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Vorrichtung zur Verminderung von Rücküberschlagsspannungen Blitzschutz-
oder Erdseile auf Hochspannungsfreileitungen haben bekanntlich den Zweck, z. unmittelbare
Blitzeinschläge in die Leiterseile und a. bei Blitzeinschlägen in die Leitungsmaste
(Tragwerke) oder die Erdseile den sogenannten Rücküberschlag an den Isolatoren zu
verhindern. Dieser Rücküberschlag an den Isolatoren kommt dadurch zustande, daß
der über den getroffenen Mast zur Erde abfließende Blitzstrom diesen Mast auf eine
Spannung aufladet, die dem Blitzstrom und dem Mast-Erd-Übergangswiderstand verhältnisgleichist
und bei ihohen Blitz-Stromstärken und/oder zu hohem Erdübergangswiderstand zu Rücküberschlägen
anden Isolatoren führen kann.
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Schutzmaßnahmen gegen solche Rücküberschläge der Isolatoren sind demzi4folge:
a) Erhöhung der Stoßüberschlagspannung für die Leiterseilisolation, b) möglichst
niedrige Erdübergangswiderstände der Maste, wobei als Erdübergangswiderstand der
beim Stoßstromdurchgang wirksame Ausbreitungswiderstand gilt, c) Entlastung der
einzelnen Mast-Erd-übergangswiderstände von dem zur Erde fließenden Blitzstrom,
d. h. seine Ableitung über möglichst viele Masten zur Erde.
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Zu der unter a genannten Maßnahme gehört die Einschaltung von isolierenden
Holz-. Strecken. Sie ist von selbst vorfanden bei Holzmastleitungen ohne Erdseil.
Bei Holzmastleitungen- mit Erdseil wird diese Schutzmaßnahme bekanntlich z. B. dadurch
verwirklicht, daß die mit dem Erdseil verbundenen Erdleitungen im Bereich der Leiterseile
schräg
an die Masten heruntergeführt werden. Diese Maßnahme versagt
jedoch bei auf Holzmasten verlegten Leitungen ohne und mit Erdseil an solchen. Masten,
deren Isolatorenstützen bzw. Aufhängepunkte geerdet werden müssen.
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Bei Masten aus Eisen oder Beton bzw. sonstigen Tragwerken aus nicht`
solierenden, d. h. leitenden Baustoffen ist es zwar bekannt, die Stoßispannungsfestigkeit
der Leiterseilisolation durch Verwendung hölzerner Mastquerarme zuerhöhen. Hölzerne
Ouerarme an Eisen-oder Betonmasten haben jedoch den Nachteil, daß sie wegen ihrer
vorzeitigen Zerstörung durch Fäulnis etwa alle -o Jahre ausgewechselt werden müssen;
zudem ist ihre Verwendung bei Leitungen hoher und höchster Spannungen wegen unzureichender
Festigkeit unmöglich.
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Es ist weiterhin bekannt, die Stoßspannungsfestigkeit für die Leiterseilisolation
durch Verwendung von Isolatoren höherer Spannungsreihen bzw. entsprechend vielgliedriger
Isolatorenketten zu erhöhen; sie scheidet aber im allgemeinen wegen der damit verbundenen
wirtschaftlich nicht tragbaren Kosten aus.
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Der unter b erwähnten Maßnahme sind, je nach den vorliegenden Erdbodenverhältnissen,
untere Grenzen gesetzt; sie verursacht außerdem erhebliche zusätzliche Kosten, die
bei ungünstigen Bodenverhältnissen große, die Leitungen oft sehr verteuernde Beträge
erreichen können.
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Die einzige zur Zeit bekannte Schutzmaßnahme nach c besteht in der
z'lnwendung eines oder mehrerer Erdseile. Die Schutzwirkungen dieser Erdseile sind
durch die Forschung und Betriebsergebnisse hinreichend geklärt. Diese Schutzwirkungen
sind verschieden, je nachdem die Blitzeinschläge in die Maste (Fall i) oder in das
Erdseil (Falle) erfolgen, wie sich z. B. aus den schematischen Darstellungen gemäß
Abb. i und 2 ergibt. Hierbei stellt dar Abb. i die durchschnittliche Verteilung
des Blitzstromes bei Masteinschlägen (Fall i), Abb. 2 die durchschnittliche Verteilung
des Blitzstromes bei Erdseileinschlägen (Fall e). Die nachstehenden, für eine Leitung
mit einem Erdseil geltenden Betrachtungen gelten sinngemäß auch für Leitungen mit
mehreren Erdseilen.
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Nach Abb. i wird der Strom eines Blitzes, der in einen Mast einer
Hochspannungsleitung. mit Erdseil einschlägt, im allgemeinen z. B. über fünf -Maste,
nach Abb. 2 ein in das Erdseil einschlagender Blitzstrom z. B. über sechs Al#aste
zur Erde abgeleitet. Sehr ungünstig unterscheidet sich Fall i vom Fall 2 insofern,
als bei Fall i der höchste, vom getroffenen Mast abzuleitende Blitzteilstrom im
Durchschnitt noch immer 6o v. H. des gesamten Blitzstromes beträgt.
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Die Schutzwirkung des Erdseiles begrenzt im Falle i die Rücküberschlagspannung
nur auf das etwa o,6fache der Überschlagspan-, nung, die sich bei Ausführung der
Leitung ohne Erdseil ausbilden kann, d. h. das Erd-> -eil schützt gegen Rücküberschlag
im Falle i auch nicht annähernd so geit wie im Falle 2. Fall 2 selbst gestaltet
sich günstiger, wenn es gelingt, die Blitzstromableitung in Rieh-, tun- möglichst
niedriger Überschlagspannungen zu steuern, d. h. den Blitzstrom über mehr als sechs,
d. h. möglichst viele Maste in entsprechend kleinen Teilströmen zur Erde abzuleiten.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine Vorrichtung zur Verminderung
der Rücküberschlagspannungen, bei der der Fall i (Mastblitzeinschlag) in seiner
Endauswirkung grundsätzlich in den günstigeren Fall 2 (Erdseilblitzeinschlag) umgewandelt
und darüber hinaus der Blitzstrom über möglichst viele (mehr als sechs) Maste zur
Erde abgeleitet wird. Zu diesem Zweck sind erfindungsgemäß außer unmittelbar galvanisch
mit den Masten verbundenen durchlaufenden Blitzauffangseilen über den Leitungsmasten
mit diesen über Wirkwiderstände oder Blindwiderstände verbundene oder gegen die
Maste durch Nichtleiter abgestützte zusätzliche Blitzauffangseile angeordnet, die
mit den anderen Blitzauffangseilen in einer derartigen Entfernung vom Mast im Spannfeld
verbunden sind, daß der Blitzstrom im wesentlichen auf die durchlaufenden Blitzauffangseile
und damit über viele 'Maste in kleinere Teilströme aufgeteilt zur Erde abgeleitet
wird. Derartige Anordnungen setzen dem unmittelbaren Ab- 1 fließen des Blitzstromes
über den vom Blitz getroffenen Mast einen merkbaren Widerstand ntgegen, belasten
dadurch die benachbarten Maste bzw. deren Erdübergangswiderstände mit größeren Blitzteilströmen
und beteiligen darüber hinaus mehr Maste an der Ableitung des Blitzstromes zur Erde
als bei der bisher bekannten Anordnung des Erdseiles.
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An Hand der Abb. 3 bis 5 sei die Erfindung näher erläutert. In diesen
Abbildungen bedeuten i die Leiterseile einer Drehstromhochspannungsleitttng, 2 den
Halbleiter (Wirkwiderstand), 3 die Drossel (Blindwiderstand), q. das durchlaufende
Erdseil, 5 die unter einem spitzen Winllel nach beiden Seiten in die Spannfelder
geführten Blitzaüffangseile über den Masten, 6, 7 u. 8 die Maste der Hochspannungsleitung,
eine Gewitterwolke,
lo einen Blitzstrom aus Gewitterwolke 9 in Mast
6, i i die metallischen Verbindungsstellen der Blitzauffangseile mit dem durchlaufenden
Erdseil 4, 12 den Nichtleiter (Isolator). Es zeigen Abb.3 rücküberschlagsichere
Erdseile mit Blitzauffangseilen 5 über den Masten 6, 7, 8, abgestützt auf diesen
durch Halbleiter (Wirkwiderstände) 2, z. B. einer starken Stange aus Hartholz, Abb.
4 rücküberschlagsichere Erdseile 4 mit Blitzauffangsellen 5 über den Masten 6, 7,
8, abgestützt auf diesen durch Blindwiderstände 3, z. B. aus einer Eisenstange und
aus deren Rundeisen gewickelter Drosselspule, Abb. 5 rückfiberAchlagsichere Erdseile
4 mit Blitzauffangseilen 5 über den Masten 6, 7, 8, abgestützt auf diesen durch
Nichtleiter (Isolatoren) 1a.
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Schlägt bei den Anordnungen nach Abb. 3 bis 5 ein Blitz in den Mast
6, so findet der Blitzstrom io auf dem Wege zur Erde des Mastes 6 den erheblichen
oder unendlich großen Widerstand z, 3 oder 12 vor, fließt zum größten Teil (Abb.
3 und 4) oder ganz. (Abb. 5) über die Blitzauffangseile 5 nach dem durchlaufenden
Erdseil 4 und von dort über zahlreiche Masten in entsprechend viele Teilströme aufgeteilt
zur Erde. Die Erdübergangswiderstände aller sich an der Blitzstromabteilung beteiligenden
Masten werden dabei mit nur kleinen Blitzteilströmen belastet, d. h. alle Masten
werden auf nur sehr geringe Spannungen aufgeladen, und es werden somit Rücküberschläge
sicher vermieden. Am Mast 6, in dessen Blitzauffangseil 5 der Blitz eingeschlagen
hat, lassen die metallischen Verbindungsstellen ii des Blitzauffangseiles 5 mit
dem durchlaufenden Erdseil 4 die Blitzteilströme ungehindert auf das Erdseil 4 in
Richtung der Masten 7 und 8 abfließen, jedoch in nur sehr geringem Ausmaß auf den
getroffenen Mast 6 selbst zurückfließen.
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Es ist bereits bekannt, die durchlaufenden Erdseile für eine Höchstspannungsleitung
über den Masten isoliert zu verlegen und mittelbar über Ankerseile und besondere,
im Erdboden verlegte kupferne Erdungsbänder leitend mit den Mastfüßen zu verbinden.
Bei der Anordnung nach der Erfindung werden jedoch weder die durchlaufenden Erdseile
auf @_ den 1lasten isoliert verlegt noch werden die Erdseile in dieser bekannten
Weise mittelbar mit den Masten leitend verbunden, sondern sie stehen in unmittelbarer
leitender Verbindung mit den Mastköpfen.