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Einrichtung zum Schutz von Schaltgeräten, insbesondere Innenraumgeräten,
gegen Uberspannungen Die elektrischen Starkstromanlagen werden heute weitgehend
gegen den störenden Einfluß von Überspannungen geschützt. Zu diesem Zweck werden
die Anlagesteile so angeordnet und bemessen, daß sie den betriebsbedingten Überspannungen
ohne besondere Schutzeinrichtungen standhalten sollen. Dieser Forderung entsprechen
die heutigen Prüfvorschriften der @Iochspannungsgeräte bezüglich Schlagweibe und
überschlagsspannung. Dagegen lassen sich die atmosphärischen Störungen, vor allem
Überschläge, die durch Blitz hervorgerufen werden, nicht vermeiden, können. aber
an solche Stellen der Anlage geleitet werden, wo sie den Betrieb möglichst.wenig
stören.
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Die Auffassungen darüber, wie der Schutz der Anlagen gegen die Überspannungen
atmosphärischen Ursprungs am zweckmäßigsten angebracht wird, haben sich noch nicht
zu einem einheitlichen Standpunkt verfestigt. Beim modernen Üb.erspannungsschutz
bedient man sich im allgemeinen der Schutzfunkenstrecke oder des Überspannungsableiters
oder beider Schutzelemente gleichzeitig in abgestufter Wirkungsweise, zunächst für
das Verteilungsnetz. Sollten dennoch gefährliche Überspannungen über diese Schutzstufe
hinaus
in die U'erlze gelangen, so werden die wertvolleren Anlagenteile,
besonders Maschinen und Transformatoren, gegen Durchschläge durch Außenableiter
geschützt.
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Die Koordination der Hochspannungsgeräte selbst, die vor allem darin
besteht, daß man Überschläge nur gegen Erde und nicht zwischen den Phasen oder über
die Trennstelle auftreten läßt, dient einerseits dem Schutze der wertvollerem Anlagenteile
an sich, anderseits der Aufrechterhaltung des Betriebes. Um diesen Zweck zu erreichen,
müssen bei Schaltgeräten die Cberschlagsspannungen und damit die Schlagweiten zwischen
den Schalterphasen und diejenigen an dien Trennstellen größer sein als die zwischen
leitenden Teilen und Erde. Untersuchungen, speziell bei Innenraumgeräten, haben
jedoch gezeigt, daß die Schlagweiten zwischen den Phasen und an der Trennstelle
bei Beachtung der genannten Forderung schon unwirtschaftlich groß werden. Bei Freiluftgeräten,
bei denen allgemein von der Schutzfunkenstrecke Gebrauch gemacht wird, kommt man
praktisch mit einander gleichen Schlag-,veiten an den drei genannten Stellen durch.
Dabei werden die Funkenelektroden entweder nur an der Erdseite oder mir an der Leitungsseite
oder an der Erd- und Leitungsseite des Isolators angebracht.
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Die Erfindung bezweckt nun, auch die Innenraumgeräte mittels Schutzfunkenstrekken
wirtschaftlich zu koordinieren. Dabei wird von der bekannten Tatsache Gebrauch gemacht,
daß eine Funkenstrecke, bestehend aus Spitze-Platte, bei positiver Spitze die niedrigere
Stoßüberschlagsspannung aufweist als bei negativer Spitze, während jede andere Anordnung,
wie Spitze-Spitze, Kugel-Kugel usw., bei gleicher Schlagweite wesentlich höhere
Überschlagsspannung aufweist, Demgemäß besteht die Erfindung darin, daß als Spitze
wirkende Funk enelektroden, die sowohl an der leitungsseitigen als auch an der erdseitigen
Isolatorarmatur der Geräte angeordnet sind, durch gegenseitiges Versetzen so weit
voneinander entfernt angebracht sind, daß der Funke nicht zwischen zwei solchen
Spitzen, sondern nur zwischen einer Spitze und der ihr gegenüberliegenden Armatur
überspringt, so daß trotz hoo@dination der Schaltgeräte die Schlagweite zwischen
den Schalterphasen und an der Trennstelle derjenigen der Schalterisolatoren gleichgemacht
werden kann.
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Das Ausführungsbeispiel der Zeichnung zeigt einen dreiphasigen Druckluftschalter
für Innenräume in Vorderansicht, Fig. i, und Seitenansicht, Fig. :2: bei letzterer
ist die vordere Schalterphase entfernt. Der Schalter wird von seinem an einer Wand
a. befestigten Druckluftbebälter b getragen. in diesem -sitzen die beiden Traversen
c und d für die sechs Isolatoren e und f. Jeder der drei oberen. Isolatoren f trägt
eine Druckluftschaltkammer b mit oben aufgesetztem Schalldämpfer lt, Anschlußklernme
i. und unten angelenktetn Trennmesser in.. Der feiste Gegenkontakt des Trennmesser:
finit der zweiten Anschlußlzletnme bz sitzt am Kopf des unteren Isolators e. An
den Köpfen der drei unteren Isolatoren e sind nun nach außen gerichtete Spitzenelektroden
n- und ebenso an den Köpfen der oberen Isolatoren f Spitzenelektroden c angebracht,
die eine Schutzfunkenstrecke zwischen Isolatorkopf und Isolatorsockel bilden. Weitere
Spitzenelektroden befinden sich in der Mitte zwischen den Schalterpliasen auf dien
geerdeten und mit den Isolatorsockeln leitend verbundenen Traversen c und d, und
zwar die Elektroden p auf der Traverse c und die Elektroden d auf der Traverse d.
Dadurch ist für jede Polarität der Überspannung ein minimaler Überschlagsweg Spitze-Platte
gebildet, der kürzer ist als die Entfernung r zwischen zwei Spitzen ii-p bzw. o-<1,
so daß die Schlagweiten s zwischen den Schalterphasen und die Trennstrecken t entsprechend
kurz gehalten werden können. und zwar der Überschlagsweg ti bei positiver und der
Überschlagsweg z# bei negativer Leitung. (In der Zeichnung e=rscheinen die Strecken
r und z, nicht in ihrer wahren Länge, sondern verkürzt.) Der Ausdruck »Platte« ist
ebenfalls nur relativ zu verstehen, denn gegenüber einer Spitzenelektrode wirkt
jeder anders geformte Metallkörper wie eine Platte.
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Die Spitzenelektroden ]>rauchen dicht an den in der Zeichnung angegebenen
Stellen zu sitzen. Beispielsweise können die Spitzen der Leitungsseite, also die
an den Isolatorköpfen befestigten Spitzen, auf den einander zugewandten Seiten der
Isolatoren und die Spitzenelektroden der Erdseite auf den der Trennstelle abgewandten
Seiten der Isolatoren angeordnet werden, so daß die Spitzen an hopf und Fuß jedes
Isolators um iSo° gegeneinander versetzt sind. Auch die umgekehrte Anordnung ist
möglich, ferner jede Versetzung der Spitzen des gleichen Isolators uin 9o° oder
mehr, z. B. um 1«o°. Wesentlich ist dabei nur, daß der obengenannte Zweck der Erfindung
erreicht wird.
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Ebensowenig wie es nötig ist, daß der Begriff ;>Platte« im wörtlichen
Sinn erfüllt ist. ist es erforderlich, für die Spitzenelektroden eine Spitze in
wörtlicher Bedeutung zu nehmen. Maßgebend ist nur die technische Wirkung, daß der
Überschlag in der positiven Richtung bei niedriger Spannung erfolgt als in der negativen
Richtung. Auch ein am freien Ende abgerundeter oder abgeflachter Elektrodenstab
kann
gegenüber einer räumLich mehr ausgedehnten Elektrode die genannte Wirkung haben,
selbst dann, wenn er am freien Ende mit einer kleinen Kugel versehen ist.
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Um einen sicheren Schutz zu gewähren, braucht die Überschlagsstrecke
zwischen der Funkenelektrode und der Armatur nur wenig kleiner zu sein als die Schlagweite
des Isolators. Durch die Erfindung wird somit letztlich der Zweck erreicht, die
Bauteile des Schalters weit näher als bisher zulässig aneinanderzurücken und so
Werkstoff und Platz zu sparen, unter voller Wahrung der Koordination des Schalters.