DE1803770A1

DE1803770A1 - UEberspannungsableiter

Info

Publication number: DE1803770A1
Application number: DE19681803770
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolf Neumaier
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1968-10-18
Filing date: 1968-10-18
Publication date: 1970-04-23
Also published as: DE1803770C3; DE1803770B2; CH502009A

Description

Überspannungsableiter Für Wechselstromnetze mit höheren Betriebsspannungen sind die genormten Prüfspannungen bzw. Isolationspegel relativ niedriger als bei niedrigeren Betriebsspannungen. Infolgedessen werden an die Uberspannungsableiter für solche Netze erheblich höhere Anforderungen gestellt, da sie eine niedrigere Zündspannung im Verhältnis zu ihrer Löschspannung besitzen müssen, d.h. das für die Überspannungsableiter charakteristische Verhältnis UZünd: ULösch muß kleiner werden.
Dieses Verhältnis ist abhängig vom konstruktiven Aufbau der Funkenstrecken und der die elektrischen Werte bestimmenden Zusammensetzung des Widerstandmaterials, läßt sich Jedoch mit den bekannten Maßnahmen aus physikalischen Gründen nicht beliebig verkleinern.
Überspannungsableiter für höhere Spannungen bestehen normalerweise aus einer Mehrzahl bis Vielzahl vor in Reihe geschalteten gleichartigen Funkenstrecken und ebenso in Reihe hierzu geschalteten spannungsabhängigen Widerständen.
Um das charakteristische Verhältnis UZünd: ULösch möglichst klein zu machen, ist es schon bekannt, bei Überspannungsableitern wenigstens eine teilweise Auftrennung von Zünd- und Löschspannungen einzurichten, in dem einem Teil der in Reihe liegenden Teilfunkenstrecken ein Parallelzweig zugeschaltet ist, der aus Funkenstrecken mit niedrigerer Ansprechspannung in Reihe mit reelen oder komplexen Widerständen besteht.
Eine andere Maßnahme bei Überspannungsableitern, die aus einer Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzel~ funkenstrecken und spannungs abhängigen Widerständen bestehen, besteht erfindungsgemäß darin, daß die Funkenstrecken anteilweise mit verschiedenen Kenndaten, d. h. Zd- und Löschspannungen, ausgebildet sowie mit die unterschiedlichen Zündspannungen kompensierender Einzelsteuerung versehen sind.
Die unterschiedlichen Kenndaten der Funkenstrecken werden hierbei vorzugsweise durch eine Füllung mit verschiedenen Gasen bewirkt. Besonders gute Lichtbogenlöscheigenschaften besitzt SF 6, das seit Jahren im Schalterbau als Löschgas bewährt ist. Deswegen wird vorgeschlagen, einen Teil der Funkenstrecken mit SF 6 zu füllen, während der andere mit Luft oder mit Stickstoff gefüllt ist. Hierbei können die Funkenstrecken einzeln für eich abgeschlossen und entsprechend mit Gas gefüllt oder sie können zu Baugliedern gruppenweise zusammengefaßt und diese Bauglieder dann mit den verschiedenen Gasen gefüllt sein.
Durch besondere Steuermaßnahmen muß nun erreicht werden, daß beim Zünden des Lichtbogens die Spannungsverteilung über den Funkenstrecken den durch die Gasfüllung gegebenen Löschwerten angeglichen ist, dagegen beim Löschen möglicht linear ist. Dies wird durch eine bewußte Fehlsteuorung erzielt, die auf verschiedene Weise ausgeführt sein kann. Im allgemeinen wird man die Kombination von linearen und nichtlinearen Widerständen mit verschieden geneigten Kennlinien oder die Kombination von kapositiver Einselsteuerung mit Steuerung durch linearen oder nichtlinearen Steuerwiderstand, sowie Kombinationen von parallel geschalteter Kapasität mit linearen oder nichtlinearen Widerstand bei der einen Funkenstrecke und linearem oder nichtlinearem Widerstand parallel zur mit anderem Gas gefüllten Funkenstrecke angewendet werden0 Anhand der anliegenden Zeichnung wird die Erfindung, die Ausführungsmöglichkeiten der Steuerung und die Wirkungsweise näher erläutert.
Die Fig. 1 - 3 zeigen in schematischer Darstellung zwei in Reihe geschaltete Funkenstrecken 1 und 2, die jede für sich in einem besonderen abgeschlossenen Gefäß untergebracht sind und wobei durch Punktierung des Raumes im Gefäß der Funkenstrecke 2 angedeutet ist, daß die Füllung diese. Raumes mit einem anderen Medium erfolgt als die Füllung des Gefäßes der Funkenstrecke 1.
Diese beiden in der Gasfüllung differierenden Funkenstrecken stehen hier für eine Vielzahl einen Hochspannungsüberspannungsableiter bildenden in Reihe geschalteten Funkenstrecken oder für Funkenstreckengruppen, die beispielsweise in getrennten Baugliedern untergebracht sind, wobei wiederum eine Gruppe mit einem anderen Gas gefüllt ist als die andere.
In Parallelschaltung eu diesen beiden symbolisch dargestellten Funkenstrecken sind Einzelsteuerwiderstände 3 und 4 gezeigt. Diese Widerstände 3 und 4 können lineare oder nichtlineare Charakteristiken besitzen oder sie können aus Kombinationen von linearen und nichtlinearen Widerständen zusammengesetzt ein. Wie Fig. 2 zeigt, kann der Widerstand parallel zur Funkenstrecke 2 eine lineare oder nichtlineare Charakteristik besitzen kann. In Fig. 3 ist eins weitere Abwandlung der Steuerwiderstände dargestellt, in dem zur Funkenstrecke 1 eine Parallelschaltung von Widerstand und Kapazität geschaltet ist, wobei der Widerstand 5 widerum linear oder nichtlinear sein kann, und der Widerstand 4 parallel zur Funkenstrecke 2 ebenfalls wieder linear oder nichtlinear sein kann.
Die Steuerwiderstände 3 und 4 werden in ihrer Charakteristik und in ihrer Bemessung so ausgewählt, daß die Spannungsvert.ilung über den Funkenstrecken den durch die verschiedene Gasfüllung gegebenen Zündwerk angeglichen ist, wohingegen beim stromfluß im Ansprechfalle des Ableiters die Spannungsverteilung möglichst linear wird,-so daß die Löschung in den Funkenstrecken mit der durch die Gasfüllung gegebenen höheren Löschspannung beginnt.
Ein wegen seiner vorzüglichen Lichtbogenlöscheigenschaft in der Schaltertechnik viel verwendetes Gas ist Schwefelhexachlorid SF 6, mit dem vorzugsweise die Funkenstrecken 2 geflillt sein sollen, wie es durch die Punktierung in den Fig. 1 - 3 angedeutet ist. Die Funkenstrecken 1 können mit beliebigem Gas gefüllt sein, man verwendet normalerweise Stickstoff oder Luft. Nun arhöht die Füllung mit SF 6 nicht nur die Löschspannung einer Funkenstrecke, son dern ebenfalls die Ansprechspannung um das Zwei- bis Dreifache gegenüber einer Füllung mit Stickstoff oder Luft, so daß bei der Reihenschaltung von mit diesen verschiedenen Gasen gefüllten Funkenstrecken eine völlig ungleichmäßige Spannungsbelastung der einzelnen Bunkenstrecken auftritt. Durch die Auswahl und Bemessung der Elemente der Einzelsteuerung wird nun bewirkt, daß die Funkenstrecken, die mit SF 6-Gas gefüllt sind, beim Ansprechen des Ableiters einen entsprechend höheren Spannungsanteil erhalten. Dadurch wird die Beanspruchung der in Reihe geschalteten Funkenstrecken vergleich mäßigt und die Ansprechspannung des ganzen Ableiters kann bestimmt werden.
Beim Löschen Jedoch soll die Spannungsverteilung über dem Ableiter möglichst linear sein, wodurch die guten Löscheigenschaften der mit SF 6 gefüllten Funkenstrecken optimal ausgenützt werden können.
Ein erfindungsgemäß mit verschiedenen Gasfüllungen der Funkenstrecken ausgebildeter Ableiter kann in einfacher Weise so ausgebildet werden, daß seine Zünd- und seine Löachspannung extrem nahe beieinander liegen, wodurch ein besonders wirksamer Schutz der Netze und Anlageteile gegen Uberspannungen erreicht wird. Dadurch kann wiederum der Isolationsaufwand in diesen Netzen oder Anlageteilen kleiner gewählt werden.
7 Seiten Beschreibung 10 Patentansprüche 1 Blatt Zeichnung mit 3 Figuren

Claims

P a C e qt a ns 1D r c h e 1. Überspannungsableiter, bestehend aus einer Reihenschaltung einer Vielzahl von Einzelfunkenstrecken und von spannungsabhängigen Widerständen, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecken anteilisise mit verschiedenen Kenndaten, d. h. Zünd- und Lösch-Spannungen, ausgebildet sowie mit die unterschiedlichen Zündspannungen kompensierender Einzelsteuerung versehen sind.
2. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Kenndaten der Funkenstrecken durch Füllung mit verschiedenen Gasen bewirkt ist.
9o Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Füllgase SF 6, das andere Luft ist.
4. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eines der FüllgaseSF 6, das andere Stickstoff ijst.
5. Überspannungsableiter nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieFunkenstrecken gruppenweise in Baugliedern zusammengefaßt sind, die mit unterschiedlichen Gasen gefüllt sind0
6. Überspannungsableiter nach den Ansprüchen 1 - 4, dadurch gekennzeichnet, t daß die Einzelfunkenstrecken in sich abgeschlossen und in bestimmtem Zahlenverhältnis mit unterschiedlichen Gasen gefülit sind.
7. Überspannungsableiter nach den Ansprüchen 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Funkenstrecken parallel geschalteten Steuerelemente entsprechend den jeweiligen Kenndaten der Funkenstrecken verschiedene Kennlinien aufweisen.
8. Überspannungsableiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kennlinien durch lineare und nichtlineare Ohm'sche Widerstände dargestellt sind.
9. Überspannungsableiter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen Kennlinien durch Steuerkapazitäten einerseits und lineare oder nichtlineare Steuerwiderstände andererseits bewirkt werden 10, Uberspancungsableiter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Steuerkapazitäten zusätzliche lineare oder nichtlineare Widerstände parallel geschaltet sind1