DE2827456A1 - Blitzschutzvorrichtung - Google Patents

Description

Blitzschutzvorrichtung

Die Erfindung betrifft eine geschlossene, luftspaltlose Blitzschutzvorrichtung unter Verwendung von Widerständen mit ausgezeichneter nichtlinearer Kennlinie, insbesondere mit einer Anordnung solcher Widerstände zur Verbesserung ihres Spannungsprofils.

Die in auf kleinen Räumen errichteten Miniatur-Schaltstationen o.dgl. verwendeten Blitzschutzvorrichtungen müssen kleine Abmessungen besitzen. Normalerweise sind diese Vorrichtungen vom Gasisoliertyp, d.h. sie verwenden ein elektrisch isolierendes Gas wie Schwefelhexafluorid (SFg). Bisherige Blitzschutzvorrichtungen der angegebenen Art umfassen ein geerdetes, mit Schwefelhexafluorid gefülltes Gehäuse sowie eine Anzahl von eine nichtlineare Kennlinie besitzenden Elementen aus Siliziumkarbid (SiC), die abwechselnde Reihenentladungsstrecken im Gehäuse bilden und die zwischen eine zugeordnete Sammelschiene und das geerdete Gehäuse miteinander in Reihe geschaltet sind. Außerdem sind Blitzschutzvorrichtungen bekannt, die für das Element mit nichtlinearer Kennlinie gesintertes Zinkoxid verwenden und bei denen die Reihenentladungsstrecken weggelassen sind. In

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jedem Fall bestimmt sich die Zahl der nichtlinearen Elemente durch die zugeordnete Sammelschienenspannung. Eine Erhöhung der Sammelschienenspannung bedingt daher eine Vergrößerung der Abmessungen der nichtlinearen Elemente, so daß das geerdete bzw. an Masse liegende Gehäuse groß wird und schwierig klein auszulegen ist.

Darüber hinaus besitzen diese bisherigen Blitzschutzvorrichtungen einen vergleichsweise engen Abstand zwischen dem geerdeten Gehäuse und einem darin angeordneten Hochspannungselement. Wenn jedoch an die Vorrichtung eine Hochspannung, etwa eine Netz/Masse-Spannung über einen nahe der geerdeten Fläche befindlichen Bauteil angelegt wird, wird das entstehende elektrische Feld ungünstig beeinflußt, so daß ein ungleichmäßiges Spannungsprofil an den in Reihe geschalteten nichtlinearen Elementen entsteht. Dieses ungleichmäßige Spannungsprofil bewirkt eine thermische Beeinträchtigung der Blitzschutzvorrichtung.

Aufgabe der Erfindung ist damit die Schaffung einer verbesserten und zweckmäßigen Blitzschutzvorrichtung mit Elementen mit nichtlinearer Kennlinie aus einem elektrischen Widerstandsmaterial mit ausgezeichneter nichtlinearer Kennlinie und so kleinen Abmessungen, daß die Vorrichtung zur Verwendung in einer Miniatur-Schaltstation o.dgl. geeignet ist.

Bei dieser Blitzschutzvorrichtung soll das Spannungsprofil über die Anordnung der in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerstände möglichst gleichmäßig sein.

Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.

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Mit der Erfindung wird also eine verbesserte Blitzschutzvorrichtung geschaffen, die ein geerdetes, d.h. an Masse liegendes Gehäuse, einen gegenüber letzterem elektrisch isolierten elektrischen Leiter, mehrere im geerdeten Gehäuse angeordnete und in Reihe zwischen den elektrischen Leiter und das Gehäuse geschaltete nichtlineare Widerstände und Mittel zur Wegführung des elektrischen Leiters von der Hochspannungsseite der in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerstände dicht an diesen umfaßt.

In bevorzugter Ausführungsform kann eine Anordnung aus mehreren in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen in mehrere Untergruppen unterteilt sein, die jeweils durch eine Anzahl von in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen gebildet sind, wobei diese Untergruppen entsprechend einem zwischen dem elektrischen Leiter und dem geerdeten Gehäuse eingestellten Spannungsprofil angeordnet s ind.

Die verschiedenen nichtlinearen Widerstandsuntergruppen können vorteilhaft an ihrem Ende dicht neben dem elektrischen Leiter angeordnet sein, um eine zwischen jeder dieser Untergruppen und dem Leiter erzeugte elektrostatische Kapazität zu erhöhen.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht zur Darstellung des Innenaufbaus einer bisherigen,zur Verwendung in einer Miniatur-Schaltstation vorgesehenen Blitzschutzvorrichtung mit geerdetem Gehäuse, unter Verwendung von Siliziumkarbid (SiC) für die nichtlinearen Elemente,

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Fig. 2 eine Fig. 1 ähnelnde Darstellung einer anderen bisherigen Blitzschutzvorrichtimg unter Verwendung von gesintertem Zinkoxid (ZnO) für die nichtlinearen Elemente,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Strom/Spannung-Kennlinie von Zinkoxid zur Verwendung als nichtlineares Element,

Fig. 4 ein Äquivalentschaltbild für die Anordnung nach Fig. 2,

Fig. 5a und 5b graphische Darstellungen eines elektrischen Spannungsprofils bzw. eines elektrischen Feldprofils einer bei der Konstruktion nach Fig. 2 vorgesehenen nichtlinearen Widerstandsanordnung bei einer ständig daran anliegenden Wechselspannung,

Fig. 6 eine graphische Darstellung typischer Spannung/Lebensdauer-Kurven für nichtlineare Elemente aus gesintertem Zinkoxid,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Innenaufbaus einer geschlossenen bzw. gekapselten Blitzschutz vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 9 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung,

Fig.10 eine graphische Darstellung der im Inneren der Konstruktion nach Fig. 9 erzeugten Äquipotentialflächen bei Nichtvorhandensein der nichtlinearen Widerstandsanordnung nach Fig. 9,

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Fig. 11 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 9»

Fig. 12 eine Fig. 9 ähnelnde Darstellung einer Stütz- oder Trageinrichtung für nichtlineare Widerstände der Art gemäß Fig. 9,

Fig. 13 eine Fig. 12 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 12,

Fig. 14 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer noch weiteren Abwandlung der Erfindung,

Fig. 15a und 15b den Fig. 5a bzw. 5b ähnelnde graphische Darstellungen für die Ausführungsform nach Fig. 14,

Fig. 16 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 14,

Fig. 17 eine Fig. 7 ähnelnde Darstellung einer weiteren Abwandlung der Vorrichtung nach Fig. 14,

Fig. 18 eine schematische, teilweise perspektivische Seitenansicht einer weiteren Abwandlung der Erfindung mit weggebrochenen Abschnitten und

Fig. 19 einen Schnitt längs der Linie XIX-XIX in Fig. 18.

In den Figuren sind gleiche oder ähnliche Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 veranschaulicht schematisch eine ein geerdetes Gehäuse aufweisende Blitzschutzvorrichtung herkömmlichen Aufbaus zur Verwendung in einer Miniatur-Schaltstation o.dgl. Diese Vorrichtung umfaßt eine einen zentralen Leiter eines elek-

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trischen Systems bildende Sammelschiene 10 und ein an Masse liegendes bzw. geerdetes Gehäuse 12 mit kreisförmigem Querschnitt, das unter elektrischer Isolierung die Sammelschiene 10 koaxial umschließt und mit dieser einen eltkrisch isolierenden Ringraum 14 bildet, der mit einem elektrisch isolierenden Gas, etwa Schwefelhexafluorid (SPg) gefüllt ist. Außerdem bildet das geerdete Gehäuse 12 zusammen mit der Sammelschiene 10 eine mit dem SPg gefüllte elektrische Stromstrecke. An einer Stelle auf dieser Strecke ist das Gehäuse 12 unter luftdichter Abdichtung mit einem geerdeten, einen kreisförmigen Querschnitt besitzenden Gehäuse 12a verbunden, das ebenfalls mit Schwefelhexafluorid gefüllt ist und in welchem sich ein allgemein mit 16 bezeichnetes Blitzschutzelement befindet, das elektrisch zwischen die Sammelschiene 10 und das Gehäuse 12a geschaltet ist. Das Überspannungsableiter- bzw. Blitzschutzelement (arrester element) 16 umfaßt eine Anzahl von Entladungsstrecken 18 bildenden Elementen 20 mit nichtlinearer Kennlinie, die miteinander in Reihe geschaltet sind. Das nichtlineare Element 20 umfaßt eine Anzahl von nichtlinearen Widerständen aus Siliziumkarbid (SiC).

Gemäß Fig. 1 enthält das Blitzschutzelement 16 zuerst eine der Entladungsstrecken 18 und zuletzt eines der nichtlinearen Elemente 20. Die Zahl der Reihenkombinationen 18-20 wird durch die an der Sammelschiene 10 liegende Spannung oder die Spannung der betreffenden elektrischen Anlage bestimmt. Eine Erhöhung der Spannung der Anlage bedingt bei dieser bisherigen Vorrichtung mithin eine Vergrößerung des Blitzschutzelements 16, so daß das geerdete Gehäuse groß wird. Hieraus ergibt sich der Nachteil, daß eine kompakte Ausbildung des Gehäuses schwierig ist.

Außerdem besitzen Blitzschutzvorrichtungen der Art nach Fig. einen vergleichsweise kleinen Abstand oder Zwischenraum zwi-

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sehen dem geerdeten Gehäuse und dem darin angeordneten Hochspannungselement. Wenn dabei eine Hochspannung, etwa eine Netz/Masse-Spannung über ein neben dieser geerdeten Fläche befindliches Gerät an die Vorrichtung angelegt wird, wird das resultierende elektrische Feld ungünstig beeinflußt, so daß ein ungleichmäßiges Spannungsprofil an den in Reihe geschalteten nichtlinearen Elementen entsteht, welches die Ausführung der Blitzschutzvorrichtung thermisch beeinträchtigt.

In jüngster Zeit sind nichtlineare Elemente aus Zinkoxid (ZnO) entwickelt und zunehmend als Ersatz für die nichtlinearen Elemente aus Siliziumkarbid angewandt worden. Solche Zinkoxid-Elemente besitzen die Fähigkeit, den Folgestrom (power follow current) zu unterbrechen, und sie beseitigen die Notwendigkeit für die Anordnung einer Entladungsstrecke zwischen je zwei benachbarten nichtlinearen Elementen.

Fig. 2 zeigt eine andere, ein geerdetes Gehäuse aufweisende bisherige Blitzschutzvorrichtung mit nichtlinearen Elementen aus Zinkoxid. Bei dieser Vorrichtung ist ein von einer nicht dargestellten Sammelschiene abgezweigter Hochspannungsleiter 10a unter Abdichtung durch ein elektrisch isolierendes Abstandstück 22 hindurchgeführt, das eine einen kleineren Durchmesser besitzende Öffnung eines geerdeten Gehäuses 12a luftdicht verschlißt, dessen Innenraum 24 mit einem elektrisch isolierenden Gas mit hoher (dielektrischer) Durchschlagsfestigkeit, z.B. mit Schwefelhexafluorid, gefüllt ist. Im Innenraum 24 ist ein Stapel aus scheibenförmigen, miteinander in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen 26 am einen Ende mit dem freien Ende des Leiters 10a und am anderen Ende mit der inneren Bodenfläche des geerdeten Gehäuses 12a verbunden. Jeder Widerstand 26 besteht aus gesintertem Zinkoxid und besitzt eine ausgezeichnete nichtlineare Kennlinie. Die Erfindung bezieht sich nun auf die Anordnung nach Fig. 2.

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Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 arbeitet wie folgt: Der Leiter 10a ist mit einer Hochspannungsklemme einer zu schützenden, aus Vereinfachungsgründen nicht dargestellten elektrischen Vorrichtung verbunden. Einlaufende Stromstöße aufgrund von Blitzeinschlägen oder anderer Störungen werden über den Leiter 10a und den Stapel der nichtlinearen Widerstände 26 zu Masse kurzgeschlossen.

Das für die nichtlinearen Widerstände 26 benutzte gesinterte Zinkoxid besitzt typischerweise die 3pannung/Strom»«Kennlinie gemäß Fig. 3, in welcher auf der Abszisse der Strom (in A) in logarithmischen Einheiten und auf der Ordinate die Spannung (in V) aufgetragen sind_o Die ausgezogene Kurve gibt die Kennlinie für Gleichstrom oder starke Stromstöße an; sie zeigt, daß eine Spannung über den nichtlinearen Widerstand über einen weiten Strom(stärken)bereich hinv/eg praktisch konstant gehalten wird. Ein Spannungsanstieg über die Vorrichtung nach Fig. 2 kann somit auf eine niedrige Größe unterdrückt werden.

¥enn andererseits eine Wechselspannung über die Anordnung nach Fig. 2 angelegt v/ird, unterscheidet sich die resultierende, in Fig. 3 in gestrichelten Linien eingezeichnete Spannung/Strom-Kennlinie in einem niedrigen Stromstärkenbereich von der Kennlinie für Gleichstrom In der gestrichelten Linie ist der Spitzenwert der Wechselspannung gegen den eines Wechselstroms ausgewertet. Dieser Unterschied zwischen den beiden Kennlinien ergibt sich durch das Vorhandensein des eine elektrostatische Kapazität aufweisenden nichtlinearen Widerstands aus gesintertem Zinkoxid, und er ist für verschiedene derartige Widerstände aus gesintertem Zinkoxid dargestellt. Bei Wechselspannungen über einer bestimmten Größe ist je»doch. die Spannung/StromKennlinie für Wechselstrom mit derjenigen für Gleichstrom identisch.

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Aus Fig. 3 geht hervor, daß dann, wenn die Spannung eine Größe V_Q übersteigt, die Wechselstrom-Kennlinie ungefähr mit der Gleichstrom-Kennlinie koinzidiert, während die beiden Kennlinien bei Spannungen unterhalb der Größe V voneinander verschieden sind. Im Fall von Sinterzinkoxid-Widerständen ist die Größe des Stroms entsprechend der Spannung

V normalerweise gleich 1 mA oder höher. Wechselstrom-Blitzschutzvorrichtungen enthalten den Stapel aus nichtlinearen Widerständen, an denen ständig die Netzwechselspannung anliegt, die als "Normalspannung gegen Masse" bezeichnet wird. Diese Normalspannung gegen Masse wird niedriger gewählt als die Spannung V und beispielsweise auf einen in Fig. 3 mit

V bezeichneten Pegel eingestellt; dies geschieht im Hinblick auf die Beziehung zwischen der Betriebslebensdauer von Sinterzinkoxid-Widerständen und der an ihnen anliegenden Spannung, wie dies noch näher erläutert v/erden wird.

Da. Sinterzinkoxid-Widerstände als im wesentlichen vollkommene Kondensatoren für solche niedrigen Wechselspannungen wirken, ergeben sich die folgenden Probleme.

Bei der Anordnung nach Fig. 2 entstehen otreukapazitäten zwischen den nichtlinearen Widerständen 26 und dem Gehäuse 10a. Unter Berücksichtigung dieser Streukapazitäten ist anhand des in Fig. 4 gezeigten Äquivalentschaltbilds für die Anordnung nach Fig. 1 zu betrachten, wie eine niedrige Wechselspannung, etwa die über den Widerstandsstapel angelegte Normalspannung zu Masse zwischen den nichtlinearen Widerständen aufgeteilt wird.

In Fig. 4 bezeichnet H die Gesamtlänge des Stapels aus den Widerständen 26 (vgl. auch Fig. 2), χ einen Abstand eines zu betrachtenden Punkts, vom Hochspannungsende des Stapels aus gemessen, dx ein für die Durchführung der nachfolgenden Differentialrechnung erforderliches Differential des Abstands x, K/dx die elektrostatische Kapazität eines Teils

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des Stapels mit einer Länge dx und Cdx die elektrostatische Kapazität zwischen dem Ctapelabschnitt mit der Länge dx und dem geerdeten Gehäuse. Weiterhin bezeichnen die Symbole V eine über den Widerstandsstapel 26 angelegte Spannung und v(x) ein Potential am Punkt x. In diesem Fall gilt die Beziehung:

ο*-fe]

Unter der Voraussetzung, daß C und K von χ unabhängig und damit konstant sind, reduziert sich die obige Gleichung zu

Unter der Annahme,daß die Grenzbedingungen V(o) = V und v(ll) = 0 gelten, ergibt die Auflösung der obigen Differentialgleichung folgendes:

s inn
v(x) = V

sinn

Ein durch die obige Gleichung ausgedrücktes Spannungsprofil am Stapel der nichtlinearen Widerstände ist in ausgezogener Linie in Fig. 5a dargestellt, in welcher auf der Abszisse die Strecke χ und auf der Ordinate ein Potential aufgetragen sind. Wenn der Widerstandsstapel durch einen Fest(wert)widerstand ersetzt wird, ist das resultierende Spannungsprofil, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5a dargestellt, geradlinig.

Aus dem obigen Ausdruck für v(x) und somit aus Fig. 5a geht hervor, daß sich das ausgezogen eingezeichnete Spannungspro-

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fil von dem geradlinigen, gestrichelt eingezeichneten Spannungsprofil unterscheidet und daß seine Abweichung von letzterem bei vergrößerter Gesamtlänge H des Widerstandsstapels zunimmt.

Infolgedessen ist ein im Stapel der nichtlinearen Widerstände erzeugtes und durch E(x) = |dv(x)/dxj ausgedrücktes elektrisches Feld E(x) ziemlich ungleichmäßig bzw. ungleichförmig, wie durch die ausgezogene Kurve in Fig. 5b veranschaulicht, in welcher E(x) auf der Ordinate gegenüber der Strecke χ auf der Abszisse aufgetragen ist. Gemäß Fig. 5b erscheint die maximale Größe E des elektrischen Felds an der Hochspannungsseite des Widerstandsstapels entsprechend x=0, wobei diese Größe im Vergleich zur mittleren Größe E_OTr (Fig. 5b) außerordentlich hoch ist. Unter diesen Bedingungen befindet sich der nahe der Hochspannungsseite befindliche Abschnitt des Widerstandsstapels in seinem Überspannungszustand, invelchem eine Überspannung sehr viel grosser ist als die Normalspannung V zu Masse. Wenn eine solche Überspannung ständig an den nichtlinearen Widerstandsstapel, z.B. aus Sinterzinkoxid-Widerständen, angelegt wird, so erfahren diese Widerstände im allgemeinen eine elektrische Verschlechterung, weil die Widerstände ungleiche Wärmemengen erzeugen und sich dabei ungleichmäßig verschlechtern bzw. zersetzen. Fig. 6 zeigt ein Beispiel einer Spannung/Lebensdauer-Kurve für Sinterzinkoxid-Widerstände, In F^g. 6 ist eine Spannung auf der Ordinate gegenüber der Betriebslebensdauer (in Jahren) in logarithmxschen Einheiten auf der Abszisse aufgetragen. Die obere Kurve gemäß Fig. 6 gilt für einen auf niedriger Temperatur gehaltenen Zinkoxidwiderstand, während die untere Kurve für einen auf erhöhter Temperatur gehaltenen, derartigen Widerstand gilt. Gemäß Fig. 6 nimmt die Betriebslebensdauer schnell ab, wenn sich die Spannung der Größe V_Q (vgl. Fig. 3) nähert.

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Aus den vorstehenden Ausführungen geht hervor, daß bei der bisherigen Konstruktion von Blitzschutzvorrichtungen die Normalspannung zu Masse gegen die Hochspannungsseite des nichtlinearen Widerstandsstapeis vorgespannt wurde, woraus der Nachteil resultiert, daß der an der Hochspannungsseite befindliche Abschnitt dieses Widerstandsstapeis eine schnelle Verschlechterung (seiner Eigenschaften) erfährt.

Die Erfindung bezweckt nun die Ausschaltung der vorstehend geschilderten Nachteile der bisherigen Blitzschutzvorrichtungen und insbesondere der Konstruktion nach Fig. 2.

In Fig. 7 ist eine Ausführungsform einer Blitzschutzvorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die sich von derjenigen gemäß Fig. 2 nur darin unterscheidet, daß sich in Fig. 7 ein elektrischer Leiter 28 in Form eines Stabs von der Hochspannungsseite A des Stapels der nichtlinearen Widerstände 26 aus abwärts erstreckt und dabei gegenüber diesem Stapel in Radialrichtung schräg nach außen verläuft. Gemäß Fig. 7 erstreckt sich der eine umgekehrte L-Form besitzende Leiter 28 vom Hochspannungsleiter 10a an einer Stelle neben der Biegung seiner L-Form schräg nach unten, wobei der Widerstandsstapel 26 im kreisförmigen Gehäuse 12a exzentrisch angeordnet ist, so daß die Längsmittellinie des Gehäuses 12a an seiner Umfangsflache entlangläuft. Genauer gesagt: der Widerstandsstapel 26 ist an seiner Hochspannungsseite A mit dem kürzeren Schenkel der L-Form verbunden, so daß seine Umfangsfläche praktisch auf den längeren Schenkel der L-Form ausgerichtet ist. Die andere Seite B des Stapels 26 liegt am Boden des Gehäuses 12a an und ist mit diesem Boden verbunden. Der Stapel 26 kann jedoch auch koaxial im Gehäuse 12a angeordnet sein.

Gemäß Fig. 7 ist eine elektrostatische Kapazität 30 (d.h. eine Streukapazität) zwischen dem elektrischen Leiter 28 und

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dem nichtlinearen Widerstandsstapel 26 vorhanden, während zwischen dem Stapel 26 und dem geerdeten Gehäuse 12a eine elektrostatische Kapazität 32 (ebenfalls eine 'jtreukapazität) besteht.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Vorrichtung nach Fig. 7 erläutert. Wie im Fall der Vorrichtungen nach Fig. 1 und 2 besitzt der Stapel der nichtlinearen Widerstände 26 vor dem Auftreten eines Stromstoßes aufgrund eines Blitzeinschlags o.dgl. einen außerordentlich niedrigen Widerstand, wodurch ein .Spannungsanstieg über die Vorrichtung verhindert wird. Andererseits spricht der Wider standsstapel 26 auf eine an ihn angelegte Spannung dadurch an, daß er nur einen sehr kleinen Strom hindurchfließen läßt. Bei Strom-Blitzschutzvorrichtungen, an denen ständig eine Wechselspannung mit Netzfrequenz anliegt, wird der genannte, sehr kleine Strom, wie sich aus den in Verbindung mit Fig. 4 gemachten Ausführungen ohne weiteres ergibt, durch die elektrostatischen Kapazitäten des Widerstandsstapels bestimmt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 7 hat das Vorhandensein der elektrostatischen Kapazität 30 zur Folge, daß sich ein von der ständig anliegenden Wechselspannung herrührendes Spannungsprofil am Stapel der nichtlinearen Widerstände eher einem geradlinigen Profil annähert als dem in Fig. 5a durch die ausgezogene Linie dargestellten Profil. Wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 5a angedeutet, ist das ideale Spannungsprofil geradlinig. Ein solches Profil kann realisiert werden, wenn die folgende Bedingung

^C2 x'

_
+ C₂ - ΊΓ

erfüllt ist, worin H die Höhe oder Gesamtlänge Ά"Β der nichtlinearen Widerstände 26 gemäß Fig. 7 und C₁ und C₂ die elektrostatischen Kapazitäten bedeuten, die zwischen dem nichtlinearen Widerstand in der Höhe x', von der geerdeten

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oder Masseseite B des Stapels (vgl. Fig. 7) her gemessen, und dem stabförmigen Leiter 20 (der als Abschirmleiter wirkt) bzw. zwischen denselben Widerstand in der Höhe x¹ und dem geerdeten Gehäuse 12a erzeugt werden. Die obige Bedingung muß von allen in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen erfüllt werden. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, da3 an die Genauigkeit, mit welc?ier der genannten Bedingung genügt wird, nicht notwendigerweise strenge Anforderungen gestellt v/erden; vielmehr kann selbstverständlich innerhalb einer vorbestimmten Toleranz ein Fehler vorhanden sein.

Zur Verbesserung des Sps.nnungsprofils bei elektrischen Geräten, die bei hohen Spannungen in bzw. an der Luft arbeiten, ist bereits ein Abschirmring mit rotationssymmetrischem Aufbau vorgeschlagen worden. Wenn eine Abschirmung mit solchem unveränderten Aufbau für den beschriebenen nichtlinearen Widerstand verv/endet wird, kann die angegebene Beziehung nicht bei allen nichtlinearen Widerständen erfüllt werden, weil die elektrostatische Kapazität C₂ in der Nähe dieser Abschirmung über einen weiten Bereich hinweg praktisch zu Null wird. Die genannte Beziehung kann jedoch ziemlich einfach durch die asymmetrische Anordnung des Widerstandsstapeis gemäß Fig. 7 erfüllt werden. Diese asymmetrische Anordnung ist insofern vorteilhaft, als eine Vergrößerung des Durchmessers des geerdeten Gehäuses im Hinblick auf die elektrische Isolierstrecke vermieden wird.

Obgleich vorstehend ein einziger Abschirmstab beschrieben ist, der radial von der Hochspannungsseite des Stapels nichtlinearer Widerstände abgeht, können zufriedenstellende Ergebnisse auch mit mehreren Abschirmstäben erreicht werden, die von der Hochspannungsseite des Stapels radial nach außen abgehen. Eine solche Anordnung ist auf die elektrostatischen Kapazitäten des Stapels aus nichtlinearen Wider-

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ständen, die Form des geerdeten Gehäuses usw. abzustimmen.

Die Anordnung nach Fig. 8 entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 7» nur mit dem Unterschied, daß von jeder Grenzfläche zwischen aneinander angrenzenden nichtlinearen Widerständen jeweils eine Elektrode nach außen ragt, wobei die Elektroden eine ringförmige Abschirmung bilden, welche das elektrische Feld an der Umfangsfläche des Widerstandsstapels 26 vergte ichmäßigt.

Bei den Anordnungen nach Fig. 7 und 8 sind die Widerstände 26 in Längsrichtung des Gehäuses 12a aufeinander ausgerichtet bzw. ausgefluchtet, während der Abschirmleiter 28 in Radialrichtung schräg nach unten von der Hochspannungsseite des WiderstandsstapeIs abgeht und dabei die zwischen dem Gehäuse 12a und dem Stapel 26 erzeugte elektrostatische Kapazität kompensiert. Ersichtlicherweise kann der Leiter 28 jedoch auch auf der Längsachse des Gehäuses 12a liegen, während die Widerstände 26 zv/ischen dem Leiter 28 und dem Gehäuse 12a entsprechend einem dazwischen eingeführten Spannungsprofil angeordnet sind. Eine solche Anordnung liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung.

Die zuletzt beschriebene Anordnung ist in Fig. 9 dargestellt. Dabei geht ein zylindrischer Abschirmleiter 100 mit größerem Durchmesser als dem des Hochspannungsleiters 10a von letzterem auf der Längsachse des geerdeten Gehäuses 12a in dieses hinein ab. Eine Anordnung aus nichtlinearen Widerständen 26 ist in eine Anzahl von Untergruppen 16-1 bis 26-7 unterteilt, die einmal an einer Stelle in der Nähe des Leiters 10a und zum anderen an einer Stelle in der Nähe des Bodens des Gehäuses 12a über die Umfangsfläche des Abschirmleiters 100 in Reihe geschaltet sind.

Die Untergruppen 26-1 bis 26-7 der nichtlinearen Widerstände

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sind jeweils gleich ausgebildet; gemäß Fig. 9 umfassen sie jeweils drei übereinander angeordnete nichtlineare Widerstände sowie zwei auf gegenüberliegenden Seiten angeordnete Elektroden. Insbesondere sind die Untergruppen 26-1 bis 26-7 in der Reihenfolge ihrer Bezugsziffern mit Hilfe von zugeordneten Verbindungsleitungen 36 in Reihe geschaltet und mit ihren Seiten höheren Potentials näher am Abschirmleiter 100 und mit ihren Seiten niedrigeren Potentials näher an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 12a angeordnet. Beispielsweise liegt die Untergruppe bzw. das Element 26-1 am höhsten Potential, und es ist mittels einer zugeordneten Elektrode an einer Endfläche mit dem Abschirmleiter 100 verbunden, während das am niedrigsten Potential liegende Element 26-7 über seine Elektrode mit dem geerdeten Gehäuse 12a verbunden ist. Das an einem mittleren Potential liegende Element 26-4 ist in der Mitte zwischen dem Leiter 100 und dem Gehäuse 12a angeordnet. Jeder dieser nichtlinearen Widerstände weist zwei gegenüberliegende Planflächen auf, die parallel zur Längsachse des Gehäuses 12a liegen.

Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen stellt die Anordnung aus den nichtlinearen Widerständen 26 einen sehr kleinen Widerstand dar, bevor ein Stromstoß aufgrund eines Blitzschlags o.dgl. an einer Erhöhung der Spannung über die Anordnung gehindert werden soll. Zu diesem Zeitpunkt ist die Spannung über die Anordnung 26 im wesentlichen gleichmäßig über die Widerstands-Untergruppen 26*-1 bis 26-7 verteilt. Dagegen wird eine ständig an der Widerstandsanordnung 26 anliegende Wechselspannung entsprechend sowohl der elektrostatischen Kapazität der Widerstandsanordnung 26 als auch der Streukapazität zwischen dem Abschirmleiter 100 an der Hochspannungsseite und dem Gehäuse 12a an der Masseseite auf die in Verbindung mit Fig. 7 beschriebene Weise zwischen den Untergruppen 26-1 bis 26-7 verteilt. Dies bedeutet, daß die Wechselspannung zwischen den Untergruppen 26-1 bis 26-7 ungleichmäßig aufgeteilt wird.

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In diesem Fall können die von den Untergruppen 26-1 bis 26-7 der nichtlinearen Widerstände eingenommenen Positionen so eingestellt werden, daß die Potentiale an den betreffenden Untergruppen 26-1 bis 26-7 praktisch mit denen in einem elektrostatischen Feld koinzidieren, das beim Fehlen der Anordnung 26 zwischen dem zylindrischen bzw. Abschirmleiter 100 und dem geerdeten Gehäuse 12 eingeführt wird. Fig. 10 veranschaulicht in gestrichelten Linien die prozentualen Äquipotentiallinien in einem solchen elektrischen Feld. Durch eine solche Einstellung wird verhindert> daß die ständig an die Anordnung aus den nichtlinearen Widerständen 26 angelegte Wechselspannung aufgrund des Vorhandenseins von Streukapazitäten ungleichmäßig zwischen den Untergruppen 26-1 bis 26-7 aufgeteilt wird. Mit anderen Worten: das resultierende Spannungsprofil an der Widerstandsanordnung 26 kann sich von dem in Fig. 5a in ausgezogener Linie dargestellten Spannungsprofil dem typischen, in Fig. 5a in gestrichelter Linie eingezeichneten .Jpannungsprofil annähern. Außerdem gleicht das resultierende Feldprofil eher dem typischen, durch die gestrichelte Linie in Fig. 5b dargestellten Feldprofil als dem durch die ausgezogene Linie in Fig. 5b veranschaulichten Profil.

Während die nichtlinearen Widerstands-Untergruppen 26-1 bis 26-7 bei der Ausführungsform gemäß Fig. 9 in einer von der Längsachse des Gehäuses 12a abgehenden radialen Ebene liegen, können diese Untergruppen selbstverständlich auch spiralig bzw. wendelförmig um den zylindrischen Leiter 100 herum angeordnet sein, so daß sie in Richtung auf den Boden des Gehäuses 12a zunehmend weiter von diesem Leiter entfernt sind.

Gemäß Fig. 9 v/eist jede Wide rs tands -Untergruppe drei nichtlineare Widerstände auf, doch kann sie jede gewünschte Anzahl solcher Widerstände enthalten.

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Gemäß Fig. 9 liegen die Untergruppen 26-1 bis 26-7 außerdem mit ihren Achsen jeweils senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 12a sowie des zylindrischen Leiters 100. Diese Untergruppen können jedoch gemäß Fig. 1 auch mit ihren Achsen parallel zur Längsachse des Gehäuses 12a bzw. des zylindrischen Leiters 100 liegen.

Die Anordnung aus den nichtlinearen Widerständen 26 gemäß Fig. 9 sowie die beschriebene Abwandlung dieser Anordnung kann auf die in den Fig. 12 und 13 gezeigte '."eise gehaltert sein.

Gemäß Fig. 12 weist ein konisches Tragelement 30 aus einem elektrisch isolierenden Material eine Spitze, welche der zylindrische Leiter 100 unter Abdichtung durchsetzt, und eine Unterseite auf, die an der Innenumfangsfläche des Gehäuses 12a befestigt ist. Zwei Anordnungen aus nichtlinearen Widerständen 26 sind dabei einander diametral gegenüberliegend auf dem konischen Tragelement 38 so angeordnet, daß die Widerstands-Untergruppen jeder Anordnung auf dem Tragelement 38 einem zwischen dem Leiter 100 und dem geerdeten Gehäuse eingeführten Spannungsprofil folgen. Diese Untergruppen der Anordnungen auf dem Tragelement 3β sind über den Ilochspannungsleiter 100 und das geerdete Gehäuse 12a in Roihe geschaltet. Während in Fig. 12 zwei derartige, zur Vergrößerung eines durch die Vorrichtung fließenden Entladungsstroms parallel zusammengeschaltete Anordnungen dargestellt sind, kann ersichtlicherweise auch eine einzige derartige Anordnung, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 9, am Tragelement angeordnet sein. Zur v/eiteren Erhöhung des EntladungsStroms können zudem mehr als zwei Anordnungen in gleichen Winkelabständen auf dem Tragelement 30 angeordnet und elektrisch parallel miteinander verbunden sein. Weiterhin kann zur weiteren Erhöhung des EntladungsStroms eine zusätzliche Anzahl von nichtlinearen Widerstandsanordnungen an der Rück- bzw. Unterseite des Tragelements 30 vorgesehen sein.

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Gemäß Fig. 13 ist eine Anordnung aus nichtlinearen Widerständen 26 in Form einer Anzahl von Untergruppen so angeordnet, daß sie den zylindrischen Leiter 100 spiralig umgibt. In jeder anderen Hinsicht entspricht diese Ausführungsform derjenigen gemäß Fig. 12.

Fig. 14 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 11. Dabei ist die nichtlineare Widerstandsanordnung in drei einander identische Untergruppen 26-1 bis 26-3 aufgeteilt, die dicht am freien Ende des zylindrischen Abschirmleiters 100 angeordnet und mittels Leitungen 36 zwischen den Leiter 100, nämlich an der Hochspannungsseite, sowie das Gehäuse 12a, nämlich an der Masseseite, in Reihe geschaltet sind, um die elektrostatische Kapazität zwischen jeder Untergruppe und dem Abschirmleiter 100 zu erhöhen und dabei ein gleichmäßiges Spannungsprofil auf der nichtlinearen Widerstandsanordnung zu bilden. Die nichtlinearen Widerstände der Untergruppe 26-1 besitzen somit zwischen ihnen und dem Leiter 100 erzeugte, elektrostatische Kapazitäten Ca1, Ca2, ... sowie einzelne elektrostatische Kapazitäten C'a1, C'a2, ..., die - ausgehend vom obersten nichtlinearen Widerstand gemäß Fig. 14 - zwischen ihnen und dem Gehäuse 12a entstehen. Ebenso bilden die nichtlinearen Widerstände der Untergruppen 26-2 und 26-3 elektrostatische Kapazitäten Cb1, Cb2, ... bzw. Cd, Cc2, ... zwischen sich und dem Leiter 100 sowie elektrostatische Kapazitäten Cb1, C'b2, ... bzw. Cd, C'c2, ... zwischen sich und dem Gehäuse 12a.

Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen bieten die nichtlinearen Widerstandsuntergruppen 26-1 bis 26-3 einen außerordentlich niedrigen Widerstand vor dem Auftreten eines Stromstoßes aufgrund eines Blitzschlags o.dgl., wodurch ein Spannungsanstieg über die in Reihe geschalteten Untergruppen 26-1 bis 26-3 verhindert wird. Unter diesen Bedingungen besitzen die Untergruppen 26-1 bis 26-3 je-

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weils praktisch gleich große Widerstandswerte, so daß sie im wesentlichen gleich große Spannungen führen, obgleich die über die Reihenanordnung aus diesen Untergruppen angelegte Spannung in drei Teile aufgeteilt ist.

Andererseits bewirkt eine ständig an die Reihenanordnung aus diesen Untergruppen 26-1 bis 26-3 angelegte Wechselspannung nur einen kleinen Stromfluß über diese Reihenanordnung. Bei Strom-Blitzschutzvorrichtungen, die ständig an der Wechselspannung mit Netzfrequenz liegen, v/ird dieser kleine Strom auf beschriebene Weise durch die elektrostatische Kapazität der nichtlinearen V/ide rs tands anordnung bestimmt.

Bei der Anordnung gemäß Fig. 14 ist die Widerstandsanordnung in drei Untergruppen unterteilt, die dicht am Hochspannungsleiter 100 angeordnet sind, wodurch die elektrostatischen Kapazitäten Ca1, ..., Cb1, ... und Cd, ... zwischen diesen Untergruppen 26-1 bis 26-3 und dem Leiter 100 erhöht werden. Diese Erhöhung der elektrostatischen Kapazitäten ermöglicht im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 2, daß sich die Potentiale an den nichtlinearen Widerständen dem Potential am Hochspannungsleiter 100 nähern können, wodurch das Spannungsprofil der gesamten Widerstandsanordnung verbessert wird.

Bei der Reihenanordnung aus den nichtlinearen Widerstandsuntergruppen 26-1 bis 26-3 gemäß Fig. 14 wurden das Potential und das elektrische Feld gemessen. Die Meßergebnisse sind in den Fig. 15a und 15b dargestellt. In Fig. 15a bezeichnet die ausgezogene Kurve v(x) das resultierende Spannungsprofil an der Reihenschaltung aus den Untergruppen in Abhängigkeit von der Strecke χ auf dieser Reihenschaltung, vom Hochspannungsende aus gemessen, und zwar unter der Voraussetzung, daß diese Untergruppen ohne Zwischenräume körperlich miteinander verbunden sind. Das resultierende

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elektrische Feld ist zudem in Fig. 15b. in ausgezogener Linie bei E(x) dargestellt. In den Fig. 15a und 15b bedeutet H die Gesamtlänge der in Reihe geschalteten Untergruppen, und die gestrichelten Linien besitzen dieselbe Bedeutung wie in Fig. 5a und 5b.

Aus Fig. 15a geht hervor, daß das gemessene Spannungsprofil ziemlich genau dem idealen, durch die gestrichelte Linie wiedergegebenen linearen Spannungsprofil entspricht. Die Ausschläge 40 und 42 des Spannungsprofils v(x) rühren vom Einfluß der elektrostatischen Kapazitäten Cb1, ... Cd, ... her, die aufgrund derCharakteristika der Konstruktion nach Fig. 4 erzeugt werden. Hieraus ist ersichtlich, daß diese elektrostatischen Kapazitäten sehr wirksam sind, um das gesamte Spannungsprofil sich einem linearen Profil annähern zu lassen.

Da zudem die nichtlinearen WiderstandsUntergruppe 26-1 verhältnismäßig dicht am Hochspannungsleiter 100 angeordnet werden kann, so daß sich die dazwischen erzeugten elektrostatischen Kapazitäten Ca1, Ca2, ... erhöhen, kann das an der Untergruppe 26-1 erscheinende Spannungsprofil sich weiterhin dem idealen linearen Profil annähern, das durch einen in Fig. 15a bei 44 angedeuteten Abschnitt des Spannungsprofils v(x) dargestellt ist.

Aus Fig. 15b ist ebenfalls ersichtlich, daß sich das Feldprofil E(x) dem durchschnittlichen oder mittleren elektrischen Feld E_&v ziemlich gut angleicht,,

Gemäß den Fig_o 15a und 15b weichen die gemessenen Profile mehr oder weniger von den entsprechenden Idealprofilen ab, doch sind diese Abweichungen nicht immer wesentlich, und sie können innerhalb vorbestimmter Toleranzen liegen,,

Obgleich die Erfindung vorstehend in Verbindung mit einer

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Unterteilung der nichtlinearen Widerstandsanordnung in drei Untergruppen beschrieben ist, können selbstverständlich auch mehr als drei Untergruppen vorhanden sein. Je größer die Zahl der Unergruppen ist, um so mehr kann sich das Spannungsprofil der nichtlinearen Widerstandsanordnung dem linearen Profil annähern.

Zur weiteren Erhöhung der elektrostatischen Kapazitäten Ca1, ..., Cb1, ... und Cd, ... kann gemäß Fig. 16 eine Abschirmung 46 beliebiger geeigneter Form an der Oberseite jeder Untergruppe der nichtlinearen Widerstände 26-1 bis 26-3 angebracht sein.

Ebenso können die vorher in Verbindung mit der Fig. 8 beschriebenen ringförmigen Abschirmungen 34 auf die in Fig. 17 gezeigte Weise elektrisch mit den Grenzflächen zwischen je zwei benachbarten nichtlinearen Widerständen der Untergruppen 26-1 bis 26-3 verbunden sein. Diese ringförmigen Abschirmungen 34 vermögen wirksam das elektrische Feld an der Oberfläche der betreffenden Untergruppe auszugleichen bzw. zu vergleichmäßigen.

Obgleich die Erfindung in Verbindung mit Blitzschutzvorrichtungen beschriebenest, deren geerdetes Gehäuse einen Endpunkt bzw. ."nschluß (termination) des Hochspannungsleiters bildet, ist die Erfindung selbstverständlich auch auf Blitzschutzvorrichtungen mit einem geerdeten Gehäuse anwendbar, das von einer Sammelschiene durchsetzt wird.

Gemäß Fig. 18 erstreckt sich eine Sammelschiene 10 durch ein beidseitig offenes geerdetes Gehäuse 12a auf dessen Längsachse. Das Gehäuse 12a ist an beiden Enden luftdicht mit den angrenzenden Abschnitten eines geerdeten Behälters 12 für die Sammelschiene 10 verbunden. Letztere durchsetzt auf die in Verbindung mit Fig. 12 und 13 beschriebene Weise unter Abdichtung die Spitze eines konischen Tragelements 36,

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so daß sie in einem mit einem elektrisch isolierenden Gas, v;ie Schwefelhexafluorid, gefüllten Isolierraum 8 festgelegt ist. Wie am besten aus Fig. 19 hervorgeht, sind auf dem konischen Tragelement 33 mehrere nichtlineare Widerstände 26 angeordnet, die zwischen die Sammelschiene 10 und das geerdete Gehäuse 12a in Reihe geschaltet sind»

Die Anordnung nach Fig. 18 und 19 bietet den Vorteil, daß sie bei einer Systemspannung einer solchen Größe, daß eine Vielzahl von in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen erforderlich wird, in einem geerdeten Gehäuse 12a untergebracht werden kann, das im Vergleich zu den bisherigen Vorrichtungen einen erheblich verkleinerten Durchmesser besitzt. Die vorher beschriebene nichtlineare Widerstandsanordnung kann anstelle der nichtlinearen Tiderstände 26 gemäß den Fig. 18 und 19 benutzt werden. Infolgedessen läßt sich eine Blitzschutzvorrichtung kleiner Abmessungen realisieren.

Aus der vorstehenden Beschreibung geht hervor, daß mit der Erfindung eine Blitzschutzvorrichtung geschaffen wird, die ständig an einer Wechselspannung liegt, die gleichmäßig auf eine Anzahl von nichtlinearen Widerständen einfachen Aufbaus verteilt wird, wodurch lange Betriebslebensdauer und hohe Zuverlässigkeit gewährleistet werden, während die Vorrichtung gleichzeitig dadurch kleine Abmessungen erhält, daß die nichtlinearen Widerstände in einem durch ein geerdetes Gehäuse der Vorrichtung umrissenen, elektrisch isolierenden Raum angeordnet sind.

Obgleich vorstehend verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt und beschrieben sind, sind dem Fachmann selbstverständlich zahlreiche Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen und Grundgedanken der Erfindung abgewichen wird. Beispielsweise ist der Hochspannungsleiter nicht auf die Form eines Stabs mit kreisförmigem Querschnitt beschränkt, vielmehr kann er auch als flache Platte beliebiger geeigneter Form ausgebildet sein.

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Zusammenfassend wird, mit der Erfindung also eine Blitzschutzvorrichtung geschaffen, bei welcher ein Stapel aus übereinander angeordneten nichtlinearen Widerständen aus gesintertem Zinkoxid zwischen den Boden eines geerdeten, zylindrischen Gehäuses und einen unter Isolierung in diesem Gehäuse gehalterten Hochspannungsleiter eingeschaltet ist. Innerhalb des Gehäuses geht ein Abschirmleiter vom Verbindungspunkt zwischen Stapel und Hochspannungsleiter schräg nach unten ab. Wahlweise kann die Abschirmelektrode vom Hochspannungsleiter abgehen und längs der Gehäuselängsachse verlaufen. Mehrere nichtlineare Widerstände sind in mehrere Stapel unterteilt und zwischen Abschirmleiter und Gehäuse-Innenseite in Reihe geschaltet und dabei zur Abschirrnelektrode radial nach außen geneigt. Diese Stapel können dabei dicht am. freien Endabschnitt der Abschirmelektrode angeordnet sein.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   / 1.iBlitzschutzvorrichtung, gekennzeichnet durch ein geerdetes, zylindrisches Gehäuse (12a) mit einer Innenumfangsflache, durch einen unter elektrischer Isolierung gegenüber dem Gehäuse gehalterten elektrischen Leiter (10a), durch mehrere im Gehäuse (12a) angeordnete und zwischen dem elektrischen Leiter und der Gehäuse-Innenumfangsfläche in Reihe geschaltete nichtlineare Widerstände (26) und durch ein Mittel (28), das vom elektrischen Leiter am hochspannungsseitigen Ende der nichtlinearen Widerstände abgeht und in einem verlängerten, neben den in Reihe geschalteten nichtlinearen Widerständen liegenden Abschnitt des elektrischen Leiters ausläuft,

   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Mittel ein Abschirmleiter ist, der sich vom einen Ende der nichtlinearen Widerstände unter einer Heigung radial nach außen erstreckt und welcher eine zwischen den nichtlinearen Widerständen und dem geerdeten Gehäuse erzeugte elektrostatische Kapazität kompensiert.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Widerstände jeweils aus gesintertem Zinkoxid bestehen.

   - 2

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   ORIGINAL INSPECTED

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter aus einem Stab oder einer flachen Platte einer vorbestimmten Form besteht und gegenüber den nichtlinearen Widerständen asymmetrisch angeordnet ist.

   5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß je eine ringförmige Abschirmung mit einer Grenzfläche zwischen jeweils zwei benachbarten nichtlinearen Widerständen über eine von dieser Grenzfläche abgehende Elektrode elektrisch verbunden ist.

   6. Vorrichtung nach .nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschirmleiter so von den verschiedenen nichtlinearen Widerständen abgeht, daß der Beziehung

   '2 xj

   genügt wird, in v/elcher H = Gesamtlänge der verschiedenen nichtlinearen Widerstände und C₁ und C₂ = elektrostatische Kapazitäten zwischen einem nichtlinearen Widerstand in einer Höhe x^f, gemessen von dem an Masse liegenden Ende der nichtlinearen Ifiderstandsreihe, und dem Abschirmleiter bzw. zwischen diesem Widerstand und dem geerdeten Gehäuse bedeuten.

   Blitzschutzvorrichtung, insbesondere nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein geerdetes Gehäuse mit einer Innenumfangsfläche, einen unter elektrischer Isolierung gegenüber dem Gehäuse gehalterten elektrischen Leiter und eine im Gehäuse angeordnete und zwischen dem elektrischen Leiter und der Innenumfangs fläche des Gehäuses in Reihe geschaltete Anordnung aus nichtlinearen Widerständen aufweist, daß diese Wider-

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   standsanordnung in eine Anzahl von Untergruppen unterteilt ist, die jeweils mehrere in Reihe geschaltete nichtlineare '..'iderstände umfassen, und daß die Untergruppen entsprechend einem zwischen dem elektrischen Leiter und dem geerdeten Gehäuse eingeführten Spannungsprofil angeordnet sind.

   8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppen der nichtlinearen Widerstände, die an einem höheren Potential liegen, näher am elektrischen Leiter angeordnet sind, während die an einem niedrigeren Potential liegenden Untergruppen der nichtlinearen Widerstände näher zum geerdeten Gehäuse hin angeordnet sind.

   9. Vorrichtung nach Anspruch S, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen WiderstandsUntergruppen auf der einen Seite des elektrischen Leiters, von diesem fortlaufend schräg nach außen verlaufend, angeordnet sind.

   10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen nichtlinearen Widerstandsuntergruppen spiralig bzw. wendelförmig um den elektrischen Leiter herum angeordnet sind.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Untergruppen der nichtlinearen Widerstände dicht an einem freien Endabschnitt des elektrischen Leiters angeordnet sind, so daß sie die zwischen den betreffenden Untergruppen und dem elektrischen Leiter erzeugten elektrostatischen Kapazitäten erhöhen.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an jeder nichtlinearen Widerstandsuntergruppe eine Abschirmung angeordnet ist.

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   13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nichtlinearen Widerstände jeweils aus gesintertem Zinkoxid hergestellt sind.

   14. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Leiter auf der Längsachse des geerdeten Gehäuses angeordnet ist und einen Endabschnitt in Form eines Stabs oder einer flachen Platte einer vorbestimmten Form aufweist, wobei sich die Querabmessung des Endabschnitts vergrößert.

   15. Vorrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß jede ringförmige Abschirmung über eine von der Grenzfläche abgehende Elektrode elektrisch mit einer Grenzfläche zwischen zwei benachbarten nichtlinearen Widerständen verbunden ist.

   16. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein konisches Tragelement aus einem elektrisch isolierenden Material zwischen dem geerdeten Gehäuse und dem elektrischen Leiter befestigt ist und daß die verschiedenen nichtlinearen WiderstandsUntergruppen am konischen Tragelement angeordnet sind.

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