DE977281C

DE977281C - Surge arresters

Info

Publication number: DE977281C
Application number: DEA1626A
Authority: DE
Inventors: Erland Nilsson; Svend Voerts
Original assignee: ASEA AB
Current assignee: ABB Norden Holding AB
Priority date: 1949-06-18
Filing date: 1950-05-14
Publication date: 1965-09-23

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBENAM 23. SEPTEMBER 1965ISSUED SEPTEMBER 23, 1965

A 1626 VIII b/ 21 cA 1626 VIII b / 21 c

übersp annungs ableiterSurge arresters

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Überspannungsableiter mit einer Mehrzahl reihengeschalteter Funkenstrecken und in Reihe damit angeordneter spannungsabhängiger Widerstände. Von solchen Ableitern wird verlangt, daß erstens bei einem gewissen Stromstoß der Spannungsabfall über dem Ableiter so niedrig wie möglich wird, daß zweitens der Überspannungsableiter den von der Netzspannung verursachten Folgestrom unterbricht und daß er drittens, ohne beschädigt zu werden, einer Anzahl nacheinanderfolgender Stromstöße widerstehen kann. Die erste und die letzte Forderung werden erfüllt, wenn die in dem Ableiter eingebauten Widerstände einen genügend großen Querschnitt haben, denn mit einem großen Querschnitt ist auch ein großes Volumen der spannungsabhängigen Widerstände und damit eine kleine spezifische Strombelastung verbunden, wodurch einerseits die Spannung über dem Widerstand klein und andererseits das Vermögen, eine Mehrzahl nacheinanderfolgender Stromstößeauszuhalten, groß wird.The present invention relates to electrical surge arresters with a plurality of spark gaps connected in series and arranged in series therewith voltage-dependent resistances. Such arresters are required, first, to have a certain current surge the voltage drop across the arrester is as low as possible that Second, the surge arrester interrupts the follow-up current caused by the mains voltage and, thirdly, without being damaged, a number of consecutive electrical surges can resist. The first and the last requirement are met if the ones built into the arrester Resistors have a sufficiently large cross-section, because with a large cross-section is also a large volume of voltage-dependent resistances and thus a small one specific current load connected, whereby on the one hand the voltage across the resistor is small and, on the other hand, the ability to withstand a plurality of consecutive power surges is great will.

Um das Ableitungsvermögen eines Überspannungsableiter zu vergrößern, wäre es deshalb naheliegend, den Querschnitt der in dem Ableiter eingebauten spannungsabhängigen Widerstände zu vergrößern. Das ist aber nicht durchführbar, weil gleichzeitig mit der Vergrößerung des Querschnittes und der damit verbundenen Verkleinerung des Widerstandswertes auch eine Vergrößerung des Folgestromes eintritt, so daß die Funkenstrecken den Folgestrom nicht mehr unterbrechen können.About the discharge capacity of a surge arrester It would therefore be obvious to enlarge the cross-section of the arrester built into the to increase voltage-dependent resistances. But that is not feasible because simultaneously with the enlargement of the cross-section and the associated reduction in size of the Resistance value also an increase in the follow current occurs, so that the spark gaps can no longer interrupt the follow-up current.

Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist es bekannt, mehrere Überspannungsableiter parallel zuTo overcome this problem, it is known to connect several surge arresters in parallel

509 665/8509 665/8

schalten, wobei jeder Überspannungsableiter Ableiterelemente in Form spannungsabhängiger Widerstände und Funkenstrecken enthält. Hierbei entsteht aber das Problem, ein annähernd gleichzeitiges Zünden der Funkenstrecken in den parallelgeschalteten Säulen zu erreichen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die parallelgeschalteten Säulen in einem oder mehreren Punkten zwischen den oberen und unteren Enden miteinander durch ίο resistive oder kapazitive Widerstände verbunden sind.switch, with each surge arrester arrester elements in the form of voltage-dependent resistors and contains spark gaps. Here, however, the problem arises, an almost simultaneous one To achieve ignition of the spark gaps in the columns connected in parallel. According to the invention this is achieved by the fact that the parallel columns in one or more points between the upper and lower ends connected to each other by ίο resistive or capacitive resistors are.

In Fig. ι der Zeichnung ist ein Ableiter gezeigt, der aus zwei nebeneinander angeordneten Reihen von Ableiterelementen besteht, während die Fig. 2 einen Ableiter zeigt, der für sehr hohe Spannung bestimmt ist und aus drei Reihen von Ableiterelementen besteht, welche Reihen oben miteinander verbunden, während ihre unteren Enden an den Ecken eines gleichseitigen Dreiecks angeordnet sind.In Fig. Ι of the drawing, an arrester is shown, which consists of two rows of arrester elements arranged next to one another, while FIG. 2 shows an arrester which is intended for very high voltage and consists of three rows of arrester elements consists of which rows are connected to each other at the top, while their lower ends are connected to the Corners of an equilateral triangle are arranged.

Der in der Fig. ι gezeigte Ableiter besteht aus zwei nebeneinander angeordneten Reihen von Ableiterelementen i, die aus einem Isolationszylinder 2 besteht, der eine Reihe von Funkenstrecken 3 und einen Stapel von reihengeschalteten Widerstandsblöcken 4 aus einem spannungsabhängigen Material enthält. Die übereinander angeordneten Isolatoren 2 sind an den Enden mit Flanschen 5 versehen, die auch zur Verbindung der Isolatoren miteinander dienen. An dem obersten Flansch 5 ist ein Metallring 6 befestigt, der zum Ausgleich der Spannung an den oberen Teilen der Isolatorensäule dient. Die beiden Säulen sind miteinander durch einen Leiter 7 vereinigt, an welchen die Leitung angeschlossen wird, z. B. durch eine Klemme 8. Die untersten Isolatoren 2 enthalten nur spannungsabhängige Widerstände, während die übrigen Isolatoren sowohl Widerstände als auch Funkenstrecken enthalten. Da auf Grund der Kapazitätsverhältnisse die Spannung längs der Säulen nicht gleichmäßig verteilt, sondern längs des unteren Teiles größer ist, enthalten die obersten Ableiterelemente mehr Funkenstrecken 3 als die darunter befindlichen Ableitungselemente. Die Verbindungsflansche zwischen den obersten und den darunter befindlichen folgenden Elementen sind z. B. durch einen hochohmigen Widerstand 9 verbunden, der in einem Isolationszylinder 10 eingelegt ist. The arrester shown in Fig. Ι consists of two rows of arrester elements arranged next to one another i, which consists of an insulating cylinder 2, a number of spark gaps 3 and a stack of series-connected resistor blocks 4 made of a voltage-dependent material contains. The superposed insulators 2 are provided at the ends with flanges 5, which also serve to connect the isolators to each other. On the uppermost flange 5 is a metal ring 6 attached, which serves to equalize the tension on the upper parts of the isolator column. the both columns are connected to one another by a conductor 7 to which the line is connected will, e.g. B. by a terminal 8. The lowermost insulators 2 contain only voltage-dependent Resistors, while the remaining insulators contain both resistors and spark gaps. Because of the capacitance ratios, the tension along the columns is not uniform distributed, but is larger along the lower part, the uppermost arrester elements contain more Spark gaps 3 as the discharge elements located below. The connecting flanges between the uppermost and the following elements below are z. B. by a high resistance Resistor 9 connected, which is inserted in an insulating cylinder 10.

Die Anordnung wirkt in folgender Weise: Wenn eine genügend hohe Überspannung die Spitze des Ableiters trifft, werden die Funkenstrecken wenigstens in einer von den Säulen gezündet, z. B. der linken, was bedeutet, daß diese Funkenstrecken durch die entstehenden Lichtbogen kurzgeschlossen werden. Solange die Funkenstrecken in der rechten Säule nicht gezündet haben, hat der Punkt D Erdpotential, während die Punkte E, F und G Spannungen haben, die von den Spannungsabfällen in . den Widerständen in der linken Säule bestimmt werden. Die Flansche 5 zwischen den obersten und den folgenden Ableiterelementen in der rechten Säule erhalten deshalb durch Vermittlung des Widerstandes 9 eine verhältnismäßig hohe Spannung, weshalb die Funkenstrecke in dem dem obersten Ableiterelement folgenden Element in der 6, rechten Säule gezündet wird, und da hierdurch die Spannungsdifferenz über den Funkenstrecken in dem obersten rechten Ableiterelement steigt, werden auch in diesem die Funkenstrecken gezündet. Es ist also klar, daß, wenn auch die Funkenstrecken in den verschiedenen Säulen die Tendenz haben, bei verschiedenen Spannungen zu zünden, eine gleichzeitige Zündung doch durch die gegenseitige Verbindung durch den Widerstand 9 sichergestellt ist. Diese Wirkung tritt auch ein, wenn der Widerstand 9 durch eine Kapazität von einer zweckmäßigen Größe ersetzt wird.The arrangement works in the following way: When a sufficiently high overvoltage hits the tip of the arrester, the spark gaps are ignited in at least one of the pillars, e.g. B. the left, which means that these spark gaps are short-circuited by the resulting arc. As long as the spark gaps in the right column have not ignited, point D has earth potential, while points E, F and G have voltages that are derived from the voltage drops in. the resistances in the left column can be determined. The flanges 5 between the uppermost and the following arrester elements in the right column therefore receive a relatively high voltage through the intermediary of the resistor 9, which is why the spark gap in the element following the uppermost arrester element in the 6 right column is ignited, and as a result the voltage difference rises above the spark gaps in the top right arrester element, the spark gaps in this are also ignited. It is therefore clear that even if the spark gaps in the various columns have the tendency to ignite at different voltages, simultaneous ignition is ensured by the mutual connection through the resistor 9. This effect also occurs when the resistor 9 is replaced by a capacitance of an appropriate size.

In der in der Fig. 2 gezeigten Anordnung besteht der Ableiter aus drei Säulen 11, 12 und 13, welche mit ihren unteren Enden in den Eckpunkten eines dreieckigen Rahmens 14 befestigt sind, während ihre oberen Enden durch eine Metallplatte 15 zusammengehalten werden, welche auch ein regenschirmartiges Spannungsverteilendes Metallgerüst 16 trägt. Die Säulen 11, 12 und 13 sind in der in Fig. ι gezeigten Weise aus einer Mehrzahl von rohrförmigen Porzellanzylindern zusammengesetzt, die Funkenstrecken und Widerstände enthalten, und in dieser Ausführungsform sind die Säulen miteinander an zwei Stellen mittels Widerstände 17 und 18 verbunden. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft bei hohen Spannungen, wenn der Ableiter eine .Höhe von mehreren Metern erhält, denn durch die betreffende Anordnung werden die Biegebeanspruchungen an den hohen Säulen in- c folge der versteifenden Wirkung der Widerstandselemente 17 und 18 vermindert.In the arrangement shown in Fig. 2, the arrester consists of three columns 11, 12 and 13, which are attached with their lower ends in the corner points of a triangular frame 14, while their upper ends are held together by a metal plate 15, which is also an umbrella-like Stress-distributing metal frame 16 carries. Columns 11, 12 and 13 are in the in Fig. Ι manner shown composed of a plurality of tubular porcelain cylinders, which include spark gaps and resistors, and in this embodiment the pillars are interrelated connected at two points by means of resistors 17 and 18. This embodiment is special advantageous for high voltages when the arrester has a height of several meters, because by the arrangement in question, the bending stresses on the high columns are inc due to the stiffening effect of the resistance elements 17 and 18 reduced.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Surge arrester, which consists of two or more parallel columns of arrester elements in the form of voltage-dependent resistors and spark gaps, characterized in that the columns are connected to one another by resistive or capacitive resistors at one or more points between the upper and lower ends.

2. Surge arrester according to claim i, characterized in that it consists of three columns of overvoltage elements, the below are attached to the corners of a triangular frame, while their upper ends are tight are attached to one another by a suitable connecting link.

Considered publications:

German Patent No. 747,966;

Publication "Tidd 500 KV Test Project" in "AIEE" from January 1948, p. 38 (Figs. 5 and 6);

Excerpts from the German patent applications, vol. II - electrical engineering -, book 3, p. 360, about the old patent application L 108487 VIIIb / 21c.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings