DE3001943A1

DE3001943A1 - Einrichtung zum ueberspanneungsschutz

Info

Publication number: DE3001943A1
Application number: DE19803001943
Authority: DE
Inventors: Boris Konstantinovi&ccaron; Avdeenko; Aron Iosif-Chaimovi&ccaron; Bronfman; Valerij Naumovi&ccaron; Charkov Kinevskij; Vladimir Efimovi&ccaron; Leningrad Rozet; Aleksandr L'vovi&ccaron; Vitkin; Boris Nikolaevi&ccaron; Leningrad Zelencov
Original assignee: BRONFMAN ARON IOSIF CHAIMOVIC
Current assignee: BRONFMAN ARON IOSIF CHAIMOVIC
Priority date: 1980-01-21
Filing date: 1980-01-21
Publication date: 1981-07-23

Description

EINRICHTUNG ZUM ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ
Die Erfindung betrifft die Elektrotechnik, und zear Einrichtungen zum Überspannungsschutz.
Besonders vorteilhaft kann die Erfindung zum Schutz der Isolation elektrischer Ausriistungen in Elektrizitätswerken und Unterwerken sowie an Wechsel- und Gleichstromenergieübertra -gungsleitungen gegen atmosphärische und Schaltüberspannungen verwendet werden.
Es ist bekannt, daß bei normalen Betriebszuständen die Isolation der stromfihrenden Teile elektrischer Wechsel- und Gleichstromausrüstungen der Betriebsspannungswirkung des elektrischen Netzes ausgesetzt ist.
Die Spannung kann sich jedoch in diesem oder Jenem Teil des elektrischen Systems aus verschiedenen Grunde kurzzeitig erhöhen und die normale Betriebsspannung wesentlich #berschreiten: es entsteht eine Überspannung. Bei einer bedeutenden Amplitude der Überspannung kann die letztere eine Gefahr für die Isolation der elektrischen AusrUstungen von Elektrizitätswerken, Unterwerken und tg bilden, dabei können die in der Energieübertragungsleitung entstehenden Uberspannungen insbesondere die Isolation der besonders kostspieligen Ausrüstungen beschädigen. und zwar der elektrischen Maschinen, Transformatoren, Drosselspulen und Schaltgeräte.
Der Pegel der in den Energieübertragungsleitungen entsbehenden Überspannungen wird mittels Einrichtungen zum Überspannungsschutz begrenzt, ohne deren Verwendung die Schaffung von Energieilbertragungssystemen für höhere Spannungsklassen zur Zeit tlberhaupt praktisch unmöglich ist.
Es soll hervorgehoben werden, daß die Betriebssicherheit der elektrischen Ausrüstung weitgehend von der Betriebssicherheit der Einrichtungen zum Überspannungsschutz bestimmt wird und von dieser abhängt.
Es ist eine Einrichtung zum Uberspannungsschutz bekannt (US-PS 3805114, 1974), die einen in einem Isoliergehäuse untergebrachten Stapel nichtlinearer Widerstände enthält. Das Isoliergehäuse ist aus Porzellan ausgeführt. Zwischen den nichtlinearen Widerständen und der Innenfläche des Isoliergehäuses ist ein Spalt vorhanden. Die nichtlinearen Widerstände sind aus einen Werkstoff auf Zinkoxidbasis herge£üellt.
Die nichtlinearen Widerstände sind durch eine nichtlineare Abhängigkeit der Spannung vom Strom gekennzeichnet.
Diese nichtlinearen Widerstände weisen niedrige Widerstandswerte bei den durch die Überspannung hervorgerufenen hohen Impulsstroen auf, wodurch sie die Spannung an den Klemmen der Einrichtung zum Überspannungsschutz begrenzen, und besitzen hohe Widerstandswerte im normalen Betriebszustand, wodurch die Größe des über die Einrichtung aus dem elektrischen Netz durchfließenden Stroms begrenzt wird.
Im normalen Betriebszustand fließt durch die vorliegende Einrichtung zum Überspannungsschutz kontinuierlich ein dem Wert nach geringer Strom aus dem elektrischen Netz.
Beim Entstehen einer Überspannung im elektrischen Netz führt das Durchfließen der durch die Wirkung der Überspannung bedingten, dem Wert nach hohen Ströme über die Einrichtung zum Überspannungsschutz infolge der hohen Nicht linearität der Wi Widerstände zu keiner bemerkbaren Spannungserhöhung an der Anschlußstelle der Einrichtung zum Überspannungsschut# an das elektrische Netz. Somit wird die Überspannung an der parallel dieser Einrichtung zum #be rspannungs schutz dem elektrichen Netz zugeschalteten elektrischen Ausrüstung begrenstO Nach dem Unterbrechen der Überspannungseinwirkung auf das elektrische Netz steigt der Wideratandswert der nicht linearen Widerstände steil an, wodurch der Durchfluß des Stroms mit dem ursprünglichen, für den normalen Betriebszustand charakteristischen Wert über die Einrichtung zum Überspannungsschutz wiederhergestellt wird.
Der ständige Durchfluß des Stroms über die Einrichtung zum Überspannungsschutz wird jedoch durch das Entstehen von Wärmeenergie begleitet, die zur Temperaturverminderung der nichtlinearen Widerstände abgegeben werden muß.
Das Vorhandensein des Luftspaltes zwischen den Seitenflächen der nichtlinearen Widerstände und der Innenfläche des Isoliergehäuses aus Porzellan behindert aber eine gute Wärmeableitung von den nichtlinearen Widerständen. Indessen geschieht bei einer dauernden Spannungseinwirkung auf die nichtlinearen Widerstände, besonders bei einer erhöhten Temperatur dieser nichtlinearen Widerstände, eine Alterung des Werkstoffs, aus dem sie hergestellt sind, was zu einer allmählichen Herabsetzung des Widerstandswerts der nichtlinearen Widerstände und dementsprechend zu einer Erhöhung des durch sie unter der Spannungseinwirkung des elektrischen Netzes fließenden Stroms führt. Letzten Endes kann das zu einer Störung des Wärmegleichgewichts der Einrichtung zum Überspannungsschutz und -deren Ausfall führen, wodurch die Betriebssicherheit der vorliegenden Einrichtung herabgesetzt wird.
Außerdem entwickelt sich beim Entstehen eines elektrischen Kurzschlußlichtbogens im angegebenen Luftspalt im Fall eine# Durchschlags der nicht linearen Widerstände eine große Menge von Gasen, die mit der Innenfläche des Isoliergehäuses direkt kontaktieren, und weil der Luftspalt eine geringe Weite in der Querrichtung hat, wird keine schnelle Ableitung der sich bildenden Gase aus der Einrichtung zum Überspannungsschutz gewährleistet, was zu einem starken Druckanstieg der sich bildenden Gase führt. Das kann eine Explosion des Isoliergehäuses aus Porzellan hervorrufen. Der direkte Kontakt des elektrischen Lichtbogens und der eine hohe Temperatur aufweisenden Gase mit dem Isoliergehäuse führt zudem zu einer starken Erwärmung des Isoliergehäuses, wodurch desgleichen eine Zerstörung desselben hervorgerufen werden kann. Das alles setzt die Betriebssicherheit dieser Einrichtung zum Überspannungsschutz herab.
Es ist auch eine Einrichtung zum Uberspannangsschutz bekannt (s. US-PS 4100588 und die am 21.September 1978 veröffentlichte DE-OS 2804617 mit der US-Pr#orität vom 16. März 1977), die ein Isoliergehäuse enthält, In dessen Innern mindestens ein Stapel von nichtlinearen Widerständefl untergebracht ist.
Der größte Teil des Raums zwischen dem Stapel der nichtlinearen Widerstände und der Innenfläche des Isoliergehäuses ist mit einem wärmeleitenden Elektroisolierstoff ausgefül1t# der den Stapel der nichtlinearen Widerstände dicht umschließt und mit der Innenfläche des Isoliergehäuses kontaktiert.
Der wärmeleitende Elektroisolierstoff stellt eine Verbin dung von Silikongummi mit Aluminiumoxid als Füllstoff dar.
Der geringere, mit dem wärmeleitenden Elektroisolierstoff nicht ausgefüllte Teil des Raums zwischen der freien Innenflav che des Isoliergehäuses und der Oberfläche des wärme leitenden Elektroisolierstoffs bildet einen Kanal zur Gasableitung, der längs dem Stapel der nichtlinearen Widerstände angeordnet ist.
Der wärmeleitende Isolierstoff verbessert den Wärmekontakt zwischen den nichtlinearen Widerständen und dem Isoliergebäuse, wodurch eine wirkungsvollere Wärmeableitung von den nichtlinearen Widerständen im Vergleich mit der Wärmeableitung von den nichtlinearen Widerständen, die man in der oben beschriebenen Einrichtung zum ttberspannungsschutz erreicht, gewährleistet wird.
Der Kanal zur Gasableitung gewährleistet einen freien Gasaustritt aus der vorliegenden Einrichtung, wobei der Druck wert der sich bildenden Gase geringer als der Druckwert ist, dem das isoliergehäuse standhalten kann, Das setzt die Wahrscheinlichkeit einer Zerstörung mit Explosion des Isoliergeha#uses herab.
In dieser Einrichtung zum Überspannungsschutz kommt es Jedooh ebenso wie in der oben beschriebenen Einrichtung zu einem direkten Eontakt des elektrischen Kurzschlußlichtbogens und der sich bildenden, eine hohe Temperatur aufweisenden Gase mit der Innenfläche des Isoliergehäuses, was zu einer starken Erwärmung des Isoliergehäuses und demzufolge zu einer Bildung von Rissen in diesem führt, wodurch die mechanische Festigkeit vermindert wird und der Druck der sich bildenkann den Gase als ausreichenvzur Zerstörung des Isoliergehäuses mit einer Explosion. Dies setzt also die Betriebssicherheit dieser Einrichtung zum Überspannungsschutz herab.
Außerdem muß der hohe Arbeitrgufwand für die Ausfüllung des Isoliergehäuses mit dem wärmeleitenden Blektroisolierstoff hervorgehoben werden. So z.B. wird der wärmeleitende Elektroisolierstoff in das Isoliergehäuse nach dem Einsatz des Stapels der nicht linearen Widerstände in dieses eingegossen, wonach das Isoliergehäuse auf seine Seitenfläche umgewendet wird. Bei der weiteren Erstarrung und Selbstausgleichung des wärmeleitenden Isolierstoffs im Innern des Isoliergehäuses bildet sich ein Kanal zur Gasableitung aus, wobei ein Einfließen des wärmeleitenden Elektroisolierstoffs in die Spalte zwischen den nichtlinearen Widerständen nicht zugelassen werden darf.
Das Ziel der Erfindung besteht in der Erhöhung der Be-5 triebssicherheit und Herabsetzung des Arbeitsaufwande zur Herstellung der Einrichtung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum t}berspannungsschutz zu entwickeln, bei der der Kanal zur Ableitung der Gase im Isoliergehäuse ao ausgebildet ist, daß ein direkter Kontakt des elektrischen Kurzschlußlichtbogenß und der sich beim Durchschlag der nichtlinearen Widerstände bildenden und eine hohe Temperatur aufweisenden Gase mit der Innenfläche des Isoliergehäuses verhindert wird; und ein solcher wärmeleitender Elektroisolierstoff gewählt ist, der zum Löschen des elektrischen Lichtbogens in der Nähe des Stapels der nichtlinearen Widerstände beiträgt und keinen hohen Arbeitsaufwand zur Einfüllung desselben in das Isoliergehäuse erfordert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei der bekannten Einrichtung zum Überspannungsschutz, die ein Isoliergehäuse enthält, in dessen Innern mindestens ein Stapel nichtlinearer Widerstände untergebracht ist, der mit einem mit der Innenfläche des Isoliergehäuses kontaktierenden wärmeleitenden Flektro isolierstoff dicht umschlossen wird, und ein längs des angegew benen StapeE ,der nicht linearen Widerstände angeordneter kanal zur Gasableitung ausgebildet ist, erfindungsgemäß der angegebe ne Kanal zur Gasableitung durch die Innenfläche einer im Isoe liergehäuse untergebrachten Elektroisolierbuchse gebildet wird; deren äußere Seitenfläche dicht mit dem erwähnten wärme leitenden Elektroisolierstoff umschlossen ist, wobei in der Körperwandung der Elektroisolierbuchse mit einer Elektroisolierstoffschicht überdeckte Öffnungen ausgeführt sind, und als erwähnter wärmeleitender Elektroisolierstoff ein schütt,barer warmeleitender Elektroisolierstoff verwendet wird.
Die Ausbildung des Kanals zur Gasableitung durch die Innern fläche einer Elektroisolierbuchse, deren Seitenfläche dicht mit einem schüttbaren wärme leitenden Elektroisolierstoff umschlossen ist, verhindert den direkten Kontakt des elektrischen Kurzschlußlichtbogens und der eine hohe Temperatur aufweisenden Gase mit der Innenfläche des Tsoliergehäuses. Das vermeidet die Erwärmung des Isoliergehäuses bis auf eine Temperatur, bei der seine mechanische Festigkeit bedeutend vermindert wird.
Der schüttbare wärmeleitende Elektroisolierstoff trägt zur Löschung des elektrischen Lichtbogens in der Nähe des Stapels der nichtlinearen Widerstände, zum Überspringen des Lichtbogens ins Innere der Elektroisolierbuchse und zur Verminderung einer Menge von sich bildenden Gasen und als Folge dessen zur Herabsetzung des auf die Innenfläche des Isoliergehäuses wirkenden Gasdrucks bei. Das alles erhöht zweifellos die Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Einrichtung.
Außerdem kann mit dem schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoff der freie Raum des Isoliergehäuses leicht und einfach ausgefüllt werden, wodurch die Herstellungstechnologie der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Überspannungsschutz wesentlich vereinfacht wird.
Es ist zweckmäßig, zur Herabsetzung des Ärbeitsaufwands für die Herstellung der Elektroisolierbuchse den Körper der Elektroisolierbuchse und die die ffnungen in der Körperwandung der E lekt roisolierbuchse überdeckende Elektroisolie rst offschicht als ein Ganzes auszuführen, und dabei den Körper aus mit einem Bindemittel imprägnierten Glasfadenbündeln und die Elektroisolierstoffschicht aus einzelnen, desgleichen mit dem Bindemittel imrägnierten Glasfäden herzustellen. Die Glasfadenbündel gewährleisten die mechanische Festigkeit des Körpers der Isolierbuchse und die einzelnen Glasfäden ermöglichen das Erhalten einer dünnen Elektroisolierstoffschicht, die unter dem Druck der sich bildenden Gase durc#brochen werden kann.
Wenn eine spezielle technologische Ausrüstung zur Herstellung der Elektroisolierbuchse aus Glasfäden fehlt, so ist es zweckniäßig, den Körper der Elektroisolierbuchse aus einem Schichtpreßstoffrohr auszuführen, und zur Herstellung der die Öffnungen in der Körperwandung überdeckenden Elektroisolierstoffschicht ein Rohr aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen zu verwenden.
Das Schichtpreßstoffrohr ist ein leicht verf bares Erzeugnis unter den Werkstoffen, die gute Elektroisolier eigenschaften aufweisen, und Rohre aus wärmeschrupfbarem Polyo äthylen sind billig und genügend verfügbar.
Außerdem haben die Rohre aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen eine niedrige Wärmescbrumpftemperatur, wodurch die Ausführung der Elektroisolierstoffschicht auf der Oberfläche des Körpers der Elektroisolierbuchse vereinfacht wird.
Es ist zweckmäßig, als schüttbaren wärmeleitenden Elettro isolierstoff Quarzsand zu verwenden, da er besonders leicht verfugbar und billig ist und über die besten lichtbogenlöschenden E#genschaften unter den bekannten schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoffen verfügt.
Es ist desgleichen zweckmäßig, als schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoff ein Gemisch zu verwenden, das aus Porzellanschrot und feinen Alwniniumoxidteilchen besteht.
Ein solches Gemisch gewährleistet eine bessere Wärmeableitung von den nichtlinearen Widerständen als der Quarzsand und ermöglich#s, Abfälle der Porzellanindustrie zu verwerten.
en Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine Gesamtansicht der Sinrichtung zum Überspannungsschutz mit einem Stapel nichtlinearer Widerstände, Längsschnitt; Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 den Stapel nichtlinearer Widerstände, dessen Seiteneinem fläche von v Isoliergehäuse aus einem wärmeschrumpfbaren Werkstoff dicht umschlossen ist, Längsschnitt; Fig. 4 einen nichtlinearen Widerstand im Längsschnitt; Fig. 5 eine Ableitung und zwei nichtlineare Widerstände, die der Reihe nach hintereinander angeordnet und von dem Isoliergehäuse dicht umschlossen sind; Fig. 6 eine Mulde mit Spannvorrichtungen, in der ein aufgeblasenes Rohr aus einem wärmeschrumpfbaren Werkstoff anges ordnet ist, in desen Innern ein von beiden Enden mit den Spann-Vorrichtungen vorgespannter Stapel nichtlinearer Widerstände und Ableitungen untergebracht ist; Fig. 7 ein Rohr aus wärmeschrumpfbarem Werkstoff, das dicht die Seitenflächen der nichtl#nearen Widerstände umfaßt, dabei umschließen die freien Enden des Rohrs teilweise die äußeren Stirnflächen der Ab leit#en; Fig. 8 die Ausführung der Umschließung der äußeren Stirnflächen der Ableitungen mit den freien Enden des Rohrs aus dem wärmeschrumpfbaren Werkstoff; Fig. 9 ein Stapel nichtlinearer Widerstände gemäß einer anderen Ausführungsform im Längsschnitt; Fig. 10 einen nichtlinearen Widerstand im Längsschnitt; Fig. 11 die Gesamtansicht der Elektroisolierbuchse gemäß einer Ausfürungsform derselben; Fig. 12 einen Längsschnitt durch die Elektroisolierbuchse nach Fig. 11; Fig. 13 den Schritt längs der Linie X IIX in Fig# 119 Fig. 14 die Gesamtansicht der Elektroisolierbuchse gemäß einer anderen AusFührungsform derselben in Längsschnitt; Fig. 15 den Schnitt längs der Linie IV-IV in Fig, 14; Fig. 16 einen Längsschnitt durch eine Einrichtung zum t!berspannungsschutz, die eine Reihe von Stau peln nichtlinearer Widerstände enthält; Fig. 17 den Schnitt längs der Linie XVII-XVII in Fig 16.
Die Einrichtung zum Überspannungsschutz (Fige 1) enthält ein aus Porzellan ausgeführt es Isoliergehäuse 1. Das Isolierge häuse 1 hat einen Oberflansch 2 und einen Unterflansch 3, die mittels einer Zementmasse 4 an die Außenflächen des Ober- bzw.
Unterendes des Isoliergehäuses 1 angeschlossen sind. Im Innern des Isoliergehäuses 1 ist eine Elektroisolierbuchse 5 untergebracht, deren Achse in Bezug auf die Achse des Isoliergehäuses 1 versetzt ist (Fig. 2). Die Isolierbuchse 5 ist mit einem Oberflansch 6 und einem Unterflansch 7 versehen. Der Oberflansch 6 hat eine Öffnung 8 und der Unterflansch 7 eine Öffnung 9.Zwischen dem Oberflanscb 6 und dem Unterflansch 7 ist der Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände untergebracht. Der Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände ist am Oberflansch 6 und am Unterflansch 7 mittels Schrauben 11 befestigt.
Am Oberflansch 6 der Elektroisolierbuchse 5 ist mittels Schrauben 12 eine Metallscheibe 13 befestigt. Die Metallscheibe 13 weist eine Öffnung 14 auf, deren Durchmesser dem Durchmesser der Öffnung 8 im Oberflansch 6 der Elektroisolierbuchse 5 gleich ist. Zwischen der Metallscheibe 13 und dem Oberflansch 6 ist eine Zwischenlage 15 aus Polyurethan-Schaumstoff vorhanden.
Auf der oberen Stirnfläche des Isoliergehäuses 1 ist ein Ring 16 aus Gummi angeordnet. An die horizontale Oberfläche 17 einer Vertiefung 18 im Oberflansch 2 des Isoliergehäuses 1 ist mittels Schrauben 19 eine Metallscheibe 20 angeschlossen, die eine Öffnung 21 hat, deren Durchmesser dem Durchmesser der Öffnung 8 im Oberflansch 6 der Elektroisolierbuchse 5 gleich ist. Zwischen der Metallscheibe 20 und dem Gwsmiring 16 ist eine Scheibe 22 aus Messing vorhanden. Der Oberflansch 2 am Isoliergehäuse 1 ist von einem Deckel 23 ttberdeckt, der mittels Schrauben 24 am Oberflansch 2 des Isoliergehäuses 1 befestigt wird. Am Deckel 23 ist ein Leitungsanschluß 25 vorhanden. Im Deckel 23 sind Öffnungen 26 zum Ableiten der Gase ausgeführt. An den Unterflansch 7 der Elektroisolierbuchse 5 ist mittels Schrauben 27 eine Metallscheibe 28 angeschlossen. Die Metallscheibe ?S hat eine Öffnung 29, deren Durchmesser dem Durchmesser der Öffnung 9 im Unterflansch 7 der Elektroisolierbuchse 5 gleich ist.
Zwischen der Metallscheibe 28 und dem Unterflansch 7 der Elektroisolierbuchse 5 ist desgleichen eine Zwischenlage 30 aus Polyurethan-Schaumstoff vorhanden.
Mit der unteren Stirnfläche des Isoliergehäuses 1 kontaktiert ein Ring 31 aus Gummi. An die horizontale Fläche 32 einer e Vertiefung 33 im Unterflansch 3 des Isolirgehäuses 1 ist mittels der Schrauben 19 eine Metallscheibe 34 angeschlosssu~ die eine Öffnung 35 hat, deren Durchmesser dem Durchmesser der Offnun; 9 im Unterflansch 7 der Elektroisolierbuchse 5 gleich ist.
Zwischen der Metallscheibe 34 und der Zwischenlage A1 aus Gummi ist eine Scheibe 36 aus Messing vorhanden.
An dem Unterflansch 3 des Isoliergehäuses 1 ist eine Ableitung 37 vorgesehen.
Der Raum zwischen der Innenfläche des Isoliergehäuses 1 und der Außenfläche der Elektroisolierbuchse 5 sowie zwischen den Außenflächen der Zwischenlagen 15 und 30 aus Polyurethan -Schaumstoff ist mit einem schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoff 38 ausgefüllt, wobei dafür Quarzsand verwendet wird, der die Seitenflächen des Stapels 10 der nichtlinearen Widerstände und die äußere Seitenfläche der Elektroisolierbuchse 5 dicht umschließt. Als schüttbarer wärmeleitender Elektroisolierstoff kann auch ein Gemisch verwendet werden, das aus Porzellanschrot und feinen Aluminiumoxidteilchen besteht.
Zwischen der Scheibe 22 aus Messing und der Metallscheibe 13 ist ein Metalleiter 39 untergebracht, der mit dem einen Ende mittels Lötung an die Scheibe 22 aus Messing und mit dem anderen Ende mittels einer der Schrauben 12 an die Metallscheibe 13 angeschlossen ist.
Der Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände (Fig. 3) enthalt ein Isoliergehäuse 40, in dessen Innern eine Ableitung 41 und eine Ableitung 42 vorhanden sind. Zwischen den Ableitungen 41 und 42 sind in Reihe ~ elektrisch verbundene nichtlineare Widerstände 43 angeordnet. Die Ableitungen 41 und 42 haben Gewindeöffnungen 44 bzw. 45t in die die in der Fig. 1 gezeigten Schrauben 11 eingeschraubt sind, die den Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände an den Oberflansch 6 und den Unterflansch 7 der Elektroisolierbuchse 5 anschließen.
Das Isoliergehäuse 40 umschließt dicht die Seitenflächen der nichtlinearen Widerstände 43 und teilweise die äußeren Stirnflächen der Ableitungen 41 und 42.
Die Ableitung 41 und die Ableitung 42 sind in Form von Metalischeiben ausgeführt. Jeder nichtlineare Widerstand 43 (Fig.
4) enthält als aktives Element einen Körper 46, der aus keramischem Werkstoff auf der Basis von Zinkoxid ausgeführt ist. An den Stirnflächen des Körpers 46 sind leitfähige Elektrodenüberzüge 47 vorhanden.
Wie aus der Betrachtung der Fig. 5 ersichtlich kontaktieren zwei in Reihe hintereinander angeordnete nichtlineare Widerstände zwischeneinander mittels der leitfähigen Elektrodenüberzüge 47.
Außerdem, wie das desgleichen aus der Fig. 5 ersichtlich ist, kontaktiert die Ableitung 41 mit dem leitfähigen Elektrodenüberzug 47 des unter ihr angeordneten nichtlinearen Widerstands 43. Die Ableitung 42 kontak'iert entsprechend mit dem.
leitfähiger Elektrodenüberzug 47 des über ihr angeordneten nichtlinearen Widerstands 43 gemäß der Fig. 3. Die Durchmesser der Ableitung 41, der Ableitung 42 und der nichtlinearen Widerstände sind gleich groß.
Das Isoliergehäuse 40 ist aus wärmeschrumpfbarem Werkstoff ausgeführt.
Wie bekannt, besitzt der wärmeschrumpfbare Werkstoff, der eine Polymerkomposition darstellt, wenn er zuvor einer Radiationsbestrahlung und einer Ausdehnung ausgesetzt wird, das Vermögen, seine Ausmaße um das 1,5+2fache bei Erwärmung zu vermindern. Die Stärke des wärmeschrumpfbaren Rerketoffs schwankt im Bereich von 0,5 bis 1,5 mm.
Das Isoliergehäuse 40 des Stapels 10 der nichtlinearen derstände kann aus einem Rohr ausgeführt werden das aus wazsschrumpfbarem Polyäthylen hergestellt ist.
Dieses Rohr aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen hat eine Wandstärke von 1,5 mm und einen Innendurchmesser, der um 20--40% geringer ist als der Durchmesser der nichtlinearen Wider stande, der Ableitung 42 und der Ableitung 41e Die Länge des Rohrs aus wärmeschrumpfbarem Polyathylen ist gemä#ß der Fig. 3 etwas größer als die Gesamtlänge der in Reihe hintereinander angeordneten Ableitung 419 nichtlinearen Widerstände 43 und Ableitung 42.
Das Rohr aus wärmeschrumpfbarem Werkstoff wird zuerst einer Radiationsbestrahlung ausgesetzt und dann aufgeblasen, wobei der Innendurchmesser des Rohrs aus wärmeschrumpfbarem Po lyäthylen nach der Aufblasung um 20-40% größer wird als der Durchmesser Jedes der nichtlinearen Widerstände. Danach wird das in der Fig. 6 mit 48 bezeichnete aufgeblasene Rohr aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen in eine Mulde 49 gelegt, die zwei Spannvorrichtungen 50 besitzt.
In das aufgeblasene Rohr 48 aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen wird der aus den in Reihe hintereinander angeordneten Ableitung 41, nichtlinearen Widerständen 43 und Ableitung 42 bestehende Stapel in einer Ordnung eingebracht, die in Fig. 3 gezeigt ist. Der Stapel aus den genannten Teilen wird von beiden Seiten mittels Spannvorrichtungen 50 angedrückt. Nach:eolgend wird das Rohr 48 aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen mittels einer Umblasung desselben mit heißer Luft bei einer Temperatur von 130+150°C erwärmt, demzufolge das Rohr 48 aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen einschrumpft und die Setenflächen der nichtlinearen Widerstände 43, der Ableitung 41 und der Ableitung 42 dicht umschließt, wie das in der Fig. 7 gezeigt ist, wobei die freien Enden 51 und 52 des Rohrs 48 aus wärmeschrumpfbarem. Polyäthylen beim Einschrumpfen teilweise die äußeren Stirnflächell der Ableitung 41 und der Ableitung 42 umschließen. Weiterhin wird, wie das in der Fig. 8 gezeigt ist, an die äußere Stirnfläche der Ableitung 41 eine Platte 53 und an die äußere 5tirn# fläche der Ableitung 42 eine Platte 54 angedrückt.
Die Platten 53 und 54 werden zuvor bis auf eine Temperatur von 130+1500C vorgewärmt. Demzufolge werden die freien Enden 51 und 52 des Rohrs 48 aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen vollstandig an die äußeren Stirnflächen der genannten Ableitungen 41 und 42 angedrückt.
Während des Schrumpfvorgangs des Rohrs 48 aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen und infolge der eindrückung seiner freien Enden 51 und 52 an die Stirnflächen der Ableitungen 41 und 42 entstehen längsgerichtete Kräfte, die die nichtlinearen Widerstände 43 aneinander und die Ableitungen 41 und 42 an die entd sprechenden nichtlinearen Widerstände 43 andrücken. Es wird dadurch ein guter elektrischer Kontakt zwischen den genannten Teilen gewährleistet.
Zur Ausführung des Isoliergehäuses 40 kann ein Rohr aus wärmeschrumpfbarem Bluorkunststoff benutzt werden.
Die Herstellung des Isoliergehäuses 40 geschieht dabei analog mit nur dem Unterschied 1 daß das Einschrumpfen des Rohrs aus Fluorkunststoff bei einer Erwärmungstemperatur im Bereich von 250 bis 3500C geschieht.
In der Fig. 9 ist ein Stapel 10 nichtlinearer Wi.derstande dargestellt, der aus den in Reihe hintereinander angeordneten Ableitung 55, nichtlinearen Widerständen 56 und Ableitung 57 zusammengesetzt ist. Die Ableitungen 55 und 57 sind in Form vot Metallscheiben ausgeführt und haben Gewindeöffnungen 58 bz 59. Jeder nichtlineare Widerstand 56 (Fig. 10) stellt eine Scheibe dar, die aus keramischem Werkstoff auf Zinkoxidbasis ausgeführt ist.
Wie das aus der Betrachtung der Fig. 9 ersichtlich ist, ist zwischen den Stirnflächen von Jeweils benachbarten nicht linearen Widerständen 56 sowie zwischen den Stirnflächen der Ableitungen 55 und 57 und der ihnen anliegenden nichtlinearen Widerstände 56 eine Schicht 60 Klebstoff vorhanden, der eine hohe elektrische Leitfähigkeit aufweist. Die Relbstoffschicht 60 bewerkstelligt die Verbindung der genannten Teile und gewährleistet außerdem einen sicheren elektrischen Kontakt zwischen ihnen.
In der Fig, 11 ist die Gesamtansicht der Elektroisolierbuchse 5 und in der Fig. 12 der Längsschnitt der Elektroisolierbuchse 5 dargestellt. Aus der Betrachtung der Fig. 11 und der Fig. 12 ist ersichtlich, daß die Elektroisolierbuchse 5 einen Körper 61 enthält, der aus mit einem Bindemittel imprägnierten Glasfadenbündeln ausgebildet ist, sowie eine als ein Ganzes mit dem Körper 61 ausgeführte Schicht 62 Elektroisolierstoff aufweist, die aus desgleichen mit dem Bindemittel imprägnierten einzelnen Glasfäden ausgebildet wird. Bei der Verflechtung der Glasfadenbündel werden in der Wandung des Körpers 61 Öffnungen 63 gebildet, die eine rechteckige Form haben. Die Innenfläche der Elektroisolierbuchse 5 (Fig. 13) bildet einen Kanal 64 zur Gasableitung aus.
An die Innenfläche der Elektroisolierbuchse 5 (Fig. 11 und 12) sind mittels Epozydklebstoff der metallene Oberflansch 6 und der metallene Unterflansch 7 angeschlossen, die schon früher in der Fig. 1 dargestellt wurden.
Der Unterflansch 7 (Fig. 3) hat eine Reihe von gleichmäß# auf an einer Kreislinie verteilten Gewinde öffnungen 65 und eine glatte Öffnung 66. Der Oberflansch 6 (Fig. 2) hat desgleichen eine Reihe von gleichmäßig auf einer Kreis linie verteilten Gewindeöffnungen 67 und eine glatte Offnung 68. Die Öffnungen 66 und 68 sind streng gegenüberliegend angeordnet und dienen zum Anschluß des Stapels 10 der nichtlinearen Widerstände, wie das in der wig. 1 gezeigt ist.
In der Fig. 14 ist die Elektroisolierbuchse 5 im Längsschnitt entsprechend einer anderen Ausführungsform derselben dargestellt.
Die Elektroisolierbuchse 5 enthält einen Körper 69, der aus einem Schichtpreßstoffrohr ausgeführt ist. In der Wandung des Körpers 69 ist eine Vielzahl von durchgehenden Öffnungen 70 ausgeführt, die gleichmäßig über die Außenfläche des Körpers 69 verteilt sind. Die Außenfläche des Körpers 69 ist dicht mit einer Schicht 71 Elektroisolierstoff umschlossen, die ein Rohr aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen darstellt.
Die Innenfläche der Elektroisolierbuchse 5 (Fig. 15) bildet einen Kanal 64 zur Gasableitung aus. An die Innenflache des Körpers 69 sind mittels Epoxydklebstoff die metallenen Flansche 6 und 7 (Fig. 14) angeschlossen Im normalen Betriebszustand sowie im Zustand einer Überspannung fließt über den Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände ein elektrischer Strom, der eine Erwärmung der nichtllw nearen Widerstände 43 (Fig. 1) hervorruft. Die Wärme wird von den nichtlinearen Widerständen über den schüttbaren warmeleiæ tenden Elektroisolierstoff und das Isoliergehäuse 1 aus Porzellen in das umgebende Medium abgeleitet.
Geschieht aus irgendeinem Grund ein Durchschlag des Stapels 10 der nichtlinearen Widerstände, wird das zum Entstehen eines elektrischen Kurzschlußlichtbogens mit gleichzeitiger Auslösung von Gasen führen. Der Druck der sich bildenden Gase wirkt über den schüttbaren Elektroisolierstoff 38 auf die Innenfläche des IsoliergehällseA 1 und auf die Schicht 62 des Elektroisolierstofæß durch die Öffnungen 63 1 in der Wandung des Körpers 61 der Elektroisolierbuchse 5 (Fig. 11) ein.
Bei einem Anstieg des Gasdrucks über den Druckwert, dem die Schicht 62 des Elektroisolierstoffs ohne Zerstörung standhält, durchbrechen die Gase diese Schicht 62 und strömen in den Kanal 64 zur Gasableitung (Fig. 1), wobei der elektrische Kurzschlußlichtbogen vom Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände durch den schüttbaren Elektroisolierstoff 38 in den Kanal zur Gasableitung 64 überspringt. Bei einem weiteren Druckanstieg der sich bildenden Gase im Innern des Kanals 64 zur Gasableitung und beim Erreichen eines Gasdruckwerts, der den Druckwert überschreitet, dem die Messingscheiben 22 und 36 ohne Zerstörung standhalten, werden diese Scheiben von den Gasen durchbrochen. Danach strömen die Gase durch die Öffnung 21 in der Scheibe 20 unter den Deckel 23 und weiterhin durch die Öffnung 26 in diesem in das umgebende Medium ab, wobei gleichzeitig die Gase durch die Öffnung 35 in der Scheibe 34 desgleichen in das umgebende Medium heraustreten. Es soll Jedoch hervorgehoben werden, daß der Wert des Gasdrucks, bei dem der Durchbruch der Scheiben 22 und 36 geschieht, den Druckwert nicht überschreitet, dem das Isoliergehäuse 1 ohne Zerstörung standhält.
In der Fig. 16 ist ein Längsschnitt einer Einrichtung zum Überspannungsschutz, die eine Reihe von Stapeln 10 nichtlinearer Widerstände enthält, dargestellt.
Im Innern des Isoliergehäuses 1 ist die Isolationsbuchse 5 untergebracht, deren Achse mit der Achse des Isoliergehäuses 1 zusammenfällt. Zwischen dem Oberflansch 6 und dem Unterflansch 7 ist eine Reihe von Stapeln 10 nichtlinearer Widerstände untergebracht.
Die Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände sind gleichmäßig um die Isolierbuchse 5 (Fig. 17) -angeordnet. Der Raum zwischen der Innenfläche des Isoliergehäuses 1 und der Außenfläche der Elektroisolierbuchse 5 ist mit einem schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoff 38 ausgefüllt> der die Seitenflächen der Stapel 10 der nichtlinearen Widerstände dicht umschließt.
Die Wirkung der gemäß der vorliegenden Form ausgeführten Einrich -lagg zum Überspannuzi##sschutz ist analog der Wirkung der oben beschriebenen Einrichtung.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung sind in einer Einrichtung zum Ufberspannungsschutz realisiertf die keine Funkenstreckeneinheit enthält.
Die Erfindung kann jedoch erfolgreich auch in einer Finrichtung zum Überspannungsschutz, die Funkenstrecken enthält, realisiert werden.
EINRICHTUNG ZUM UBERSPANNUNGSSCHUTZ Zusammenfassung Die Erfindung betrifft die Elektrotechnik und insbesondere Einrichtungen zum Uberspannungsschutz.
Die Einrichtung zum Überspannungsschutz enthält ein Isoliergehäuse (1), in dessen Innern mindestens ein Stapel (10) nichtlinearer Widerstände und eine Elektroisolierbuchse (5) untergebracht sind, die mit einem mit der Innenfläche des Isoliergehauses (1) kontaktierenden schüttbaren wärmeleitenden Elektroisolierstoff (38) dicht umschlossen werden. In der Wandung des körpers (61) der Elektroisolierbuchse (5) sind mit einer dünnen Schicht (62) Isolierstoff überdeckte durchgehende Öffnungen (63) ausgeführt. Die Innenfläche der Elektroisolierbuchse (5) bildet einen längs dem Stapel (10) der nichtlinearen Widerstände angeordneten Kanal (64) zur Gasableitung aus.

Claims

EINRICHTUNG ZUM ÜBERSPANNUNGSSCHUTZ PATENTÄNSPRÜCHE: ( inrichtung zum #berspannungsschutz mit einem Isonier~ gehäuse, in dessen Innern mindestens ein Stapel nichtlinearer Widerstände untergebracht ist, der mit einem mit der Tnnenfläche des Isoliergehäuses kontaktierenden wärme leitenden Elektroisolierstoff dicht umschlossen ist, und ein längs de genannten Stapels # dernichtlinearen Widerstände angeordneter Kanal zur Gasableitung ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kanal (64) zur Gasableitung durch die Innen fläche einer im Isoliergehäuse (1) untergebrachten Elektroisolierbuchse (5) gebildet wird, deren äußere Seitenfläche dicht mit dem erwähnten wärmeleitenden Elektroisolierstoff (38) umschlossen ist, wobei in der Wandung des Körpers (61, 69) (63, 70) der Eiektroisolierbuclise (5) Öffnungen v ausgeführt sind, die mit einer Schicht (62, 71) Isolierstoff überdeckt sind, und als erwähnter wärmeleitender Elektroisolierstoff ein schüttbarer wärmeleitender Elektroisolierstoff verwendet ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (61) und die Schicht (62) des Elektroisolierstoffs als ein Ganzes ausgeführt sind, wobei der Körper (61) aus mit einem Bindemittel imprügnierten Glasfadenbündeln und die Schicht (62) des Elektroisolierstoffs aus einzelnen, desgleichen mit dem Bindemittel imprägnierten Glasfäden hergestellt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper (69) aus einem Schichtpreßstoffrohr hergestellt ist und die Schicht (71) des Elektroisolierstoffs ein Rohr aus wärmeschrumpfbarem Polyäthylen darstellt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als schiittbarer wärmeleitender Elektroisolierstoff Q.uarzsand verwendet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als schüttbarer wärme leitender Elektroisolierstoff ein Gemisch verwendet ist, das aus Porzellansohrot twl feinen Aluminiumoridteilchen besteht.