DE506568C - Einrichtung zum Schutze elektrischer Anlagen gegen Stoerungen durch UEberspannungen - Google Patents

Description

Es sind Einrichtungen zum Schütze elektrischer Anlagen gegen Störungen durch Überspannungen bekannt, in welchen die zwischen den Windungen einer Induktanzspule entstehenden Potentialdifferenzen sich über Funkenstrecken oder Widerstände ausgleichen. Um die Wirkung dieser Einrichtungen zu verbessern, hat man neuerdings vorgeschlagen, die Induktanz zwischen den Punkten, von denen die Ohmschen Widerstände abgezweigt sind, soweit wie möglich zu vermindern. Die Untersuchung der verschiedenen bei elektrischen Anlagen vorkommenden Überspannungserscheinungen zeigt nun, daß ein bedeutender Teil der Überspannungen an den Endpunkten der Leiter oder dort entsteht, wo plötzliche Änderungen in der Richtung der Leiter vorhanden sind. Tatsächlich sind bekanntlich den Erdentladungen, beson-

2ü ders atmosphärischen Ursprungs, gerade die folgenden Punkte ausgesetzt: die scharfen Abbiegungen der Leiter selbst, deren Endpunkte an offen gebliebenen Schaltern oder Trennschaltern und die aus Konstruktions- und Installationsgründen bedingten geradlinigen Verlängerungen der unter Spannung befindlichen Leiter. An diesen besonderen Stellen treten zuweilen Entladungen auf, die bedeutend höhere örtliche Überspannungen anzeigen als diejenigen bezüglich der Funkenstrecken der selbst sehr nahen Teile der Anlage. Außerdem haben solche Entladungen gewöhnlich die Neigung, sich in der Richtung des Leiters auszuwirken, von dem sie herrühren, genau als ob dessen plötzliche Abbiegungen ihnen ein unüberwindliches Hindernis entgegenstellten. Das wird durch die an aufeinanderfolgenden Stellen des gleichen, zu einem Winkel gebogenen Leiters vorkommenden diagonalen Entladungen und durch bereits seit langer Zeit bekannte Beobachtungen bei Entladung an Blitzableitern bewiesen.

Weder die vereinfachte Theorie der beharrenden Schwingungen, die bei Fragen der Überspannung und bei solchen der Telephonie einen großen Vorteil bietet, noch die noch modernere der rechteckigen Wanderwellen geben bei dem jetzigen Stand der mathematischen Studien über die Fortpflanzung von Überspannungen eine genaue Darstellung der obenerwähnten Erscheinungen, deren Vorhandensein jedoch feststeht. Wahrscheinlich stehen sie in Verbindung mit den plötzlichen Änderungen der Konstanten der Leitungen an den singularen Punkten, an denen die Erscheinungen auftreten, und ganz besonders mit den Werten der linearen Induktanz und der linearen Kapazität.

Es ist bekannt, daß ähnliche Erscheinungen von Entladungen an Durchführungen und an Einführung für Maschinen- und Transformatorklemmen auftreten. Den Ausdrücken »lineare Induktanz« und »lineare Kapazität« muß hier jedoch eine etwas abweichende und allgemeinere Bedeutung beigelegt werden, als dies gewöhnlich bei dem Studium der bereits ausgeglichenen Vorgänge der Fall ist, da es sich hier um transiente Vorgänge handelt.

Die Erscheinungen stehen ferner in Verbindung mit der elektromagnetischen Strahlung der Leitungen, die zwar bei geradlinigen und unter sich parallelen Leitern keinen vorwiegenden Einfluß auf die Fortpflanzung von Überspannungen ausübt, wie dies durch neuere Studien erwiesen ist, die hingegen an Stellen plötzlicher Änderung in der Richtung und Entfernung der Leiter, an denen der ίο Strahlungswiderstand und die Strahlungsinduktanz besondere Werte annehmen, sehr wohl von Bedeutung sein kann.

L^Tnter Berücksichtigung der obenerwähnten Erscheinungen wird zum Schütze elekt5 frischer Anlagen gegen Störungen durch Überspannungen die Ausführung erfindungsgemäß so getroffen, daß in den zu schützenden Leitern plötzliche Richtungsänderungen vorgesehen sind und an die so entstehenden ao Spitzen das Eintrittsende der Widerstände in der Weise angeschlossen wird, daß die Widerstände im wesentlichen in der Fortpflanzungseinrichtung der ankommenden Überspannungen liegen.

Dabei könnte auch ein Teil des Leiters mit spitzwinkligen Richtungsänderungen in eine schlecht leitende Masse eingebettet werden, so daß die Zerstreuung der Energie der Überspannungen zwischen diesen Spitzen erfolgen kann.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausführung hat den Vorteil, daß sie jede Beeinträchtigung des normalen Betriebsstromes durch die in dem Leiter angeordneten Widerstände ausschließt, denn der Betriebsstrom folgt den plötzlichen Abbiegungen des Leiters, ohne von den Widerständen irgendwie beeinflußt zu werden. Infolgedessen können die Widerstände beliebig groß gewählt werden. Da hierbei außerdem zur Vernichtung der Energie der Überspannungen, die bekanntlich ihre ursprüngliche Richtung beizubehalten bestrebt sind, die Spitzen oder scharfwinkligen Abbiegungen des Leiters da-♦5 zu benutzt werden, die Überspannungen in den an diesen Abbiegungen in ihrer Fortpflanzungsrichtung liegenden Widerstände oder Funkenstrecken unschädlich zu machen, ist eine vollkommene sichere Wirkungsweise der Schutzvorrichtung gewährleistet.

Der Erfindungsgegenstand ist in einer beispielsweisen Ausführungsform auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen

Abb. ι ein Prinzipschema, Abb. 2 eine schematische Ausführungsform nur mit Widerständen,

Abb. 3 eine schematische Ausführungsform nur mit Funkenstrecken,

Abb. 4 eine kombinierte schematische Ausführungsform mit Widerständen und Funkenstrecken,

Abb. 5 eine schematische Ausführungsform, bestehend aus einem Leiter, der mit scharfen Richtungsänderungen in eine schlecht leitende Masse versenkt ist.

Bei der Ausführung nach Abb. 1 hat man zwischen dem Teil U und dem Teil L" eines elektrischen Leiters einen Zwischenleiter L eingeschaltet, welcher in Übereinstimmung zu seinen Befestigungsstellen an den Leitern L' und L" zwei scharfe Richtungsänderungen/' und I" bildet, zwischen denen ein Zwischenraum A besteht. Jede mit dem normalen Betriebsstrom zusammengefügte, in einem Leiter U oder L" ankommende Überspannung wird danach streben, den Zwischenraum A in gerader Richtung zu überschreiten, anstatt dem Leiter L zu folgen, und zwar infolge des Richtungsbeharrungsvermögens, von dem vorher gesprochen wurde. Wenn zwischen den beiden Leitern L' und L", in gerader Richtung zu ihnen, starke Widerstände ze/' ' und w" oder eine Funkstrecke s oder alle beide eingelegt werden, wie sie in der Zeichnung dargestellt sind, so wird eine auftretende Überspannung dort entladen, indem sie einen zeitweiligen, sich in Wärme umsetzenden Strom erzeugt.

Die praktischen Ausführungsformen sind sehr zahlreich und verschieden, je nach dem Ort der Richtungsänderung des Leiters. Dennoch kann man sie in vier Gruppen gliedern, von denen jede zwei Ausführungen aufweist, je nachdem, ob die Anordnung der Richtungsänderung symmetrisch zu den beiden Ankunftsrichtungen ist, oder ob sie vorgesehen ist, um für einen nur in einer Richtung zu erwartenden Überstrom zu dienen. In der Zeichnung hat man nur symmetrische Anordnungen angenommen, von denen man i°o leicht zu den unsymmetrischen übergehen kann.

Bei der in Abb. 2 gezeichneten Ausführungsform werden zwischen den Abbiegungsspitzen des Leiters I nur Blöcke W von großem Widerstand eingelegt. In dem Falle nach Abb. 3 hat man nur Funkenstrecken s vorgesehen. Im Falle nach Abb. 4 sind Blöcke mit großem Widerstand w' und w" und Funkenstrecken angeordnet. In der in no Abb. 5 gezeichneten Ausführungsform wird der Teil des Leiters I, der mit scharfen Richtungsänderungen versehen ist, vollständig in eine schlecht leitende Masse W eingebettet, in welcher die der zufälligen Überspannung entsprechende Energie sich vergeuden kann, wobei sie sich in irgendwelcher Weise dort entladet.

Claims (2)

1. Patentansprüche:

   i. Einrichtung zum Schütze elektrischer Anlagen gegen Störungen durch Über

   spannungen, bei welcher die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Punkten des Leiters entstehenden Potentialdifferenzen sich über Funkenstrecken oder Widerstände ausgleichen, dadurch gekennzeichnet, daß in den zu schützenden Leitern plötzliche Richtungsänderungen vorgesehen sind und an die so entstehenden Spitzen das Eintrittsende der Widerstände in der Weise angeschlossen wird, daß die Widerstände im wesentlichen in der Fortpflanzungsrichtung der ankommenden Überspannungen liegen.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Leiters mit spitzwinkligen Richtungsänderungen in eine schlecht leitende Masse eingebettet ist, so daß die Zerstreuung der Energie der Überspannungen zwischen diesen Spitzen erfolgen kann.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen