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Überspannungsableiter Bei überspannungsableitern für Hochspannungsanlagen
werden in elektrischer Hinsicht eine Anzahl von Anforderungen gestellt, bezüglich
deren die Ableiter durch die vorliegende Erfindung erheblich verbessert werden.
Man verlangt im allgemeinen zunächst eine niedrige Stoßantsprechspannung, ferner
einen möglichst kleinen Stoßfaktor, ein möglichst niedriges Schutzverhältnis und
weiter ein möglichst hohes Ableitvermögen; außerdem sollen die Werte der Ansprechspannung,
der Sperrspannung usw. möglichst konstant sein.
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Die Stoßarnsprechspannung ist die Spannung, bei welcher der Ableiter
anspricht und aus einem Isolator ein elektrischer Leiter wird, wenn er einer Stoßspannungswelle
ausgesetzt wird. Es ist gebräuchlich, das Stoßansprechspannungsv erhältnis zu definieren
als das Verhältnis dieser Spannung zum Scheitelwert der Nennspannung des Ableiters.
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Der Stoßfaktor ist das Verhältnis der Stoßansprechspannung zum Scheitelwert
der Ansprechspannung bei normaler Frequenz (6o Perioden).
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Das Schutzverhältnis eines Ableiters ist das Verhältnis der Begrenzungsspannung
zum Scheitelwert der Nennspannung des Ableiters, wobei man im allgemeinen einen
Entladungsstrom von r5oo Amp. annimmt.
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Das Ableitvermögen ist der Strombetrag, der- ohne Beschädigung des
Ableiters abgeführt werden kann.
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Die Sperrspannung ist derjenige Spannungswert, bei dem nach beendetem
Ableitvorgang der Entladungsstrom plötzlich sehr stark abnimmt, um darauf als sogenannter
nachfolgender Betriebsstrom abgeschaltet zu werden.
Aufgabe der
vorliegenden Erfindung ist es, in erster Linie einen hinsichtlich seines Ableitvermögens
und gleichzeitig hinsichtlich der Konstanz seiner Sperrspannung besonders hochwertigen
Ableiter zu schaffen.
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Die Erfindung bezieht sich auf Überspantiungsableiter mit ventilartig
wirkendem Ableiterelement in Gestalt eines oder mehrerer poröser Blöcke, und zwar
unter Verwendung Halbleitender Stoffe, wie Siliciumcarbid. Derartige poröse Blöcke
sind als Ableiter elemente für Überspannungsableiter an sich bereits bekannt, und
zwar sind diese bekannten porösen Blöcke au: gehörntem Siliciumcarbid meist gepreßt
und dann bei sehr hoher Temperatur gebrannt.
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Der bekannte poröse Widerstandsblock mit keramischer Bindung nach
der alten Ausführung hatte den Vorzug einer genau festliegenden Sperrspannung, bei
welcher der Entladungsstrom plötzlich sehr stark abnimmt, so daß der Verluststrom
bei normaler Betriebsspannung sehr klein war. Er hatte aber nur ein begrenztes Ableitvermögen
infolge Stromkonzentration und lokaler Erhitzung, die unter Umständen leicht zu
seiner Zerstörung führten, auch bestand eine etwas unbeständige Arbeitsweise insofern,
als mit der Zeit die Ansprechspannung des gesamten Ableiters allmählich zunahm,
da sich die Sperrwirkung des keramischen Blocks unter der Einwirhung vorkommender
Entladungen verändern konnte.
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Bekannt sind ferner Blöcke aus einem mit Wasserglas gebundenen Widerstandsmaterial,
das getrocknet oder ausgebacken wird.
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Das Kennzeichen der vorliegenden Erfindung besteht in folgender Kombination:
Die als ventilartig wirkende Ableiterelemente dienenden Blöcke sind in an sich bekannter
Weise aus gekörntem Siliciumcarbid mit Wasserglasbindung hergestellt, aber unter
starkem Druck gepreßt und darauf bei mäßiger Hitze gebacken; Zusammensetzung der
Bestandteile und Körnung sind so gewählt, daß ein poröses Endprodukt entsteht; diese
Ableiterelemente sind mit einer zur Zündung des Entladungsstromes und Abschaltung
des vermindertenEntladungsstromes vorgesehenen Schaltfunkenstreckenanordnung und
mit einer diese Schaltfunkenstrecke ergänzenden, lediglich zur Abdrosselung des
nachfolgenden Betriebsstromes vorgesehenen Löschfunkenstreckenanordnung in Reihe
geschaltet; die Schaltfunkenstreckenanordnung besteht aus einer Reihe von Elektroden
in Gestalt je einer Metallscheibe mit zentrischer Öffnung. in welche eine Hilfselektrode
aus gut zündendem Werkstoff in Form eines vorzugsweise aus Sili.ciumcarbid bestehenden
Prelkörpers eingesetzt ist. Bei einem wasserglasgebundenen Bloch, wie er beim Gegenstand
der Erfindung verwendet wird, ist die Einhaltung eines scharf definierten Unterbrechungswertes
schwieriger. aber der Strom wird doch jedenfalls auf einen Betrag mit einem Scheitelwert
von etwa 2o bis 3o Amp. herabgesetzt, wenn nur die volle normale Betriebsspannung
an dein ventilartig ,wirkenden Teil des Ableiters anliegt.
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Bei einem Ableiter nach der Erfindung tritt die Spannung einer ankommenden
Wanderwelle praktisch zunächst an den Reilienfunkenstrecken im Inneren des Ableiters
auf. bis diese ansprechen. In diesem Augenblick verringert sich die Spannurig an
den Funkenstrecken auf einen kleinen Betrag. wie er zum Aufrechterhalten des Entladungslichtbogens
erforderlich ist, und praktisch die ganze Spannung der Wanderwelle liegt darauf
an den porösen Blöcken an. Die porösen wasserglasgebundenen Blöcke haben nun den
sehr großen Vorteil, auch Ströme bis zur Größenordnung von ioo ooo Amp. bewältigen
zu können, und zwar bei derselben Bemessung. bei welcher die Widerstandsblöcke früherer
Ausführung im Höchstfalle 3o ooo bis 5o ooo Amp. abführen konnten.
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Weitere Vorteile, die durch die Erfindung. insbesondere durch die
Vereinigung einer Funkenstreckenanordnung der gekennzeichneten Art mit einem porösen
wasserglasgebundenen Block, erzielbar sind, bestehen in folgendem: Bislang betrugen
die besten Werte für das Stoßansprechspannungsverhältnis lief Ableitern etwa 2,8
bis 3,o. Durch die Erfindung lädt sich der Wert dieses Verhältnisses unterhalb 2,5
herabsetzen, wodurch die Überspannung, der die Isolation des zu schützenden Gerätes
praktisch ausgesetzt ist. wesentlich verkleinert wird.
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Das Verhältnis der Ansprechspannung des Ableiters bei Normalfrequenz
zur Aüleiternennspannung betrug bisher bei den besten Ableitern etwa 1,5 bis 2,o.
Bei Ableitern nach der Erfindung lädt sich die untere Grenze dieses Wertbereiches
auf 1,75 erhöhen. Eine hohe Ansprechspannung bei Normalfrequenz bzw. bei
den nur wenig höher liegenden Frequenzen quasistationärer Vorgänge ist deshalb günstig,
weil der Ableiter nicht während kleinerer Spannungswellen, die von Schaltvorgängen
u. dgl. herrühren, aiispre-clien soll.
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Darüber hinaus wird durch die Erfindung. mit der sowohl die Ventilelemente
wie auch die Funkenstrecken der Ableiter verbessert werden, auch eine sehr weitgehende
Konstanz der charakteristischen Werte des Ableiter:, insbesondere der Ansprechspamiung.
des Sperrwertes usw. erzielt.
Durch die Erfindung lassen sich besondere
Ausführungsformen mit Rücksicht darauf schaffen, daß bei Verwendung der wasserglasgebundenen
Blöcke mit einem besonders hohen nachfolgenden Betriebsstrom zu rechnen ist, welcher
während der Zeitdauer bis zum ersten Stromnulldurchgang nach der Bedndigung der
Ableitung der Überspannung noch fließt. Diese dauert im allgemeinen etwa 4o Mikrosekunden
an, d. h. 1/4"o Periode bei Betriebsfrequenz. Wegen des hohen nachfolgenden Betriebsstromes
ergab der Bau der Reihenfunkenstrecken, die diesen Strom zu unterbrechen haben,
besonders schwierig zu erfüllende Anforderungen.
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Dementsprechend ist beim Gegenstand der Erfindung die Funkenstreckenanordnung
ausgebildet. Ein Teil davon, die Löschfunkenstrecke, dient zur Unterbrechung oder
annähernden Unterbrechung des nachfolgenden Betriebsstromes, der den ventilartig
wirkenden Teil des Ableiters durchfließt. Ein anderer Teil, die Schaltfunkenstrecke,
dient zum Abschalten der Löschfunkenstrecke von der Betriebsspannung.
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Im folgenden seien die Erfindungsmerkmale an Hand von Ausführungsbeispielen
beschrieben.
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Fig. i zeigt einen Längsschnitt eines Überspannungsableiters für mäßig
hohe Nennspannung.
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Fig. 2 zeigt in einem etwas kleineren Maßstab einen Ableiter für eine
höhere Nennspannung.
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Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform für verhältnismäßig kleine Nennspannungen.
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Fig. 4 zeigt einen Schnitt durch ein Element einer Löschfunkenstfeckenanordnung.
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Fig. 5 stellt eine Schnittansicht durch eine nach außen hermetisch
abgeschlossene Schaltfunkenstreckenanordnung dar.
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Der Ableiter befindet sich im Inneren eines Porzellangehäuses 5, das,
wie Fig.3 beispielsweise zeigt, einteilig oder wie bei Fig. i und 2 aus mehreren
Teilen zusammengesetzt sein kann. An beiden Enden des rohrförmigen Gehäuses sind
metallene Endverschlüsse 8 vorgesehen, die mit dem Porzellanteil 5 durch Kittüngen
vereinigt sind. Diese Verbindungen sind im wesentlichen wasserdicht, bilden jedoch
in der Regel keinen hermetischen Abschluß.
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Bei der Ausführungsform nach Fig. i sind die beiden rohrförmigen Porzellanteile
des Gehäuses durch Bolzen io miteinander verbunden. Der obere Gehäuseteil 5 enthält
das für sich dicht abgeschlossene Schaltfunkenstreckenelement i i und etwa die Hälfte
der porösen Blöcke, die den ventilartig wirkenden Teil 12 des Ableiters bilden.
Der untere Gehäuseteil 5 enthält die übrigen porösen Blöcke und das dicht
abgeschlossene Löschfunkenstreckenelement 13. Das Schaltfunkenstreckenelement i
i ist za oberst nahe der zu schützenden Leitungsverbindung 14 am oberen Ende des
Ableiters angeordnet, das Löschfunkenstreckenelement 13 zu unterst in der
Nähe der Erdleitung 15.
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Beide Funkenstreckenanordnungen i i und 13 sind in besonderen Gehäusen
16 und 17 abgeschlossen untergebracht. Ihre Gehäuse bestehen aus einem nicht porösen
Porzellanrohr mitAbschlußkappen 18, die auf dem Porzellanrohr durch eine geeignete
Spezialverbindung, bestehend aus einer Lötmetallverbindung 2o zwischen dem Metallteil
und einem Metallüberzug ig, luftdicht befestigt sind. Die Kappen sind mit Anschlußstutzen
21 versehen, die normalerweise dicht verschlossen sind, aber auch geöffnet werden
können, um trokkene, heiße Luft zwecks vollständiger Austrocknung der inneren Teile
einzuführen.
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Das Funkenstreckengehäuse 16 enthält eine Anzahl Schaltfunkenstrecken
22. Derartige Funkenstrecken haben im allgemeinen ein begrenztes Löschvermögen,
weswegen mit ihnen besondere Löschfunkenstrecken zwecks Ergänzung der Löschwirkung
zusammenarbeiten. Die Funkenstrecken 22 besitzen Metallelektroden 23, die durch
Abstandsringe 24 gegeneinander isoliert sind. Ihr Stoßfaktor ist günstig beeinflußt
durch gepreßte Einsätze 25 aus gekörntem Siliciumcarbid.
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Zwischen der Endplatte 8 des äußeren Gehäuses und der Endplatte des
Gehäuses 16 befindet sich ein metallener Abstandsring 26. Innerhalb des Gehäuses
16 ist der Stapel der Funkenstreckenelemente 22 von der Verschlußkappe i8 durch
einen metallenen Abstandsring 26a getrennt. Eine Feder 27 preßt die Elemente elastisch
gegeneinander. Zur Entlastung der Feder 27 vom Strom dient eine bewegliche Nebenschlußverbindung
28.
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Das Gehäuse 16 wird von einer Schraubenfeder 29 getragen, die sich
an einem Träger 31 abstützt. Unter diesem befindet sich eine Dichtungsscheibe 32.
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Zur Einstellung der Ansprechspannung der Schaltfunkenstrecke bei normaler
Frequenz wird die Länge des rohrförmigen Metallteiles 26 entsprechend gewählt. Hierdurch
wird nämlich das elektrostatische Feld verändert, welches das obere Ende des Funkenstreckengehäuses
umgibt, so daß durch Einsetzen verschieden hoher Ringe 26 die Ansprechspannung verändert
werden kann.
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Zwischen den porösen Blöcken 33 befinden sich leitende Scheiben 34.
Die Blöcke können in verschiedenen Einheiten, z. B. für 3 kV oder 5 kV bemessen
und in entsprechender Zahl je nach Nennspannung des Ableiters zusammengesetzt sein.
Sie sind vorzugsweise
an beiden Enden mit Metall, insbesondere mit
Kupfer überzogen, das durch Spritzen aufgebracht wird, so daß sich ein guter elektrischer
Kontakt ergibt.
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Es ist von besonderem Vorteil, die Seitenwandungen der porösen Blöcke
bzw. Scheiben 33 durch einen isolierenden Überzug mit Wachs o. dgl. zu schützen
und den gesamten Stapel der Widerstandselemente gegebenenfalls mit einem dicken
gemeinsamen Überzug aus Wachs o. dgl. zu umkleiden, der die Elemente zusammenhält.
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Nach dem Einsetzen des Stapels der Blöcke 33 ist der Zwischenraum
zwischen den Blökken und der inneren Wandung des Gehäuses 5 mit einer Füllung von
isolierenden Eigenschaften, insbesondere mit heißem Wachs 37, vergossen, so daß
die Scheiben sich nicht verschieben können und eine Entladung längs ihrer Außenseite
verhindert ist. Die Zwischenwand 31 und die Dichtung 32 verhüten ein Durchfließen:
des Wachses in dem oberen Teil des Gehäuses beim Eingießen, daß bei umgestülptem
Gehäuse vorgenommen wird. Die Blöcke 33 im oberen Gehäuseteil ruhen auf einer unter
Federwirkung stehenden Platte 38, welche wiederum auf der Bodenplatte 39 des Gehäuses
ruht.
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Entsprechend ist im unteren Gehäuseteil 5 eine Zwischenwand 3 iu und
eine federnd abgestützte Platte q.o vorgesehen, unterhalb deren sich die übrigen
Widerstandsblöcke 33 befinden, die von der Löschfunkenstreckenanordnung 13 durch
eine ebenfalls mit einem flexiblen Nebenschluß versehene Schraubenfeder d.1 getrennt
sind.
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Das Löschfunkenstreckengehäuse 17 enthält einen metallenen Abstandsring
42, unter dem sich die Funkenstreckeneinheiten 4.3 befinden. Jede von diesen besteht
bei der Ausführungsform nach Fig. i in einem Widerstandsring 44 aus einem gepreßten
Widerstandsmaterial, in dessen Mitte eine Mehrzahl von Löschfunkenstreckenelementen
45 angeordnet sind.
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Bei allen gezeigten Ausführungsformen mit Ausnahme der nach Fig. 5
sind drei Löschfunkenstreckenelemente.45 in je einem Widerstandsring 44 vorgesehen.
Die Einzelheiten zeigt Fig. d.. Jede Funkenstrecke besteht aus zwei metallenen Elektrodenplatten
.47 aus Messing o. dgl. mit zwei konzentrischen ringförmigen Einpressungen 48, 49.
Diese werden durch Isolierringe 51, die aus Glimmerlamellen o. dgl. zusammengesetzt
sein können, voneinander im Abstand gehalten. Er liegt auf an den nicht eingedrückten
Stellen der beiden Platten zwischen den beiden Einpressungen d.8 und 49. Die Elektrodenplatten
sind vorzugsweise aus Blech gedrückt, und die Kanten der Einpressungen sind vorteilllafterweise
etwas abgerundet. Von besonderer Wichtigkeit ist das weitere neue Merkmal einer
unter Federdruck stehenden Platte 52, die aus einem flachen, dünnen Blech mit mehreren
Laschen 53 am Umfang besteht. Die Laschen sind aus dem Blech herausgeschnitten und
nach oben gebogen, so daß sie nachgiebige Federkörper bilden, die mit den Ringen
.1q. aus Widerstandsmaterial im Eingriff stehen. Der Stapel der drei Funketistreckenelemente
.I5 ist also ein wenig höher wie der Widerstandsring q.4. Die Herstellungstoleranzen
können demnach verhältnismäßig groß sein, da sie durch die Federkörper 53, die einen
guten elektrischen Kontakt sicherstellen, unter allen Umständen ausgeglichen werden.
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Der Boden des Stapels der Löschfunkenstrecken 43 wird bei der Anordnung
17 von Fig. i durch eine mit Nebenschluß versehene Schraubenfeder 54 getragen, welche
auf der unteren Kappe des Gehäuses 17 ruht. Der Druck der Feder 5.4 ist natürlich
größer wie der der Federkörper 53 an den Endblechen 52. ;Die Löschfunkenstreckenanordnung
17 ist unmittelbar auf der unteren Endplatte des Gehäuses 5 aufgesetzt.
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Der in Fig. i gezeigte Ableiter arbeitet folgendermaßen: Der Stapel
der porösen Blöcke 33, der den ventilartig wirkenden Teil bildet, ist für die volle
Nennspannung des Ableiters bemessen und jede der beiden Funkenstreckenanordnungen,
Schaltfunkenstrecke und Löschfunkenstrecke, ist ebenfalls je für die volle Betriebsspannung
bemessen. Die Schaltfunkenstreckenanordnung 22 läßt normalerweise keinen Strom fließen,
so daß die Isolierringe 24 die Widerstandsanordnung 12 und die Löchfunkenstreckenanordnung
13 von der Betriebsspannung isolieren. Die volle Betriebsspannung liegt also im
wesentlichen an der Schaltfunkenstrecke i i. Die Schraubenfeder27 unterhalb der
Schaltfunkenstrecke befindet sich auf einem im Vergleich zur Betriebsspannung sehr
geringen Potential.
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Die Schaltfunkenstrecke i i hat keinen so niedrigen Stoßfaktor wie
die Löschfunkenstrecke 13, aber beide zusammen schützen die Widerstandsanordnung
12: es ist nicht erforderlich, daß jedes einzelne der beiden Funkenstreckenelemente
einen äußerst niedrigen Stoßfaktor hat.
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Die Schaltfunkenstrecke hat bei Überspannung normaler Frequenz eine
Ansprechspannung von etwa 125 bis 150 °1o der Nennspannung. Treten solche Überspannungen
auf, so sinkt die Spannung an der Schaltfunkenstrecke i i auf einen gegenüber der
Betriebsspannung sehr geringen Wert und der grölte Teil der Betriebsspannung erscheint
dann an der Löschfunkenstrecke 13, die einen Verluststrom von weniger als i Milliampere
führt,
der durch die Widerstandsringe 44 fließt. Die Löschfunkenstrecken
zwischen den Elektroden 47 sprechen bei einer solchen Beanspruchung nicht an, so
daß in solchen Fällen, wenn die normalen Betriebsverhältnisse lediglich infolge
von Schaltvorgängen. o. dgl. gestört werden, die ebenfalls gewisse Überspannungen
hervorrufen, die an der Schaltfunkenstrecke i i allein auftretende Entladung auch
hier wieder unterbrochen wird.
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Die Ansprechspannung der Schaltfunkenstrecken bei normaler Frequenz.
ist einstellbar durch Verändern der Länge des rohrförmigen Stutzens 26, so daß die
Funkenstrecken 22 in dem elektrostatischen Feld normaler Frequenz, das die Abschlüsse
8 des Gehäuses umgibt, die günstigste Lage einnehmen. Die Stoßansprechspannung wird
durch die Wahl j des Stoffes der Einsätze 25 in den Elektroden herabgesetzt, so
daß ein rasches Ansprechen erzielt wird.
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Im Falle der Beanspruchung durch Stoß-Spannungswellen nimmt der kapazitiv
e Strom, der die verschiedenen Teile des Ableiters durchfließt, sehr stark zu, so
daß die kapazitiven Wirkungen auf die Spannungsverteilung längs der. verschiedenen
Teile des Ableiters einen starken Einfluß erhalten. Die Anordnung der Teile ist
so, daß alle unterhalb der Schaltfunkenstrecke befindlichen Teile durch eine verhältnismäßig
große Eigenkapazität gegen Erde überbrückt sind.
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Eine ankommende Wanderwellenstirn wird daher über ,diesen kapazitiven
Nebenschluß einen starken Ladestrom fließen lassen, so daß der größere Teil der
Stoßspannung zunächst auf die Schaltfunkenstrecke entfällt, während sich die Spannung
sehr, rasch aufbaut. Infolgedessen ist die gesamte Stoßansprechspannung des Ableiters
kleiner als die Summe der Stoßansprechspannungen der beiden Funkenstreckenanordnungen
für sich. Die Stoßansprechspannung beträgt nicht mehr als etwa das 2,5fache des
Sicheitehvertes der Nennspannung des Ableiters.
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Spricht die Schaltfunkenstrecke i i an, wenn die Überspannung etwa
das 475- bis 2fache des Scheitelwertes der- Nennspannung beträgt, so spricht auch
die Löschfunkenstrecke 13 an und läßt eine lichtbogenförmige Entladung fließen.
Der Spannungsabfall in der Löschfunkenstrecke 13 nimmt sogleich bis auf einen sehr
kleinen Wert ab, so daß nunmehr der größte Teil der vorhandenen Spannung an dem
ventilartig wirkenden Teil 12 anliegt. Der ventilartig wirkende Teil 12, der nunmehr
eingeschaltet ist, bewirkt die Absenkung der Überspannung, sobald die Blöcke den
Entladungsstoßstrom abführen, wobei der effektive Widerstand der Blöcke mit dem
Zunehmen des Entladungsstromes stark abnimmt. Erreicht der Entladungsstrom den Wert
von i 5oo Amp., so erhöht sich die Entladungsspannung an den porösen Blöcken auf
etwa den 2,.o- bis 2, 5fachen Wert des Scheitelwertes der Nennspannung, bei einem
Entladungsstrom von etwa 2o ooo Amp. ungefähr nur auf das 3,ofache des Scheitelwertes
der Betriebsspannung bzw. der Nennspannung des Ableiters. Nach etwa 4o bis ioo Mikrosekunden
ist der Stoßstrom abgeflossen und die Leitungsspannung nimmt wieder ihren normalen
Wert an. Es fließen dann noch Entladungen über die Funkenstrecken i i und 13, deren
Spannungsabfall niedrig ist, aber der ventilartig wirkende Teil 12 hat den Entladungsstrom
bereits stark verkleinert. Es handelt sich nun um den verhältnismäßig geringen nachfolgenden
Betriebsstrom, dessen Wert etwa 2o bis 3ö Amp. beträgt.
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Nun tritt die Löschfunkenstrecke 13 in Wirkung. Sie besitzt
ein gutes Löschvermögen infolge der großen Zahl im geringen Abstand voneinander
befindlicher Funkenstreckenplatten. Bei einem Strom von etwa 2oAmp. Scheitelwert
werden die Lichtbögen der Löschfunkenstrecke unstabil und verlieren die Fähigkeit
des Wiederzündens nach Stromnulldurchgang. So wird durch die Löschfunkenstrecken
der' Strom auf weniger als i Milliampere herabgesetzt, so daß er leicht durch die
Schaltfunkenstrecke i i vollständig unterbrochen werden kann.
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Die Nebehschlußwiderstände 44 der Löschfunkenstrecken wirken im übrigen
hauptsächlich in der Weise, daß sie die Ansprechspannung der Löschfunkenstrecke
bei normaler Frequenz steuern, da bei normaler Frequenz der Ladestrom, der von dem
Kapazitätseffekt herrührt, verhältnismäßig gering ist, so daß die Unterteilung der
gesamten, den verschiedenen Funkenstrecken aufgedrückten Spannung durch den Nebenschluß
wesentlich beeinflußt wird.
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Die Anwendung einer großen Zahl in Reihe Jiegender Funkenstrecken
macht es schwierig, eine gleichmäßige Spannungsverteilung über die verschiedenen
in Reihe liegenden Funkenstrecken bei normaler Frequenz zu erzielen. Aus diesem
Grunde werden die Nebenschlußwiderstände 44 ebenfalls angewendet, da ohne diese
einzelne Funkenstrecken mehr: als ihre normalen gleichmäßigen Anteile an der Spannung
erhalten würden.
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Die Werte der Widerstände 4..4 sollen so gewählt sein, daß sie größere
Ströme als lediglich die kleinen, bei normaler Frequenz auftretenden Ladeströme
führen können; jedoch sollen sie hoch sein, daß der die Widerstände durchfließende
Strom kleiner ist als der beim Auftreten einer Stoßspannung fließende Ladestrom.
Es wurde gefunden, daß ein Widerstand
zwischen r und 5Megohm pro
1:V Nennspannung eine vorteilhafte Bemessung darstellt. Insbesondere wurde ein Wert
voll 2, 5 Megolim pro kV mit gutem Erfolg erprobt.
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Die Ansprechspannung der Löschfunkenstrecken ist weitgehend abhängig
von dem Grad der Gleichmäßigkeit der Spannungsverteilung längs der in Reihe liegenden
Funkenstrecken, die ohne Anwendung der Widerstände-14 auch im besonders starken
:Maße durch äußere Verhältnisse Feuchtigkeit, Schnee usw. beeinflußt werden würde.
Auch mit Bezug hierauf sind die Widerstandsrinne .1I voll Vorteil.
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Die Funkenstreckenanordnungen nach Fig. d. haben eine besonders niedrige
Stoßansprechspannung. Dies dürfte durch Koronaerscheinungen zu erklären sein, welche
an den Auflagestellen 58 (Fig. d.) zwischen den Isolierringen 5 1 und den
Elektrodenplatten 47 auftreten, an der Stelle, wo der Körper der Elektrodenplatte
an den Vertiefungen .t8 und .49, besonders an der inneren Vertiefung d.8, zurückzuspringen
beginnt. Diese Koronaerscheinungen treten ebenso beim Anlegen normaler Betriebsspannung
all der Löschfunkenstrecke auf, wie auch bei Stoßüberspannung nach dem Ansprechen
der Schaltfunkenstrecke, oder wenn die Schaltfunkenstreckenanordnunweggelasseil
würde. Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, die Lö schfunkenstreckenanordnung durch
Anwendung der Schaltfunkenstrecke von der Betriebsspannung zu isolieren.
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Die erwähnten Koronaerscheinungen bestehen in ultravioletten Emanationen,
die nach innen in den Bereich der Hauptfunkenstrecke 59 zwischen den flachen
mittleren Teilen der Elektrodenplatten .I7 vordringen, dort den Raum ionisieren
und den Ansprechvorgang begünstigen, indem sie zunächst eine Glirnm- . entladung
und dann einen Lichtbogen zustande bringen. Durch Versuche wurde gefunden, daß beim
gleichen Elektrodenabs fand, aber weggelassenen Isolierringen 51 der Koronaeftekt
nur zwischen den im weiten i Abstand befindlichen Teilen der Platten auftrat und
den Bereich 59 nicht erreicht, womit eine wesentliche Erhöhung der Stoßansprechspannung
und des Stoßfaktors der Lösch- ' funkenstrecke verbunden war.
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Es ist besonders vorteilhaft, die Schaltfunkenstrecke und die Löschfunkenstrecke
so j weit wie möglich voneinander entfernt anzuordnen, um auf diese Weise
die Wirkung des kapazitiven Nebenschlusses zti begünstigen und eine arithmetische
Addition der zu vermeiden. Dies gilt tvenigstens für die Ableiter für Nennspanilungen
oberhalb voll z6 kV. Da jede Funkenstreckenan ordnung zur Erzielung einer glejcliförmigetl
Arbeitsweise unabhängig von den atmosphärischen Bedingungen in einem hermetisch
verschlossenen Gehäuse untergebracht ist, werden zweckmäßig getrennte Gehäuse
16, 17 angewendet. Bei Ableitern für verhältnismäßig niedrige Nennspannungen
dagegen ist es vorteilhaft, beide Funkenstrecken in einem gemeinsamen hermetisch
abgeschlossenen Gehäuse anzuordnen.
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Einen solchen Ableiter, der für eine Nennspannung von 15 1X geeignet
ist, zeigt Fig. ,;. Hier besitzen die Schaltfunkenstrecke t i und die Löschfunkenstrecke
13 ein gemeinsame:. dichtes Gehäuse 61, das auf seiner Außenseite finit einem metallenen
Schirm 66 versehen ist, welcher mit der oberen metallenen Kappe des Gehäuses leitend
verbunden ist. Der Schirm 66 hat den Zweck, die Schaltfunkenstreckenanordnung i
i beim Auftreten einer Stoßspannung früher ansprechen zu lassen als die Löschfunkenstreckenanordnung
13, so dal3 die Stoßansprechspannung des Ableiters nicht etwa gleich der der Summe
der Ansprechspannungen der beiden verschiedenen Funkenstreckenanordnungen ist.
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Diese Bauart mit Schirmen ist besonders für Nennspannungen unter 16
kV geeignet, während sie bei höheren Nennspannungen wegen des hohen Spannungsgradienten
latigS der Rohrwandung 61 tveniger in Frage kommt.
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Bei Fig. i his 4. wird durch die Widerstandsringe 44 eine Art Potentiometer
läng; derLöschfunkenstreckenailordnungengebilde t; es genügt jedoch unter Umständen
eine bloße kapazitive Kupplung der Einzelelemente ohne dazwischenliegende leitende
bzw. halbleitende Verbindung.
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Fig.5 zeigt eine Ausführungsform der Löschfunkenstreckenanordnung
bei Verwendung solch einer kapazitiven Kupplung z-,vischen den Potentiometerpunkten
und den dazwischenliegenden Elektroden der U>sclifunkenstrecke. Das lierinetisch
verschlossene Gehäuse 71 ist mit einer hocholittligen Potentionieteranordnung, die
auf seiner Attl')enscite angeordnet ist verbunden. Im Gegensatz zti der Ausführungsform
nach sind Widerstandsringe .Id. und federnde Scheiben 32 nicht vorhanden; es sind
lediglich die Elemente der Funkenstrecl~e .t5 unter Zwischenfügung von Isolierringen
;i zu einem langen Stapel zusaintnengesetzt. Als Potetitiotneteraftordtittiig sind
auf der Außenseite des Gehäuses eilte Anzahl von Widerstandsstäben 74 angeordnet,
die in Reihe geschaltet sind. Jeder besitzt Metallkappen ; 5 und ist durch eilte
ler@iindtitig 76 all einen auf der Gehätisewandtin angebrachten -Metallring ; 7
angeschlossen. .auf diese Weise wird bei der Ausführtuigsforin eine gleichmäßige
Spannungsverteilung über die gesamte Länge der Lö scllftntlcei:-strecken geschaffen.