DE2821939C2 - Überspannungsschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oberspannungsschutzvorrichtung, bestehend aus einem an Masse liegenden, elektrisch leitendem Gehäuse in Form eines Hohlzylinders mit Boden, mit einer axial zum Gehäuse verlaufenden Zuleitung und einer Elektrode, und mit einem aus einer Anzahl von nichtlinearen Widerstandselementen gebildeten Stapel, der vom oberen Ende der Elektrode ausgehend gegenüber der Längsachse des Gehäuses radial nach außen geneigt verläuft

Eine derartige Überspannungsschutzvorrichtung ist aus der älteren Patentanmeldung DE-OS 28 19 528 bekannt und in F i g. 1 veranschaulicht Gemäß F i g. 1 ist ein Erdungsgefäß 1 dieser Überspannungsschutzvorrichtung gezeigt, in dessen Innenraum 2 ein leitfähiges Substrat bzw. Elektrode 4 ragt Das Erdungsgefäß ist mit einem Gas hoher Isolierfestigkeit gefüllt Die Elektrode, die auf der Hochspannungsseite liegt, wird durch isolierende Abstandselemente 5 in Lage gehalten. Mit 6 ist eine in axialer Richtung des Erdungsgefäßes angeordnete Elektrode und mit 7 eine Vielzahl von Rohren aus isolierendem Material bezeichnet Die isolierenden Rohre 7 erstrecken sich vom Hochspannungsende der Elektrode 6 aus in einer gespreizten Form schräg nach unten und nach außen und die unteren Enden der isolierenden Rohre sind durch nicht näher gezeigte Befestigungselemente am Erdungsgefäß befestigt, Im Inneren eines jeden isolierenden Rohres 7 sind eine Vielzahl von nicht linearen Widerständen angeordnet und in Reihe geschaltet Die Widerstandselemente sind in einer Vielzahl von Stufen angeordnet und zu einzelnen Gruppen zusammengefaßt wobei die einzelnen Gruppen durch isolierende Abstandselemente getrennt sind. Die Überspannungsschutzvorrichtung gemäß F i g. 1 ist als einphasige Überspannungsschutzvorrichtung ausgebildet, so daß im Falle beispielsweise eines Dreiphasensystems für jede Phase eine eigene Überspannungsschutzvorrichtung gemäß F i g. 1 erforderlich ist

Aus der DE^OS 2050727 ist eine Überspannungsschutzvorrichtung bekannt die eine Mehrzahl von Überspannungsableitern umfaßt deren Längsachsen im wesentlichen parallel zueinander verlaufend angeordnet sind, und bei welcher die Anschlußklemmen auf der Seite der ankommenden Leitung mit je einem Überspannungsableitelement verbunden sind. Die Mehrzahl der Überspannungsableiter ist in einem einzigen Gehäuse aus elektrisch isolierendem Material

ίο angeordnet und mit jeder der Klemmen ist ein Schirm elektrisch verbunden. Jeder der Überspannungsableiter besteht aus einem Stapel aus nicht linearen Widerständen, wobei jedoch der Stapel parallel bzw. in Längsrichtung des Gehäuses verlaufend angeordnet ist Durch diese Anordnung des Stapels ergibt sich jedoch eine ungünstige Spannungspotentialverteilung zwischen Gehäuse und dem jeweiligen Stapel, wodurch die Lebensdauer dieser bekannten Überspannungsschutzvorrichtung verkürzt wird.

Gemäß einer Ausfuhrungsform dieser bekannten Überspannungsschutzvorrichtung kann ein Gehäuse

verwendet werden, welches eine elektrisch leitende

Beschichtung aufweist Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht

darin, ausgehend von der Überspannungsschutzvorrichtung der eingangs definierten Art eine Konstruktion einer solchen Vorrichtung zu schaffen, die bei einem Dreiphasensystem zur Anwendung gelangen kann, dabei jedoch eine gedrängte Bauweise aufweist, wobei dennoch die Lebensdauer der nicht linearen Widerstände des jeweiligen Stapels mit derjenigen bei der Konstruktion nach der DE-OS 28 19 528 vergleichbar sein soll. Ausgehend von der Überspannungsschutzvorrich tung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst daß jeweils eine aus der Zuleitung der Elektrode und des Stapels nichtlinearer Widerstandselemente bestehende Einheit eine Phase einer Dreiphasen-Überspannungsschutzvorrich tung bildet und die drei Einheiten innerhalb des

Gehäuses mit gleichen Winkelabständen voneinander

konzentrisch zur Längsachse des Gehäuses angeordnet

Durch diese Konstruktion wird nicht nur ein sehr

günstiges Potentialprofil zwischen dem Gehäuse und dem jeweiligen Stapel nicht linearer Widerstände einer Phase erreicht sondern für die jeweilige Phase wird auch nur ein einziges Gehäuse benötigt wobei die gesamte Anordnung einfach und kostensparend eine

so gedrängte Bauweise erhält und daher wenig Raum beansprucht

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Ausgestaltung erfahren, daß am oberen Ende bzw. Hochspannungsende jeder der Elektroden ein radial nach außen gerichteter Kontaktvorsprung für den Stapel ausgebildet ist, von dem aus sich der Stapel bis zum Umfangsrandabschnitt des Bodens des Gehäuses erstreckt Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer bekannten Konstruktion für eine einzige Phase, F i g. 2 einen Querschnitt durch eine Dreiphasen-

Überspannungsschutzvorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung, und

Fig.3 einen teilweise in Seitenansicht gehaltenen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß F i g. 2.

Die bekannte Konstruktion nach Fig. 1 wurde bereits eingangs erläutert

Die F i g. 2 und 3 veranschaulichen eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dreiphasen-Überspannungsschutzvorrichtung. Die dargestellte Vorrichtung umfaßt ein Metallgehäuse 10 in Form eines hohlen, einen kreisförmigen Querschnitt besitzenden Zylinders mit einem Boden sowie drei elektrische Leiter (z. B. 16a, 16Z>Jt die mit gleichen Winkelabständen auf einem koaxial zum Gehäuse 10 liegenden Kreis angeordnet sind und welche aus dem Gehäuse 10 herausgeführt und durch ein elektrisch isolierendes Abstandsstück 18 abgedichtet sind, welches das andere Ende des Gehäuses IQ luftdicht abschließt, das seinerseits mit einer Menge eines Gases 12 mit hoher (dielektrischer) Durchschlagsfestigkeit, wie Schwefelhexafluorid (SFe) gefüllt ist Die drei Leiter (z. B. 16a, t6b) sind elektrisch mit den Klemmen für die drei Phasen a, b und c einer zu schützenden, nicht dargestellten elektrischen Vorrichtung verbindbar.

Die in das Innere des Gehäuses 10 hineinführenden Enden der elektrischen Leiter (16a, 16ö ...) sind mit zugeordneten zylindrischen Elektroden 20a, 20b bzw. 20c verbunden, die parallel zur Längsachse des Gehäuses 10 verlaufen und als Abschirmleiter dienen. In einer geeigneten, elektrisch isolierenden Hülse o.dgl. (nicht dargestellt), sind jeweils zahlreiche nicht lineare Widerstände 14a unter Bildung eines geschlossenen, an beiden Enden offenen Stapels übereinander angeordnet Dieser Stapel ist am einen Ende mit dem oberen Teil der Elektrode 20a und am anderen Ende mit dem Boden des Gehäuses 10 in der Weise verbunden, daß er gegenüber der Längsachse des Gehäuses 10 radial nach außen geneigt ist Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Stapel der nicht linearen Widerstände 14a mit seinem gemäß Fig.3 oberen Ende bzw. Hochspannungsende an einen radial nach außen gerichteten Vorsprung 22a im oberen Abschnitt der Elektrode 20a angeschlossen, wahrend das untere bzw. Massespannungsende dieses Widerstand-Stapels rr.it dem Umfangsrandabschnitt des Bodens des Gehäuses 10 verbunden ist

Ähnlich ausgebildete nicht lineare Widerstand-Stapel 146 lind 14c sind auf die vorstehend in Verbindung mit dem Widerstand-Stapel 14a beschriebene Weise zwischen Elektroden 20Z> und bzw. 20c und dem Boden des Gehäuses 10 eingeschaltet Der nicht lineare Widerstand besteht vorzugsweise aus gesintertem Zinkoxid.

Da die Elektroden 20a bis 20c auf die vorstehend erläuterte Weise gegenüber dem an Masse liegenden Gehäuse 10 angeordnet sind, verlagert sich der resultierende Ladungsteil in Richtung auf den Boden des Gehäuses 10, wobei zwischen den einzelnen Elektroden 20a, 206 bzw. 20c und dem an Masse liegenden Gehäuse 10 Linien gleichen Potentials entstehen, die praktisch axial zur zugeordneten Elektrode verlaufen. In F i g. 3 deutet die gestrichelte Linie 24 ein Potentialprofil an, das durch die erwähnten Linien gleichen Potentials für die Elektrode 20a bei NichtVorhandensein des nicht-linearen Widerstand-Stapels 14a gebildet wird. Durch Änderung von Länge, Durchmesser und Form der Elektrode 20a sowie des zwischen den Längsachsen von Elektrode 20a und Gehäuse 10 gebildeten Winkels kann das Potentialprofil praktisch gleichmäßig gestaltet werden. Dasselbe gilt auch für die Elektroden 206 und 20c Die nicht linearen Widerstand-Stapel 14a, 146 und IAc sind dabei zwischen die Elektroden 20a, 206 bzw. 20c einerseits und den Boden des an Masse liegenden Gehäuses 10 andererseits eingeschaltet, wobei das praktisch gleichmäßige Potentialprofil für jede Elektrode in bezug auf das elektrische Feld nicht gestört wird. Infolgedessen werden die durch die nicht linearen Widerstände fließenden Ströme weitgehend konstant so daß eine verlängerte Betriebslebensdauer dieser Widerstände erwartet werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Überspannungsschutzvorrichtung, bestehend aus einem an Masse liegenden, elektrisch leitendem Gehäuse in Form eines Hohlzylinders mit Boden, mit einer axial zum Gehäuse verlaufenden Zuleitung und einer Elektrode, und mit einem, aus einer Anzahl von nichtlinearen Widerstandselementen gebildeten Stapel, der vom oberen Ende der Elektrode ausgehend gegenüber der Längsachse des Gehäuses radial nach außen geneigt verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils eine aus der Zuleitung (16a, 16b) der Elektrode (20a, 206, 20c) und des Stapels (14a, 146, \4c) nichtlinearer Widerstandselemente bestehende Einheit eine Phase einer Dreiphasen-Überspannungsschutzvorrichtung bildet und die drei Einheiten innerhalb des Gehäuses (10) mit gleichen Winkelabständen voneinander konzentrisch zur Längsachse des Gehäuses (10) angeordnet ist

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende bzw. Hochspannungsende jeder der Elektroden (20a, 206,2Oc) ein radial nach außen gerichteter Kontaktvorsprung (22a, 226, 22c) für den Stapel ausgebildet ist, von dem aus sich der Stapel bis zum Umfangsrandabschnitt des Bodens des Gehäuses (10) erstreckt