeigt, daß der Streubereich der Uberschlagsspannung im Bereich langsamer Wellenspannungen relativ klein ist. Im Bereich von kurzzeitigen Impulsüberschlägen steigt jedoch die Üb erschlagsspannung in ungewünschter Weise stark an. Fig. 1 shows the flashover characteristics of two types of spark gaps in relation to the rollover time, which is referred to in the following as the "V-t characteristic" will. In detail, curve I in FIG. 1 the V-t characteristics of a spark gap with even field distribution. From this curve it is easy to see that the discharge voltage substantially over a wide range of the flashover time is constant; however, the spread of the withstand voltage is at slow speed Wave tensions relatively wide. Curve II in Fig. 1 shows the V-t characteristic a spark gap with uneven field distribution. Curve II shows that the spread of the flashover voltage in the range of slow shaft voltages is relative is small. In the area of brief flashovers, however, the surge voltage increases strong in an undesirable way.

In Fig.2 ist die erfindungsgemäße Funkenstreckeneinrichtung mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und weist einen Spalt 12 mit gleichmäßiger elektrischer Feldverteilung und einen Spalt 14 mit ungleichmäßiger elektrischer Feldverteilung in Parallelschaltung auf. Wie bereits erwähnt, hat der Spaltl2 mit gleichmäßiger Feldverteilung die Funkenüberschlagscharakteristik wie durch die KurveI in Fig. 1 dargestellt, während der Spalt 14 mit ungleichmäßiger Feldverteilung die Funkenüberschlagscharakteristik wie durch die Kurve II in F i g. 1 dargestellt aufweist. Wenn daher diese beiden Arten von Spalten in einer Kombination wie in Fig.2 gezeigt verwendet werden, ist die resultierende Funkenüberschlagscharakteristik der Funkenstreckeneinrichtung 10 wie in F i g. 3 gezeigt. Dies ergibt sich daraus, daß die Funkenüberschlagscharakteristik bestimmt wird durch den Funkenspalt mit der niedrigeren Übers chlagsspannungs charakteristik für die entsprechende Oberschlagszeit. Es ist daher leicht zu verstehen, daß die Kombination der Spaltabstände vorzugsweise für Blitzableiter Verwendung findet. Dies wird erreicht durch Auswählen der Spaltabstände der gleichmäßigen und ungleichmäßigen Spalte 12 und 14 in der Art, daß der Funkenüberschlag infolge der langsamen Wellenspannung oder der Schaltstoßspannung, deren Größe sich sehr langsam ändert, immer über den Spaltl4 mit der ungleichmäßigen Feldverteilung erfolgt, und daß der Funkenüberschlag infolge der Blitzstoßspannung immer über den Spalt 12 mit der gleichmäßigen Feldverteilung erfolgt. Mit anderen Worten erfolgt die Funkenentladung über den Spalt 12, wenn eine Spannung im Impulsspannungsbereich angelegt wird, während die Funkenentladung über den Spalt 14 erfolgt, wenn eine Spannung im Bereich langsamer Wellenspannung angelegt wird. Die Funkenstreckeneinrichtung 10 mit einer Kombination derart bestimmter Spaltabstände zeigt eine V-t-Charaktenstik, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist. Aus dieser Kurve ist zu sehen, daß die Überschlagsspannung über verschiedene Überschlagszeiten im wesentlichen konstant ist und daß der Streubereich der Wechselspannung sehr klein geworden ist. Mit anderen Worten ergibt sich eine Funkenüberschlagscharakteristik, welche vorzugsweise für Blitzableiter Verwendung findet. In Figure 2, the spark gap device according to the invention with the Reference numeral 10 denotes and has a gap 12 with uniform electrical Field distribution and a gap 14 with uneven electrical field distribution in parallel connection. As already mentioned, the gap 12 has a more even Field distribution shows the sparkover characteristic as shown by curve I in Fig. 1, while the gap 14 with uneven field distribution shows the sparkover characteristic as shown by curve II in FIG. 1 has shown. So if these two Types of columns to be used in a combination as shown in Fig.2 is the resulting arcing characteristic of the spark gap device 10 as in FIG. 3 shown. This is because the arcing characteristic is determined by the spark gap with the lower surge voltage characteristic for the corresponding overturn time. It is therefore easy to understand that the Combination of the gap distances is preferably used for lightning rods. This is achieved by choosing the gap spacings of the even and uneven ones Columns 12 and 14 in such a way that the arcing is due to the slow wave voltage or the switching impulse voltage, the magnitude of which changes very slowly, always over the Gapl4 with the uneven field distribution takes place, and that the sparkover due to the lightning impulse voltage always across the gap 12 with the uniform field distribution he follows. In other words, the spark discharge takes place via the gap 12 when a voltage in the pulse voltage range is applied during the spark discharge takes place via the gap 14 when a voltage in the range of slow shaft voltage is created. The spark gap device 10 with a combination of such specific Gap distances show a V-t characteristic, as is shown in FIG. 3. the end This curve shows that the flashover voltage over various flashover times is essentially constant and that the scatter range of the alternating voltage is very small has become. In other words, the result is a sparkover characteristic which is preferably used for lightning rods.

In F i g. 4 ist eine Kombination der in F i g. 2 gezeigten Funkenstrecken einrichtung 10 mit einer konventionellen Funkenstreckeneinrichtung mit Hilfsstrecke gezeigt. Es ist zu erkennen, daß die erfindungsgemäße Funkenstreckeneinrichtung 10 mit gleichmäßigen und ungleichmäßigen Spalten 12 bzw. In Fig. 4 is a combination of those shown in FIG. 2 spark gaps device 10 with a conventional spark gap device with an auxiliary path shown. It can be seen that the spark gap device according to the invention 10 with even and uneven gaps 12 resp.

14 als Hilfsstreckeneinrichtung verwendet wird. Die Funkenstreckeneinrichtung 10 ist über eine Impedanz 16 mit einem Verbindungspunkt 18 verbunden, welcher zwischen zwei Hauptstrecken 20 und 22 gebildet wird, zu welchen andererseits Shuntelemente 24 bzw. 26 parallel liegen. Wie bekannt und wie aus den V-t-Kurven der Hauptspalte 20 und 22 sowie der als Hilfsstrecken angeordneten Spalte 12 und 14 zu erkennen, erfolgt die Entladung zuerst über die Spalte 12 und 14, um der Hauptstrecke 20 eine starke Überspannung zuzuführen und eine Entladung über die Hauptstrecke 20 ohne Verzögerung zu erreichen, sobald die Überschlagsspannung infolge der Blitzstoßspannung immer einen höheren Wert als diejenige infolge der langsamen Wellenspannung zeigt, und wenn eine abnormale Spannung in Anschlüssen 28 und 30 angelegt wird. Eine Entladung über die Hauptstrecke22 erfolgt daher nach der Entladung über die Hauptstrecke 20.14 is used as an auxiliary line device. The spark gap device 10 is connected via an impedance 16 to a connection point 18, which between two main routes 20 and 22 is formed, to which on the other hand shunt elements 24 and 26 are parallel. As known and as from the V-t curves of the main column 20 and 22 as well as the gaps 12 and 14 arranged as auxiliary lines can be seen, the unloading takes place first via the column 12 and 14 to the main line 20 a To supply strong overvoltage and a discharge over the main line 20 without Delay to be achieved as soon as the flashover voltage as a result of the lightning impulse voltage always shows a higher value than that due to the slow wave voltage, and when an abnormal voltage is applied to terminals 28 and 30. A discharge Via the main line 22, therefore, takes place after the unloading via the main line 20.

So hängt die resultierende Funkenüberschlagscharakteristik der gesamten Einrichtung von der Funkenüberschlagscharakteristik der Funkenstrekkeneinrichtung 10 als Hilfseinrichtung ab. Wenn daher in der Funkenstreckeneinrichtung ein kombinierter Spalt, wie in der Funkenstreckeneinrichtung 10 in F i g. 2 gezeigt, als Hilfsstrecke verwendet wird, ergibt sich eine Funkenstreckeneinrichtung mit einer gewünschten Funkenüberschlagscharakteristik, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, aus dem gleichen Grunde wie im Fall der Funkenstreckeneinrichtung 10 nach Fig. 2. So the resulting arcing characteristic depends on the whole Establishment of the sparkover characteristic of the spark gap device 10 as an auxiliary device. Therefore, if in the spark gap device a combined Gap, as in the spark gap device 10 in FIG. 2 shown as an auxiliary route is used, a spark gap device with a desired one results Flashover characteristics as shown in Fig. 3 from the same Basically as in the case of the spark gap device 10 according to FIG. 2.

Die Erfindung ist beschrieben worden im Zusammenhang mit einer Funkenstreckeneinrichtung, bei welcher die einzelne Funkenstrecke durch eine kombinierte Funkenstrecke aus Spalten mit gleichmäßiger und ungleichmäßiger Feldverteilung in elektrisch negativen Gasen wie SF6 zur Verbesserung der Funkenüberschlagscharakteristik ersetzt ist. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung ebensosehr gut dafür verwendbar ist, eine Funkenstreckeneinrichtung zu erhalten, welche ein niedriges Stoßverhältnis und einen geringen Streubereich für die Oberschlagsspannung aufweist, weil selbst in einer Atmosphäre von Luft oder Stickstoff die Funkenüberschlagscharakteristik wie die in F i g. 1 gezeigte wird, wenn der Druck höher als Atmosphärendruck ist. Fig.5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung in bezug auf die Anordnung der Spaltelektroden. Die Funkenstreckeneinrichtung 10 für Blitzableiter in F j g. 5 umfaßt eine Bogenlöschplatte 32 mit Treibspulen 34 zum magnetischen Heraustreiben des erzeugten Bogens. Auf der Oberfläche der Bogenlöschplatte 32 sind zwei Paare bogenerzeugender Elektroden 36 und 38 angeordnet, welche zwischen sich einen Spalt 12 mit gleichmäßigem Feld bzw. einen Spalt 14 mit ungleichmäßigem Feld bilden, sowie ein Paar Treibelektroden 40. Ein charakteristisches Element 43 ist in Reihe mit den Spalten 12 und 14 geschaltet. The invention has been described in connection with a spark gap device, in which the individual spark gap is made up of a combined spark gap Columns with even and uneven field distribution in electrically negative Gases such as SF6 are replaced to improve the arcing characteristics. It goes without saying, however, that the invention can be used just as well for to obtain a spark gap device which has a low surge ratio and has a small scatter range for the flashover voltage because itself in a Atmosphere of air or nitrogen the sparkover characteristic like that in Fig. 1 is shown when the pressure is higher than atmospheric pressure. Fig. 5 shows another embodiment of the invention in relation to the arrangement the gap electrodes. The spark gap device 10 for lightning rods in FIG. 5 includes an arc extinguishing plate 32 with drive coils 34 for magnetic drive out of the generated arc. On the surface of the arc extinguishing plate 32 are two pairs arc-generating electrodes 36 and 38 arranged, which between them a gap 12 with a uniform field or a gap 14 with an uneven field, as well as a pair of driving electrodes 40. A characteristic element 43 is in series with the columns 12 and 14 switched.

Die Spalte 12 und 14, welche zwischen sich ein gleichmäßiges bzw. ein ungleichmäßiges elektrisches Feld bilden, haben ähnliche Funkenüberschlagscharakteristiken wie die in Fig. 2 dargestellten. Im einzelnen hat der Spaltl2 eine tJberschlagscharakteristik wie durch die Kurve 1 in F i g. 1 dargestellt, nach welcher die Funkenüberschlagscharakteristik flach und der Streubereich der Entladung innerhalb des Impulsüberschlagsbereichs klein ist, während der Spalt 14 eine Funkenüberschlags charakteristik wie durch die Kurve II in Fig. 1 gezeigt aufweist, nach welcher die Funkenüberschlagscharakteristik auf der linken Seite sehr hoch ist oder ein hohes Impulsverhäitnis und einen kleinen Streubereich im Oberschlagsbereich langsamer Wellenspannungen oder Schaltstoßspannungen aufweist. Folglich erfolgt der Impulsüberschlag bei dem Blitzableiter nach Fig. 5 über die Elektroden36, während der Uberschlag langsamer Wellenspannungen über die Elektroden 38 erfolgt. Hierdurch kann die Funkenüberschlagcharakteristik wie in Fig. 3 gezeigt flach sein und einen geringen Streubereich aufweisen. Die in F i g. 5 gezeigte Funkenstreckeneinrichtung hat jedoch den Nachteil, daß eine gewisse Zeitdauer erforderlich ist, um den Bogen über die Elektroden 36 durch die Treibelektroden 40 mit einem breiten Spalt zwischen sich auszubreiten. Dies kommt daher, weil der zwischen den Elektroden 36 erzeugte Bogen erst auf die Elektroden 38 und hierauf auf die Treibelektroden 40 übertragen wird, während der zwischen den Elektroden 38 erzeugte Bogen unmittelbar zu den Treibelektroden 40 übertragen wird. The column 12 and 14, which between them a uniform or forming a non-uniform electric field have similar arcing characteristics like those shown in FIG. In detail, the gap 12 has a rollover characteristic as shown by curve 1 in FIG. 1, according to which the sparkover characteristic flat and the spread of the discharge within the flashover area is small, while the gap 14 has a flashover characteristic as by the curve II shown in Fig. 1, according to which the sparkover characteristic on the left is very high or a high momentum ratio and a small one Scatter range in the flashover area of slow shaft voltages or switching surge voltages having. As a result, the pulse flashover occurs in the lightning arrester according to Fig. 5 over the electrodes36, while the flashover of slow wave voltages over the electrodes 38 takes place. This allows the sparkover characteristic such as shown in Fig. 3 be flat and have a small spread. The in F i g. 5 shown spark gap device has the disadvantage that a certain Length of time is required to pass the arc over the electrodes 36 by the drive electrodes 40 with a wide gap between them. This is because of the arcs generated between the electrodes 36 first on the electrodes 38 and then thereon is transferred to the drive electrodes 40 while between the electrodes 38 generated arc is transmitted directly to the drive electrodes 40.

Fig. 6 bis 8 zeigen Verbesserungen an einer Funkenstreckeneinrichtung, wie sie in F i g. 5 gezeigt ist. FIGS. 6 to 8 show improvements to a spark gap device, as shown in FIG. 5 is shown.

In diesen Figuren ist zu sehen, daß die erfindungsgemäße Funkenstreckeneinrichtung 10 eine Bogenlöschplatte 32 aufweist, auf deren Oberfläche ein Paar bogenerzeugender Elektroden 36;, welche zwischen sich einen Spaltl2 mit gleichmäßiger Feldverteilung bilden, und ein Paar bogenerzeugender Elektroden 38, welche zwischen sich einen Spalt 14 mit ungleichmäßiger Feldverteilung bilden, einander überlagert angeordnet sind. Die Elektroden36 und 38 haben die Form von Scheiben mit exzentrischen, durchgehenden Löchern 70 bzw. 72, deren Zweck später klar werden wird. Um die beiden Elektroden 36 und 38 miteinander und mit einer Treibspule 34 zu verbinden, ist zwischen den Treibelektroden 40, den bogenerzeugenden Elektroden 36 und der Bogenlöschplatte 32 eine Leitplatte 42 angeordnet Es ist zu bemerken, daß die Treibspule 34 ein elektrisches Potential aufweisen kann, welches von mindestens einer der Elektroden 36 und 38 verschieden oder im wesentlichen gleich dem der metallischen Halte teile 54 für die Elektroden ist. Wie aus F i g. 7 und 8 zu sehen, ist die Richtung, in welcher die bogenerzeugenden Elektroden 36 und 38 den Treibelektroden40 gegenüberstehen, senkrecht zu der Richtung, in welcher die bogenerzeugenden Elektroden 36 und 38 angeordnet sind. In these figures it can be seen that the spark gap device according to the invention 10 has an arc extinguishing plate 32 on the surface of which a pair of arc generating Electrodes 36; which have a gap 12 between them with a uniform field distribution form, and a pair of arc generating electrodes 38 which between them Form gap 14 with uneven field distribution, arranged superimposed on one another are. The electrodes 36 and 38 are in the form of disks with eccentric, continuous ones Holes 70 and 72, the purpose of which will become clear later. To the two electrodes 36 and 38 to connect to each other and to a drive coil 34 is between the Driving electrodes 40, the arc generating electrodes 36 and the arc extinguishing plate 32 a guide plate 42 is arranged. It should be noted that the drive coil 34 is an electrical potential may have which of at least one of the electrodes 36 and 38 is different or substantially the same as that of the metallic holding parts 54 for the electrodes is. As shown in FIG. 7 and 8 is the direction in which the arc-generating Electrodes 36 and 38 face the drive electrodes 40, perpendicular to the direction in which the arc generating electrodes 36 and 38 are arranged.

Um ein Laufen des erzeugten Bogens über die Leitplatte 42 zu verhindern, ist, wie in F i g. 6 und 7 zu sehen, ein vertiefter Teil 44 auf der Leitplatte 42 an deren Teil zwischen den bogenerzeugenden Elektroden 36 und 38 und den einander gegenüberstehenden Treibelektroden 40 ausgebildet. In order to prevent the generated arc from running over the guide plate 42, is, as in Fig. 6 and 7, a recessed portion 44 on the guide plate 42 can be seen at the part thereof between the arc generating electrodes 36 and 38 and each other opposing drive electrodes 40 are formed.

In F i g. 8 ist zu erkennen, daß die Funkenstreckeneinrichtung eine Bogenlöschplatte 46 gegenüber der Bogenlöschplatte 32 aufweist, zwischen welchen die bogenerzeugenden Elektroden 36 und 38 eingeschichtet sind. Die Bogenlöschplatten 32 und 46 weisen auf ihren einander gegenüberliegenden Oberflächen zwei Paare von Vertiefungen 48 bzw. 50 auf. In Fig. 8 it can be seen that the spark gap device a Has arc extinguishing plate 46 opposite the arc extinguishing plate 32, between which the arc generating electrodes 36 and 38 are laminated. The arc extinguishing plates 32 and 46 have two pairs of on their opposing surfaces Wells 48 and 50, respectively.

Jede der Vertiefungen 48 in der Bogenlöschplatte 32 ist mit einem Füllmetall 52 zum Halten eines stabförmigen Halteteils 54 für die Elektroden ausgefüllt.Each of the recesses 48 in the arc extinguishing plate 32 is provided with a Filling metal 52 for holding a rod-shaped holding part 54 for the electrodes is filled.

Die Vertiefungen 50 in der Bogenlöschplatte 46 dienen zur Aufnahme und zum Halten der Köpfe 56 der Halteteile 54.The depressions 50 in the arc extinguishing plate 46 are used for receiving and holding parts 54 for holding the heads 56.

Es ist weiter zu erkennen, daß auf den einander gegenüberliegenden Teilen der Bogenlöschplatten 32 und 46 und zwischen den Elektroden36 bzw. 38 Vertiefungen 58 und 60 ausgebildet sind. It can also be seen that on the opposite Divide the arc extinguishing plates 32 and 46 and between the electrodes 36 and 38 wells 58 and 60 are formed.

Um die verschiedenen Teile in ihren vorbestimmten Lagen zu halten, sind beide Endteile der Bogenlöschplatten 32 und 46 mit durchgehenden Löchern 62 bzw. 64 versehen, durch welche Schrauben 66 zum Befestigen beider Bogenlöschplatten 32 und 46 ragen. Die Schraube 66 weist am einen Ende einen Kopf und am anderen Ende einen Gewindeteil auf, auf welchen eine Mutter 68 geschraubt ist. To keep the different parts in their predetermined positions, Both end parts of the arc extinguishing plates 32 and 46 are provided with holes 62 therethrough and 64, through which screws 66 for securing both arc extinguishing plates 32 and 46 protrude. The screw 66 has a head at one end and a head at the other end a threaded part on which a nut 68 is screwed.

Vorzugsweise sind die Bogenlöschplatten 32 und 46 aus Azetalharz und die Elektroden 36 und 38 aus Graphit hergestellt. Die Halteteile 54 für die Elektroden sind aus einem geeigneten Metall wie Messing oder Eisen, und die Schrauben 66 sind aus einem geeigneten Isoliermaterial hoher mechanischer Festigkeit wie Azetalharz hergestellt. Preferably, the arc extinguishing plates 32 and 46 are made of acetal resin and electrodes 36 and 38 are made of graphite. The holding parts 54 for the Electrodes are made of a suitable metal such as brass or iron, and the screws 66 are made of a suitable insulating material of high mechanical strength such as acetal resin manufactured.

Wenn der in Fig.6 bis 8 gezeigten Funkenstreckeneinrichtung zur Erzeugung eines Bogens zwischen den bogenerzeugenden Elektroden 36 oder 38 - eine Stoßspannung zugeführt wird, wird der erzeugte Bogen infolge des von den Treibspulen 34 aufgebauten magnetischen Feldes auf die Treibelektroden 40 übertragen, wodurch der zwischen den Elektroden 36 oder 38 erzeugte Bogen ausgedehnt und gelöscht wird. When the spark gap device shown in Fig.6 to 8 for generating of an arc between the arc-generating electrodes 36 or 38 - a surge voltage is fed, the generated arc is due to the build up of the drive spools 34 Magnetic field transmitted to the drive electrodes 40, whereby the between arc generated by the electrodes 36 or 38 is expanded and erased.

Beim Vergleich des Betriebs der Einrichtung nach Fig. 6 bis 8 mit dem der Einrichtung nach Fig. 5 ist leicht zu erkennen, daß die in F i g. 6 bis 8 dargestellte Funkenstreckeneinrichtung verschiedene Vorteile hat. Zum Beispiel wird der Bogenlöschvorgang mit der in diesen Figuren gezeigten Einrichtung schnell erreicht, weil der erzeugte Bogen sofort auf die Treibelektroden 40 übertragen und zwischen diesen ausgedehnt wird. Da das magnetische Feld eine konstante Stärke für jede der bogenerzeugenden Elektroden aufweist, wird weiter eine recht stetige Unterbrechung erreicht ohne eine ungünstige ende rung der Funkenüberschlagscharakteristik der Einrichtung und unabhängig davon, ob der Bogen zwischen den runden Elektroden 36 mit gleichmäßigem Feld oder den scharfen Elektroden 38 mit ungleichmäßigem Feld erzeugt wird. When comparing the operation of the device according to FIGS. 6 to 8 with that of the device according to FIG. 5, it is easy to see that the in FIG. 6 to 8 spark gap device shown has various advantages. For example the sheet erasing operation becomes fast with the facility shown in these figures achieved because the generated arc is immediately transferred to the drive electrodes 40 and is stretched between them. Because the magnetic field has a constant strength for has each of the arc-generating electrodes further becomes a fairly steady interruption achieved without an unfavorable ending the sparkover characteristic the device and regardless of whether the arc between the round electrodes 36 with a uniform field or the sharp electrodes 38 with a non-uniform field is produced.

Die Zusammenstellung der in Fig.6 bis 8 gezeigten Funkenstreckeneinrichtung und die Einstellung der Spaltabstände der Spalte 12 und 14 mit gleichmäßiger bzw. ungleichmäßiger Feldverteilung werden auf folgende Weise durchgeführt: Unter Bezugnahme auf F i g. 8 werden zuerst eine Leitplatte 42 auf der Bogenlöschplatte 32 und dann die runden Elektroden 36 mit gleichmäßigem Feld und die scharfen Elektroden 38 mit ungleichmäßigem Feld in der genannten Reihenfolge angeordnet. Die stabförmigen Halteteile 54 für die Elektroden werden eingeführt und in die Füllmetalle 52 geschraubt, so daß sie lose durch die Löcher 70, 72 und 74 in den runden Elektroden 36 mit gleichmäßigem Feld, den scharfen Elektroden 38 mit ungleichmäßigem Feld bzw. in den Leitplatten 42 ragen. The composition of the spark gap device shown in Fig. 6 to 8 and the setting of the gap distances of the gaps 12 and 14 with uniform or uneven field distribution are carried out in the following way: By reference on F i g. 8 first a guide plate 42 is placed on the arc extinguishing plate 32 and then the round electrodes 36 with a uniform field and the sharp electrodes 38 with arranged in the order mentioned in the uneven field. The rod-shaped holding parts 54 for the electrodes are inserted and screwed into the filler metals 52, see above that they are loose through the holes 70, 72 and 74 in the round electrodes 36 with even Field, the sharp electrodes 38 with an uneven field or in the conductive plates 42 tower.

Die Einstellung der Spaltabstände erfolgt in dieser Stufe der Zusammenstellung. Im einzelnen werden die runden und die scharfen Elektroden 36 und 38 unabhängig voneinander um die stabförmigen Halteteile 54 für die Elektroden gedreht, so daß die Abstände zwischen ihnen eine solche Kombination ergeben, daß die Entladungen infolge der langsamen Wellenspannungen immer über den ungleichmäßigen Spalt 14 und die Entladung infolge von Impulsspannungen über den gleichmäßigen Spalt 12 erfolgen. The setting of the gap distances takes place in this stage of the compilation. In particular, the round and sharp electrodes 36 and 38 become independent rotated from each other around the rod-shaped holding parts 54 for the electrodes, so that the distances between them result in such a combination that the discharges due to the slow shaft tensions always over the uneven gap 14 and the discharge takes place as a result of pulse voltages across the uniform gap 12.

Nach der Beendigung der Einstellung der Spaltabstände werden die stabförmigen Halteteile 54 für die Elektroden zur Befestigung der Elektroden 36 und 38 fest in die Füllmetalle 52 geschraubt. After you have finished setting the gap distances, the Rod-shaped holding parts 54 for the electrodes for fastening the electrodes 36 and 38 firmly screwed into the filler metals 52.

Hierauf wird die Bogenlöschplatte 46 auf der Anordnung so angeordnet, daß die Vertiefungen 50 auf ihrer inneren Oberfläche paßfest die entsprechenden Köpfe 56 der Halteteile 54 aufnehmen. Um die Bogenlöschplatte 46 fest mit der Anordnung zu verbinden, werden die langgestreckten Schrauben 66 in die Löcher 64 und 62 in den Bogenlöschplatten 46 bzw. 32 eingeführt und durch die Muttern 68 befestigt. The arc extinguishing plate 46 is then arranged on the arrangement in such a way that that the recesses 50 on their inner surface fit tightly to the corresponding Pick up heads 56 of holding parts 54. To the arc extinguishing plate 46 firmly with the arrangement To connect, elongate screws 66 are inserted into holes 64 and 62 in the arc extinguishing plates 46 and 32 inserted and fastened by the nuts 68.

Wie aus der vorhergehenden Beschreibung im Zusammenhang mit F i g. 7 und 8 leicht zu erkennen ist, kann die Bearbeitung der Elektrode einen sehr hohen Genauigkeitsgrad haben und die Einstellung der Spaltabstände sehr einfach nur durch Drehen der Elektroden, welche exzentrisch drehbare Scheiben sind, erfolgen, weil die runden und scharfen Elektroden 36 und 38 mit dem gleichmäßigen bzw. As from the previous description in connection with FIG. 7 and 8, the machining of the electrode can be very high Have a degree of accuracy and the setting of the gap spacing is very easy Rotation of the electrodes, which are eccentrically rotatable disks, take place because the round and sharp electrodes 36 and 38 with the uniform or

ungleichmäßigen Feld in der Form einer Scheibe angeordnet sind und weil die Halteteile 54, um welche die Elektroden beim Einstellen der Spaltabstände gedreht werden, exzentrisch durch diese Scheiben ragen. Dies führt zu einer äußerst stabilen Funkenübers chlagscharakteristik.uneven field are arranged in the shape of a disc and because the holding parts 54, around which the electrodes when adjusting the gap distances be rotated, protrude eccentrically through these disks. This leads to an extremely stable spark flashover characteristics.

Zusätzlich können die Treibelektroden 40 selbst so entworfen werden, daß sie einen Aufbau, eine Anordnung und eine Form aufweisen, welche am zweckmäßigsten für das Ausdehnen und Löschen des erzeugten Bogens ist, weil die Entladung unabhängig von den Treibelektroden 40 erfolgt. In addition, the drive electrodes 40 themselves can be designed so that they have a structure, an arrangement and a shape which are most appropriate for the expansion and extinction of the generated arc is because the discharge is independent from the drive electrodes 40 takes place.

Weiter sind nach der Erfindung die bogenerzeugenden Elektroden 36 und 38 durch ein Metallteil zum Modulieren des elektrischen Feldes befestigt (in der gezeigten Ausführungsform werden die stabförmigen Halteteile 54 für die Elektroden hierfür verwendet, und die Vertiefungen 58 und 60 sind in den Teilen der Bogenlöschplatten 32 und 46 ausgebildet, welche zu den zwischen den Elektroden 36 und 38 gebildeten Spalten hin gerichtet sind). Daher wird verhindert, daß das elektrische Feld entlang der Bogenlöschplatten auf Grund der Anwesenheit der stabförmigen Halteteile 54 für die Elektroden, welche als die metallischen Teile zum Modulieren der Konzentration des elektrischen Feldes dienen, und auf Grund der Anwesenheit der Vertiefungen in den Bogenlöschplatten teilweise konzentriert wird. Further according to the invention are the arc-generating electrodes 36 and 38 attached by a metal part for modulating the electric field (in In the embodiment shown, the rod-shaped holding parts 54 for the electrodes used for this, and the recesses 58 and 60 are in the parts of the arc-extinguishing plates 32 and 46, which correspond to those formed between the electrodes 36 and 38 Gaps are directed towards). Therefore, the electric field is prevented from getting along of the arc extinguishing plates due to the presence of the rod-shaped holding parts 54 for the electrodes, which act as the metallic parts for modulating the concentration of the electric field, and due to the presence of the depressions in the arc extinguishing plates is partially concentrated.

Mit der oben beschriebenen Anordnung kann daher die Stehspannung der Oberfläche der Bogenlöschplatte vergrößert werden, ohne Anderungen in der Form zu bewirken oder ohne die Abmessungen der Elektroden oder Spalte zu vergrößern. With the arrangement described above, therefore, the withstand voltage the surface of the arc extinguisher plate can be enlarged without changes in shape to effect or without increasing the dimensions of the electrodes or gaps.

Außerdem ist der Oberflächenabstand wesentlich vergrößert, so daß keine Gefahr besteht, daß ein Funkenüberschlag entlang der Oberfläche der Bogenlöschplatten auftritt, selbst wenn die Bogenlöschplatten infolge der Entladung über die Spalte in ihrer Wirkung verschlechtert sind.In addition, the surface distance is increased significantly, so that there is no risk of arcing along the surface of the arc extinguishing plates occurs even if the arc extinguishing plates are due to the discharge across the gap are deteriorated in their effect.

Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einer einzigen Ausführungsform einer Funkenstreckeneinrichtung für Blitzableiter beschrieben worden ist, versteht es sich, daß sie ebenso auf andere elektrische Einrichtungen anwendbar ist, bei welchen Funkenstrecken verwendet werden. Although the invention in the context of a single embodiment a spark gap device for lightning arresters has been described understands it appears that it is equally applicable to other electrical devices which spark gaps are used.

Nach der Erfindung sind zwei scheibenförmige Elektroden einander überlagert, exzentrisch und drehbar auf jedem von zwei metallischen Stäben gelagert und bilden zwischen sich parallele Entladespalte mit gleichmäßigen und ungleichmäßigen elektrischen Feldern. In den den Entladespalten zugekehrten Teilen von Bogenlöschplatten sind Vertiefungen ausgebildet. According to the invention, two disc-shaped electrodes are mutually exclusive superimposed, eccentrically and rotatably mounted on each of two metal rods and form between them parallel discharge gaps with even and uneven ones electric fields. In the parts of arc extinguishing plates facing the discharge gaps depressions are formed.

Claims

Claims: l. Protective device for high-voltage systems with two parallel spark gaps, characterized in that the one spark gap (12) a uniform electric field for flashovers in the area of pulse voltages and the other spark gap (14) an uneven one electrical field for flashovers in the area of slow N-cell voltages.

2. Protection device according to claim 1, characterized in that the two spark gaps (12, 14) arranged in an electrically negative gas are.

3. Protection device according to claim 1, characterized in that the gap distances between the two spark gaps (12, 14) can be set independently of one another are.

4. Protection device according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the two spark gaps (12, 14) are arranged between two pairs of one above the other disk-shaped electrodes (37, 38) lie.

5. Protection device according to claim 4, characterized in that the two pairs of disc-shaped electrodes (36, 38) lying one above the other are eccentrically rotatably mounted.

6. Protection device according to claim 4, characterized in that Arc-extinguishing plates (32, 46) are arranged on both sides of the electrode pairs (36, 38) are, which in the area of the spark gaps (12, 14) each with a recess (58, 60) are provided.

7. Protection device according to one of claims 4 to 6, characterized in that that the two pairs of electrodes (36, 38) are held together by pins (54) and that each pin (54) has one located within the one code erasing plate (46) metallic head (52) is provided, which has the same electrical potential as the adjacent electrodes (36, 38).

The present invention relates to a protective device for high-voltage systems with two parallel spark gaps.

High voltage systems are usually equipped with overvoltage protection devices provided, which provide protection against voltage pulses, which for example be caused by opening and closing switches or lightning strikes can. It turns out that such protective devices over a very wide area Frequency range must work satisfactorily, this frequency range ranges from mains frequency to the megahertz range.

The previously known protective devices either have spark gaps on. which by appropriately designing the electrodes either a {llcicll ißic or fully compliant fcldvcrtcilung. It shows itself. that Ftink lines with evenly divided fields a (.ler- have impact stress, which are essentially frequency-independent over the above frequency range is. However, the spread for low-frequency pulses is relatively wide, see above that the flashover voltage is not precisely defined. On the other hand wise Spark gaps with uneven field distribution have a very narrow scatter range on; however, the flashover voltage rises sharply with higher-frequency pulses.

In view of this prior art, this is the aim of the present one Invention to create a protective device for high-voltage systems, which over a very wide frequency range an essentially constant breakdown voltage has, the scatter range being relatively narrow even with low-frequency pulses is.

According to the invention this is achieved in that one spark gap a uniform electric field for flashovers in the area of impulse voltages and the other spark gap an uneven electric field for flashovers in the area of slow shaft voltages.

Due to the fact that two parallel spark gaps are provided, one of which by suitable electrode design uniform and the other have an uneven field distribution, results a combination of spark gaps, each of which has the advantages of spark gaps with uniform and uneven field distribution.

An advantageous embodiment of the invention is characterized in that that the two spark gaps are arranged in an electrically negative gas. In this connection it should be noted that compared to air or nitrogen the use of electrically negative gases - such as SFG - because of their better properties is very useful as an arc extinguishing agent. In practice, however, the hitherto known protective devices not filled with such electrically negative gases, because in connection with uniform or uneven fields of spark gaps described frequency dependencies especially with electrically negative gases are strongly pronounced. Another reason for not using electric negative gases in protective devices of this type is that the one improvement the ion platelets resulting from the flashover characteristic in an atmosphere electrically negative gases are not effective. Within the scope of the present invention however, the flashover characteristic can be used both in terms of frequency independence as well as with regard to the scatter range can be improved to such an extent that the in Due to their arc extinguishing ability, very favorable electrically negative gases such as SF5 are used can get.

A relatively simple design results from the fact that the two Spark gaps between two pairs of disc-shaped Electrodes.

To make it as easy as possible to adjust the gap width of the two To be able to carry out spark gaps. proves to be useful if the two pairs of disc-shaped electrodes, one above the other, are cccentrically rotatable stored sincl.