DD279120A1

DD279120A1 - PRESSURE RELIEF DEVICE FOR OVERVOLTAGE ARRESTER IN MEDIUM VOLTAGE SYSTEMS

Info

Publication number: DD279120A1
Application number: DD32429288A
Authority: DD
Inventors: Christian Buddeweg; Ottmar Mueller; Reiner Fiebig
Original assignee: Energieversorgung Ingbetrieb
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1988-12-28
Publication date: 1990-05-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Druckentlastungsvorrichtung fuer einen Ueberspannungsleiter. Sie findet Anwendung insbesondere in Loeschrohrableitern, die in elektrischen Uebertragungsanlagen, in mit Freileitungen gekoppelten Mittelspannungsanlagen benutzt werden. Mit der erfindungsgemaessen Loesung wird bei Auftreten mehrmaliger Ueberspannungen sowohl ein wiederholtes Ableiten eines in einer Loeschkammer entstehenden Druckes ohne Zerberstwirkung ermoeglicht, als auch die Loeschfaehigkeit des bei kleinen Stroemen auftretenden Lichtbogens durch Realisieren eines definierten Ansprechdruckes erhoeht. Die Druckentlastungsvorrichtung fuer einen Loeschrohrableiter, der zwischen einer ersten sowie zweiten Elektrode einer Loeschfunkenstrecke eine unter Lichtbogenbeanspruchung gasabgebende Loeschkammer aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Ausblasoeffnung einer ringfoermig ausgebildeten zweiten Elektrode der Loeschfunkenstrecke ein das Innere der Loeschkammer abschliessender kugelfoermiger Koerper durch eine mit einer Mindestkraft vorgespannten Feder gelagert ist. Die Feder ist weiterhin ueber eine Halterung mit einem an dem Isolierkoerper angeordneten Ueberwurfring zur Erde verbunden. Wesentlich ist ferner, dass das Material sowohl der Elektroden der Loeschfunkenstrecke als auch des kugelfoermigen Koerpers der Druckentlastungsvorrichtung aus dem abbrand- sowie korrosionsarmen Elektrographit besteht.The invention relates to a pressure relief device for a surge arrester. It is used in particular in Loeschrohrableitern that are used in electrical transmission systems, coupled with overhead lines medium voltage systems. With the solution according to the invention, when multiple overvoltages occur, repeated discharge of a pressure arising in a purging chamber without the effect of a rupture is possible, and the extinguishing capability of the arc occurring in the case of small currents is increased by realizing a defined setpoint pressure. The pressure relief device for a Loeschrohrableiter having between a first and second electrode of a Loeschfunkenstrecke a gas under arc discharge Loeschkammer, characterized in that at the Ausblasoeffnung a ringfoermig formed second electrode of the spark gap a the interior of the Loeschkammer final ball-shaped body by one with a minimum force prestressed spring is stored. The spring is further connected via a holder with a arranged on the insulating Ueberwurfring to earth. It is also essential that the material of both the electrodes of the spark gap and the ball-shaped body of the pressure relief device consists of the low-erosion and low-corrosion electrographite.

Description

Der Einsatz von Graphit erhöht die Lichtbogenfestigkeit der Elektroden.The use of graphite increases the arc resistance of the electrodes.

In Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorspannung der Feder, die Austrittsöffnung der ringförmigen zweiten Elekti ode der Löschfunkenstrecke und die zu bewegende Masse der Graphitkugel in Ausblasrichtung so bemessen, daß beim Ableiten von kleinen Strömen ein verzögertes Öffnen der gasabgebenden Löschkammer und beim Ableiten von großen Strömen ein schnelles Öffnen durch den sich schnell aufbauenden Überdruck in der Löschkammer eintritt. Weiterhin ist durch die geringere Dichte des bevorzugten Materialeinsatzes des kugel- oder halbkugelförmigen Körpers eine kleinere Masse mit einer geringeren Trägheit beim Öffnen zu beschleunigen. Die Dichte von Graphit beträgt 2,24g/cm³, die von Eisen 7,86g/cm³ und die von Kupfer 8,92 g/cm³.In an embodiment of the invention, the bias of the spring, the outlet opening of the annular second Elekti ode the extinguishing spark gap and the mass to be moved graphite ball in the discharge direction dimensioned so that when discharging small currents delayed opening of the gas-releasing quenching chamber and the discharge of large currents rapid opening due to the rapidly building up pressure in the quenching chamber occurs. Furthermore, due to the lower density of the preferred material insert of the spherical or hemispherical body, a smaller mass with a lower inertia when opening is to be accelerated. The density of graphite is 2.24 g / cm ³ , that of iron 7.86 g / cm ³ and that of copper 8.92 g / cm ³ .

Beim Eintreffen einer Überspannung an dem Überspannungsleiter und bei Erreichen der Zündspannung innerhalb der Löschkammer erfolgt ein Überschlag zwischen der ersten sowie zweiten Elektrode der Löschfunkenstrecke längs der inneren Oberfläche des aus gasabspaltendem Material bestehenden Hohlzylinders. Der einsetzende Lichtbogen führt, abhängig von Stromstärke und Einwirkdauer, zur Gasabspaltung und damit zu einem raschen Druckanstieg in der Löschkammer. Bei Erreichen eines definierten Ansprechdruckes der Druckentlastungsvorrichtung erfolgt ein Ausblasen des Plasmas aus der Löschkammer durch die von der Kugel bei Überschreitung ihrer durch die Vorspannung eingestellten Verschlußkraft freiwerdende Ausblasöffnung. Nach erfolgtem Löschvorgang und Druckausgleich übernimmt die Kugel in vorteilhafter Weise das Wiederverschließen der Austrittsöffnung in der ringförmigen Elektrode, womit der Überspannungsableiter wieder funktionsbereit wird.Upon arrival of an overvoltage on the surge conductor and upon reaching the ignition voltage within the quenching chamber, a flashover between the first and second electrode of the spark gap along the inner surface of the existing gasabspaltendem material hollow cylinder takes place. The incipient arc leads, depending on current intensity and duration of action, to the gas separation and thus to a rapid increase in pressure in the quenching chamber. Upon reaching a defined set pressure of the pressure relief device, the plasma is blown out of the extinguishing chamber by the exhaust opening released by the ball when its closing force set by the bias is exceeded. After the deletion process and pressure equalization, the ball takes over the resealing of the outlet opening in the annular electrode in an advantageous manner, with which the surge arrester is ready for operation again.

Das Ansprechen auf Überdrücke von einem bestimmten Druckwert an, gewährleistet einerseits die Löschung niedriger Ströme bei der sich der Druck relativ langsam aufbaut und schützt, andererseits die Löschkammer vor einem Bersten bei starker Gasentwicklung infolge hoher Ströme.The response to pressures of a certain pressure value, on the one hand ensures the erasure of low currents at which the pressure builds up relatively slowly and protects, on the other hand, the quenching chamber from bursting with strong gas evolution due to high currents.

In vorteilhafter Weise ist die Kugel aus Elektrographit ausgebildet, um beim Ausblasen des Plasmas zwischen der ersten und zweiten Elektrode der Löschfunkenstrecke aus der Löschkammer durch die von der Kugel freigegebene Ausblasöffnung Abbrände sowie Oberflächenerosionen zu unterdrücken, die zu einer Beeinträchtigung der Dichtungsfunktion der Kugel an der Auflagefläche auf die ringförmigen Elektroden führen könnten.Advantageously, the ball of electrographite is designed to suppress eruptions and surface erosion when blowing out of the plasma between the first and second electrodes of the extinguishing spark gap from the quenching chamber through the released from the ball exhaust opening, which leads to an impairment of the sealing function of the ball on the support surface could lead to the annular electrodes.

Ausführungsbeispielembodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigt die Fig. die Löschkammer mit Druckentlastungsvorrichtung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing, the Fig. The extinguishing chamber with pressure relief device.

Die Figur stellt <"ne Löschkammer mit einer Druckentlastungsvorrichtung dar, die in einem Löschrohrableiter für Mittelspannungsanlagen zur Anwendung kommt.The figure shows an extinguishing chamber with a pressure relief device used in an extinguishing pipe trap for medium voltage installations.

In dem dargestellten Löschrohrableiter, der aus einem Isolierstoffkörper 4 besteht, befindet sich in seinem zylindrischen Hohlraum zwischen einer ersten Elektrode 1 und einer zweiten Elektrode 2 in Ausblasrichtung der Löschfunkenstrecke eine unter Lichtbogenbeanspruchung gasabgebende Löschkammer 3. Erfindungsgemäß besteht die Druckentlastungsvorrichtung aus einer Feder 7 innerhalb eines Führungszylinders 9, einem kugelförmigen Verschlußkörper 6, einer Halterung 8 sowie einem Überwurfring 5 als Anschluß zur Erde. Der aus Elektrographit ausgestaltete sowohl kugelförmige als auch halbkugelförmige Körper 6 wird im Ruhezustand durch die Feder 7, die über die Halterung 8 mit dem Überwurfring δ verschraubt ist, an die ringförmig angeordnete Ausblasöffnung der zweiten aus Elektrographit ausgebildeten Elektrode 2 der Löschfunkenstrecke mit einer Mindestkraft gedruckt. Das Material der gasabgebenden Löschkammer besteht aus Polystyrol beziehungsweise Polyoximethylen.In the extinguishing pipe conductor shown, which consists of an insulating material 4, is located in its cylindrical cavity between a first electrode 1 and a second electrode 2 in the discharge of extinguishing spark gap a gas-emitting arc discharge chamber 3. According to the invention, the pressure relief device consists of a spring 7 within a guide cylinder 9, a spherical closure body 6, a holder 8 and a coupling ring 5 as a connection to the earth. The configured both made of electrographite spherical and hemispherical body 6 is printed at rest by the spring 7, which is bolted via the bracket 8 with the coupling ring δ, to the annularly arranged exhaust opening of the second formed of electrographite electrode 2 of the spark gap with a minimum force. The material of the gas-releasing quenching chamber consists of polystyrene or polyoxymethylene.

Claims

1. Druckentlastungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter mit einem federnden Element, insbesondere für einen Löschrohrableiter, der zwischen einer ersten und zweiten Elektrode einer Lösciifunkenstrecke eine unter Lichtbogenbeanspruchung gasabgebende Löschkammer aufweist, geke inzeichnet dadurch, daß an der Ausblasöffnung einer ringförmig ausgebildeten zweiten Elektrode (2) der Löschfunkenstrecke ein das Innere der Löschkammer (3) abschließender kugelförmiger Körper (6) durch eine mit einer Mindestkraft vorgespannten Feder (7) gelagert ist, wobei die Feder (7) innerhalb eines Führungszylinders (9) über eine Halterung (8) mit einem an dem Isolierkörper (4) angeordneten Überwurfring (5) zur Erde verbunden ist.1. pressure relief device for a surge arrester with a resilient element, in particular for a Löschrohrableiter having between a first and second electrode Lösciifunkenstrecke a gas under arc stress quenching chamber, geke inzeichnet characterized in that at the exhaust opening of a ring-shaped second electrode (2) of the quenching spark gap a spherical body (6) terminating the interior of the quenching chamber (3) is supported by a spring (7) biased by a minimum force, the spring (7) being housed within a guide cylinder (9) via a holder (8) with one on the insulating body (4) arranged coupling ring (5) is connected to the ground.

2. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Material sowohl der ersten sowie zweiten Elektrode (1,2) der Löschfunkenstrecke als auch des kugelförmigen Körpers (6) aus Elektrographit besteht.2. Pressure relief device according to claim 1, characterized in that the material of both the first and second electrode (1,2) of the extinguishing spark gap and the spherical body (6) consists of electrographite.

3. Druckentlastungsvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß ein das Innere der Löschkammer (3) abschließender Körper als Halbkugel ausgebildet ist.3. Pressure relief device according to claim 1 and 2, characterized in that a the interior of the quenching chamber (3) final body is formed as a hemisphere.

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Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Druckentlastungsvorrichtung für einen Überspannungsableiter. Sie findet insbesondere Anwendung in Löschrohrableitern, die in elektrischen Übertragungsnetzen benutzt werden.The invention relates to a pressure relief device for a surge arrester. It finds particular application in extinguishing tube decoys, which are used in electrical transmission networks.

Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art

Bekannt sind Überspannungsableiter mit einer das Innere abschließenden Membran und einem im Wirkungsbereich der Membran angeordneten topfförmigen, federnden Körper als Anschluß des Erdleiters (DE-OS 1513328, DE-OS 1563533). In der DE-PS 2056526 ist ein Überspannungsableiter beschrieben, der einen federnden Körper enthält und die Wirkung eines Gasumlenktellers nutzt, sowohl für die Zündung eines Außenlichtbogens als auch für das Austreten bei Ansprechen infolge von Überspannung entstehenden Gase, wobei ein rasches Lösen des federnden Körpers aus seiner Haltorung erfolgt. Ein austretender Gasstrahl trifft auf den Boden des federnden Körpers und übt einen Staudruck aus, der ein Brechen einer Membran auslöst. Das austretende Gas zündet in bekannter Weise oinen Lichtbogen zur Entlastung des Überspannungsabieiters. Durch den Abwurf eines Erdseils mit dem federnden Körper wird oine sichtbare Trennstrecke geschaffen und die Unbrauchbarkeit des Überspannunsableiters angezeigt. Der Nachteil der Erfindung besteht darin, daß nach aufeinanderfolgenden Überspannungen, z.B. bei mehrmaligen Blitzeinschlägen, die Betriebssicherheit nicht ausreichend gegeben ist.Surge arresters are known with a membrane terminating the interior and a cup-shaped, resilient body arranged in the region of action of the membrane as a connection of the ground conductor (DE-OS 1513328, DE-OS 1563533). In DE-PS 2056526 a surge arrester is described, which contains a resilient body and uses the effect of a Gasumlenktellers, both for the ignition of an outer arc as well as for the emergence in response due to overvoltage resulting gases, wherein a rapid release of the resilient body his haltorung takes place. An escaping gas jet hits the bottom of the resilient body and exerts a dynamic pressure, which triggers a breaking of a membrane. The escaping gas ignites in a known manner an arc to relieve the Überspannungsabieiters. By dropping a ground wire with the resilient body oine visible separation distance is created and indicated the uselessness of Überspannunsableiters. The disadvantage of the invention is that after successive overvoltages, e.g. in multiple lightning strikes, the reliability is not sufficient.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist, eine kostengünstige und eine betriebssichere Anordnung einer Druckentlastungsvorrichtung für einen Löschrohrableiter zu schaffen.The object of the invention is to provide a low-cost and reliable assembly of a pressure relief device for a fire extinguisher.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckentlastungsvorrichtung für einen Löschrohrableiter zu entwickeln, die bei Auftreten mehrmaliger Überspannungen sowohl ein wiederholtes Ableiten eines in einer Löschkammer entstehenden Druckes ohne Zerberstwirkung ermöglicht, als auch die Löschfähigkeit des bei kleinen Strömen auftretenden Lichtbogens durch Realisierung eines definierten Ansprechdruckes erhöht.The invention has for its object to develop a pressure relief device for a fire extinguisher, which allows repeated emergence of a resulting in a quenching chamber pressure without Zerrstwirkung on the occurrence of multiple overvoltages, as well as the quenching of the arc occurring at small currents increased by realization of a defined set pressure ,

Die Aufgabe wird insbesondere für einen Löschrohrableitei, der zwischen einer ersten sowie zweiten Elektrode einer Löschfunkenstrecke eine unter Lichtbogenbeanspruchung gasabgebende Löschkammer aufweist, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an der Ausblasöffnung einer ringförmig ausgebildeten zweiten Elektrode der Löschfunkenstrecke ein kugelförmiger Körper, vorzugsweise aus Elektrographit, durch eine Feder gegen die Ausblasöffnung gepreßt wird. Die Kugelform des Verschlußkörpers wirkt sich aufgrund der selbständigen Zentrierung in der kreisförmigen Ausblasöffnung der Löschkammer vorteilhaft aus. Die Ausbildung des Verschlußkörpers aus korrosionsarmem Graphit ist gü:istig, weil der Verschluß von außen her den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist. Der kugelförmige Körper der Druckentlastungsvorrichtung ist durch die Feder innerhalb eines Führungszylinders über eine Halterung mit einem an dem Isolierkörper angeordneten Überwurf ring zur Erde verbunden.The object is achieved in particular for a Löschrohrableitei, which has a gas emitting arc chamber between a first and second electrode of a spark gap, according to the invention that at the exhaust opening of a ring-shaped second electrode of the spark gap a spherical body, preferably made of electrographite, by a spring is pressed against the exhaust port. The spherical shape of the closure body has an advantageous effect due to the independent centering in the circular exhaust opening of the quenching chamber. The formation of the closure body of low-corrosion graphite is gü: sig, because the closure is exposed from the outside to the environmental influences. The spherical body of the pressure relief device is connected by the spring within a guide cylinder via a holder with a ring arranged on the insulating thrown to the ground.

Durch den das Innere der Löschkammer abschließenden kugel- oder halbkugelförmigen Körper kann sich während der Lichtbogenbeanspruchung ein stromunabhängiger Mindestdruck, der gleich dem Federanpreßdruck ist, aufbauen, so daß in jedem Falle eine Mindestströmung zur Unterstützung der Entionisierung zwischen der ersten sowie zweiten Elektrode der Löschfunkonstrecke erreicht wird. Graphit als Verschlußkörper gewährleistet, daß nach einer Lichtbogeneinwirkung kein Verschweißen mit der zweiten Elektrode einsetzt.By the interior of the quenching chamber final spherical or hemispherical body can during the arc stress, a current-independent minimum pressure equal to the Federanpreßdruck build, so that in each case a minimum flow to support the deionization between the first and second electrode of Löschfunkonstrecke is achieved , Ensures graphite as the closure body that no welding with the second electrode uses after an arc.