DE2934237A1

DE2934237A1 - Ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE2934237A1
Application number: DE19792934237
Authority: DE
Inventors: Peter Dr.-Ing. 8430 Neumarkt Hasse; Erich Dr.-Ing. 7151 Allmersbach Pivit; Johannes Prof. Dr.-Ing. 8031 Puchheim Wiesinger
Original assignee: ANT Nachrichtentechnik GmbH; AEG Telefunken AG; Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Priority date: 1979-08-24
Filing date: 1979-08-24
Publication date: 1981-03-26
Also published as: US4345293A; EP0024583A1; DK359980A; DK155396B; DK155396C; EP0024583B1; DE2934237C2; CA1161106A

Description

DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG NE2-BK/Ruf/jo

D-8500 Nürnberg BK 79/67

AEG-TELEFUNKEN AKTIENGESELLSCHAFT
D-6000 Frankfurt und D-1000 Berlin

Überspannungsableiter

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter, bestehend aus einer Gas-, insbesondere Luft-Funkenstrecke mit aus Isolierstoff bestehendem Abstandshalter für die Elektroden und einer an den Bereich der Bogenentladung sich anschliessenden Kammer, deren Wände von den beiden Elektroden und dem Abstandshalter gebildet werden.

Solche Überspannungsableiter sind bekannt, beispielsweise durch den Aufsatz "Schutz elektronischer und naehrichtentechnischer Systeme mittels Funkenstrecke" aus Nachrichten-Elektronik 4-1979, S. 127 bis 130. Die in diesem Aufsatz beschriebenen Funkenstrecken sind zumeist Zwei- oder Drei-Elektroden-Funkenstrecken mit einer hermetisch abgeschlossenen Gasfüllung. Solche Funkenstrecken eignen sich zum Schütze von Fernmeldekabeln oder Empfangsantennen vor Blitzüberschlägen, genügen jedoch nur einer Betriebsisolierung, nicht aber den erhöhten Anforderungen einer Schutzisolierung,

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Durch die DE-OS 26 41 858 ist ebenfalls ein Überspannungsschutz für Fernmeldeleitungen bekannt geworden, der aus einer Funkenstrecke zwischen zwei Kohleelektroden besteht, wobei um den Bereich der Bogenentladung ein Bezirk vorgesehen ist, der als Auslaß für Partikel dient, die von den Elektroden in den Lichtbogenspalt ausbrechen. Auch diese Funkenstrecke genügt nur der Betriebsisolierung und hat überdies nur eine sehr begrenzte Lebensdauer.

Aufgabe der Erfindung war es deshalb, einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art anzugeben, dessen Isolationswiderstand, dessen Spannungsfestigkeit und dessen Zuverlässigkeit im ungezündeten Zustand der Schutzisolierung nach VDE-Bestimmung 0845 gleichwertig sind, dessen Anspreehspannung niedriger ist als die Spannungsfestigkeit der Schutzisolierung, der im gezündeten Zustand die Spannung auf ungefährliche Werte begrenzt und der mehrmals den vollen Blitzstrom aufnehmen kann, ohne daß seine Funktionen so weit beeinträchtigt werden, daß die oben genannten Forderungen nicht mehr erfüllt sind, indem ein Bedampfen des für die Schutzisolierung maßgeblichen Abstandshalters mit elektrisch leitenden Plasmateilchen und damit ein Absinken dessen Isolationswiderstandes verhindert oder gehemmt wird.

Die Lösung erfolgt mit den in den Patentansprüchen angegebenen Mitteln.

Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter hat die Vorteile, daß durch ihn hohe Ableitströme abgeführt werden können, daß im ungezündeten Zustand hohe Spannungsfestigkeit, große Zuverlässigkeit und hoher Isolationswiderstand vorliegen und daß diese Eigenschaften auch nach vielen starken Blitzbelastungen erhalten bleiben. Der überspannungsableiter erfüllt damit die Grundvoraussetzungen für die Schutzisolierung,

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sofern seine Ansprechspannung entsprechend niedriger als die Spannungsfestigkeit der Schutzisolierung ist, was mit bekannten Mitteln erreicht werden kann. In geeigneter Kombination mit Ableitern, die den Anforderungen der Betriebsisolierung genügen und die entsprechend der förderung nach VDE 0675 Teil 1 nach der Zündung durch eine Überspannung den Lichtbogen des Netzstromes selbständig löschen können, nach Patent

(Anmeldung P ,BK 79/66, angemeldet von

DEHN +SÖHNE und AEG-TELEFUNKEN AKTIENGESELLSCHAFT, Anmeldepriorität wie vorliegende Anmeldung) bzw. nach Patent

(Anmeldung P , Zusatzanmeldung zu

P 23 37 7^3 bzw. P 26 27 648, angemeldet von DEHN + SÖHNE mit gleicher Priorität wie vorliegende Anmeldung), kann damit der erfindungsgemäße Überspannungsableiter voll und ganz die Forderungen einer Schutzisolierung, die weder zusätzliche Erdungs- bzw. Potentialausgleichsmaßnahmen

erfordert, erfüllen (siehe Patent (Anmeldung

P , BK 79/55, angemeldet von DEHN + SÖHNE und

AEG-TELEFUNKEN AKTIENGESELLSCHAFT, Anmeldepriorität wie vorliegende Anmeldung)).

Es folgt nun die Beschreibung der Erfindung anhand der Figuren.
Die Figur 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, nämlich eine rotationssymmetrische Anordnung der lochscheibenförmigen Elektrode 1 und der darunter angeordneten vollzylinderförmigen Elektrode 2 mit angephaster Innen- bzw. Außenkante 8. Zwischen diesen beiden Phasenflächen liegt der Bereich 3 der Bogenentladung, der im ungezündeten Zustand gas-, vorzugsweise luftisoliert ist. Der Abstandshalter 4 zwischen dem äußeren Rand des scheibenförmigen unteren Fortsatzes der Elektrode 2 und dem äußeren Rand der Elektrode 1 liegt weitab vom Bereich der Bogenentladung. Die bei der Bogenentladung entstehenden, unter Druck stehenden

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Gase können zum überwiegenden Teil nach oben ins Freie austreten. Es läßt sich jedoch nicht vermeiden, daß ein kleinerer Teil der Gase in die von den Elektroden und Abstandshalter gebildete Kammer 5 gedrückt wird. Diese Kammer ist labyrinthmäßig so ausgebildet, daß eine künstliche Verlängerung des Weges der Gase zum Abstandshalter sowie eine Kühlung erfolgt. Das hat den Vorteil, daß die Bedampfung der inneren Oberfläche des Abstandshalters durch bei der Bogenentladung aus den Elektroden herausgerissene Metallpartikel verhindert wird.oder ganz geringfügig erfolgen kann, was unbedingte Voraussetzung für eine dauerhaft und uneingeschränkt wirksame Schutzisolierung ist. Die Kühlung erfolgt durch die Wärme gut ableitende Metallwände des Labyrinths, die, um eine Ausbreitung der Bogenentladung auf den Labyrinth*» bereich zu vernhindern, isoliert an den Elektroden 1 bzw. 2 angebracht sind (6, 7). Durch eine solche Labyrinthanordnung wird ermöglicht, daß die bei der Bogenentladung entstehenden Gase sich'größtenteils schon eingangs an den Labyrinthwänden niederschlagen können, so daß sich der Isolationswert des Abstandshalters und damit der Funkenstrecke auch nach vielen starken Blitzstrombeanspruchungen nicht wesentlich verschlechtert, Vorteilhafterweise kann durch Verwendung eines geeigneten Elektrodenmaterials, beispielsweise Wolframkupfer, das eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Ausbrennen aufweist, der Verschleiß sehr gering gehalten werden.

Bei entsprechender Ausbildungsform der Elektroden kann der Lichtbogen stabil in dem dafür vorgesehenen Luftspalt gehalten und damit ebenfalls einer Bedampfung des Abstandsisolators entgegengewirkt werden.

Vorteilhaft wirkt sich nach Beendigung der Entladung aus, daß die Luft-Funkenstrecke aufgrund des Kammerüberdruckes von innen nach außen durchblasen und dabei gereinigt wird.

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Typisch für überspannungsableiter, die nach der Lehre der vorliegenden Erfindung gebaut wurden, ist, daß dieselben nach einer akkumulierten Belastung, die etwa tausend statistisch gemittelten Blitzen entspricht, jedoch auch überdurchscnittliche Bltzstrombeanspruchungen einschließt, immer noch voll funktionsfähig sind und einen Isolationswiderstand von > 10 Q aufweisen. Eine Verschmelzung der Elektroden oder auch nur geringe Ansätze dazu können nicht festgestellt werden.

Die rechte Hälfte der Figur 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier ragt die untere Elektrode 2 mit ihrer Stirnseite 9 und ihrer" äußeren Mantelfläche 10 weit in die Öffnung der hohlzylinderförmigen Elektrode 1 hinein, so daß sich die Bogenentlastung im Bereich 3 zwischen den gegenüberliegenden Teilen der Zylindermantelflächen 10 entfalten kann. Das Labyrinth 5 wird einerseits von der Phasenfläche 8, von der Stirnfläche 9, von der äußeren Mantelfläche und von dem unteren Teil der am oberen Ende des Hohlzylinders sich anschließenden scheibenförmigen Erweiterung der Elektrode 1 sowie von Metallwänden 7, die an einem scheibenförmig ausgebildeten, die Elektrode 2 umschließenden Isolierkörper 6a angebracht sind, und durch den nach außen begrenzenden Abstandshalter 4 gebildet.

Die linke Hälfte der Figur 2 zeigt den Querschnitt durch einen anderen erfindungsgemäßen überspannungsableiter, bei dem die Stirnseiten 9 der beiden zylinderförmigen Elektroden 1 und 2 den Bereich der Bogenentladung einschließen. Durch diese Anordnung wird die Entladung besonders stabil gehalten, so daß eine Bedampfungsmöglichkeit des Abstandshalters 4 noch geringer ist. Das gut ausgebildete Labyrinth 5 besteht aus drei Kammern, die von drei Metallwänden 7, einem scheibenförmigen, die Elektrode 2 umschlies-

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senden Isolierstück 6a, an dem zwei der Metallwände 7 befestigt sind, und einem Isolierstück 6, mit dem die dritte Metallwand an der oberen Elektrode 1 befestigt ist, gebildet werden.

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Claims

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DEHN + SÖHNE GmbH + Co. KG NE2-BK/Ruf/jo

D-85OO Nürnberg BK 79/67

AEG-TELEFUNKEN AKTIENGESELLSCHAFT
D-6000 Frankfurt und D-1000 Berlin

Patentansprüche

Überspannungsableiter, bestehend aus einer Gas-, insbesondere Luft-Funkenstrecke mit aus Isolierstoff bestehendem Abstandshalter für die Elektroden und einer an den Bereich der Bogenentladung sich anschließenden Kammer, deren Wände von den beiden Elektroden und dem Abstandshalter gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) derart ausgebildet ist, daß die durch die Bogenentladung entstehenden Gase auf ihrem Weg zum Abstandshalter (4) labyrinthartig umgelenkt werden.
2. überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kammer (5) gut wärmeleitende Wände (7, 9, 10) aufweist.
3- überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Wände gegen die Elektroden (1, 2) isolierte (6) Metallwände (7) sind.

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4. Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß aev Abstandshalter (4) vom Bogenentladungsbereich (3) entfernt angeordnet ist.
5. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (5) rotationssymmetrisch angeordnet ist, wobei die eine Elektrode (1) als Hohl- und die andere (2) als Vollzylinder mit jeweils angephaster (8) Innen- bzw. Außenkante ausgebildet sind und wobei die Anordnung der Elektroden (1, 2) so erfolgt, daß sich der Bereich (3) der Bogenentladung hauptsächlich zwischen den sich gegenüberliegenden Stirn-(9), Mantel- (10) oder Phasenflächer» (8) befindet.
6. Überspannungsableiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Elektroden (1, 2) aus Metall-Legierungen mit hoher Widerstandsfähigkeit gegen Abbrand.

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