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Funkenstrecke für Hochspannungsanlagen mit Druckgaskühlung Das Patent
545 246 betrifft eine Kugelfunkenstrecke für Hochspannungsanlagen, bei welcher die
Elektroden durch gasförmige Körper, wie Luft, Kohlensäure u. dgl., gekühlt sind,
die in den Raum zwischen die Elektroden so geblasen werden, daß sie zum Erlöschen
des Lichtbogens beitragen.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckgasfunkenstrecke dieser Art,
bei welcher die Einleitung der Druckgaskühlung direkt oder indirekt durch den Lichtbogenstrom
erfolgt. Erfindungsgemäß ist hierbei zur Hauptfunkenstrecke eine Parallelfunkenstrecke
geschaltet, die einen höheren Vorschaltwiderstand besitzt und enger eingestellt
ist als die Hauptfunkenstrecke, und deren Strom das D.rudz:-gasventil für die Beblasung
öffnet.
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Eine derartige Anordnung ergibt eine besonders zweckmäßige und betriebssichere
Steuerung für die zur Lichtbogenlöschung dienende Druckgasbeblasung, da die Parallelfunkenstrecke,
die engereingestellt ist als die Hauptfunkenstrecke, bereits kurz vor der letzteren
überschlägt und damit die Druckgasbeblasung einleitet, so da.B im Zeitpunkt des
Lichtbogenüberschlages in der Hauptfunkenstrecke bereits die Druckgasströmung vorhanden
ist und die Lichtbogenlöschung rnit Sicherheit und in kürzester Zeit bewirkt wird.
Hierdurch werden Verzögerungen im. Beginn der Druckgasbeblasung vermieden, die bei
Steuerung des Druckgases durch den Strom der Hauptfunkenstrecke dadurch eintreten
würden, daß für die Öffnung des Ventils eine gewisse Zeit gebraucht wird. Im Gegensatz
zu einer bekannten Anordnung, bei welcher durch eine in Reihe mit der Hauptfunkenstrecke
liegende Zusatzfunkenstrecke die Luft, die sich in einem Behälter befindet, erwärmt
werden und dann infolge ihrer Volumenvergrößerung zwischen den. Elektroden der Hauptfunkenstrecke
hindurchgetrieben werden soll, ist also beim Gegenstand der Erfindung bereits *zu
dem Zeitpunkt, wo der Funkenüberschlag an der Hauptfunkenstreckeerfolgt, bzw. schon
kurz vorher, eine - Druckgasströmung unverzüglich vorhanden, und zwar in Form von
kühlem, von außen zugeführtem, nicht ionisiertem Druckgas, so daß eine wirksame
Lichtbogenlöschung erzielt wird. Da die Hilfsfunkenstrecke einen höheren Vorschaltwiderstand
besitzt als die Hauptfunkenstrecke, so führt sie nur einen kleinen Strom und kann.
leicht zum Löschen gebracht werden. Um dies zu begünstigen, kann man auch die Anordnung
so treffen, daß das Druckgas
sowohl die Haupt- als auch die Hilfsfunkenstrecke
bestreicht; dabei können die Hauptwiderstände für beide Funkenstrecken ,gemeinsam.
sein und der Widerstand der Nebenfunkenstrecke nur durch Zusatzwiderstand erhöht
werden. Durch entsprechende Wahl der Abstände, Form der Elektroden, Abstimmung der
Widerstände kann das Einstellen der Funkenstrecken. aufeinander und das rechtzeitige
Ausströmen des Druckgases geregelt werden. Es kann hierdurch auch verhindert werden,
daß die Widerstände im Hauptlichtbogenkreis zu lange mit größerem Strom belastet
sind.
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Bei der direkten Betätigung der Ventile durch den Strom können gewisse
Verzögerungen eintreten, da -unter .Umständen zum Anheben des Ventils eine bestimmte
Kraft erforderlich ist. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, möglichst entlastete
Ventile zu benutzen, die dann durch einen Auslösemagneten, der vom Lichtbogenstrom
betätigt wird, geöffnet werden. Dabei kann man .die öffnung des Ventils so gestalten,
daß bei starkem Strom, also kräftigerem Lichtbogen, größere Mengen Druckgas zuströmen.
Es könnte z. B. eine elektromagnetische Vorrichtung besonders den Durchgangsquerschnitt
verändern, um bei stärkerem Strom viel Druckgas zuzuführen. In einfacher Weise könnte
dies z. B. erreicht werden, wenn die Auslösespule das Druckgasrolir umgibt, in dem
sich zwei bewegliche Eisenstücke befinden, die den Querschnitt etwas verengen. Fließt
dann der Auslösestrom, so werden sich diese beiden Pole ;gegenseitig abstoßen, und
der Querschnitt vergrößert sich.
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Die Ventile kömlen auch so eingerichtet sein, daß nicht nur eineinmaliges
kurzzeitiges Ausströmen des Druckgases erfolgt, sondern daß das Druckgas so lange
zugeführt wird, wie der Lichtbogen brennt. In diesem Falle müßte die Arretierung
des Ventils z. B. elektromagnetisch gesteuert sein und das Ventil so lange in der
öffnungsstellung festgehalten werden, bis der Strom verschwindet und das Ventil
wieder in die Schlußstellung zurückschnappt.
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Soll der elektrische Strom selbst nicht zum Betätigen des Ventils
verwendet werden, so kann man am Ventil Federn oder sonstige Kraftspeicher anbringen,
die sich bei nicht vorhandenem Lichtbogen im Ruhezustand befinden und .durch den
Lichtbogen ausgelöst werden. Es würden :dann schon sehr geringe Ströme genügen,
um das Ventil zum Ansprechen zu bringen. Als Kraftspeicher können auch Druckgasreservoire
dienen.
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Soll die Druckgaswirkung gesteigert werden, so können auch zwei oder
mehrere Ventile vorgesehen werden, die sich gegenseitig unterstützen. Hierdurch
würde auch erreicht, daß bei Versagen eines Ventils mindestens das andere noch anspricht.
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Die Druckgasleitungen können an Druckgasreservoire, Druckgasflaschen
(Luft, Kohlensäure, Stickstoff o. dgL) direkt oder mittels besonderer Ventile angeschlossen
werden.
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Die Zuführung des Druckgases-zur Funkenstrecke kann auf verschiedene
Weise erfolgen. Sind die Pole durch eine Hülle umgeben, ;die eine kaminartige Anordnung
ergibt, so kann das Druckgas entweder von unten oder seitlich in diese Hülle eingeführt
werden. Besteht die Hülle aus Isolierstoff, z. B. Hartpapier, Porzellan o. dgl.,
so können die Einblasdüsen durch diese Hülle geführt oder in der Hülle befestigt
sein. Handelt es sich um Druckgasrohre aus Metall, so werden die Düsen zweckmäßig
so an der Isolierhülle befestigt, daß diese einen Schutz gegen die spannungsführenden
Teile bildet. Soll die ganze Anordnung enger zusammengebaut werden, so kann das
Ventil direkt mit der Funkenstrecke vereinigt werden, und zwar derart, daß das Ventil
einen Pol der Funkenstrecke bildet. Bildet das Ventil den Erdpol, so wären die Widerstände
entsprechend leinzubauen. Gegebenenfalls lassen sich die Druckgasleitungen als Widerstände
mitbenutzen. Wenn zu befürchten ist, daß sich die Widerstände der Funkenstrecke
stark erwärmen, so können die Widerstände auch mit Druckgas gekühlt werden, und
zwar durch das gleiche oder ein besonderes Ventil. Bei hohlen Widerständen könnte
das Druckgas direkt durch die hohlen Widerstände strömen.
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Zur Unterstützung der Abreißwirkung können die Elektroden so angeordnet
sein, daB sie beweglich sind und daß das gegen sie austretende Druckgas die Elektroden
voneinander weg bewegt. In diesem Falle muß dafür gesorgt werden, daß ein Minimalabstand
gegebenenfalls durch Anschläge oder Federn aufrechterhalten bleibt. Die Ausführung
könnte z. B. so erfolgen, daß zwei flache, pol hörnerartig gebogene Stücke verwendet
werden, die einander gegenüberstehen, und daß gegen jedes von diesen eine Düse Druckgas
bläst. Die Hörner bewegen sich dann voneinander weg, das zwischen den Hörnern strömende
Druckgas kühlt die Elektroden, also die Fußpunkte des Lichtbogens, kühlt den Lichtbogen
selbst, verlängert den Lichtbogen durch Bewegen der Elektroden und wirkt zerreißend
auf den Lichtbogen.
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Die Ventile können, durch besondere Vorrichtungen für leichteres Ansprechen
gerichtet werden, wenn Gewitter im Anzuge sind. Es wären dann Relais o. dgl. anzubringen,
die auf Potentialsteigerung bzw. Änderung der Potentialverteilung in der Luft (niedergehende
Blitze
u. dgl.) ansprechen und hierbei .die Ventile empfindlicher machen. Die Ventile können
dadurch zum schnellen, vom Strom unabhängigen Ansprechen gebracht werden, daß besondere
Vorrichtungen (Gewichte, Federn o. dgl.) so angebracht werden, daß diese die Ventile
bewegen und der Strom nur zum Auslösen der Hemmvorrichtung verwendet wird. Dabei
kann eine derartige Vorrichtung zum mehrmaligen Bewegen des Ventils werwendet werden.
Signalvorrichtungen am Antrieb zeigen an, wenn nur noch eine geringe Anzahl Auslösungen
möglich ist.
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Besondere Zählvorrichtungen können feststellen, wie oft die Funkenstrecken
angesprochen haben. Ebenso können Gasmeßvorrichtungen an den Gasbehältern bzw. Gasflaschen
angebracht werden, um festzustellen, wie groß die verbrauchten Gasmengen sind, und
umsicher zu sein, daß die Gasbehälter bzw. Gasflaschen noch genügend Füllung besitzen.
Die Gasmeßvorrichtungen können auch mit Signalanlagen verbunden sein, die signalisieren,
wenn die Entleerung der Gasbehälter über ein bestimmtes Maß erfolgt ist.
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Die Zählvorrichtungen können sowohl .an der Funkenstrecke als auch
an dem Gasbehälter selbst angebracht werden.