DE748171C - UEberspannungsschutzeinrichtung - Google Patents

Description

• Überspannungsschutzeinrichtung Es ist bekannt, elektrische Anlagen, insbesondere Freileitungen, mit Schutzfunkenstrecken auszurüsten, welche die schwächste Stelle der Anlage bilden, und über welche etwa auftretende Überspannungswellen abgeleitet werden. Für den Überspannungsschutz hat man beispielsweise mit Druckgas beblasene Funkenstrecken vorgeschlagen. Es ist auch angegeben worden, bei der Verwendung von zwei Funkenstrecken in Reihenanordnung die eine auf die günstigste Löschdistanz und die andere so einzustellen, daP die Ansprechspannung der Gesamtanordnung den erforderlichen Wert besitzt. Bei dieser Anordnung mit zwei je für sich einstellbaren Funkenstrecken hat man auch eine Elektrode der beblasenen Funkenstrecke beweglich gemacht, zwecks Vergrößerung der= Durchschlagsstrecke -über die günstigste Löschdistanz hinaus in den Fällen, wo die Druckerzeugung versagt, um das Ansprechen des Ableiters zu verhindern. Es ist ferner bereits bekannt, eine Ableiterfunkenstrecke innerhalb eines mit Luft oder Gas gefüllten Behälters anzuordnen und in Reihe damit eine Schaltstelle für die Stromunterbrechung zu legen, an welcher der Lichtbogen durch die vom Lichtbogen der Funkenstrecke selbst erzeugte Luft- oder Gasströmung aus dem Behälter heraus beblasen und gelöscht wird. Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, daß durch die vom Lichtbogen der Funkenstrecke erzeugte Luft eine wirksame Löschung des Lichtbogens an der zweiten Schaltstelle nicht erzielt werden kann, weil diese Luft ungenügenden Druck besitzt und vorionisiert sowie angewärmt ist, also nur geringe isolierende und kühlende Wirkung besitzt. Schließlich sind auch Schutzeinrichtungen bekannt, welche aus der Reihenschaltung einer Luftfunkenstrecke und eines 1,öselir(ilires, z. B. aus organischem Material, mit zwei Elektroden bestehen., welches den bei einer Lichthogenbildung zwischen seinen Elektroden nachfließenden Strom dadurch unterbricht, daß die dabei erzeugten Gase den Lichtbogen bespülen und entionisieren und somit löschen: Auf diese `'eise wird erreicht, daß sich der Überschlag an der Funkenstrecke nicht zu einer Betriebsstörung auswirken kann. Die Anwendung einer solchen Schutzeinrichtung ergibt die Möglichkeit, die Isolierabstände in Hoclispannungsschaltanlagen zu verkleinern, die sich aus der grundsätzlichen Forderung ergeben, daß die Isolationsfestigkeit der Schaltanlage größer ist als diejenige der Freileitung. Es hat sich indessen gezeigt, daß die Löschwirkung der Löschröhre iiii üblichen Stromgebiet nicht überall gleich einwandfrei ist, insbesondere ist die Unterbrechung kleiner Ströme meist unsicher. Diese Schwierigkeit wächst mit zunehmender Betriebsspannung. Der Ersatz des Löschrohres durch einen Ölschalter erweist sich wegen seiner langen Abschaltzeit als ungeeignet, weil der über die Funkenstrecke fließende Strom, der ein Kurzschlußstrom sein kann, zu lange dauern würde, so daß im Leitungsnetz unerwünschte Betriebsstörungen entstehen können.
• Gegenstand der Erfindung ist nun eine Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, bestehend aus einer Funkenstrecke und einer beblasenen Unterbrechungshtelle für den nach Erde abfließenden Strom in Reilienandrdnung, bei der die geschilderten Mängel dadurch behoben sind, daß für die Stromunterbrechung ein Schaltelement benutzt wird, dessen Trennkontakte von einem unter Druck stehenden Löschmittel beblasen werden, welches außerhalb des Schaltelementes erzeugt und aus einem dauerndunter Druck gehaltenen Vorratsbehälter über ein Bläsventil den Kontakten des Schaltelementes zugeführt wird, die hierbei getrennt «-erden. Die Einrichtung gemäß der Erfindung bietet Grwähr für die sichere Löschwirkung sowohl bei kleinen als auch bei großen Strömen und bei jeder Betriebsspannung, weil das Löschmittel dein Lichtbogen der Schaltstelle bei seiner Bildung sofort unter hohem Druck in genügender Menge zugeführt wird, so daß er intensiv gekühlt und entionisiert wird. Außerdem ergeben sich sehr kleine Abschaltzeiten, so daß beim Ansprechen der Überspannungsschutzeinrichtung tiiierwiinsclite Betriebsstörungen ini Leitungsnetz nicht entstehen können.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch im Schnitt durch das Schaltelement dargestellt.
• Die Einrichtung zum Schutz der Leitung c. besteht aus der Luftfunkenstrecke b, z. D. einem Hörnerableiter üblicher Bauart und .lein damit in Reihe angeordneten Schaltelement c, das auf den geerdeten Druckluftbehälter d aufgebaut ist, der in bekannter Weise von einer Drticl;luftversorgungsanlage gespeist und dauernd auf einem bestimmten Druck gehalten wird. Die Trennkontakte des Schaltelementes c bilden den Abschluß einer ,j ins einem Isolator bestehenden Kontaktkaininer E', der die Druckluft aus dem Behälter d über das Blasventil f zugeführt wird. Da: Blasventil kann in Abhängigkeit von dem bei einem Überschlag der Funkenstrecke nach Erde abfließenden Strom durch ein Relais p elektropneumatisch gesteuert «-erden, wobei die Kontakte des Schaltelementes durch die in die Kontaktkammer einströmende Druckluft getrennt «-erden und gleichzeitig der Offnungslichtbogen zwischen ihnen entionisiert und gelöscht wird. Dabei kann entweder nur einer der Trennkontakte oder es können auch beide Kontakte gegeneinander bewegt werden. Zweckmäßig wird dafür gesorgt, daß die Trennkontakte selbsttätig wieder schließen. Beim Ausführungsbeispiel ist der feste Kontakt g des Schaltelementes c geerdet, und der bewegte Kontakt Ir ist finit dem einen Pol des Hörnerableiters b verbunden. Die Anordnung kann selbstverständlich auch umgekehrt sein, ebenso kann der Kontakt lt. als Düse ausgebildet sein, die in einen Auspuffraum k mit Schalldämpfer mündet.
• Die Erdung des einen Kontaktes g. des Schaltelementes c kann entweder unmittelbar oder mittelbar über einen Hilfslichtbogen erfolgen. Dieser Hilfslichtbogen kann zwischen Hilfselektroden des Schaltelementes gebildet werden, wozu beispielsweise die Hilfsfunkenstrecke in den festen Kontakt des Schaltelementes eingebaut sein kann. Der feste Kontakt g wird dann zweckmäßig in das Isolierrohr i so eingebettet, daß er mit einem in das Isolierrohr ragenden Fortsatz des Blasventils f die Hilfsfunkenstrecke bildet. Der an dieser Hilfsfunkenstrecke erzeugte Hilfslichtbogen kann nun unter Ausnutzung seiner Licht-, Wärme- oder Druckwirkung dazu benutzt werden, das Blasventil f entgegen dein Druck der I3lasluft im Behälter d zu öffnen, wie beim Ausführungsbeispiel angenommen. Da Blasventil f besitzt einen Kolben n1, der in dein Isolierrohr i gleitend geführt ist und der finit dein verlängerten Ende des Kontaktes g des Schaltelementes c die Hilfsfunkenstrecke o bildet. Die Hilfsfunkenstrecke o kann dadurch zum Betätigen des Blasventils benutzt werden, daß durch den Hilfslichtbogen ein Explosivstoff zur Zündung gebracht wird, der in dein durch den Kolben in abgeschlossenen zvlindrischen Gleitraum des Isolierkörpers i. untergebracht ist. Die Elektroden der Hilfsfunkenstrecke können auch durch einen Schmelzkörper verbunden sein, bei dessen Durchschmelzen der Explosivstoff entzündet wird. Für die Druckerzeugung kann ferner eine leicht kogdensierbare, sich nicht zersetzende Flüssigkeit, z. B. Quecksilber, verwendet werden. Zur eventuellen Erhöhung des Druckes auf dem Kolben 7n können auch zusätzliche Mittel vorgesehen sein. Bei Benutzung einer-Flüssigkeit (Quecksilber) für die Druckerzeugung werden zweckmäßig besondere Dichtungen vorgesehen, um Flüssigkeitsverluste zu verhüten. Für die Steuerung des Blasventils -kann auch eine vom Hilfslichtbogen beeinflußte Fotozelle benutzt werden. Auch ist es ohne weiteres möglich, den Hilfslichtbogen außerhalb des Schaltelementes zu erzeugen und mit Hilfe der beschriebenen Mittel das Blasventil zu steuern. Anstatt das Blasventil f unmittelbar vom Hilfslichtbogen zu steuern, besteht die Möglichkeit, den Hilfslichtbogen ,zur Steuerung eines Hilfsventils zu benutzen, welches seinerseits das Blasventil öffnet.
• Eine weitere Ausführungsmöglichkeit besteht darin, den Kontakt g des Schaltelementes als Schaltrohr zu benutzen, das aus dem Isolierrohr i mit dem in das Rohrinnere nur wenig hineinverlängerten Schaltkontakt g und dem gleitend darin geführten Kolbenansatz in des Blasventils f als Elektroden besteht. Auch in diesem Falle wird beim Ansprechen der Ü herspannungsschutzeinrichtung durch den im Schaltrohr auftretenden Funkenüberschlag ein Druck erzeugt, durch den der Kolben nz vorgetrieben und das Blasventil f geöffnet und nach Entionisieren und Löschen des Öffnungslichtbogens zwischen diesem selbsttätig geschlossen werden. Das Löschrohr dient dabei für das Abschalten kleiner Ströme, während bei Auftreten großer Ströme die Druckerzeugung durch den Hilfslichtbogen so groß ist, daß das Blasventil f betätigt wird und die Abschaltung durch das Schaltelement g, li erfolgt.
• In Reihe mit der Funkenstrecke b und den Trennkontakten g, Iz und somit parallel zur Hilfsfunkenstrecke ö bzw. dem Schaltrohr kann der Widerstand yz geschaltet sein, der durch die ihm parallele Funkenstrecke o kurzgeschlossen wird, sobald die Spannung am Widerstand einen bestimmten Wert überschreitet. Dies bietet insbesondere bei Verwendung einer stromabhängigen Auslösung durch ein Relais p für die Steuerung des Blasventils f den Vorteil, daß diese Auslösung nur so lange -wirksam ist, .als der nach Erde abfließende Strbm durch den Widerstand n begrenzt ist, während bei Kurzschluß des Widerstandes :die Auslösung in der geschilderteil Weise durch den Hilfslichtbogen erfolgt.. Die stromabhängige elektropneumatische Steuerung kann dabei in bekannter Weise sowohl unmittelbar als auch mittelbar über ein Hilfssteuerventil auf das Blasventil f einwirken.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Überspannungsschutzeinrichtung für elektrische Anlagen, bestellend aus einer Funkenstrecke und einer beblasenen Unterbrechungsstelle für den nach Erde abfließenden Strom in Reihenanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß für die Stromunterbrechung ein Schaltelement (c) benutzt wird, dessen Trennkontakte (g, lt) voll einem unter Druck stehenden Löschmittel beblasen werden, welches außerhalb des Schaltelementes erzeugt und aus einem dauernd unter Druck gehaltenem Vorratsbehälter über ein Blasventil den Kontakten (g, k) des Schaltelementes zugeführt wird, die hierbei getrennt werden.
2. 2. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkontakte (g, lt) des Schaltelementes (c) den Abschluß . einer aus einem Isolator bestehenden Kontaktkammer bilden.
3. 3. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Trennkontakt des Schaltelementes geerdet ist und der andere Trennkontakt mit dem einen Pol der Funkenstrecke in Verbindung steht.
4. 4. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 3, dadurch gekennzeichilet, daß die Erdung des einen Trennkontaktes über einen Hilfslichtbogen (c) herbeigeführt wird.
5. 5. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und d., dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfslichtbogen für die Erdung des einen Trennkontaktes zwischen Hilfselektroden des Schaltelementes erzeugt wird.
6. 6. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsfunkenstrecke für die Erzeugung des Hilfslichtbogens an dem Trennkontakt (g) des Schaltelementes (c) angebaut ist.
7. 7. Überspannungsschutzeinrichtungnach Anspruch i sowie 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hilfslichtbogen erzeugte Licht-, Wärme- oder Druckwirkung benutzt wird, das Blasventil (f) entgegen dem Druck des Löschmittels zu öffnen. B. Überspannungsschutzeinrichtungnach Anspruch. i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsliehtbogen eine Fotozelle beeinflußt. 9. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfslichtbogen einen Explosivstoff zur Entzündung bringt. io.Überspannungsschutzeinrichtungnach Anspruch i und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die den Hilfslichtbogen erzeugenden Elektroden durch einen Schmelzkörper verbunden sind, bei dessen Durchschmelzen der Explosivstoff entzündet wird. i i. überspannun@gsschutzeinrichtung nach Anspruch i sowie 9 und io, dadurch gekennzeichnet, daß für die Druckerzeugung eine leicht kondensierbare, sich nicht zersetzende Flüssigkeit (Quecksilber) verwendet ist. 12. Überspannungsschutzeinrichtüng nach Anspruch i und 7 bis i i, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel zur Erhöhung des vom Hilfslichtbogen erzeugten Druckes vorgesehen sind. 13. überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch die vom Hilfslichtbogen erzeugte Licht-, Wärme- oder Druckwirkung ein Steuerkolben (m) für das Blasventil gesteuert wird. i4.Überspannungsschutzeinrichtunig nach Anspruch i und 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfslichtbogen außerhalb des Schaltelementes (c) erzeugt wird. 15. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der feste Trennkontakt (g) des Schaltelementes als Schaltrohr dient und aus einem Isolierrohr mit zwei darin angebrachten Elektroden für die Hilfsfunkenstrecke bestellt, von welchen die eine den festen Trennkontakt bildet. 16.Überspannungsschutzeinrichtungnach Anspruch i und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem festen Trennkontakt (j) als Gegenelektrode der Hilfsfunkenstrecke arbeitende Elektrode im Schaltrohr gleitend geführt und mit dem Blasventil mechanisch verbunden ist. 1 Überspannungsschut7einrichtung nach' 7-_#nspruch i und 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfslichtbogen zur Steuerung eines Hilfsventils benutzt wird, welches seinerseits das Blasventil öffnet. 18. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blasventil in Abhängigkeit vom Strom elektropneumatisch durch ein Relais (p) gesteuert wird. i9. Überspannungsschutzeinr ichtung nach Anspruch i bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennkontakte des Schaltelementes selbsttätig wieder -geschlossen «-erden. 2o. Überspannungsschutzeinrichtung nach ' Anspruch i bis i9, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Funkenstrecke und den Trennkontakten ein Widerstand (n) geschaltet ist. 21. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i und 2o, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand durch die parallele Hilfsfunkenstrecke (o) kurzgeschlossen wird, sobald die Spannung am Widerstand einen bestimmten Wert überschreitet. a 22. Überspannungsschutzeinrichtung nach Anspruch i, 18, 2o und 21, dadurch gekennzeichnet, daß die stromabhängige Relaisauslösung nur so lange erfolgt, als der Strom durch die Widerstände begrenzt ist, während bei ILurzschluß des Widerstandes die Auslösung durch den Hilfslichtbogen erfolgt. Zur Abgrenzung des Anmeldungsgegenstandes vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: deutsche Patentschriften ..... N r. 54 513, 543 696 545 246, 618 387: I'SA.-Patetlt.clirift . . . . . . . . . - 52o 8oc).