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Überspannungsschutzeinrichtung für hohe Betriebsspannungen Die Erfindung
betrifft eine Überspännungsschutzeinrichtung für Anlagen, aus denen ein hoher Betriebsstrom
nach Ableitung der Überspannungsenergie nachfließen kann. Der Ableiter muß imstande
sein, den von dem nachfließenden Betriebsstrom aufrechterhaltenen Lichtbogen zu
löschen.
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In derartigen Anlagen dienen zum Ausgleich von Überspannungen, die
von der Freileitung her in Stationen einfallen, in der Regel solche Überspannungsableiter,
die in der Lage sind, Wänderwellenenergien auszugleichen und die Wanderwellenspannung
abzusenken und dadurch Überschläge in der Anlage zu verhüten. Es sind Ableiter bekannt,
bei denen der Betriebsstrom infolge einer Ventilwirkung .des ' Ableiterblockes nicht
nachfolgen kann, und andererseits Ableiter, bei denen zwar der Betriebsstrom nachfolgt,
jedoch selbsttätig unterbrochen wird, beispielsweise der Hörnerableiter mit Dämpfungswiderstand.
Diese Ableiter sind verhältnismäßig teuere Apparate., Eine wesentlich einfachere
und billigere Möglichkeit, die Stationen gegen Überspannungen zu schützen, besteht
darin, in die Anläge sogenannte schwache Stellen einzubauen, die durch eine Überspannung
zuerst überschlagen werden. Sie müssen so angeordnet sein, daß die Entladung keinen
Schaden anrichten kann. Diese schwachen Stellen haben jedoch den Nachteil, daß der
über sie nach dem Überschlag fließende Lichtbogenstrom nicht ohne weiteres abreißt,
sondern eine Abschaltung der Anlage notwendig ist, welche die ganze Anlage stromlos
.macht. Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzeinrichtung, die hinsichtlich
der Einfachheit ihrer Bauweise der letztgenannten Gattung ähnelt, jedoch eine selbsttätige
Unterbrechung des nachfolgenden Betriebsstromes bewirkt.
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Die Erfindung macht von der an sich bekannten Bauweise der Rohrschmelzsicherung
Gebrauch, bei der die Elektroden in einem einfachen, für die Löschung von Hochspannungslichtbögen
geeigneten Isolierrohr angeordnet sind, so daß der Lichtbogen von selbst zum Erlöschen
kommt.
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Wollte man ein derartiges für die Löschung des Lichtbogens geeignetes
Isolierrohr als Überspannungsschutzeinrichtung verwenden, dann würde seine Überschlagspannung
viel zu hoch über der Betriebsspannung der Anlage liegen und somit die Vorrichtung
keinen brauchbaren Überspannungsschutz geben; denn für die Löschung des Lichtbogens
ist eine verhältnismäßig große Rohrlänge und Elektrodenentfernung erforderlich.
Nach der Erfindung soll jedoch ein Überspannungsschutz
geschaffen
werden, dessen Stoßanspr echspannung möglichst niedrig liegt, der also einen guten
Schutzwert für die Anlage hat.
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Die Erfindung besteht darin, daß eine bei-Ableitern an sich bekannte
Gleitentladungsvorrichtung an einem für die Löschung von-Hochspannungslichtbögen
geeigneten, bei Schmelzsicherungen bekannten Isolierrohr angebracht ist, welches
die Elektroden enthält und so lang ist, daß der Lichtbogen darin gelöscht wird.
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Durch die Gleitentladungsvorrichtung wird gerade bei den großen Elektrodenentfernungen,
wie sie bei für die Lichtbogenlöschung geeigneten Rohren vorhanden sind, die Stoßüberschlagsspannung
sehr stark herabgesetzt, so daß man mit verhältnismäßig langen Rohren eine gute
Schutzwirkung des Ableiters für die Anlage erzielt. Andererseits leidet trotz des
wirksamen Schutzes der Anlage die gute Löschwirkung des Rohres nicht.
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Auf dem Prinzip der Gleitentladung beruhende Überspannungsableiter
sind an sich bekannt. Jedoch ist bei diesen bekannten Ableitern mit Gleitentladung
nicht ohne weiteres auch eine rasche Lichtbogenlöschung mit einfachen Mitteln zu
ermöglichen. Es handelt sich dabei um offene Funkenstrecken. mit besonderen> Einrichtungen,
wie Lichtbogenhörnern, durch welche der Lichtbogen zwecks Löschung von der, Zündstelle
fortbewegt und beträchtlich verlängert wurde. Derartige Ableiter haben zudem einen
beträchtlichen Raumbedarf und erfordern auch beshndere Apparate, wenn sie den nachfolgenden
Kurzschlußatrom betriebssicher unterbrechen sollen.
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Durch die Erfindung ist somit ein Überspannungsschutzgerät einfachster
Bauart geschaffen, welches den kleinen Raumbedarf der bekannten Rohrsicherung hat
und bei dem der Lichtbogen von selbst zum Erlöschen kommt. Es ist daher insbesondere
für Hochspännungsnetze geringerer Kurzschlußleistung, insbesondere für die Netzausläufer
von Hochspannungsanlagen, geeignet.
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Fig. i zeigt ein Ausfülirungsbeispiel der Erfindung. In das Isolierrohr
x i sind die Elektroden 12,13 eingelassen. Die Kappe der Elektrode 13 besitzt weite.
Öffnungen, durch die der Rohrinnenraum mit dem Außenraum in Verbindung steht. -Der
stiftförmige Teil der Elektrode 13 ist mit Spitzen 15 ausgerüstet, um die Gleitentladung
zu begünstigen. Die Elektrode 12- ist mit dem leitenden Belag 14 verbunden, und
dadurch ist die Spannung dieser Elektrode so weit gegen die Elektrode
13 vorgeschoben, daß zwischen den Spitzen 15 und der Elektrode 12 eine Gleitentladung.
über die innere Oberfläche des Rohres beim Auftreten einer Überspannung stattfindet.
Diese leitet einen Lichtbogenüberschlag ein. Nach Aufhören der Überspannung fließt
der Betriebsstrom zwischen den Elektroden 13 und 12, durch den Lichtbogen. Dieser
Lichtbogen wird beim ersten Stromnull-'~dürchgang des Wechselstromes durch die in
'dein engen. Rohr infolge der Lichtbogenwärme auftretende Strömung in derselben
Weise wie bei Rohrsicherungen gelöscht. Vorausgesetzt ist, daß der Kurzschlußstrom
nicht allzu hohe Werte annehmen kann, bei welchem eine Löschung auf diese einfache
Weise nicht mehr möglich wäre.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt, bei dem
die Elektroden so symmetrisch angeordnet sind, daß unabhängig von der Polarität
der Überspannungen ein gleichbleibender Überschlagswert zwischen den Elektroden
vorhanden ist. Es sind zwei Isolierrohre vorhanden, nämlich ein äußeres Isolierrohr
16 und ein inneres Isolierrohr 17.
Zwischen den beiden Isolierrohren sind
die Funkenelektroden 18 und ig angeordnet, von denen die Entladung ausgeht. Mit
den Funkenelektroden sind die zur Erzeugung von Gleitfunken dienenden Gleitelektroden
20 und 21 verbunden. Je nach der Polarität der Überspannung entstehen die Gleitentladungen
entweder zwischen der Funkenelektrode 18 oder zwischen der Funkenelektrode ig und
der entsprechenden Gegenelektrode 2i oder 2o, so daß der Überschlagswert in beiden
Fällen unabhängig von der Polarität der Überspannung ist.
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Man kann zur Erleichterung der Lichtbögenlöschung verschiedene Anordnungen
verwenden, die an sich vom Rohrsicherun.gsbau her bekannt sind. Insbesondere kann
man das-Rohr der Sicherung geschlossen ausführen und mit einem die Lichtbogenlöschung
fördernden Gas, z. B. Wasserstoff, füllen. Da die Lichtbogenspannung in Wasserstoff
sehr hoch ist, erlischt dieser viel rascher als in Luft. Man kann auch zur Verbesserung
der Löschung das abgeschlossene Rohr der Sicherung mit einem Gas unter vermindertem
Druck füllen. Zweckmäßig ist es ferner, die Elektroden aus einem schwer verdampfbaren
Metall, z. B. Wolfram, Tantal, Molybdän oder Speziallegierungen, herzustellen.