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Überspannungsableiter für elektrische Hochspannungsanlagen mit -spannungsabhängigem
Ableiterwiderstand Überspannungsableiter pflegt man mit Ohmschen Widerständen zu
kombinieren, um den beim Ansprechen der Ableiter fließenden Strom in zulässigen
Grenzen zu halten. Aus Rechnung und Erfahrung ergeben sich bestimmte Eigenschaften,
die für diese Widerstände erwünscht sind. Um die Überspannung möglichst schnell
verschwinden zu lassen, ist es zweckmäßig, sie mit geringer Dämpfung abzuleiten,
d. h. dem Widerstand einen geringen Wert zu geben, so daß ein hoher'. Strom fließen
kann. Andererseits lehrt die Erfahrung, daß ein Hörnerableiter Lichtbogen mit einem
Strom von mehr .als i o Amp.
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unabhängig von der Höhe der Betriebsspannung - nicht mit genügender-
Sicherheit löscht. Auch für andere Arbeiten von Ableitern, z. B. für solche, bei
denen der Lichtbogen unter Öl gelöscht wird oder die Widerstände unter Öl angeordnet
sind, hat sich der Wert von io Amp. aus wirtschaftlichen Gründen als obere Grenze
ergeben, wenn Wert auf unbedingte Betriebssicherheit gelegt wird.
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Nach dem Abklingen der Überspannung, d. h. unter dem Einfluß der Betriebsspannung,
darf die Stromaufnahme also nicht mehr als i o Amp. betragen. Der Überspannungsschutz
sei. nach der Zeichnung angeschlossen. An den drei Phasen u, v, nr eines Drehstromnetzes
liegen Ableiter rc, b, c. Sie sind mit Widerständen d, e, f verbunden,
deren anderes Ende an Erde liegt. Der umgünstigste Fall ist der, daß, auf einer
Phase, z. B. w, Erdschluß, herrscht; dann führen die beiden anderen Phasen gegen
Erde die verkettete Spannung.
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Man hat daher den Widerstand bisher nach der Formel
berechnet, wobei E die verkettete Spannung ist.
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Diese Bemessung hat aber den Nachteil, daß unter Umständen
eine Überspannung nicht auf einen ungefährlichen Wert erniedrigt wird. Das ;geht
aus folgender Überlegung hervor-Eine aus einer h'reileitung in eine Station hineinlaufende
Überspannung kann nicht höher als die Trockenüberschlagsspannung E, der Freileitungsisolatoren
E,= (3 E+ 27,5) kV, da eine höhere Spannung schon vor der Station durch Überschläge
an den Isolatoren vernichtet würde. Handelt es sich um eine Kopfstation, so kann
die Überspannung durch Reflexion verdoppelt werden. Das Ansprechen der Ableiter
bewirkt, daß nur ein Teil
in die Freileitung zurückgeschickt wird,
während der andere Teil über die Ableiter abfließt. Die Widerstände der Ableiter
müßten nun eigentlich so bemessen werden, daß die an ihnen auftretende Spannung
(,worin Z den Wellenwiderstand der Leitung bedeutet) kleiner ist als die für die
zu schützenden Anlagen gefährliche Spannung, das ist die Cberschlagsspannung der
Innenisolatoren, die den Wert (2,¢ E+ 22) kV zu haben pflegt. Bei dem oben abgeleiteten
Wert
für den Widerstand ;ergibt sich aber. eine Spannung E', welche größer ist, so daß
Überschläge eintreten müssen. Will man gndererseits verhindern, daß die Spannung
am Widerstand diesen Wert überschreitet, darf die Größe des Widerstandes den Wert
Widerstand, der nach dieser Formel bemessen
nicht überschreiten. Bei einem wird, ist aber eine Löschung des Lichtbogens nicht
mehr möglich, da der Ableitungsstrom den Wert von io Amp. überschreitet.
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Gemäß der Erfindung muß man nun, um den sich widersprechenden Forderungen
Rechnung zu tragen, den Widerstand so veränderlich machen, daß. .er, wenn die Spannung
von E auf E, steigt, von R auf R, absinkt.
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Widerstände, die ihren Wert in Abhängigkeit von der Spannung ändern,
sind an sich bekannt. Gegenstand der Erfindung ist, einen so stark spannungsabhängigen
Widerstand zu verwenden, däß die angegebene Regel erfüllt ist. Derartige Widerstände
lassen sich ohne weiteres als Karborundumstäbe herstellen. Durch RechnLUZg und Versuche
hat es sich herausgestellt, daß der Strom mindestens quadratisch mit der Spannung
wachsen muß; daß, also der reziproke Wert des Widerstandes, d. h. die Leitfähigkeit,
im Mittel mindestens im gleichen Verhältnis wie die Spannung wachsen muß..
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Nimmt man z. B. die Betriebsspannung zu '15 kV und den Wellenwiderstand
zu 5öo Ohm an, dann müssen die Dämpfungswiderstände bei E = i 5- kV -eine Stromaufnahme
von i o Amp. haben. Der Widerstand soll bei 58 kV den Wert von " . Z=
330 Ohm he-3 sitzen, also einen Strom von
Amp. aufnehmen.
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Daraus= ergibt sich
Die Stromaufnahme muß sich nach einer Exponentialfunktion mit dem Exponenten 2,11
ändern, sie muß also ungefähr quadratisch mit der Spannung wachsen, d. h. daß die
Leitfähigkeit im gleichen Verhältnis wie die Spannung wachsen muß. Für höhere Betriebsspannungen
als 15 kV wächst der Wert von x langsam, x= 2 stellt einen Wert dar, der
nicht unterschritten werden darf.