DE498440C

DE498440C - UEberspannungsschutzeinrichtung

Info

Publication number: DE498440C
Application number: DEA49569D
Authority: DE
Original assignee: AEG AG
Current assignee: AEG AG
Priority date: 1925-12-19
Filing date: 1926-12-21
Publication date: 1930-05-22

Description

Überspannungsschutzeinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf Einrichtungen v-um Schutz von Leitungen gegen Überspannungen.
Gemäß der Erfindung sind an die zu überwachende Leitung an einer oder mehreren Stellen andere Leiter angeschlossen, deren elektrische Eigenschaften (Ohmscher Widerstand, Induktiv ität, Kapazität) so gewählt sind, und die räumlich dem Hauptleiter gegenüber so angeordnet sind, daß beim Auftreten von Überspannungen sich solche Spannungsunterschiede zwischen benachbarten Teilen der Leitungen ausbilden, daß das Auftreten von K oronaverlusten begünstigt wird.
In der Zeichnung ist eine Reihe von Ausführungsbeispielen der Erfindung dargestellt. In den @bb. i bis 6 ist der Hauptleiter gewissermaßen in die beiden Zweigleitungen a und 3 aufgeteilt, welche die Abschnitte 7 und 8 des Hauptleiters miteinander verbinden. Die Ausführung der beiden Zweigleitungen kann von verschiedener Form sein. Bei den Ausführungsbeispielen nach Abb. i bis 6 ist der Querschnitt der Zweigleitungen a, 3 und d erheblich kleiner als der derLeitungen7 und B.
Bei der Anordnung nach Abb. i schirmen sich die Leitungen 2 und 3 unter normalen Betriebsverhältnissen gegenseitig ab. In der Leitung 3 sind zwei Impedanzen g und io vorgesehen. Die Leitung 2 besitzt entweder keine Impedanz oder eine. die erheblich kleiner ist als die der Leitung 3, welche so bemessen ist, daß bei normaler Spannung und Frequenz, z. B. bei 6o Perioden, dieSpannung aller Zweigleitungen ungefähr gleich ist und unterhalb des Grenzwertes liegt, bei dein Entladungen auftreten. Sobald aber z. B. Überspannungen längs der Leitungen entstehen, tritt infolge der Impedanz der Zweigleitung 3 eine erhebliche Spannungsdifferenz zwischen den Leitungen :2 und 3 auf, so daß an dem Leiter, ,der das höhere Potential beitzt, Korotiaentladungen entstehen, wobei die Überspannungsenergie abgeleitet wird. Die Wirkungsweise der Anordnung erklärt sich auf Grund folgender Überlegung; Wäre ein einziger .der Abzweigleiter vorhanden, so würden infolge der schwachen Bemessung dieses Leiters auch bei normalen Spannungsverhältnissen Entladungserscheinungen auftreten. Da jedoch die Spannung auf mehrere Abzweigleiter verteilt wird, werden bei normalen Spannungsverhältnissen Entladungen verhindert. Hieran wird auch dadurch nichts geändert, daß die Abzweigleitun, -en über Impedanzen miteinander verbunden sind. Bei normalen Betriebsverhältnissen ist also ein solcher Vielfachleiter, wie er in dem Ausführungsbeispiel dargestellt ist, hinsichtlich seiner elektrischen Eigenschaften als ein einziger Leiter zu betrachten. Dies ändert sich jedoch, sobald Überspannungen auftreten. Die Impedanzen halten dann die Oberspannungen von denjenigen Leitungen fern, in denen .die Impedanzen liegen, aber nicht von denen ohne Impedanzen. Dies bedeutet, .daß diejenigen Leiter, in denen keine Impedanzen liegen, die ganze Spannung zu führen haben, so daß infolge Überlastung :dieser Leiter Koronaerscheinungen auftreten. Der Vielfachleiter zerfällt also bei Überspannungen in eine Reihe von Einzelleitern, die eine verschiedene Koronacharakteristik besitzt, und zwar derart, daß die kritische Koronaspannung unter normalen Betriebsverhältnissen hoch ist, dagegen verhältnismäßig niedrig ist bei Überspannungen.
Bei der Anordnung nach Abb. 2 ist der Hauptleiter in drei Zweigleitungen 2, 3, 4 aufgeteilt, und zwar besitzt die Leitung4 eine höhere Impedanz als die Leitung 3. Infolgedessen tritt bei Überspannungen eine Entladung zuerst an dem die geringste Impedanz besitzenden Leiter 2, dann an dem Leiter 3 und zuletzt an dem Leiter 4 auf.
Bei der Anordnung nach Abb. 3 sind in der einen Zweigleitung an Stelle eines induktiven Widerstandes Kondensatoren angeordnet.
In Abb. 4 sind die induktiven Widerstände durch Ohmsche Widerstände ersetzt.
Bei der Anordnung nach Abb. 5 umgibt die Leitung 17 die Leitung 2. Infolge ihrer Schleifen besitzt die Leitung 17 genügend Impedanz, um bei einer Überspannung zu bewirken, d,aß längs .der Leitung 2 Koronaerscheinungen auftreten.
In Abb.6 ist eine Anordnung dargestellt, bei der in der Leitung .2 besondere Metallspitzen vorgesehen sind.
Bei der Anordnung nach Abb.7 ist der Hauptleiter nicht unterteilt, sondern es sind an ihm Metallspitzen ig angeordnet, und er ist in ähnlicher Weise wie der Zweigleiter 2 in Abb. 5 von einer Leitung 3o umgeben.
In Abb. 8 ist eine Anordnung dargestellt, bei der ein sägeartig geformter Metallteil2i direkt mit der Hauptleitung verbunden ist. Dieser Teil 21 wird durch eine Metallplatte 22 abgeschirmt, die an die Hauptleitung über eine Impedanz 23 angeschlossen ist. Unterhalb der Platte 22 .ist noch ein geerdetes Metallstück 24 angeordnet.
Bei normalem Spannungszustand schirmt die Platte 22 dieSpitzenwirkung desTeiles 21 ab, insoweit, als die Impedanz 23 nicht genügend ist, um einen nennenswertenUnterschied zwischen den Teil-en 21 und 22 hervorzurufen. Sobald aber eine Überspannung in derHauptleitung auftritt, entsteht eine erhebliche Spannungsdifferenz und eineEntladung findet statt.
Die Anordnung nach Abb.9 zeigt im wesentlichen dieselbe Ausführung wie die nach Abb. B. Die einzelnen Teile sind jedoch in einem geerdeten Ölbehälter 25 angeordnet.
Bei der Anordnung nach Abb. io liegt ein dielektrischer Körper zwischen den Teilen 21 und 22 sowie 22 und 24. Ferner kann noch ein Kondensator zwischen der Platte 24 und Erde angeordnet werden.
Die .Wirkungsweise der Anordnung nach den Abb. 8 bis io ist folgende: Durch die sägeartige Form der Platte 21 würde auch bei normaler Spannungsbelastung der Leitung eine Bürstenentladung auftreten, wenn die Metallplatte 22 nicht vorhanden wäre. Diese verhindert eine solche Bürstenentladung, solange nicht ein erheblicher Spannungsunterschied zwischen den Platten 21 und 22 vorhanden ist. Ein solcher Spannungsunterschied entsteht bei Eintreten von Überspannungen infolge der Wirkung der Impedanz 23. Nunmehr beginnt eine Entladung über di.eSpitzen derPlatten 2i, welche so lange andauert, bis infolge Zurückgehens der Überspannung auch der Spannungsunterschied zwischen den Teilen 21 und 22 wieder verschwindet.
Bei ,der Anordnung nach Abb. i i ist von der Hauptleitung eine Leitung 26 abgezweigt, welche ihrerseits wieder in Leitungen 27, 28 und 29 unterteilt ist. Jede dieser Zweigleitungen besitzt .eine andere elektrische Charakteristik, so .daß bei Überspannungen eine Entladung hervorgerufen wird.
In Abb. 12 .ist eine Anordnung dargestellt, bei der der Hauptleiter erheblich stärker bemessen ist als die ihn umgebenden Zweigleitungen 31 bis 34. Jede dieser Zweigleitungen ist mit der Hauptleitung .über einen Widerstand verbunden, und zwar sind alle diese Widerstände untereinander verschieden, so daß bei Überspannungen Koronaerscheinungen und Widerstandsverluste auftreten.
Die Anordnung nach Abb. 13 gleicht der nach Abb. 12. Alle Leitungen sind jedoch durch einen dielektrischen Körper 35 umgeben. Hierdurch wird die Gefahr von Überschlägen von-einem Phasenleiter zum anderen auf. ein Minimum gebracht. Außerdem werden die Überspannungen nicht nur durch Korona-und Widerstandsverluste abgeleitet, sondern auch durch dielektrische Verluste.
Die Anordnung nach Abb. 14 unterscheidet sich von der nach Abb. 13 dadurch, daß die Hauptleitung samt den Zweigleitungen in ein festes und poröses Material 36 eingebettet ist, welches eine Erhöhung der dielektrischen Verluste hervorruft und auch das Auftreten von Widerstandsverlusten begünstigt. Der Körper 36 ist noch von einem weiteren dielektrischenHohlkörper 37 umgeben, welcher dem Körper 35 der Abb. 13 entspricht und seinerseits von einem aus leitendem Material bestehenden Hohlkörper 38 umgeben ist, der geerdet sein kann. Die Glimmentladungen finden zwischen den Leitern und dem geerdeten Körper 38 durch die dielektrischen Körper 36 und 37 hindurch statt.
Schließlich ist in der Abb. 15 noch eine Abänderung der Anordnungen nach den Abb. io und ii dargestellt. In der Zweigleitung 39 sind eine Reihe von Metallspitzen vorgesehen. Diese Zweigleitung ist mit einem metallischen Körper d.o umgeben, der mit der Hauptleitung über eine Impedanz geeigneter Bemessung verbunden ist. Der Metallkörper .1o befindet .sich innerhalb eines dielektrischen Hohlkörpers 41, welcher seinerseits innerhalb eines metallischen geerdeten Rohres 42 angeordnet ist.
Sobald bei einer solchen Anordnung Überspannungen in der Leitung auftreten, entsteht eine Bürstenentladung zwischen den Teilen 39 und 40. Durch den dielektrischen Körper 41 wird die Gefahr eines Überschlages zwischen den einzelnen Phasenleitern des Netzes verringert. - Außerdem vernichtet der Körper 4i einen Teil der Überspannungsenergie in Form von dielektrischen Verlusten.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Überspannungsschutzeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß an die zu überwachende Leitung an einer oder mehreren Stellen andere Leiter angeschlossen sind, deren elektrischeEigenschaften (Ohmscher Widerstand, Induktivität, Kapazität) so gewählt sind, und die räumlich dem Hauptleiter gegenüber so angeordnet sind, daß beim Auftreten von. Überspannungen sich solche Spannungsunterschiede zwischen benachbarten Teilen der Leitungen ausbilden, daß das Auftreten von Koronaverlusten begünstigt wird.
2. Überspannungsschutzeinrichtungnach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Leitungen Metallspitzen angeordnet sind, welche das Auftreten von Entladungen bei Überspannungen vorteilhaft beeinflussen. 3.Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß an ,den zu überwachenden Leiter ein sägeartig geformtes Metallstück (2i) angeschlossen ist, dem ein mit der Leitung über einen induktiven Widerstand (23) verbundenes Metallstück (22) derart zugeordnet ist, .daß bei normalen Spannungsverhältnissen kein nennenswerter Spannungsunterschied zwischen dem sägeartig geformten und dem anderen Metallstück besteht, während bei Überspannung infolge der Wirkung des induktiven Widerstandes ein erheblicher Spannungsunterschied zwischen den beiden Metallteilen entsteht, so daß Spitzenentladungen auftreten (Abb.8). 4.Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das sägeartig geformte Metallstück und die Gegenmetallplatte in einem geerdeten metallenen Ölgefäß (25) gelagert sind. 5. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, 3 und q., dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem sägeartig geformten Metallstück (2i) und der Metallplatte (22) oder zwischen der Metallplatte (22) und einem geerdeten Kondensator (2d.) ein dielektrischer Körper liegt. 6.Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen von einem dielektrischen Körper (35) umgeben sind (vgl. Abb. i3). 7 Glberspann-ungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen in ein festes poröses Material eingebettet sind, welches von einem .dielektrischen Körper (37) umgeben ist, der sich seinerseits innerhalb eines metallischen geerdeten Hohlkörpers (38) befindet (Abb. 1q.). 8.Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß von der zu überwachenden Leitung eine Leitung (39) abgezweigt ist, die eine Anzahl Metallspitzen besitzt und sich innerhalb eines metallischen, über einen induktiven Widerstand mit der zu überwachendenLeitung verbundenen Hohlkörpers (4o) befindet, und daß dieser Hohlkörper von einem dielektrischenKörper (4) umgeben ist, der seinerseits innerhalb eines geerdeten metallischen Rohrs (d.2) angeordnet ist (Abb. i5).