DE2542862A1

DE2542862A1 - Blitzableiter

Info

Publication number: DE2542862A1
Application number: DE19752542862
Authority: DE
Inventors: Robert Deville
Original assignee: Cegelec SA
Current assignee: Cegelec SA
Priority date: 1974-10-02
Filing date: 1975-09-25
Publication date: 1976-04-15
Also published as: ES441193A1; SE7511093L; FR2287124B1; CH600629A5; FR2287124A1; IT1042815B

Description

Fo 9586 D 2 5. Sep. J975

Dipl.-ing. Jürgen WEINMILLER OQC? PATENTASSESSOR C. 0 4 L 0 O *

SOSPi GmbH

8OOO München 80

-r^-:-z\ii.Ur. 63

DELLE - ALSTHOM
130, rue Leon Blum
69611 VILLEURBANNE
Frankreich

BLITZABLEITER

Die Erfindung betrifft Blitzableiter zum Schutz von elektrischen Anlagen, die in Metallgehäusen untergebracht und durch ein Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit wie beispielsweise Schwefelhexafluorid isoliert sind.

Normalerweise werden die Funkenstrecken von Blitzableitern in Luft oder Stickstoff und nicht in einem Gas mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit untergebracht, vor allem deshalb, weil die Zersetzungsprodukte des letzteren unter der Wirkung des elektrischen Lichtbogens das Keramikmaterial angreifen.

Es ist bekannt, in einem Behälter einen herkömmlichen Blitzableiter mit einem luft- oder stickstoffgefüllten dichten

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Isolator unterzubringen, der sämtliche aktiven Teile birgt. Es ist außerdem bekannt, zur Verringerung der Höhe von Blitzableitern für hohe Spannungen die aktiven Bauteile in mehreren Stapeln anzuordnen und ringförmige Ableitungswiderstände vorzusehen sowie die Funkenstrecken in diesen Widerständen unterzubringen. Bei diesen verschiedenen Anordnungen müssen die übereinander liegenden aktiven Bauteile untereinander isoliert und über Verbindungsleitungen in Reihe geschaltet werden. Somit weist der Blitzableiter Teile mit unterschiedlichen Potentialen auf, die im Innern dieses luft- bzw. stickstoffgefüllten Isolators liegen, dessen Druck in etwa gleich dem atmosphärischen Druck ist, während er seinerseits in einer Metallumhüllung liegt, die mit einem im allgemeinen unter Druck stehenden Gas mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit gefüllt ist. Da die Abmessungen der Metallumhüllung aus Kosten- und Platzgründen möglichst begrenzt werden müssen, ergibt sich zwischen der Metallhülle, die geerdet ist, und den im Innern des Isolators befindlichen unter Spannung stehenden Teilen, und insbesondere denjenigen, die der Hochspannnungsklemme des Blitzableiters am nächsten liegen, ein hoher Potentialgradient. Die zur Reihenschaltung der aktiven Bauteile verwendeten Verbindungsleitungen weisen häufig Teile mit geringem Krümmungsradius auf, die ein heterogenes Feld erzeugen und eine intensive Ionisierung in Richtung auf die MetaIlumhüllung hervorrufen. Bei hohen Spannungen kann im allgemeinen dieses Problem infolge der geringen dielektrischen Durchschlagfestigkeit von Luft oder Stickstoff bei angenähertem Atmosphärendruck nicht durch den Einsatz von Koronaentladungsschutzvorrichtungen gelöst werden. Außerdem besitzt ein derartiges Blitzableiter eine

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große Bauhöhe, da die zur Aufrechterhaltung der Spannung notwendigen Abstände und Kriechwege in Luft oder Stickstoff größer sind als in Schwefelhexafluorid.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Blitzableiters mit geringen Abmessungen zum Schutz von in einer Metallumhüllung unter Druck und in einem Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit untergebrachten elektrischen Anlagen.

Gegenstand der Erfindung ist ein Blitzableiter zum

Schutz von elektrischen Anlagen, die in einem Metallgehäuse untergebracht und durch ein unter Druck stehendes Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitzableiter einerseits mehrere örtlich hintereinander liegende Punkenstrecken, die je in einem abgedichteten, mindestens teilweise isolierenden und mit einem isolierenden Gas gefüllten Behälter angeordnet sind, und andererseits Ableitungswiderstände umfaßt, die um diese Behälter herum in dem Metallgehäuse und elektrisch zwischen benachbarten Punkenstrecken eingefügt sind.

Vorteilhafterweise besteht jeder Behälter aus einem Isolierrohr, sodaß ein gemeinsamer, sämtliche Funkenstrecken und Widerstände umgebender und zwischen diesen und der Metallumhüllung angeordneter Isolierbehälter entfallen kann.

Gemäß einem Kennzeichen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält der Blitzableiter Verbindungsteile, die in dem dielektrischen Medium zwischen den Funkenstreckenendön und den elektrischen Widerständen angeordnet sind.

Anhand der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungs— formen eines erfindungsgemäßen Blitzableiters unter Bezugnahme auf

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die beiliegenden zwei Figuren wird die Erfindung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Blitzableiter.

Fig. 2 zeigt im Teilschnitt eine Variante des erfindungsgemäßen Blitzableiters.

In den Figuren sind die zu schützenden elektrischen Anlagen nicht dargestellt, da sie nicht zur Erfindung gehören. Ein Metallgehäuse 11 umschließt die Anlage und begrenzt einen Innenraum 12, der mit einem unter Druck stehenden Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit angefüllt ist, beispielsweise mit Schwefelhexafluorid.

In diesem Raum wird ein aus Funkenstrecken wie beispielsweise 1 und I¹, die in Reihe geschaltet sind, und ringförmigen, um die Funkenstrecken herum verteilten Ableitungswiderständen 7, 7¹ und 7" gebildeter Blitzableiter untergebracht.

Die Funkenstrecken 1 und I¹ sind in Isolatorrohren 2 und 2¹ enthalten, die durch Böden 4 und 4¹ verschlossen sind. Das Rohrinnere 18 bzw. 18' ist mit Hilfe von Dichtungen wie beispielsweise 5 und 5¹ gegen den Raum 12 abgedichtet und mit einem isolierenden Gas wie beispielsweise Luft oder Stickstoff gefüllt.

Die Böden 4 und 4¹ bilden mit Randstreifen 6 bzw. 6¹ eine Baueinheit' und dienen zur Reihenschaltung der Funkenstrecke 1 und der Ableitungswiderstände 7, die nicht-linear sind. Die Böden 4 und 4' und die Randstreifen 6 und 6¹ können jedoch auch aus verschiedenen Teilen gebildet werden. Falls nötig, insbesondere für die Höchstspannungen, bilden die Enden der Streifen 6, 6¹ einen geeignet geformten Schutzring 8, 8' gegen Koronaentladungen. Die Widerstände 7, 7¹ können untereinander durch ein festes Isolierteil 9 isoliert werden, wie es im unteren Teil der Fig. 1

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dargestellt ist, jedoch kann aufgrund seiner hohen Durchschlagfestigkeit das dielektrische Medium selbst die Isolierung bewirken, wie es im oberen Teil der Fig. 1 wiedergegeben ist. In bestimmten Fällen kann das mechanische Verhalten des gesamten Gebildes jedoch die Verwendung eines festen Isolierteils notwendig machen. Als Variante können anstelle des Isolierteils 9 Organe vorgesehen werden, die die Verteilung der Spannung zwischen den verschiedenen Funkenstrecken 1 beeinflussen. Die Isolatoren 2 und 2¹ sind durch Isolierteile 10 voneinander getrennt. Man kann zwischen den Rohrinnenräumen 18 und 18' der Isolatorrohre 2, 2', die die Funkenstrecken enthalten, mit Hilfe von isolierenden Leitungen wie beispielsweise 13 eine Gasverbindung herstellen. Hierdurch ist es möglich, in den Abteilen der Funkenstrecken eine Luft- bzw. Stickstoffströmung hervorzurufen, um evtl. Schwefelhexafluoridspuren, die in die Innenräume eingedrungen sind und die Zündspannungen verändern können, zu entfernen.

In der Variante gemäß Figur 2 ist das Isolierteil 10 mit der Dichtung 5 und 5' gemäß Fig. 1 zu einem einzigen Teil, wie beispielsweise 14 und 15, zusammengefaßt, das auf die Böden 4 und 4¹ gegossen ist. In diesem Fall können die aufeinander folgenden Bauteile durch Schrauben oder Kleben miteinander* verbunden werden, und die Dichtheit wird durch Dichtungen wie beispielsweise 16 hergestellt. Die Innenräume 18 und 18¹ der Isolatorrohre 2, 2' können untereinander über Öffnungen 17 in Verbindung stehen. In der in Fig. 2 dargestellten Variante bildet der Blitzableiter eine starre Anordnung.

Sowohl bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 als auch bei derjenigen gemäß Fig. 2 ist es wichtig, daß die die Blitzab-

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leiter funkenstrecke!! enthaltenden Räume nicht mit denjenigen in Verbindung stehen, die die zu schützenden elektrischen Anlagen aufnehmen, damit vermieden wird, daß die durch Zersetzung des Schwefelhexafluorids unter Einwirkung des Lichtbogens entstehenden Gase die nicht-linearen Widerstände und bestimmte isolierende Bauteile zerstören.

Der erfindungsgemäße Blitzableiter, bei dem gegenüber herkömmlichen Konstruktionen der einzige isolierende Behälter, der alle aktiven Teile des Blitzableiters enthält und im Innern der Metallumhüllung 11 untergebracht ist, durch eine Aufeinander-

ist folge von mehreren isolierenden Behältern ersetzt, vereinfacht die Maßnahmen, die im Falle eines im Innern entstehenden Zündstroms zu treffen sind. Denn bei herkömmlicher Bauweise muß der einzige isolierende Behälter den sich aus dem Zündstrom ergebenden hohen Überdruck aushalten, und an den Enden des Blitzableiters müssen Auslasvorrichtungen vorgesehen werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dagegen verschiebt sich einer der Funkenüberschlagspunkte, beispielsweise auf den Widerständen 7, praktisch unverzüglich zum Metallgehäuse 11 hin, wodurch die Bogenlänge verkürzt wird. Einerseits setzt der Lichtbogen, der kürzer ist als im Falle eines langen gemeinsamen Isolierrohrs, weniger Energie frei und andererseits widersteht das Metallgehäuse 11 besser dem Druck als ein Isolierrohr; im übrigen kann man dasselbe Schutzoder Auslaßsystem wie für die übrigen Abteilungen der in dem Gehäuse befindlichen Apparaturen übernehmen.

Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich bestimmte technische Lösungen durch andere gleichwertige ersetzt werden. So weisen die in Figuren 1 und 2 dargestellten Blitzableiter beispielsweise ringförmige Ablextungswiderstände auf, in

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denen die Funkenstrecken untergebracht sind; jedoch gilt die Erfindung für jede andere Lösung ebenso, zum Beispiel für Anordnungen, bei denen mehrere aktive Elemente aufeinander gestapelt sind.

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Claims

PATENTANS PRÜCHE

1 - Blitzableiter zum Schutz von elektrischen Anlagen, die in einem Metallgehäuse untergebracht und durch ein unter Druck stehendes Medium mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit isoliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Blitzableiter einerseits mehrere örtlich hintereinander liegende Funkenstrecken (1, 1'), die je in einem abgedichteten, mindestens teilweise isolierenden und mit einem isolierenden Gas gefüllten Behältern (2, 2¹) angeordnet sind, und andererseits Ableitungswiderstände (7, 7¹) umfaßt, die um diese Behälter herum in dem Metallgehäuse angeordnet und elektrisch zwischen benachbarten Funkenstrecken eingefügt sind.

2 - Blitzableiter gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Behälter aus einem Isolierrohr (2, 2¹) besteht.

3 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß er Randstreifen (6, 6¹) aufweist, die die Enden der Funkenstrecken (1, I¹) mit den Ableitungswiderständen (7, 7¹) elektrisch verbinden.

4 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierenden Behälter durch Metallboden (4, 4') verschlossen sind, die seitliche Verlängerungen aufweisen, die Schutzringe (8, 8·) gegen Koronaentladungen bilden.

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5 - Blitzableiter gemäß Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallböden (4, 4¹) mit den Randstreifen (6, 6¹) die Reihenschaltung der Bauteile des Blitzableiters bewirken.

6 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum zwischen benachbarten Ableitungswiderständen (7, 7') mit dem dielektrischen Medium gefüllt ist.

7 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil des Zwischenraums zwischen benachbarten Ableitungswiderständen von Organen zur Potentialverteilung eingenommen wird.

8 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Isolierteile (14, 15) zwischen benachbarten Funkenstrecken (1, I¹) vorgesehen sind, die mit metallischen Böden (4, 4') der Behälter (2, 2¹) eine Einheit bilden.

9 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenräume (18) der isolierenden Behälter (2, 2')# die die Funkenstrecken (1, 1') umschließen, untereinander über Öffnungen (13, 17) in Verbindung stehen.

10 - Blitzableiter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß das Gas mit hoher dielektrischer Durchschlagfestigkeit Schwefelhexafluorid

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