EP3501030A1 - Überspannungsableiteranordnung und verfahren zu deren einstellung - Google Patents

Überspannungsableiteranordnung und verfahren zu deren einstellung

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EP3501030A1
EP3501030A1 EP16777669.9A EP16777669A EP3501030A1 EP 3501030 A1 EP3501030 A1 EP 3501030A1 EP 16777669 A EP16777669 A EP 16777669A EP 3501030 A1 EP3501030 A1 EP 3501030A1
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EP
European Patent Office
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arrester
surge
current
clamping
arresters
Prior art date
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Application number
EP16777669.9A
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English (en)
French (fr)
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EP3501030B1 (de
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Matthias Böhm
Dominik ERGIN
Guido HOLZMANN
Dennie Lange
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Siemens Energy Global GmbH and Co KG
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Publication of EP3501030A1 publication Critical patent/EP3501030A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3501030B1 publication Critical patent/EP3501030B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors; Arresters
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors; Arresters
    • H01C7/123—Arrangements for improving potential distribution

Definitions

  • the invention relates to arrester assemblies and to methods of fabricating arrester assemblies.
  • arrester arrangements for protection against electrical overvoltages, in which voltage-dependent resistive elements are electrically connected in series.
  • the number of electrical resistance elements determines the overvoltage, from which the arrester arrangement is activated and allows a current to flow through.
  • the invention has for its object to provide a method for producing a trap assembly that can cause a large electric current flow in the event of overvoltage and at the same time istleis ⁇ safe operation.
  • the invention provides that in addition to ei ⁇ nem surge arrester at least one other
  • a significant advantage of the method according to the invention is the fact that the current carrying capacity of the arrester ⁇ arrangement can be selected almost arbitrarily high by - depending on the desired maximum current flow - a correspondingly large number of surge arresters is electrically connected in parallel.
  • a further significant advantage of the method according to the invention is the fact that surge absorbers connected in parallel can be cooled better than a single surge arrester, which would have to have a twice as large, at least approximately twice as large, cross-sectional area for the same current carrying capacity.
  • Yet another significant advantage of the method according to the invention is that it can be ensured by the process steps provided according to the invention that the surge absorbers connected in parallel each lead to the same or at least approximately equal partial currents since the clamping system (s) can be optimally adjusted accordingly.
  • inventively provided SET ⁇ len of or clamping systems can be avoided thus, that the surge absorbers connected in parallel in the event of an overvoltage conduct current to different degrees and are subject to different loads and under certain circumstances an overload of individual surge arresters and subsequently a failure of the entire arrester arrangement occurs.
  • the problem with voltage-dependent resistance elements is that a high current flow leads to heating, which in turn further reduces the electrical resistance and increases the current even further.
  • the clamping system (s) are preferably set in such a way that measured values which directly or indirectly indicate the temporal current increase of the currents flowing in the surge arresters-in the case of overvoltage-are equal or lie within a predetermined tolerance band. In the case of two or more clamping systems, these are preferably set individually, so that the clamping forces differ ⁇ .
  • current increase measured values are formed by mathematical derivation after the time, which indicate the temporal current increase of the currents flowing in the surge arresters in the event of overvoltage, and the clamping system or systems are set in such a way that the
  • the method can be carried out particularly simply and thus advantageously if a pulse current having a predetermined pulse rise edge is fed into the arrester arrangement and the currents or current courses flowing through the surge arresters, in particular temporal
  • the voltage-dependent resistive elements are preferably mechanically clamped between two outer electrical connection elements of the arrester arrangement or between one of the two outer electrical connection elements of the arrester arrangement and an outer electrical contact element of the respective surge arrester.
  • the invention also relates to an arrester arrangement comprising a surge arrester, in which voltage-dependent working resistance elements are electrically connected in series.
  • the arrester arrangement has, in addition to the one surge arrester, hereinafter first
  • Overvoltage arresters applied voltages or the induced inductance in the surge arresters in current flow induced voltages with regard to at least one predetermined criterion are equal or within a predetermined tolerance band.
  • the one or more tensioning systems and the tensioning forces on the surge arrester (s) are preferably set in such a way that measured values which directly or indirectly indicate the temporal current increase of the currents flowing in the surge arresters in the case of overvoltage are the same or within a predetermined tolerance band.
  • the one or more clamping systems and the clamping forces on the surge arrester or are set to be formed by ma ⁇ thematic derivative with respect to time Current increase readings which indicate the increase in the time of the currents flowing in the surge arresters - in the event of overvoltage - are equal or within a specified tolerance band.
  • the one or more clamping systems and the clamping forces on the surge arrester or the surge arresters can be set such that voltages which are induced on the surge arresters during current flow or inductively induced voltages in the surge arresters are equal or lie within a predetermined tolerance band.
  • the resistance elements of the surge arresters may lie alone or together with intermediate intermediate plates, in each case forming a stack of disks.
  • the disk stack at least two surge arrester, in particular the first and di- th surge arrester, are juxtaposed in parallel on the ⁇ same side of a common support, in particular a common support plate which forms an electrical connection of the arrestor, is advantageous.
  • a common support in particular a common support plate which forms an electrical connection of the arrestor
  • Disc stack at least two surge arrester on ge ⁇ opposite sides of a common carrier, in particular a common carrier plate which forms an electrical connection of the arrester arrangement, are arranged.
  • the two disk stacks are preferably arranged coaxially.
  • the invention also relates to a switching unit, in particular a DC switching unit, with a switching element, in particular a semiconductor switch, and egg ⁇ ner parallel-connected arrester arrangement.
  • a switching unit in particular a DC switching unit
  • a switching element in particular a semiconductor switch
  • egg ⁇ ner parallel-connected arrester arrangement According to the invention, it is provided with respect to the arrester arrangement that it has been designed or produced as explained above in detail.
  • the arrestor is designed before ⁇ preferably for a working voltage of the switching unit between 400 and 800 kV.
  • Figure 1 shows an embodiment of an inventive
  • FIG. 2 shows the arrester arrangement according to FIG. 1 during a final setting step, in which the clamping systems of the surge arresters are set in a targeted manner in order to ensure a uniform flow of current through the surge arresters in the event of an overvoltage,
  • FIG. 3-4 current waveforms during the setting of systems in Spannsys ⁇ arrestor arrangement according to FIG 2,
  • FIG. 5 shows the arrester arrangement according to FIG. 1 with another electrical circuit, which makes it possible to set the clamping systems on the basis of voltage measured values
  • FIG. 6-7 current and voltage profiles during the SET ⁇ lens of the clamping systems for the arrestor arrangement according to FIG 5, 8 shows an exemplary embodiment of an arrester arrangement according to the invention in which clamping systems operate pneumatically,
  • Figure 9 shows an embodiment of a trap assembly having a plurality of surge arresters, which are arranged on different sides of a common carrier, wherein the
  • FIG. 10 shows an embodiment of an arrester arrangement, in which the Studentsnapssabieiter are arranged as in Figure 9 and - in contrast to Figure 9 - Current inputs and outputs are on different sides of the arrester arrangement,
  • Figure 11 shows an embodiment of an inventive
  • Surge arresters which are each arranged in pairs ⁇ , wherein the surge arrester of each pair are coaxial to each other and each share a common clamping system
  • Figure 12 shows an embodiment of an inventive
  • Arrestor arrangement corresponding to the structure of the arrestor arrangement according to Figure 11 are, with the difference that Stromein- and outputs to below ⁇ different union sides of the arrestor, and Figure 13 shows an embodiment of an inventive
  • Surge arresters form pairs which are coaxial lie on each other and adjacent to each other, and wherein pairs of surge arresters are arranged on both sides of a common carrier.
  • pairs of surge arresters are arranged on both sides of a common carrier.
  • the resistance elements 20 can be stacked UNMIT ⁇ directly or - as shown in figure 1 - are separated by intermediate metal plates 40 from each other.
  • the disk stack 30 is placed on a common carrier plate 100 of the arrester arrangement 5, and an outer contact element 50 is placed on the stack end remote from the carrier plate 100.
  • Surge arrester 10a respectively form an outer elekt ⁇ innovative connection element of the arrestor. 5
  • the clamping system 60 comprises two clamping elements 70, each of which comprises a threaded rod 71, a spring 72 and a nut 73.
  • the clamping elements 70 are each mounted by one end of the threaded rod 71 ⁇ passed through a hole in the disk stack ⁇ and screwed to the common carrier plate 100 Ablei ⁇ terantechnisch 5.
  • the spring 72 is placed, the following by screwing the nut 73 on the outer contact element 50 of the surge arrester 10a is pressed.
  • surge arresters 10b and 10c are produced by stacking corresponding disk stacks 30 of disc-shaped, voltage-dependent working resistance elements 20 and metallic intermediate plates 40 onto one another and each with one
  • surge arrester individual clamping system 60 are provided.
  • the three surge arresters 10a, 10b and 10c are electrically connected in parallel by connecting the ends of the disk stacks or the outer contact elements 50 remote from the common carrier plate 100 to conductive connecting lines;
  • the connecting line between the first surge arrester 10a and the second surge arrester 10b is designated by reference numeral 110 and the connecting line between the second
  • Surge arrester 10c is identified by the reference numeral 111.
  • the tensioning systems 60 which in the exemplary embodiment according to FIG. 1 each comprise two tensioning elements 70, can each be adjusted individually so that each one
  • FIG. 2 shows the arrester arrangement 5 according to FIG. 1, after a voltage source 200 has been connected to the electrical connections 5a and 5b of the Ablei ⁇ teranssen 5.
  • the voltage source 200 makes it possible to feed a pulse current Ip into the arrester arrangement 5 by applying overvoltage pulses which bring the resistance elements 20 of the surge arresters 10a, 10b and 10c into a low-resistance state.
  • an ammeter 210 is provided; for the measurement of the currents within the arrestor 5 further current measuring devices 211 and 212 are EXISTING ⁇ .
  • the current measuring device 211 is electrically connected to the kaulei ⁇ device 111 and thus measures directly the current 13, which in the case of an overvoltage by the third
  • the ammeter 212 is connected to the connection line 111, which is the contact element 50 of the second
  • the electricity meter 212 thus measures the current sum from the current 13 flowing through the third surge arrester 10c and the current 12 flowing through the second surge arrester 10b.
  • the current II which flows through the first surge arrester 10a, can be obtained by differentiating between the pulse current Ip measured by the current measuring device 210 and that of the
  • FIG. 3 shows an example of the course of the pulse current Ip over time t. It can be seen that the current magnitude of the pulse current Ip have pulse rise edges, which are designated in FIG. 3 by the reference symbol Fp.
  • Pulse rise edges Fp can be calculated quantitatively by performing the time derivative of the pulse current Ip after the time according to:
  • FIG. 4 shows the current curves of the three currents II, 12 and 13 flowing through the three surge arresters 10a, 10b and 10c according to FIG. It can be seen that before an optimal setting of the clamping systems 60
  • Distinguish current curves in particular have different current increase values or current rise edges.
  • the current rise edges of the three currents II, 12 and 13 are indicated in FIG. 4 by the reference symbols FL1, FL2 and FL3 and run at different speeds.
  • the Rising edges FL1, FL2 and FL3 can be determined mathematically as follows:
  • the clamping systems After using the measured current waveforms of the currents II, 12 and 13 - as explained - the clamping systems have been 60 individually provided a ⁇ and current curves have been matched to one another thereby, the production of the arrestor 5 is completed as shown in FIG. 2
  • the ammeters 210, 211 and 212 as well as the voltage source 200 can be subsequently separated.
  • FIGS. 2 to 4 it was explained by way of example how an optimal adjustment of the clamping systems 60 can be made on the basis of current measured values.
  • 5 shows the arrestor arrangement 5 according to Figure 1, after a power source 200 for supplying a pulse current Ip ⁇ to the electrical terminals 5a and 5b of the
  • Arrester arrangement 5 has been connected. With the chip Source 200, a pulse current is generated with current rising edges Fp, as shown by way of example in Figure 6.
  • the current Ip which is fed to the electrical terminal 5a, will flow through the three surge arresters 10a, 10b and 10c, causing a voltage drop across the
  • Lead surge arresters the corresponding voltages are indicated in FIGS. 5 and 7 by the reference symbols U1, U2 and U3.
  • Inductors of the surge arrester is induced. It applies here:
  • U3 I3-R3 + L3-dI3 / dt, where R1 is the ohmic resistance and LI is the inductance of the first surge arrester 10a, R2 the ohmic resistance and L2 the inductance of the second surge arrester 10b and R3 the ohmic resistance and L3 the inductance of the third surge arrester 10c.
  • Ll 'dll / dt, L2' d21 / dt or L3 'dI3 / dt describes in each case induced in the surge arresters 10a, 10b and 10c voltages Uil, Ui2 and Ui3.
  • the induced voltages Uil, Ui2 and Ui3 can be measured by measuring the voltage values after the occurrence of the steep voltage edges.
  • FIG. 7 shows the course of the three voltages U1, U2 and U3 over time over time t. It can be know that in the initial state before an optimum SET ⁇ len tensioning systems, the voltages Ul, U2 and U3, are to be ⁇ differently large as the tension of the Spannsys ⁇ systems has not yet been adjusted.
  • FIG. 8 shows an exemplary embodiment of a diverter arrangement in which the clamping systems 60 of FIGS
  • Screwing as in the embodiment according to the Figu ⁇ ren 1 to 6 are based, but on a pneumatic system.
  • the clamping systems 60 each have pressure-settable fluid containers 75, which are fed by a central pump 76.
  • the fluid containers 75 can each be controlled individually and with regard to the force acting on the surge arresters
  • Surge Arrester 10a, 10b and 10c can exercise.
  • the optimum setting of the clamping systems 60 or the setting of the optimum pressure in the fluid containers 75 is preferably carried out by evaluating current measured values, as has been explained by way of example in connection with FIGS. 3 and 4, or by evaluating voltage measured values, as is the case for example has been explained in connection with Figures 6 and 7.
  • Disk stack 30 coaxial with each other.
  • Surge arresters LOD and Loe is arranged in each case a me the Common ⁇ support plate 100 of the arrestor. 5
  • connection lines 120 are before ⁇ preferably flexible so that the individual adjustability of the clamping systems is not impeded 60; the connecting lines 120 are preferably formed by flexible electrical Ka ⁇ bel.
  • the Ablei ⁇ teran elbow 5 a current input E5 and two current outputs A5a and A5b.
  • the current input E5 and the two gears Stromaus ⁇ A5a and A5b are on the same side of the arrester arranged arrangement 5 so that the current paths are of unequal length through which a ⁇ individual surge arrester;
  • this path difference is not important because the individual adjustment of the clamping systems 60 and the individual adjustment of the clamping forces Fl to F6, as has been exemplified in connection with the figures 2 to 7, for the elekt ⁇ for loads of the surge arrester.
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a Ablei ⁇ teranssen, in which the Studentsnapssabieiter are arranged as in the embodiment of Figure 9.
  • the current outputs A5a and A5b are on a different side than the Power input E5.
  • the arrangement of the current input and current outputs on different sides of the arrester arrangement advantageously leads to a balancing of the current flow paths of the currents flowing through the surge arresters.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a Ablei ⁇ teranssen in which the coaxially arranged pairs of surge arresters lOd and lOe share a common clamping system 60. It can be seen that the threaded rods 71 each brace a pair of surge arresters 10d and 10e.
  • the current input ⁇ E5 and the current outputs A5a and A5b lie on the same side of the arrestor, so that the current paths are of unequal length through each surge arrester; this However path difference does not matter because of the adjustment of the clamping systems, as has been exemplified in connection with Figures 2 to 7, for the individual electrical ⁇ cal stress on the surge arrester.
  • FIG. 12 shows an arrester arrangement 5 which is based on the arrangement of the surge arrester and the arrangement of the arrester arrangement
  • Clamping systems 60 of the arrester arrangement 5 according to FIG 11 corresponds.
  • the current input E5 and the current outputs A5a and A5b are located on different sides of FIG.
  • FIG. 13 shows an arrester arrangement 5 with twelve
  • the Studentsnapssabieiter lOf are arranged in pairs, coaxial with each other ⁇ the way that the longitudinal axes of the disk stack 30 are arranged coaxially in each pair. Three of the pairs lie on one side of a common carrier plate 100 of FIG.
  • Arrester arrangement and three are on the other side.
  • the arrangement of the pairs is such that two pairs are arranged coaxially with each other.
  • the connecting lines 120 are preferably flexible, since ⁇ with the individual adjustability of the clamping systems 60 is not hindered; the connection lines 120 are preferably formed by flexible electrical cables.
  • the arrester arrangement 5 according to FIG. 13 has two current inputs E5a and E5b, which on one side of the
  • Arrester arrangement 5 are arranged. On the other side of the arrester arrangement 5 there are three current outputs A5a, A5b and A5c.
  • the current inputs E5a and E5b are short-circuited by means of a bus bar, not shown in FIG. 13, The same applies to the three current outputs A5a, A5b and A5c.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Ableiteranordnung (5), die mindestens zwei Überspannungsabieiter (10a-10f) mit spannungsabhängig arbeitenden, elektrisch in Reihe geschalteten Widerstandselementen (20) umfasst. Die Überspannungsabieiter (10a-10f) werden mit einem Spannsystem (60) versehen, das ein Verstellen der auf die Widerstandselemente einwirkenden Einklemmkraft (F1-F6) ermöglicht, die Ableiteranordnung (5) wird mit einer elektrischen Überspannung beaufschlagt, und die Spannkräfte auf die Überspannungsabieiter derart eingestellt, dass die durch die Überspannungsabieiter fließenden Ströme (11, 12, 13) oder Stromverläufe oder die an den Überspannungsableitern anliegenden Spannungen (U1, U2, U3) oder die induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern bei Stromfluss induzierten Spannungen (Ui1, Ui2, Ui3) mit Blick auf zumindest ein vorgegebenes Kriterium gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.

Description

ÜBERSPANNUNGSABLEITERANORDNUNG UND VERFAHREN ZU DEREN EINSTELLUNG
Die Erfindung bezieht sich auf Ableiteranordnungen und Verfahren zum Herstellen von Ableiteranordnungen.
In elektrischen Systemen werden bekanntermaßen zum Schutz vor elektrischen Überspannungen Ableiteranordnungen eingesetzt, bei denen spannungsabhängig arbeitende Widerstandselemente elektrisch in Reihe geschaltet sind. Die Anzahl der elektrischen Widerstandselemente legt die Überspannung fest, ab der die Ableiteranordnung aktiviert wird und einen Stromfluss durchlässt .
Aus der Europäischen Patentschrift EP 1 977 434 Bl ist ein Verfahren zum Herstellen einer Ableiteranordnung mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 be¬ kannt .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen einer Ableiteranordnung anzugeben, die einen großen elektrischen Stromfluss im Falle einer Überspannung führen kann und gleichzeitig einen sicheren Betrieb gewährleis¬ tet .
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass zusätzlich zu ei¬ nem Überspannungsabieiter mindestens ein weiterer
Überspannungsabieiter hergestellt wird, indem spannungsabhängig arbeitende Widerstandselemente elektrisch in Reihe ge¬ schaltet werden, der Überspannungsabieiter und/oder der zumindest eine weitere Überspannungsabieiter mit einem Spannsystem versehen wird, das ein Verstellen der auf die Wider- Standselemente einwirkenden Einklemmkraft auch nach der erst¬ maligen Inbetriebnahme des Überspannungsabieiters ermöglicht, die Ableiteranordnung mit einer elektrischen Überspannung beaufschlagt wird, die zu einer Reduktion des elektrischen Widerstands der Widerstandselemente führt und einen Strom- fluss durch die parallel geschalteten Überspannungsabieiter hervorruft und das oder die Spannsysteme derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter derart eingestellt werden, dass die durch die
Überspannungsabieiter fließenden Ströme oder Stromverläufe oder die an den Überspannungsableitern anliegenden Spannungen oder die induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern bei Stromfluss induzierten Spannungen mit Blick auf zumindest ein vorgegebenes Kriterium gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Stromtragfähigkeit der Ableiter¬ anordnung quasi beliebig hoch gewählt werden kann, indem - je nach gewünschtem maximalem Stromfluss - eine entsprechend große Anzahl an Überspannungsableitern elektrisch parallel geschaltet wird.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Ver- fahrens ist darin zu sehen, dass sich parallel geschaltete Überspannungsabieiter besser kühlen lassen als ein einziger Überspannungsabieiter, der für dieselbe Stromtragfähigkeit eine doppelt so große, zumindest näherungsweise doppelt so große, Querschnittsfläche aufweisen müsste.
Noch ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Verfahrensschritte gewährleisten lässt, dass die parallel geschalteten Überspannungsabieiter jeweils gleiche oder zumindest näherungsweise gleiche Teilströme führen, da das oder die Spannsysteme entsprechend optimal eingestellt werden können. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Einstel¬ len des oder der Spannsysteme lässt sich somit vermeiden, dass die parallel geschalteten Überspannungsabieiter im Falle einer Überspannung in unterschiedlichem Maße Strom führen und unterschiedlich belastet werden und unter Umständen eine Überlastung einzelner Überspannungsabieiter und nachfolgend ein Ausfall der ganzen Ableiteranordnung auftritt. Bei spannungsabhängig arbeitenden Widerstandselementen besteht im Allgemeinen nämlich das Problem, dass ein hoher Stromfluss zu einer Erwärmung führt, durch die wiederum der elektrische Widerstand noch weiter reduziert und der Strom noch weiter er- höht wird. Wie erläutert, lässt sich eine asymmetrische Ver¬ teilung der Teilströme in den parallel geschalteten
Überspannungsableitern mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Einstellung der Spannsysteme vermeiden, so dass alle parallel geschalteten Überspannungsabieiter gleich oder zumindest fast gleich belastet werden und eine stromflussbedingte Tempera¬ turerhöhung in allen Überspannungsableitern den gleichen oder zumindest näherungsweise den gleichen Effekt hat.
Das oder die Spannsysteme werden vorzugsweise derart einge- stellt, dass Messwerte, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern - bei Überspannung - fließenden Ströme mittelbar oder unmittelbar angeben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen. Im Falle von zwei oder mehr Spannsystemen werden diese vorzugsweise individuell eingestellt, so dass sich die Spann¬ kräfte unterscheiden.
Bei einer als besonders vorteilhaft angesehenen Variante ist vorgesehen, dass durch mathematisches Ableiten nach der Zeit Stromanstiegsmesswerte gebildet werden, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern - bei Überspannung - fließenden Ströme angeben, und das oder die Spannsysteme derart eingestellt werden, dass die
Stromanstiegsmesswerte gleich sind oder innerhalb eines vor¬ gegebenen Toleranzbandes liegen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen werden, dass bei Stromfluss an den Überspannungsableitern abfallende Spannungen oder induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern induzierte Spannungen unter Bildung von Spannungsmesswerten gemessen werden und das oder die Spannsysteme derart einge¬ stellt werden, dass die Spannungsmesswerte gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Besonders einfach und damit vorteilhaft lässt sich das Ver- fahren durchführen, wenn in die Ableiteranordnung ein Pulsstrom mit einer vorgegebenen Pulsanstiegsflanke eingespeist wird und die durch die Überspannungsabieiter fließenden Ströme oder Stromverläufe, insbesondere zeitliche
Stromanstiegswerte, oder an den Überspannungsableitern abfal- lende Spannungen oder induktivitätsbedingt in den
Überspannungsableitern induzierte Spannungen gemessen werden und das Einstellen des oder der Spannsysteme anhand der Mess¬ werte erfolgt. Im Rahmen der Herstellung des Überspannungsabieiters und/oder des zumindest einen weiteren Überspannungsabieiters werden vorzugsweise die spannungsabhängig arbeitenden Widerstandselemente zwischen zwei äußeren elektrischen Anschlusselementen der Ableiteranordnung oder zwischen einem der zwei äuße- ren elektrischen Anschlusselemente der Ableiteranordnung und einem äußeren elektrischen Kontaktelement des jeweiligen Überspannungsabieiters mechanisch eingeklemmt.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Ableiter- anordnung, die einen Überspannungsabieiter umfasst, bei dem spannungsabhängig arbeitende Widerstandselemente elektrisch in Reihe geschaltet sind.
Bezüglich einer solchen Ableiteranordnung ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Ableiteranordnung zusätzlich zu dem einen Überspannungsabieiter, nachfolgend erster
Überspannungsabieiter genannt, mindestens einen weiteren Überspannungsabieiter, nachfolgend zweiter Überspannungsabieiter genannt, aufweist, bei dem spannungsab¬ hängig arbeitende Widerstandselemente elektrisch in Reihe ge¬ schaltet sind, und der erste und/oder zweite
Überspannungsabieiter mit einem Spannsystem versehen sind, das ein Verstellen der auf die Widerstandselemente des jewei¬ ligen Überspannungsabieiters einwirkenden Einklemmkraft auch nach der erstmaligen Inbetriebnahme des
Überspannungsabieiters ermöglicht, wobei das oder die Spann¬ systeme individuell derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter derart eingestellt sind, dass die durch die Überspannungsabieiter fließenden Ströme oder Stromverläufe oder die an den
Überspannungsableitern anliegenden Spannungen oder die induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern bei Stromfluss induzierten Spannungen mit Blick auf zumindest ein vorgegebenes Kriterium gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Bezüglich der Vorteile der erfindungsgemäßen
Ableiteranordnung sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren verwiesen .
Im Falle von zwei oder mehr Spannsystemen sind diese vorzugs- weise unterschiedlich eingestellt, so dass sich die Spann¬ kräfte der Spannsysteme unterscheiden.
Das oder die Spannsysteme und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter sind vorzugsweise derart einge- stellt, dass Messwerte, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern - bei Überspannung - fließenden Ströme mittelbar oder unmittelbar angeben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das oder die Spannsysteme und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter derart eingestellt sind, dass durch ma¬ thematisches Ableiten nach der Zeit gebildete Stromanstiegsmesswerte, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern - bei Überspannung - fließenden Ströme angeben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Alternativ oder zusätzlich können das oder die Spannsysteme und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter derart eingestellt sein, dass an den Überspannungsableitern bei Stromfluss abfallende Spannungen oder induktivitätsbe- dingt in den Überspannungsableitern bei Stromfluss induzierte Spannungen gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
Die Widerstandselemente der Überspannungsabieiter können al- lein oder gemeinsam mit zwischenliegenden Zwischenplatten jeweils unter Bildung eines Scheibenstapels aufeinander liegen.
Vorteilhaft ist es, wenn die Scheibenstapel zumindest zweier Überspannungsabieiter, insbesondere die des ersten und zwei- ten Überspannungsabieiters, parallel nebeneinander auf der¬ selben Seite eines gemeinsamen Trägers, insbesondere einer gemeinsamen Trägerplatte, die einen elektrischen Anschluss der Ableiteranordnung bildet, angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die
Scheibenstapel zumindest zweier Überspannungsabieiter auf ge¬ genüberliegenden Seiten eines gemeinsamen Trägers, insbesondere einer gemeinsamen Trägerplatte, die einen elektrischen Anschluss der Ableiteranordnung bildet, angeordnet sind. Die zwei Scheibenstapel sind vorzugsweise koaxial angeordnet.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn bei dem
Überspannungsabieiter und/oder bei dem zumindest einen weiteren Überspannungsabieiter die spannungsabhängig arbeitenden Widerstandselemente zwischen zwei äußeren elektrischen Anschlusselementen der Ableiteranordnung oder zwischen einem der zwei äußeren elektrischen Anschlusselemente der Abieiter- anordnung und einem äußeren Kontaktelement des jeweiligen Überspannungsabieiters mechanisch eingeklemmt sind.
Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf eine Schaltein- heit, insbesondere eine Gleichstromschalteinheit, mit einem Schaltelement, insbesondere einem Halbleiterschalter, und ei¬ ner parallel geschalteten Ableiteranordnung. Erfindungsgemäß ist bezüglich der Ableiteranordnung vorgesehen, dass diese so ausgestaltet bzw. so hergestellt worden ist, wie es oben ein- gehend erläutert worden ist. Die Ableiteranordnung ist vor¬ zugsweise für eine Arbeitsspannung der Schalteinheit zwischen 400 und 800 kV ausgelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispie- len näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Ableiteranordnung vor dem Einstellen von Spannsystemen,
Figur 2 die Ableiteranordnung gemäß Figur 1 während eines finalen Einstellschritts, bei dem die Spannsysteme der Überspannungsabieiter gezielt eingestellt werden, um einen gleichmäßigen Stromfluss durch die Überspannungsabieiter im Falle einer Überspannung zu gewährleisten,
Fig. 3-4 Stromverläufe während des Einstellens der Spannsys¬ teme bei der Ableiteranordnung gemäß Figur 2,
Figur 5 die Ableiteranordnung gemäß Figur 1 mit einer anderen elektrischen Beschaltung, die ein Einstellen der Spannsysteme anhand von Spannungsmesswerten ermöglicht,
Fig. 6-7 Strom- und Spannungsverläufe während des Einstel¬ lens der Spannsysteme bei der Ableiteranordnung gemäß Figur 5, Figur 8 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Ableiteranordnung, bei der Spannsysteme pneumatisch arbeiten,
Figur 9 ein Ausführungsbeispiel für eine Ableiteranordnung mit einer Vielzahl an Überspannungsableitern, die auf unterschiedlichen Seiten eines gemeinsamen Trägers angeordnet sind, wobei die
Überspannungsabieiter jeweils mit einem eigenen individuell einstellbaren Spannsystem versehen sind und Stromein- und -ausgänge auf derselben Seite der Ableiteranordnung angeordnet sind, Figur 10 ein Ausführungsbeispiel für eine Ableiteranordnung, bei der die Überspannungsabieiter wie in Figur 9 angeordnet sind und - im Unterschied zur Figur 9 - Stromein- und -ausgänge auf unterschiedlichen Seiten der Ableiteranordnung liegen,
Figur 11 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Ableiteranordnung mit einer Vielzahl an
Überspannungsableitern, die jeweils paarweise ange¬ ordnet sind, wobei die Überspannungsabieiter eines jeden Paares koaxial zueinander liegen und sich jeweils ein gemeinsames Spannsystem teilen,
Figur 12 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Ableiteranordnung, die vom Aufbau der Ableiter- anordnung gemäß Figur 11 entspricht mit dem Unterschied, dass Stromein- und -ausgänge auf unter¬ schiedlichen Seiten der Ableiteranordnung liegen, und Figur 13 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Ableiteranordnung mit einer Vielzahl an
Überspannungsableitern, wobei die
Überspannungsabieiter Paare bilden, die koaxial zu- einander liegen und aneinander angrenzen, und wobei Paare an Überspannungsableitern auf beiden Seiten eines gemeinsamen Trägers angeordnet sind. In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .
Im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 4 wird nachfolgend ein erstes Ausführungsbeispiel zum Herstellen einer Ablei¬ teranordnung erläutert.
Zur Herstellung eines ersten Überspannungsabieiters 10a wer¬ den scheibenförmige, spannungsabhängig arbeitende Wider- Standselemente 20 unter Bildung eines Scheibenstapels 30 auf¬ einander gestapelt. Die Widerstandselemente 20 können unmit¬ telbar aufeinander gestapelt werden oder - wie in der Figur 1 gezeigt - durch metallische Zwischenplatten 40 voneinander getrennt werden.
Der Scheibenstapel 30 wird auf eine gemeinsame Trägerplatte 100 der Ableiteranordnung 5 aufgelegt, und es wird auf dem von der Trägerplatte 100 entfernten Stapelende ein äußeres Kontaktelement 50 aufgesetzt. Die gemeinsame Trägerplatte 100 und das äußere Kontaktelement 50 des ersten
Überspannungsabieiters 10a bilden jeweils ein äußeres elekt¬ risches Anschlusselement der Ableiteranordnung 5.
Nachfolgend wird ein stapelindividuelles und damit
überspannungsableiterindividuelles Spannsystem 60 montiert. Das Spannsystem 60 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 zwei Spannelemente 70, die jeweils eine Gewindestange 71, eine Feder 72 sowie eine Mutter 73 umfassen. Die Spannelemente 70 werden jeweils montiert, indem ein Ende der Ge- windestange 71 durch ein Loch im Scheibenstapel 30 hindurch¬ geführt und mit der gemeinsamen Trägerplatte 100 der Ablei¬ teranordnung 5 verschraubt wird. Auf das andere Ende der Ge¬ windestange 71 wird die Feder 72 aufgesetzt, die nachfolgend durch Aufschrauben der Mutter 73 auf das äußere Kontaktelement 50 des Überspannungsabieiters 10a aufgedrückt wird.
In entsprechender Weise werden weitere Überspannungsabieiter 10b und 10c hergestellt, indem entsprechende Scheibenstapel 30 aus scheibenförmigen, spannungsabhängig abarbeitenden Widerstandselementen 20 sowie metallischen Zwischenplatten 40 aufeinander gestapelt werden und jeweils mit einem
überspannungsableiterindividuellen Spannsystem 60 versehen werden.
Die drei Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c werden elektrisch parallel geschaltet, in dem die von der gemeinsamen Trägerplatte 100 entfernten Enden der Scheibenstapel bzw. die äußeren Kontaktelemente 50 mit leitfähigen Verbindungsleitungen verbunden werden; in der Figur 1 ist die Verbindungsleitung zwischen dem ersten Überspannungsabieiter 10a und dem zweiten Überspannungsabieiter 10b mit dem Bezugszeichen 110 und die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten
Überspannungsabieiter 10b und dem dritten
Überspannungsabieiter 10c mit dem Bezugszeichen 111 gekennzeichnet .
Die Spannungssysteme 60, die bei dem Ausführungsbeispiel ge- mäß Figur 1 jeweils zwei Spannelemente 70 umfassen, lassen sich jeweils individuell einstellen, so dass jeder
Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c bzw. jeder Scheibenstapel 30 mit einer individuell einstellbaren Spannkraft ver¬ spannt bzw. aufeinander gedrückt werden kann. Es ist somit durch Einstellen der Spannsysteme 60 möglich, die Kontaktwiderstände zwischen den Widerstandselementen 20 der Scheibenstapel 30 individuell zu beeinflussen. Die Verbindungsleitungen 110 und 111 sind vorzugsweise flexibel, um zu gewährleis¬ ten, dass die Überspannungsabieiter mechanisch entkoppelt bleiben und die individuelle Einstellbarkeit der Spannsysteme nicht behindert wird. Prinzipiell wäre es möglich, alle Spannsysteme 60 jeweils gleich einzustellen, indem die Muttern 73 der Spannelemente 70 jeweils mit demselben äußeren Drehmoment verschraubt wer¬ den. Eine solche Vorgehensweise ist jedoch - wie weiter unten näher erläutert wird - nicht optimal, da ein solches Einstel¬ len der Drehmomente bzw. ein solches Festdrehen der Muttern 73 nicht sicherstellen würde, dass die Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c elektrisch dasselbe Verhalten aufweisen werden .
Um eine optimale Einstellung der Spannelemente 70 bzw. der Spannsysteme 60 zu erreichen, kann beispielsweise so vorge¬ gangen werden, wie dies nachfolgend beispielhaft im Zusammen¬ hang mit den Figuren 2 bis 7 erläutert wird.
Die Figur 2 zeigt die Ableiteranordnung 5 gemäß Figur 1, nachdem an die elektrischen Anschlüsse 5a und 5b der Ablei¬ teranordnung 5 eine Spannungsquelle 200 angeschlossen worden ist. Die Spannungsquelle 200 ermöglicht es, einen Pulsstrom Ip in die Ableiteranordnung 5 einzuspeisen, indem Überspannungspulse angelegt werden, die die Widerstandselemente 20 der Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c in einen widerstandsarmen Zustand bringen. Zur Messung des Pulsstromes Ip ist ein Strommessgerät 210 vorgesehen; zur Messung der Ströme innerhalb der Ableiteranordnung 5 sind weitere Strommessgeräte 211 und 212 vorhan¬ den . Das Strommessgerät 211 ist elektrisch an die Verbindungslei¬ tung 111 angeschlossen und misst somit unmittelbar den Strom 13, der im Falle einer Überspannung durch den dritten
Überspannungsabieiter 10c fließt. Das Strommessgerät 212 ist an die Verbindungsleitung 111 angeschlossen, die das Kontaktelement 50 des zweiten
Überspannungsabieiters 10b mit dem Kontaktelement 50 des ers¬ ten Überspannungsabieiters 10a verbindet. Das Strommessgerät 212 misst somit die Stromsumme aus dem Strom 13, der durch den dritten Überspannungsabieiter 10c fließt, und dem Strom 12, der durch den zweiten Überspannungsabieiter 10b fließt. Der Strom II, der durch den ersten Überspannungsabieiter 10a fließt, kann durch Differenzbildung zwischen dem mittels des Strommessgeräts 210 gemessenen Pulsstrom Ip und dem vom
Strommessgerät 212 gemessenen Summenstrom 12+13 gebildet werden :
II = Ip - (12+13)
Zur optimalen Einstellung der Spannsysteme 60 der drei
Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c bzw. zur Bestimmung der optimalen Drehmomente M, mit denen die Muttern 73 festge¬ zogen werden, werden die Messwerte der drei Strommessgeräte 210, 211 und 212 ausgewertet. Dabei kann beispielsweise wie folgt vorgegangen werden: Die Figur 3 zeigt beispielhaft den Verlauf des Pulsstroms Ip über der Zeit t. Es lässt sich erkennen, dass die Stromgröße des Pulsstroms Ip Pulsanstiegsflanken aufweisen, die in der Figur 3 mit dem Bezugszeichen Fp bezeichnet sind. Die
Pulsanstiegsflanken Fp lassen sich quantitativ berechnen, in- dem die zeitliche Ableitung des Pulsstroms Ip nach der Zeit durchgeführt wird gemäß:
Fp = dlp/dt. Die Figur 4 zeigt die Stromverläufe der drei Ströme II, 12 und 13, die durch die drei Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c gemäß Figur 2 fließen. Es lässt sich erkennen, dass sich vor einer optimalen Einstellung der Spannsysteme 60 die
Stromverläufe unterscheiden, insbesondere unterschiedliche Stromanstiegswerte bzw. Stromanstiegsflanken aufweisen. Die Stromanstiegsflanken der drei Ströme II, 12 und 13 sind in der Figur 4 mit dem Bezugszeichen FL1, FL2 und FL3 gekennzeichnet und verlaufen unterschiedlich steil. Die Anstiegsflanken FL1, FL2 und FL3 lassen sich mathematisch wie folgt bestimmen:
FL1 = dll/dt
FL2 = dI2/dt
FL3 = dI3/dt
Durch das Messen der Stromanstiegswerte bzw. das Ermitteln der Stromanstiegsflanken FL1, FL2 und FL3 ist es nun möglich, die Spannsysteme 60 der Überspannungsabieiter 10a, 10b, 10c individuell derart zu verstellen und die Drehmomente M und damit die Klemmkräfte Fl, F2 und F3 derart einzustellen, dass die Stromanstiegsflanken FL1, FL2 und FL3 möglichst ähnlich bzw. identisch werden. Sobald identische oder zumindest nähe- rungsweise identische Stromanstiegsflanken FL1, FL2 und FL3 erreicht worden sind, ist eine optimale Einstellung der drei Spannsysteme 60 erreicht; dies ist in der Figur 4 schematisch dargestellt . Nachdem anhand der gemessenen Stromverläufe der Ströme II, 12 und 13 - wie erläutert - die Spannsysteme 60 individuell ein¬ gestellt worden sind und die Stromverläufe dadurch aneinander angeglichen worden sind, ist die Herstellung der Ableiteranordnung 5 gemäß Figur 2 abgeschlossen. Die Strommessgeräte 210, 211 und 212 sowie auch die Spannungsquelle 200 können nachfolgend abgetrennt werden.
Im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 wurde beispielhaft erläutert, wie eine optimale Einstellung der Spannsysteme 60 anhand von Strommesswerten erfolgen kann. Alternativ ist es möglich, die an den Überspannungsableitern 10a, 10b und 10c abfallende Spannung auszuwerten. Dies soll nachfolgend anhand der Figuren 5 bis 7 beispielhaft erläutert werden. Die Figur 5 zeigt die Ableiteranordnung 5 gemäß Figur 1, nachdem eine Spannungsquelle 200 zur Einspeisung eines Puls¬ stroms Ip an die elektrischen Anschlüsse 5a und 5b der
Ableiteranordnung 5 angeschlossen worden ist. Mit der Span- nungsquelle 200 wird ein Pulsstrom mit Stromanstiegsflanken Fp erzeugt, wie er beispielhaft in der Figur 6 dargestellt ist . Der Strom Ip, der am elektrischen Anschluss 5a eingespeist wird, wird durch die drei Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c fließen und dabei zu einem Spannungsabfall an den
Überspannungsableitern führen; die entsprechenden Spannungen sind in den Figuren 5 und 7 mit den Bezugszeichen Ul, U2 und U3 gekennzeichnet.
Die Spannungen Ul, U2 und U3, die mit drei Spannungsmessgerä¬ ten 220, 221 und 222 gemessen werden, setzen sich jeweils zusammen aus dem ohmschen Spannungsabfall, der auf dem ohmschen Widerstand des Scheibenstapels 30 bzw. den Kontaktwiderstän¬ den beruht, sowie aus der induzierten Spannung, die aufgrund der Stromanstiegsflanke Fp des Pulsstroms Ip und der
Induktivitäten der Überspannungsabieiter induziert wird. Es gilt hier:
Ul = Il-Rl + Ll-dll/dt,
U2 = I2-R2 + L2"dI2/dt,
U3 = I3-R3 + L3-dI3/dt, wobei Rl den ohmschen Widerstand und LI die Induktivität des ersten Überspannungsabieiters 10a, R2 den ohmschen Widerstand und L2 die Induktivität des zweiten Überspannungsabieiters 10b und R3 den ohmschen Widerstand und L3 die Induktivität des dritten Überspannungsabieiters 10c bezeichnet. Der Term Ll'dll/dt, L2'd21/dt bzw. L3'dI3/dt beschreibt dabei jeweils die in den Überspannungsableitern 10a, 10b und 10c induzierten Spannungen Uil, Ui2 und Ui3. Die induzierten Spannungen Uil, Ui2 und Ui3 können gemessen werden, indem die Spannungswerte nach Auftreten der steilen Spannungsflanken gemessen werden.
Die Figur 7 zeigt den Verlauf der drei Spannungen Ul, U2 und U3 im zeitlichen Verlauf über der Zeit t. Es lässt sich er- kennen, dass im Ausgangszustand vor einem optimalen Einstel¬ len der Spannsysteme die Spannungen Ul, U2 und U3 unter¬ schiedlich groß sein werden, da die Spannkraft der Spannsys¬ teme noch nicht angepasst worden ist.
Durch Auswerten der Spannungsverläufe der Spannungen Ul, U2 und U3 und durch Verändern der Einstellung der Einklemmkräfte der Spannsysteme 60 lässt sich erreichen, dass die Spannungs¬ verläufe der Spannungen Ul, U2 und U3 aneinander angeglichen werden, wie dies in der Figur 7 dargestellt ist.
Sobald die Spannungsverläufe der Spannungen gleich oder zu¬ mindest näherungsweise gleich sind oder alternativ zumindest die induzierten Spannungen Uil (Uil = Ll'dll/dt), Ui2 (Ui2 = L2'd21/dt) bzw. Ui3 (Ui3=L3 'dI3/dt ) gleich oder zumindest nä¬ herungsweise gleich sind, ist die Einstellung der Spannsyste¬ me 60 abgeschlossen und das Verfahren zum Herstellen der Ableiteranordnung 5 abgeschlossen. Die Spannungsquelle 200 kann nachfolgend von der Ableiteranordnung 5 abgeklemmt wer- den, ebenso wie die drei Spannungsmessgeräte 220, 221 und 222, mit denen die drei Spannungen Ul, U2 und U3 gemessen worden sind.
Die Figur 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ablei- teranordnung, bei der die Spannsysteme 60 der
Überspannungsabieiter 10a, 10b und 10c nicht auf einem
Schraubsystem wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figu¬ ren 1 bis 6 beruhen, sondern auf einem pneumatischen System. So lässt sich in der Figur 8 erkennen, dass die Spannsysteme 60 jeweils unter Druck setzbare Fluidbehälter 75 aufweisen, die von einer zentralen Pumpe 76 gespeist werden.
Trotz der zentralen Speisung mittels der Pumpe 76 lassen sich die Fluidbehälter 75 jeweils individuell ansteuern und hin- sichtlich des auf die Überspannungsabieiter einwirkenden
Klemmkraft individuell einstellen, so dass jedes der Spann¬ systeme 60 jeweils eine individuelle Presskraft bzw. Ein- klemmkraft Fl, F2 bzw. F3 auf den zugeordneten
Überspannungsabieiter 10a, 10b bzw. 10c ausüben kann.
Die optimale Einstellung der Spannsysteme 60 bzw. die Ein- Stellung des optimalen Drucks in den Fluidbehältern 75 erfolgt vorzugsweise unter Auswertung von Strommesswerten, wie dies beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 erläutert worden ist, oder durch Auswerten von Spannungsmesswerten, wie dies beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 6 und 7 erläutert worden ist.
Bei der Variante gemäß Figur 8 bilden die gemeinsame Träger¬ platte 100 und das äußere Kontaktelement 50 des dritten
Überspannungsabieiters 10c jeweils ein äußeres elektrisches Anschlusselement der Ableiteranordnung 5. Die Anordnung der Anschlusselemente bzw. von Stromeingang und Stromausgang auf unterschiedlichen Seiten der Ableiteranordnung 5 führt in vorteilhafter Weise zu einer Symmetrierung der Stromflusswege der durch die Überspannungsabieiter fließenden Ströme.
Die Figur 9 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ablei¬ teranordnung 5, bei der Überspannungsabieiter lOd und lOe jeweils paarweise angeordnet sind, und zwar - bezüglich ihrer Längsachse bzw. bezüglich der Längsachse des jeweiligen
Scheibenstapels 30 - koaxial zueinander. Zwischen den
Überspannungsableitern lOd und lOe ist jeweils eine gemeinsa¬ me Trägerplatte 100 der Ableiteranordnung 5 angeordnet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 sind drei Paare an Überspannungsableitern vorgesehen; diese Paare liegen parallel zueinander derart, dass die Längsachsen der Scheibensta¬ pel 30 parallel sind. Die Verbindungsleitungen 120 sind vor¬ zugsweise flexibel, damit die individuelle Einstellbarkeit der Spannsysteme 60 nicht behindert wird; die Verbindungslei- tungen 120 werden durch vorzugsweise flexible elektrische Ka¬ bel gebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 weist die Ablei¬ teranordnung 5 einen Stromeingang E5 sowie zwei Stromausgänge A5a und A5b auf. Der Stromeingang E5 und die zwei Stromaus¬ gänge A5a und A5b sind auf der derselben Seite der Ableiter- anordnung 5 angeordnet, so dass die Stromwege durch die ein¬ zelnen Überspannungsabieiter ungleich lang sind; dieser Wegunterschied spielt jedoch wegen der individuellen Einstellung der Spannsysteme 60 und der individuellen Einstellung der Klemmkräfte Fl bis F6, wie sie beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 7 erläutert worden ist, für die elekt¬ rische Belastung der Überspannungsabieiter keine Rolle.
Die Figur 10 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ablei¬ teranordnung, bei der die Überspannungsabieiter so angeordnet sind wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9. Im Unter¬ schied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 9 befinden sich die Stromausgänge A5a und A5b auf einer anderen Seite als der Stromeingang E5. Die Anordnung von Stromeingang und Stromausgängen auf unterschiedlichen Seiten der Ableiteranordnung führt in vorteilhafter Weise zu einer Symmetrierung der Stromflusswege der durch die Überspannungsabieiter fließenden Ströme. Der
Stromweg vom Stromeingang E5 zu den Stromausgängen A5a und A5b ist weitestgehend unabhängig davon, durch welchen
Überspannungsabieiter der jeweilige Teilstrom fließt.
Die Figur 11 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Ablei¬ teranordnung, bei der sich die koaxial angeordneten Paare an Überspannungsableitern lOd und lOe jeweils ein gemeinsames Spannsystem 60 teilen. Es lässt sich erkennen, dass die Gewindestangen 71 jeweils ein Paar an Überspannungsableitern lOd und lOe verspannen. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 liegen der Strom¬ eingang E5 und die Stromausgänge A5a und A5b auf derselben Seite der Ableiteranordnung, so dass die Stromwege durch die einzelnen Überspannungsabieiter ungleich lang sind; dieser Wegunterschied spielt jedoch wegen der Einstellung der Spannsysteme, wie sie beispielhaft im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 7 erläutert worden ist, für die individuelle elektri¬ sche Belastung der Überspannungsabieiter keine Rolle.
Die Figur 12 zeigt eine Ableiteranordnung 5, die von der Anordnung der Überspannungsabieiter und der Anordnung der
Spannsysteme 60 der Ableiteranordnung 5 gemäß Figur 11 entspricht. Im Unterschied zu der Ableiteranordnung gemäß Figur 11 befinden sich der Stromeingang E5 und die Stromausgänge A5a und A5b auf unterschiedlichen Seiten der
Ableiteranordnung, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 der Fall ist, wodurch in vorteilhafter Weise erreicht wird, dass der Stromweg der Teilströme durch die Ableiteranordnung 5 weitgehend unabhängig davon ist, durch welchen Überspannungsabieiter der jeweilige Teilstrom fließt.
Die Figur 13 zeigt eine Ableiteranordnung 5 mit zwölf
Überspannungsableitern lOf. Die Überspannungsabieiter lOf sind paarweise angeordnet, und zwar koaxial zueinander der¬ art, dass die Längsachsen der Scheibenstapel 30 bei jedem Paar koaxial angeordnet sind. Drei der Paare liegen auf einer Seite einer gemeinsamen Trägerplatte 100 der
Ableiteranordnung, und drei liegen auf der anderen Seite. Die Anordnung der Paare ist dabei dergestalt, dass jeweils zwei Paare koaxial zueinander angeordnet sind.
Die Verbindungsleitungen 120 sind vorzugsweise flexibel, da¬ mit die individuelle Einstellbarkeit der Spannsysteme 60 nicht behindert wird; die Verbindungsleitungen 120 werden vorzugsweise durch flexible elektrische Kabel gebildet.
Die Ableiteranordnung 5 gemäß Figur 13 weist zwei Stromeingänge E5a und E5b auf, die auf einer Seite der
Ableiteranordnung 5 angeordnet sind. Auf der anderen Seite der Ableiteranordnung 5 befinden sich drei Stromausgänge A5a, A5b und A5c. Die Stromeingänge E5a und E5b sind mittels einer in der Figur 13 nicht gezeigten Stromschiene kurzgeschlossen, entsprechendes gilt für die drei Stromausgänge A5a, A5b und A5c.
Durch die Vielzahl an Stromeingängen und Stromausgängen wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die durch die
Überspannungsabieiter lOf fließenden Teilströme zumindest näherungsweise gleich groß sind. Etwaige Abweichungen können reduziert werden, indem die Spannsysteme 60 optimal einge¬ stellt werden, wie dies im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 7 beschrieben worden ist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungs¬ beispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugs zeichenliste
5 Ableiteranordnung
5a Anschluss
5b Anschluss
10a Überspannungsabieiter
10b Überspannungsabieiter
10c Überspannungsabieiter lOd Überspannungsabieiter lOe Überspannungsabieiter lOf Überspannungsabieiter
20 WiderStandselemente
30 ScheibenStapel
40 Zwischenplatten
50 Kontaktelernent
60 Spannsystem
70 Spannelemente
71 GewindeStange
72 Feder
73 Mutter
75 Fluidbehälter
76 Pumpe
100 Trägerplatte
110 Verbindungsleitung
111 Verbindungsleitung
120 Verbindungsleitung
200 Spannungsquelle
210 Strommessgerät
211 Strommessgerät
212 Strommessgerät
220 Spannungsmessgerät
221 Spannungsmessgerät
222 Spannungsmessgerät A5a Stromausgang
A5b Stromausgang
A5c Stromausgang
E5 Stromeingang E5a Stromeingang
E5b Stromeingang
Fl Klemmkraft
F2 Klemmkraft
F3 Klemmkraft
F4 Klemmkraft
F5 Klemmkraft
F6 Klemmkraft
FL1 Stromanstiegsflanke
FL2 Stromanstiegsflanke
FL3 Stromanstiegsflanke
Fp Pulsanstiegsflanke / Stromanstiegsflanke
Ip Pulsstrom
II Strom
12 Strom
13 Strom
LI Induktivität
L2 Induktivität
L3 Induktivität
M Drehmoment
Rl ohmscher Widerstand
R2 ohmscher Widerstand
R3 ohmscher Widerstand
t Zeit
Ul Spannung
U2 Spannung
U3 Spannung
Uil induzierte Spannung
Ui2 induzierte Spannung
Ui3 induzierte Spannung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Herstellen einer Ableiteranordnung (5), die einen Überspannungsabieiter (10a-10f) umfasst, wobei bei dem Verfahren im Rahmen der Herstellung des
Überspannungsabieiters (10a-10f) spannungsabhängig arbeitende Widerstandselemente (20) elektrisch in Reihe geschaltet wer¬ den,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- zusätzlich mindestens ein weiterer Überspannungsabieiter
(10a-10f) hergestellt wird, indem spannungsabhängig arbei¬ tende Widerstandselemente (20) elektrisch in Reihe ge¬ schaltet werden,
- der Überspannungsabieiter (10a-10f) und/oder der zumindest eine weitere Überspannungsabieiter (10a-10f) mit einem
Spannsystem (60) versehen wird, das ein Verstellen der auf die Widerstandselemente (20) einwirkenden Einklemmkraft (F1-F6) auch nach der erstmaligen Inbetriebnahme des
Überspannungsabieiters (10a-10f) ermöglicht,
- die Ableiteranordnung (5) mit einer elektrischen Überspannung beaufschlagt wird, die zu einer Reduktion des elekt¬ rischen Widerstands der Widerstandselemente (20) führt und einen Stromfluss durch die parallel geschalteten
Überspannungsabieiter (10a-10f) hervorruft und
- das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter (10a- lOf) derart eingestellt werden, dass die durch die
Überspannungsabieiter (10a-10f) fließenden Ströme (II, 12, 13) oder Stromverläufe oder die an den
Überspannungsableitern (10a-10f) anliegenden Spannungen
(Ul, U2, U3) oder die induktivitätsbedingt in den
Überspannungsableitern (10a-10f) bei Stromfluss induzier¬ ten Spannungen (Uil, Ui2, Ui3) mit Blick auf zumindest ein vorgegebenes Kriterium gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt werden, dass Messwerte, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern (10a-10f) - bei Überspannung - flie¬ ßenden Ströme (II, 12, 13) mittelbar oder unmittelbar ange- ben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- durch mathematisches Ableiten nach der Zeit
Stromanstiegsmesswerte gebildet werden, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern (10a-10f) - bei Überspannung - fließenden Ströme (II, 12, 13) angeben, und
- das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt werden, dass die Stromanstiegsmesswerte gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- bei Stromfluss an den Überspannungsableitern (10a-10f) ab¬ fallende Spannungen (Ul, U2, U3) oder induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern (10a-10f) induzierte Span¬ nungen (Uil, U2i, Ui3) unter Bildung von Spannungsmesswer- ten gemessen werden und
- das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt werden, dass die Spannungsmesswerte gleich sind oder innerhalb ei¬ nes vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- in die Ableiteranordnung (5) ein Pulsstrom (Ip) mit einer vorgegebenen Pulsanstiegsflanke (Fp) eingespeist wird und
- die durch die Überspannungsabieiter (10a-10f) fließenden Ströme (II, 12, 13) oder Stromverläufe, insbesondere zeit¬ liche Stromanstiegswerte, oder an den
Überspannungsableitern (10a-10f) abfallende Spannungen (Ul, U2, U3) oder in den Überspannungsableitern (10a-10f) induzierte Spannungen (Uil, Ui2, Ui3) gemessen werden und das Einstellen des oder der Spannsysteme (60) anhand der Messwerte erfolgt.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
im Rahmen der Herstellung des Überspannungsabieiters (10a- lOf) und/oder des zumindest einen weiteren
Überspannungsabieiters (10a-10f) die spannungsabhängig arbei- tenden Widerstandselemente (20) zwischen zwei äußeren elekt¬ rischen Anschlusselementen der Ableiteranordnung (5) oder zwischen einem der zwei äußeren elektrischen Anschlusselemente der Ableiteranordnung (5) und einem äußeren elektrischen Kontaktelement (50) des jeweiligen Überspannungsabieiters (10a-10f) mechanisch eingeklemmt werden.
7. Ableiteranordnung (5), die einen Überspannungsabieiter (10a-10f) umfasst, bei dem spannungsabhängig arbeitende Wi¬ derstandselemente (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
- die Ableiteranordnung (5) zusätzlich zu dem einen
Überspannungsabieiter (10a-10f), nachfolgend erster
Überspannungsabieiter (10a-10f) genannt, mindestens einen weiteren Überspannungsabieiter (10a-10f), nachfolgend zweiter Überspannungsabieiter (10a-10f) genannt, aufweist, bei dem spannungsabhängig arbeitende Widerstandselemente (20) elektrisch in Reihe geschaltet sind, und
- der erste und/oder zweite Überspannungsabieiter (10a-10f) mit einem Spannsystem (60) versehen sind, das ein Verstel- len der auf die Widerstandselemente (20) des jeweiligen
Überspannungsabieiters (10a-10f) einwirkenden Einklemm¬ kraft (F1-F6) auch nach der erstmaligen Inbetriebnahme des Überspannungsabieiters (10a-10f) ermöglicht,
- wobei das oder die Spannsysteme (60) individuell derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die
Überspannungsabieiter (10a-10f) derart eingestellt sind, dass die durch die Überspannungsabieiter (10a-10f) fließenden Ströme (II, 12, 13) oder Stromverläufe oder die an den Überspannungsableitern (10a-10f) anliegenden Spannungen (Ul, U2, U3) oder die induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern (10a-10f) bei Stromfluss induzier¬ ten Spannungen (Uil, Ui2, Ui3) mit Blick auf zumindest ein vorgegebenes Kriterium gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
8. Ableiteranordnung (5) nach Anspruch 7,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt und die
Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter (10a-10f) derart eingestellt sind, dass Messwerte, die den zeitlichen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern (10a-10f) - bei Überspannung - fließenden Ströme (II, 12, 13) mittelbar oder unmittelbar angeben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
9. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter (10a-10f) derart eingestellt sind, dass durch mathematisches Ableiten nach der Zeit gebildete Stromanstiegsmesswerte, die den zeit- liehen Stromanstieg der in den Überspannungsableitern (10a- lOf) - bei Überspannung - fließenden Ströme (II, 12, 13) an¬ geben, gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
10. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 9,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
das oder die Spannsysteme (60) derart eingestellt und die Spannkräfte auf den oder die Überspannungsabieiter (10a-10f) derart eingestellt sind, dass induktivitätsbedingt in den Überspannungsableitern (10a-10f) bei Stromfluss induzierte Spannungen (Uil, Ui2, Ui3) gleich sind oder innerhalb eines vorgegebenen Toleranzbandes liegen.
11. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 10,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Scheibenstapel (30) zumindest zweier
Überspannungsabieiter (10a-10f), insbesondere die des ersten und zweiten Überspannungsabieiters (10a-10f), parallel neben¬ einander auf derselben Seite eines gemeinsamen Trägers, insbesondere einer gemeinsamen Trägerplatte (100), die einen elektrischen Anschluss der Ableiteranordnung (5) bildet, angeordnet sind .
12. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 11,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
die Scheibenstapel (30) zumindest zweier
Überspannungsabieiter (10a-10f), insbesondere die des ersten und zweiten Überspannungsabieiters (10a-10f), auf gegenüber¬ liegenden Seiten eines gemeinsamen Trägers, insbesondere ei- ner gemeinsamen Trägerplatte (100), die einen elektrischen
Anschluss der Ableiteranordnung (5) bildet, angeordnet sind.
13. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zwei Scheibenstapel (30) zumindest zweier
Überspannungsabieiter (10a-10f), insbesondere die des ersten und zweiten Überspannungsabieiters (10a-10f), koaxial ange¬ ordnet sind.
14. Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
bei dem Überspannungsabieiter (10a-10f) und/oder bei dem zu- mindest einen weiteren Überspannungsabieiter (10a-10f) die spannungsabhängig arbeitenden Widerstandselemente (20) zwischen zwei äußeren elektrischen Anschlusselementen der
Ableiteranordnung (5) oder zwischen einem der zwei äußeren elektrischen Anschlusselemente der Ableiteranordnung (5) und einem äußeren Kontaktelement (50) des jeweiligen
Überspannungsabieiters (10a-10f) mechanisch eingeklemmt sind.
15. Schalteinheit mit einem Schaltelement,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass
zu dem Schaltelement eine Ableiteranordnung (5) nach einem der voranstehenden Ansprüche 7 bis 14 parallel geschaltet ist .
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