SE435665B - Blixtskyddsanordning med holje - Google Patents

Description

7902811 -lr _ Det är fördelaktigt om höljet innefattar en rörformig sektion, som sträcker sig från detsamma i huvudsak vinkelrätt mot dess'längdaxel, medan en elektriskt isolerande avståndshàl- lare hermetiskt tätar den rörformiga sektionen och uppbär den andra elektriska ledaren.

Alternativt kan den andra elektriska ledaren vara kopp- lad till den första elektriska ledaren via ett sammankopplings- säte, som är svetsat vid den första elektriska ledaren och fast- satt med bultförband vid den andra elektriska ledaren.

Uppfinningen framgår klarare av den följande, detalje- rade beskrivningen i samband med ritningarna.

Fig. l visar i längdgenomskärning en del av en inne- sluten blixtskyddsanordning, utförd enligt tidigare känd tek- nik. _ Fig. 2 är en graf, som visar potentialfördelningen ut- efter traven av på varandra lagda, icke-linjära motstånd i en- lighet med fig. l.

Fig. 5 liknar fig. 1 men visar ett annat utförande en- ligt tidigare känd teknik.

Fig. 4 visar ett tvärsnitt enligt pilarna IV - IV i fig. 5. " Fig. 5 är en graf liknande den i fig. 2 visade men av- seende det arrangemang som visas i fig. 5 och 4. wFig. 6A visar schematiskt och från sidan det i fig. 5 och 4 visade arrangemanget, inkopplat till en tïflhöflmfië ämüüws- ledning eller strömskena, varvid vissa inneslutna delar är vi- sade streckade.

Fig. 6B visar arrangemanget i fig. 6A från ett annat håll, vinkelrätt mot läget i fig. 6A.

Fig. 7 liknar fig. 6A men avser en modifikation av den kända blixtskyddsanordningen i fig. 5, kopplad till en strömskena, och Fig. 8 är en längdsektion genom en blixtskyddsanordning utförd enligt uppfinningen och kopplad till en strömskena. 790281 'I '-4 I figurerna har genomgående lika referenssiffror an- vänts för att beteckna identiska eller mot varandra svarande komponenter.

I fig. 1 visas en blixtskyddsanordning av konventionell konstruktion. Däri ingår en innesluten blixtsky%%ïa2ordning, allmänt betecknad 100 och innefattande ett jordat/18, med ett inneslutet utrymme 12, som är fyllt med lämplig mängd av elekt- riskt isolerande fluid, såsom svavelhexafluorid (SF6), samt en huvudkropp till en blixtskyddare 14, anordnad inuti det jorda- de höljet 10 och på dess längdaxel. Huvudskyddskroppen 14 är bildad av en trave av flera icke-linjära motstånd, lagda på varandra och seriekopplade. Vart och ett av de icke-linjära motstånden avses också betecknat med referenssiffran 14, och de enskilda elementen består i huvudsak av sintrad zinkoxid.

Huvudskyddskroppen 14 innefattar en överände A och en underän- de B, den senare anordnad vid och elektriskt sammankopplad med underdelen av höljet 10, och vart och ett av de icke-linjära motstånden 14, som bildar huvudskyddskroppen, har en strökapa- citans 16 mellan sig och intilliggande parti av det jordade höljets lO omgivande vägg. En sammankopplande elektrisk leda- re l8 i form av en stav (hädanefter betecknad "ledning") är anordnad ovanför och koaxiellt i förhållande till huvudskydds- kroppen 14, på så sätt att den sträcker sig hermetiskt genom en elektriskt isolerande avståndshållare 20, vilken tätar över- änden enligt fig. 1 till det jordade höljet 10. Den samman- kopplande ledaren 18 är elektriskt kopplad under tryck till överänden A till huvudskyddskroppen 14 via en kompressionsfjä~ der 22a,som är insatt däremellan. Ett annat, slutet hölje 22 är anordnat vid överänden till avståndshållaren 20 och bildar ett inneslutet utrymme, fyllt med lämplig mängd av elektriskt isolerande fluid, exempelvis svavelhexafluorid (SF6), och led- ningen 18 sträcker sig genom höljet 22 så långt tills den är anordnad att kopplas till en elektrisk utrustning som skall skyddas eller till en strömskena, som ej är visad.

Om en särskilt kraftig spänning kommer på en skyddad elektrisk utrustning, som är kopplad till ledaren 18, kommer denna att kunna flyta till jord via de icke-linjära motstånd som är seriekopplade mellan över- och underänden A respektive 1902811-4 B i huvudskyddskroppen 14. Den skyddade utrustningen förhind- ras därigenom från att få alltför hög spänning på grund av den inkommande, kraftiga strömpulsen. Ä andra sidan är blixtskyddsanordningarna normalt in- kopplade till operationsspänningen. Denna spänning medför ett strömflöde genom de seriekopplade, icke-linjära motstånden 14, varvid denna ströms storlek är kraftigt undertryckt på grund av de utomordentliga icke-linjära egenskaperna hos motstånden l4, varför de kan användas utan att bli fördärvade med hänsyn till både alstrad värme och lång tidsanvändning.

De icke-linjära motstånden 14 uppvisar små resistanser i förhållande till höga strömpulser. Emellertid verkar de icke- linjära motstånden 14, som är gjorda i huvudsak av zinkoxid, som elektrostatiska kapacitanser snarare än resistanser vid de låga strömmar, som normalt flyter genom dem. Med hänsyn härtill gäller vid arrangemanget enligt fig. 1, inkopplat till en växelströmsanordning, att tillbörlig hänsyn måste tagas till dessa elektrostatiska kapacitanser.

Vid den konventionella konstruktionen av inneslutna blixtskyddsanordningar föreligger strökapacitanser mellan de icke-linjära motstånden l4 ochäet jordade höljet, såsom fram- går av fig. l, och de kan ej försummas i förhållande till de elektrostatiska kapacitanserna hos de icke-linjära motstånden 14. Under dylika omständigheter har man haft den nackdelen, att den normalt pålagda spänningen vid kommersiellt förekom- mande frekvens kommer att ligga över traven av seriekopplade, icke-linjära motstånd 14 på sådant sätt, att de motstånd, som ligger närmare överänden A till traven kommer att bära en stör- re del av spänningen, på sätt som.framgår av fig. 2, där po- tentialen uppritats som funktion av läget utefter huvudskydds- kroppen 14, med början vid överänden A.

När en potentialfördelning, sådan som visas i fig. 2, föreligger på huvudskyddskroppen, kommer de icke-linjära mot- stånden att på ojämnt sätt fördela potentialskillnaden över traven eller över huvudskyddskroppen l4, och därför kommer denna normalt pålagda spänning att medföra att de olika mot- stånden alstrar olika mycket värme och därför försämras oli- 790281141 ka fort. Detta medför vid dylika konventionella anordningar en kraftig minskning av livstiden.

För att eliminera denna nackdel vid tidigare kända an- ordningar har tidigare föreslagits att sträcka en elektrisk ledare i form av en stav eller platta från högspänningsänden till traven av seriekopplade, icke-linjära motstånd, så att den löper nära och utefter traven, såsom visas i fig. 5.

Detta i fig. 5 visade arrangemang innefattar en sluten blixtskyddsanordning betecknad 200 och skild från den i fig. l visade endast däri, att i fig. 5 traven av icke-linjära mot- stånd 14 är placerad på ett mer eller mindre stort avstånd från det jordade höljets 10 längdaxel, samt att en elektrisk ledare 24 i form av en stav eller en platta sträcker sig från högspänningsänden A till traven av icke-linjära motstånd 14 på den sida som ligger längst från innerväggen till det jorda- de höljet 10, samt löpande radiellt utåt och nedåt, tills den avslutas på förutbestämt avstånd från höljets lO botten. Den elektriska ledaren 24 bildar elektrostatiska kapacitanser 24 mellan sig och motstånden 14. Som bäst framgår av fig. 4, har den elektriska ledningen 24 ett tvärsnitt i form av en cirkel- båge, för att kompensera för strökapacitanserna 16, som bildas mellan motstånden 14 och det jordade höljet 10.

Det antages att H betecknar hela längden för traven av på varandra lagda icke-linjära motstånd 14, medan Cl och G2 betecknar den elektrostatiska kapacitans 16 respektive 26, som utvecklas mellan det icke-linjära motstånd 14,(som ligger på ett avstånd x från den inre bottenytan till det jordade höljet 1® och det jordade höljet 10, respektive mellan samma icke-linjära motstånd 14 och den plattformade ledaren 24. Un- der ett antaget villkor, att uttrycket cl _ë Öl + Ö2 ' H är uppfyllt, kommer traven av icke-linjära motstånd 14 att erhålla en potentialfördelning, som approximerar den ideda potentialfördelning som visas i fig. 4, varvid beteckningar och axlar är samma som i fig. 2. 790281144 Av det föregående inses att man genom att anordna den plattformade elektriska ledaren 24 kan kompensera för ströka- pacitanserna mellan höljet 10 och motstånden 14, så att man får en potentialfördelning utefter traven av motstånd 14, som är likformig och stabil. Detta medför att blixtskyddsanord- ningen får stor tillförlitlighet.

Arrangemanget i fig. 5 kan exempelvis kopplas till en strömskena, kopplad till en gasisolerad understation i enlig- het med fig. 6A och 6B eller fig. 7. I fig. 6A och 6B är blixtskyddsanordningen 200 vertikalt anordnad på backen och ansluten via ledningen 18 till en strömskena, allmänt beteck- nad med referenssiffran 28, som är horisontellt anordnad ovan- för anordningen 200. Om vi antar att .L betecknar höjden för blixtskyddsanordningen 200 och ll betecknar avståndet mellan anordningens 200 överyta och strömskenans 28 längdaxel, måste 2 den horisontellt anordnade strömskenan 28 placeras vid en höjd av (L + ll) ovanför backen.

För att minska höjden för strömskenan 28 kan blixt- skyddsanordningen 200 modifieras så att en ledning 18 sträck- er sig utanför det jordade höljet 10, vinkelrätt mot längd- axeln för de seriekopplade motstånden 14, såsom visas i fig. 7. l detta fall måste strömskenan 28, som är kopplad till le- daren 18, vara anordnad på en höjd (L + 12) ovanför backen, ~där 12 betecknar avståndet mellan en punkt, som praktiskt ta- get kan betraktas som överänden på anordningen 200, och längd- axeln för strömskenan 18, och vilket understiger ll.

I båda fallen måste strömskenan anordnas horisontellt på högre nivå än anordningen 200.

Med hänsyn till motståndskraften mot jordbävningar kan en strömskena lämpligen på ekonomiskt sätt konstrueras och installeras, om den anordnas lågt. Under dylika omstän- digheter kan blixtskyddsanordningarna konstrueras så att de ligger horisontellt vid markplanet. Om man vill söka använda dylika konventionella blixtskyddsanordningar med extra höga spänningar, blir nackdelen att erforderligt golvutrymme kraf- tigt ökar, eftersom de blir stora. 790281141 I fig. 8 visas ett utföringsexempel enligt föreliggan- de uppfinning. I fig. 8 är en blixtskyddsanordning allmänt betecknad med referenssiffran 500 och innefattar ett hölje 10, exempelvis i form av en ihålig cylinder med en botten, en öp- pen ände mittemot botten, tätt sluten med en täckplatta 50, samt ett kort, rörformigt sektionsparti 52, som sträcker sig från höljets 10 sidovägg mellan den slutna änden och botten, i huvudsak vinkelrätt mot höljets 10 längdaxel.

Höljet 10 är vertikalt anordnat med den för jordning avsedda botten i markplanet.

Inuti höljet 10 är traven av icke-linjära motstånd 14 och den plattformade elektriska ledaren 24 anordnade på i hu- vudsak samma sätt som ovan beskrivits i samband med fig. 5, medan den plattformade ledningen 24 är vänd mot det korta, rörformade sektionspartiet 52.

En ledning 18 sträcker sig vidare under tätning genom en elektriskt isolerande avståndshållare 20, vilken hermetiskt försluter det rörformade sektionspartiet 52, så att ledningen 18 uppbäres av avståndshållaren 20, så att den är horisontellt anordnad utefter axeln till det rörformiga sektionspartiet 52.

Vidare är ledningen 18 vid ena änden kopplad till den platt- formade ledningen 24 via ett anslutningssäte 54, som i sin tur är fast fästat vid den plattformade ledaren 24, exempelvis ge- nom svetsning, och kopplad till ledningen 18 via bultar 56, varav endast en visas på ritningen. o Det rörformade sektionspartiet 52 är a andra sidan hermetiskt kopplat via avståndshållaren 20 till en förgrening, i sin tur kopplad till en sluten skärm för samlingsskenan 28, vilken är horisontellt anordnad. Efter genomgång och tätning via avståndshållaren 20 sträcker sig ledningen 18 genom för- greningen och är vid andra änden kopplad till den mittledare 54, som är koaxiellt anordnad inuti den slutna skärmen för strömskenan 28.

Höljet 10, förgreningen och strömskenans skärm är fyll- da med elektriskt isolerande gas, såsom svavelhexafluorid (sms). 7902811-4 Följaktligen är i det i fig. 8 visade arrangemanget ledaren 18 elektriskt inkopplad via den plattformade ledaren 24 till traven av icke-linjära motstånd l4, så att ledningen är i huvudsak vinkelrät mot travens längdaxel. Eftersom den plattformade ledaren 24 vid ena änden är kopplad till överän- den av traven av icke-linjära motstånd 14 och löper nedåt mot dess underände, kan ledningen 18 kopplas till den plattforma- de ledaren 24 vid vilken punkt som helst, så att man får en konstruktion enligt fig. 8, varvid läget för rörsektionen 54 får ändras till nivå på motsvarande sätt.

Som framgår av fig. 8, kan strömskenan 28 vara hori- sontellt anordnad med längdaxeln på höjden 15, som är mindre än hela höjden L för blixtskyddsanordningen 500. Detta bety- der att strömskenan 28 kan förläggas tillräckligt lågt till sin nivå i förhållande till anordningens 500 överände.

Uppfinningen medför flera fördelar. Exempelvis kan en strömskena, kopplad till blixtskyddsanordningen enligt upp- finningen anordnas lågt, så att anordningens hopsättning, un- derhåll och inspektion kan utföras lätt och utan risk. Efter- som en lågt placerad skena är mindre känslig för vibrationer, kan hela utrustningen förbättras med hänsyn till motstånds- kraften mot jordbävningar. Strömskenor kan även förläggas lågt och kompakt utan att man behöver ta hänsyn till blixt- skyddsanordningarna, och därför kan man med ekonomisk konst- ruktion åstadkomma miniatyrsubstationer. Dessa fördelar er- hålles även med annan elektrisk utrustning än en strömskena, gsom man vill koppla till en blixtskyddsanordning enligt upp- finningen.

Eftersom höjden för en strömskena eller någon annan elektrisk utrustningsdetalj kan väljas godtyckligt inom det höjdintervall, över vilket den plattformade ledaren 24 sträck- er sig, kan uppfinningen tillämpas vid alla slags miniatyrsub- stationer, inklusive en stor mängd olika typer av elektrisk utrustning, utan att hela substationens konstruktion behöver begränsas på grund av blixtskyddsanordningens ytterdimensio- ner. Genom uppfinningen får man således en blixtskyddsanord- ning, som är synnerligen lämplig för användning med miniatyr- .i 79028114» substationer, som är gasisolerade.

Ehuru uppfinningen illustrerats och beskrivits i sam- band med ett enda föredraget utföringsexempel, inses att en mångfald ändringar och modifikationer kan utföras, utan att man för den skull avlägsnar sig från uppfinningstanken. Ex- empelvis kan uppfinningen likaväl tillämpas vid blixtskydds~ anordningar, försedda med seriegap i enlighet med tidigare kända konstruktioner.

Claims (2)

1. v9o2s11-4 lo Patentkrav 1. Blixtskyddsanordning med ett hölje (10) fyllt med en elektriskt isolerande gas och inuti höljet dels en däri axiellt anordnad blixtskyddskropp (1H),dels en elektrisk ledare (23), tjänande som avskärmning och för kompensering av strökapacitanser mellan höljet och blixtskyddskroppen, och vilken är anordnad utgående från blixtskyddskroppens för högspänningstillkoppling avsedda ände, på avstånd från och utmed blixtskyddskroppen i dess längd- riktning, och dels av en genom höljet dragen elektrisk anslut- ningsledare (18),vilken är ansluten till blixtskyddskroppens för högspånningstillkoppling avsedda ände, k ä n n e t e c k ~ n a d av att den elektriska anslutningsledaren (18) är anord- nad mellan blixtskyddskroppens (lä) båda ändar samt löper vä- sentligen vinkelrätt emot denna, samt av att anslutningsleda- ren (18) är kopplad till det bredvid blixtskyddskroppen liggande partiet av den som avskärmning tjänande elektriska ledaren (2H).

2. Blíxtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att.den elektriska ledaren (ZÄ) år så anordnad, att dess radiella avstånd till blixtskyddskroppen (ih) ökar utefter blixt- skyddskroppens (lä) längdriktning. 5. Blíxtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att blixtskyddskroppen (iü) omfattar ett antal icke-linjära motstånd av sintrad zinkoxid, vilka är hopkopplade och anordna- de över varandra i en rad. U. Blixtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att från höljet (10) utgår en rörformig stuts (32), praktiskt taget vinkelrätt mot höljets längdaxel, och av att vid stutsens ena ände är anordnat ett elektriskt isolerande avståndsstycke (20), vilket lufttätt tillsluter stutsen och fasthâller den elek- triska anslutningsledaren (18). 5; Blixtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den elektriska anslutningsledaren är sammankopplad med 7902811 - lr u den elektriska ledaren (2Ä) via ett anslutningssäte (EH), som är påsvetsat på den elektriska ledaren (2Ä) och kopplat till den elektriska anslutníngsledaren (18) medelst skruvförband. 6. Blixtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den elektriska anslutningsledaren är förbunden med en vågrätt anordnad samlíngsskena (28, 35). 7. Blíxtskyddsanordning enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att samlingsskenan har en sluten, med en elektriskt isoleran- de gas fylld behållare och en i denna anordnad, mittplacerad elektrisk leeare (35). 8. Blíxtskyddsanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att höljet är jordat.