DE4237284A1 - Anordnung mit mehreren Überspannungsableitern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit mehreren achsparallel nebeneinander angeordneten Überspannungs­ ableitern, die jeweils eine außerhalb und parallel zur Längsachse des Ableitergehäuses angeordnete Lichtbogen­ strecke und jeweils eine erste Anschlußleitung zum An­ schluß des jeweiligen Überspannungsableiters an eine gemeinsame erste Leiterschiene sowie jeweils eine zweite Anschlußleitung aufweisen, und bei denen jeweils die erste Anschlußleitung ausgehend von einem ersten Ende des jeweiligen Überspannungsableiters senkrecht zu dessen Achse ausgerichtet ist.

Eine derartige Anordnung von Überspannungsableitern ist beispielsweise aus der DE-PS 22 48 113 bekannt. Bei den Ableitern der bekannten Anordnung kann im Überlastfall im äußeren Bereich zwischen den Anschlußleitungen der Über­ spannungsableiter ein Lichtbogen entstehen. Es sind in der genannten Druckschrift keine Mittel offenbart, die das Entfernen eines solchen Lichtbogens vom Ableitergehäuse begünstigen oder das Entstehen eines Lichtbogens zwischen zwei benachbarten Überspannungsableitern verhindern, ob­ wohl gerade an einer solchen Stelle ein Lichtbogen mehrere Spannungsableiter beschädigen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung von mehreren Überspannungsableitern der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß Lichtbögen einerseits nicht im Bereich zwischen mehreren Ableitern entstehen und anderer­ seits entstandene Lichtbögen möglichst schnell und zuver­ lässig vom Ableitergehäuse entfernt werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Position der Lichtbogenstrecke am Umfang des je­ weiligen Überspannungsableiters durch wenigstens eine Ausblasöffnung derart festgelegt ist, daß Lichtbögen im Bereich zwischen einander benachbarten Überspannungsab­ leitern vermieden werden, daß sich die erste Anschluß­ leitung von dem jeweiligen Überspannungsableiter im wesentlichen radial in der von der Lichtbogenstrecke abgewandten Richtung erstreckt und daß die Stromrichtung in der jeweiligen ersten Anschlußleitung einerseits und in der ersten Leiterschiene andererseits bei jedem der Über­ spannungsableiter einen Winkel einschließen, der kleiner als 90° ist.

Die einzelnen Überspannungsableiter weisen Ausblas­ öffnungen auf, die im Überlastfall heißes Isoliergas aus dem Inneren des Ableitergehäuses an dessen Außenwand ent­ lang ausströmen lassen. In diesem Bereich soll im Überlast­ fall bevorzugt ein Lichtbogen auftreten. Die Anordnung ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß keine Lichtbogenstrecken im Bereich zwischen benachbarten Überspannungsableitern vorgesehen sind, da ein Lichtbogen zwischen zwei Ableitern diese beide thermisch stark belasten würde. Wenn bei­ spielsweise die Überspannungsableiter in einer Reihe nebeneinander stehend angeordnet sind, so können die Lichtbogenstrecken jeweils auf der einen Längsseite der Reihe an jedem Überspannungsableiter angeordnet sein.

Dadurch, daß die Anschlußleitung senkrecht zur Längsachse des jeweiligen Überspannungsableiters und damit auch senk­ recht zur Lichtbogenstrecke angeordnet ist, ist das Magnetfeld, das durch einen die erste Anschlußleitung durchfließenden Strom erzeugt wird, derart ausgerichtet, daß es auf den Lichtbogen eine diesen bewegende Kraft aus­ übt. Da sich die erste Anschlußleitung erfindungsgemäß bei jedem der Überspannungsableiter radial in der von der Lichtbogenstrecke abgewandten Richtung erstreckt, ergibt sich ein durch einen Strom in der ersten Anschlußleitung erzeugtes Magnetfeld, das den Lichtbogen vom Gehäuse des jeweiligen Ableiters wegdrückt. Dadurch, daß zwischen der Stromrichtung in der jeweiligen ersten Anschlußleitung und der Stromrichtung in der ersten Leiterschiene ein Winkel eingeschlossen ist, der kleiner als 90° ist, leistet auch der Strom innerhalb der ersten Leiterschiene einen Bei­ trag zum Aufbau eines Magnetfeldes, das den Lichtbogen vom Ableitergehäuse wegdrückt.

In dem Fall, daß die erste Leiterschiene senkrecht zu der jeweiligen ersten Anschlußleitung angeordnet wäre, ergäbe sich aus dem die erste Leiterschiene durch fließenden Strom keine Magnetfeldkomponente, die auf den jeweiligen Licht­ bogen die angestrebte Wirkung ausüben würde. Je kleiner der Winkel zwischen den Stromrichtungen in der ersten Leiterschiene und in der jeweiligen ersten Anschlußleitung wird, um so größer wird der Beitrag der Leiterschiene zu der erwünschten Magnetfeldkomponente und der daraus resultierenden erwünschten Kraftkomponente auf den Licht­ bogen.

Die Erfindung wird besonders vorteilhaft dadurch ausge­ staltet, daß der Winkel zwischen 25° und 65° liegt.

Um den Beitrag der ersten Leiterschiene zu der erwünschten Kraftkomponente zu erhöhen, wäre ein möglichst kleiner Winkel wünschenswert. Diesem steht allerdings der Wunsch nach einer möglichst platzsparenden Anordnung mehrerer Überspannungsableiter entgegen, die alle an die erste Leiterschiene angeschlossen werden müssen. In dem ge­ nannten vorteilhaften Bereich des Winkels wird ein guter Kompromiß zwischen platzsparender Anordnung und aus­ reichendem Beitrag bei der Erzeugung des Magnetfeldes durch die erste Leiterschiene erreicht.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die beiden Anschlußleitungen jedes Über­ spannungsableiters die freien Schenkel eines U bilden, dessen Basis durch die Längsachse des Überspannungsab­ leiters gebildet ist.

Durch diese Ausgestaltung der ersten und zweiten An­ schlußleitung jedes Überspannungsableiters ist erreicht, daß beide Anschlußleitungen einen gleichsinnigen Beitrag zur Erzeugung eines Magnetfeldes leisten, das den Licht­ bogen von der Außenwand des Ableiters wegdrückt.

Weiterhin kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausge­ staltet werden, daß der Winkel für eine erste Gruppe von Überspannungsableitern gleich ist.

Die Überspannungsableiter dieser ersten Gruppe können dann dicht nebeneinander angeordnet werden und die Anschluß­ leitungen der jeweiligen Überspannungsableiter können parallel zueinander ausgerichtet und an eine neben dem Überspannungsableiter verlaufende Leiterschiene ange­ schlossen werden.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Überspannungsableiter jeweils mittels der zweiten Anschlußleitung mit einer gemeinsamen zweiten Leiterschiene verbunden sind und daß die Leiterschienen parallel zueinander angeordnet sind.

In diesem Fall ergibt sich ein Beitrag sowohl der ersten als auch der zweiten Leiterschiene zum Aufbau des erwünschten Magnetfeldes.

Außerdem kann die Erfindung vorteilhaft dadurch ausge­ staltet sein, daß der Winkel für alle Überspannungsab­ leiter einer zweiten Gruppe gleich ist und daß die erste und die zweite Gruppe von Überspannungsableitern einander auf verschiedenen Seiten der ersten Leiterschiene derart gegenüberliegen, daß die ersten Anschlußleitungen der ersten Gruppe von Überspannungsableitern zu den ersten Anschlußleitungen der zweiten Gruppe von Überspannungs­ ableitern bezüglich der ersten Leiterschiene symmetrisch angeordnet sind.

Bei dieser Konstruktion sind zwei Gruppen von Über­ spannungsableitern derart angeordnet, daß alle Über­ spannungsableiter parallel nebeneinander und platzsparend derart angeordnet sind, daß die entstehenden Magnetfelder im Überlastfall den jeweiligen Lichtbogen vom Ableiter­ gehäuse wegdrücken, ohne benachbarte Überspannungsab­ leiter zu gefährden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend be­ schrieben.

Dabei zeigt

Fig. 1 zwei einander benachbarte Überspannungsableiter in perspektivischer Ansicht,

Fig. 2 die beiden Überspannungsableiter aus der Fig. 1 in einer Draufsicht,

Fig. 3 eine Anordnung von zwei Gruppen von Überspannungs­ ableitern in einer schematischen Draufsicht.

Fig. 1 zeigt einen ersten Überspannungsableiter 1, der im wesentlichen eine zylindrische Form aufweist. Im Bereich der Stirnseiten weist der Überspannungsableiter 1 je eine Ausblasöffnung 2, 3 auf, die am Umfang des Überspannungs­ ableiters 1 die Position eines Lichtbogens im Falle einer Belastung des Ableiters festlegen. Durch das Ausblasen von heißen Isoliergasen durch die Ausblasöffnungen 2, 3 wird nämlich dort heiße, ionisierte Luft austreten, so daß in diesem Bereich das Zünden eines Lichtbogens begünstigt ist.

Der erste Überspannungsableiter 1 ist über eine erste An­ schlußleitung 4 mit einer ersten Leiterschiene 5 ver­ bunden. Dabei schließen die Anschlußleitung 4 und die Leiterschiene 5 einen Winkel 21 ein, der kleiner als 90° ist.

In dem Fall, daß außen an dem ersten Überspannungsableiter 1 ein Lichtbogen brennt, erzeugt der zu diesem Überspan­ nungsableiter 1 über die erste Anschlußleitung 4 fließende Strom im Bereich der Mittelebene 6 des Überspannungsab­ leiters ein Magnetfeld, daß die durch den Pfeil 7 ange­ deutete Richtung aufweist. Gleichzeitig wird durch den in der ersten Leiterschiene 5 fließenden Strom ein Magnet­ feld verursacht, dessen Richtung im Bereich der Mittel­ ebene 6 des Überspannungsableiters durch den Pfeil 8 be­ zeichnet ist. Im Bereich des Überspannungsableiters 1 addieren sich diese beiden Magnetfelder 7, 8 zu einem resultierenden Magnetfeld, dessen Richtung durch den Pfeil 9 angedeutet ist. Dieses Feld 9 führt dazu, daß auf den Lichtbogen eine Kraft in Richtung des Pfeiles 10 ausge­ übt wird. Der Lichtbogen wird also von dem Überspannungs­ ableiter 1 wegbewegt und zwar in einer solchen Richtung, daß auch der benachbarte Überspannungsableiter 1 nicht in Mitleidenschaft gezogen bzw. thermisch belastet wird. Der Überspannungsableiter 11 weist mit seinen Ausblasöffnung und Anschlußleitungen sowie der Zuleitung eine ebensolche Geometrie auf wie der erste Überspannungsableiter, und ebenso alle weiteren Überspannungsableiter, die in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind, von denen in den Fig. 1 und 2 aber jeweils nur zwei dargestellt sind.

Dadurch, daß der Winkel 21 kleiner als 90° ist, liefert das durch den Pfeil 8 angedeutete, durch den Strom in der Leiterschiene 5 erzeugte Magnetfeld eine senkrecht zu der Anschlußleitung 4 gerichtete Teil Komponente, die sich mit dem Magnetfeld 7, welches durch den Strom in der An­ schlußleitung 4 erzeugt ist, additiv zu einem Gesamt­ magnetfeld 9 addiert. Dadurch ergibt sich auf den Lichtbogen eine Kraftwirkung, die durch den Pfeil 10 angedeutet ist.

Durch die Erfindung ist sichergestellt, daß einerseits ein an einem Überspannungsableiter brennender Lichtbogen von diesem derart weggedrückt wird, daß auch die benachbarten Überspannungsableiter nicht in Mitleidenschaft gezogen werden und daß andererseits ein Lichtbogen nicht senkrecht von einer Reihe von Überspannungsableitern weggedrückt wird, sondern in einem Winkel, der von der Senkrechten abweicht.

Dadurch ist der Mindestabstand zwischen einer Gruppe von Überspannungsableitern und einem benachbarten Bauelement verringert, der wenigstens einzuhalten ist, um das be­ nachbarte Bauelement nicht durch die Einwirkung von Licht­ bögen zu gefährden.

In Fig. 3 ist schematisch eine Kondensatorbank 12 darge­ stellt, die in unmittelbarer Nachbarschaft zu einer Gruppe von Überspannungsableitern angeordnet ist, die aber wegen des schrägen Wegblasens der Lichtbögen in einem Überlast­ fall nicht thermisch belastet wird.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung mit zwei Gruppen 13 und 14 von Überspannungsableitern 15, 16, deren Anschlußleitungen 17, 18 innerhalb einer Gruppe jeweils parallel verlaufen, wobei jeweils die erste 17 und die zweite Anschlußleitung 19 eines einzelnen Überspannungsableiters ebenfalls pa­ rallel zueinander und deckungsgleich verlaufen. Jeweils die zweite Anschlußleitung 19 jedes Überspannungsableiters 15, 16 ist in einer gegenüber ihrer wahren Lage versetzten Position gestrichelt eingezeichnet, um sie jeweils neben der ersten Zuleitung desselben Überspannungsableiters erkennbar zu machen. Die erste Gruppe 13 von Überspannungs­ ableitern liegt auf der ersten Seite der Leiterschiene 20, während die zweite Gruppe 14 von Überspannungsableitern der ersten Gruppe 13 in bezug auf die Leiterschiene 20 symmetrisch gegenüberliegt. Mit 22 ist in der Fig. 3 die zweite Leiterschiene bezeichnet.

Zusammen bilden die Anschlußleitungen aller Überspannungs­ ableiter ein Fischgrätmuster. Dies bewirkt eine platz­ sparende Anordnung aller Überspannungsableiter und eine definiert gerichtete Kraft auf den Lichtbogen durch die magnetische Wirkung der abzuleitenden Ströme. Auftretende Lichtbögen werden durch diese Konstruktion zuverlässig vom Ableitergehäuse weggedrückt, ohne daß ein Überspannungs­ ableiter in Gefahr ist, durch thermische Überlastung zu zerbrechen und ohne daß benachbarte Anlagenteile gefährdet sind.

Claims (6)

1. Anordnung mit mehreren achsparallel nebeneinander ange­ ordneten Überspannungsableitern, die jeweils eine außer­ halb und parallel zur Längsachse des Ableitergehäuses an­ geordnete Lichtbogenstrecke und jeweils eine erste An­ schlußleitung zum Anschluß des jeweiligen Überspannungs­ ableiters an eine gemeinsame erste Leiterschiene auf­ weisen, und bei denen jeweils die erste Anschlußleitung ausgehend von einem ersten Ende des jeweiligen Über­ spannungsableiters senkrecht zu dessen Achse ausgerichtet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Position der Lichtbogenstrecke am Umfang des je­ weiligen Überspannungsableiters (1, 11) durch wenigstens eine Ausblasöffnung (2, 3) derart festgelegt ist, daß Lichtbögen im Bereich zwischen einander benachbarten Überspannungsableitern (1, 11) vermieden werden, daß sich die erste Anschlußleitung (4) von dem jeweiligen Über­ spannungsableiter (1, 11) im wesentlichen radial in der von der Lichtbogenstrecke abgewandten Richtung erstreckt und daß die Stromrichtung in der jeweiligen ersten An­ schlußleitung (4) einerseits und in der ersten Leiter­ schiene (5) andererseits bei jedem der Überspannungsab­ leiter (1, 11) einen Winkel (21) einschließen, der kleiner als 90° ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (21) zwischen 25 und 65° liegt.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Anschlußleitung (19) jedes Überspannungsab­ leiters parallel zu dessen erster Anschlußleitung (4) verläuft und daß die beiden Anschlußleitungen (4, 19) jedes Überspannungsableiters (1, 11) die freien Schenkel eines U bilden, dessen Basis durch die Längsachse des Überspannungsableiters (1, 11) gebildet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (21) für eine erste Gruppe (13) von Überspan­ nungsableitern (1, 11) gleich ist.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Überspannungsableiter (1, 11) jeweils mittels der zweiten Anschlußleitung mit einer gemeinsamen zweiten Leiterschiene verbunden sind und daß die Leiterschienen parallel zueinander angeordnet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5 dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel für alle Überspannungsableiter einer zweiten (14) Gruppe gleich ist und daß die erste und die zweite Gruppe (13, 14) von Überspannungsableitern (1, 11, 15, 16) einander auf verschiedenen Seiten der ersten Leiterschiene (5, 20) derart gegenüberliegen, daß die ersten Anschluß­ leitungen (4, 17, 18) der ersten Gruppe (13) von Über­ spannungsableitern (1, 11, 15, 16) zu den ersten Anschluß­ leitungen der zweiten Gruppe (14) von Überspannungsab­ leitern bezüglich der ersten Leiterschiene symmetrisch angeordnet sind.