DE1935190C - Funkenstreckenanordnung für Überspannungsableiter, insbesondere für Gleichstrom-Überspannungsableiter - Google Patents

Description

υ. ■ Erfindung bezieht sich auf eine Funkenstrekker >.-^r Ordnung für Überspannungsableiter, insbesondere fur Gleichstrom-Überspannungsableiter, mit einei eine Funkenstrecke enthaltenden Lichtbogenkammer und Mitteln zur Verschiebung eines zwischen den Elektroden der Funkenstrecke gebildeten Lichtbogens.

Bekannte Überspannungsableiter der obengenannten Art (USA.-Patentschrift 3 393 338) werden in clek:Tischen Systemen zur Erfüllung von zwei grundlegenden Funktionen verwendet. Erstens werden Überspannungsableiter an bestimmten Punkten mit einem System verbunden, um dieses vor Beschädigungen infolge von Überspannungsstößen zu schützen, die durch transiente Spannungen dieses Systems eingeleitet werden können. Diese können beispielsweise infolge von normalen Schaltvorgängen oder durch Blitzcinschlag ir das System entstehen. Die Überspannungsableiter ei füllen diese Hauptaufgabe durch Ableitung derartiger Spannungsstöße zur Erde, so daß kein Bauteil des geschützten Systems einer überspannung unterworfen wird, die dieses Bauteil oder ein anderes oder die Isolation beschädigen würde. Die zweite Hauptaufgabe der Überspannungsableiter besteht darin, nach der Ent'adung die Spannurgsfestigkeit der Entladpngsstrecke nach Erde er neut herzustellen.

lim die Fähigkeit des Überspannungsabieiters, na«-h der Entladung die Spannungsfestigkeit erneut herzustellen, zu verbessern, ist es bekannt, strombegrenzende Funkenstrecken in Reihe mit dem Entladekreis des Ableiten zu schalten. Derartige Funkenstreckeri erhöhen nach einem Überscnlag des Ableiters stark die Spannung des Lichtbogens, der eiren dieser

verständlich durcniauu uci "nu»_u.₆v.

ao derartiger Systeme nicht pei indisch einen Nulldurchgang, sondern tendiert vielmehr dazu, sich auf einem Wert zu stabilisieren, der gleich der Leitungsgleichspannung des Systems ist. Deshalb müssen die Lösch-'· "»richtungen in Gleichstromableitern den nachfola$ genden Strom unterbrechen, der
den Spannungswert nahe der no:
nung des geschützten Systems entspricht.

Infolge der Natur von Über-.pannungsaWeitern und den Funktionen, die sie ausüben, ist es wünschens-30 wert, daß derartige Vorrichtungen zur Bogenlöschung in einer unempfindlichen Form ausgebildet sind, die automatisch und zuverlässig ohne häufige Wartung oder Inspektion arbeitet. Deshalb ist es nach Möglichkeit erwünscht, zur Durchführung ¹—'~~^u und elektrisch einfacl

. Außerdem ist es vorteilhaft, «eiter mit einem richtigen und ion Überschlagspannungswert und Löschspannung zu der Überschlag-. Wenn die Überschlag- und η uci Überspannungsableiter richtig werfen können, >st es möglich, die der geschützten Systeme zu vereine optimale Leistungsfähigkeit der ι verwendeten Überspannungsableiter kann. Bisher ist es für wünschenswert befunden woruen, Mittel zur Einstellung des Verhältnisses der Überschlagspannung zur Löschspannung eines Wechselstrom-Überspannungsableiters zu ^rfindungsgemäß wird nur eine Funfür einen Gleichstrom-Über-Mitteln zur Einstellung dieses

g, eine Funkenstrefc·

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strecken des Überspannungsabieiters gebildet ist Indem somit die Bögen in dem Entladens des Able.-Ters verlängert werden, wird der .BoBenw.derstand stark vergrößert und deshalb wird über den entsprechenden Funkenstrecken des Ableiters ein größerer Spannungsabfall entwickelt. Selbstverständlich wirf gleichzeitig durch Einschaltung eines vergrößerten Kenwiderstandes der durch den Ableiter fl.eßende Strom begrenz, Diese Funktion der J^begMZ«.

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anordnung der eingangs genannten. Art eine oder mehrere Hilfselektroden aufweist, die mit Abstand zu den Elektroden der Funkenstrecke angeordnet und fUr einen elektrischen Kontakt mit einem aus den Elektroden der Funkenstrecke heraus verschobenen Lichtbogen geeignet sind, ein aktives Schaltungselement als Spannungsquelle und Leitungen zur elektrischen Verbindung der Hilfselektroden mit dem aktiven Schaltungselement, so daß mittels der Hilfselektroden, dem aktiven Schaltungselement und den Verbindungsleitungen bei einem Kontakt des von den Elektroden ausgehenden Lichtbogens mit den Hilfselektroden die Löschung dieses Lichtbogens erleichtert ist.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und Zeichnungen von drei Ausführungsformen gemäß der Erfindung näher erläutert.

F i g. 1 ist eine teilweise im Querschnitt dargestellte Seitenansicht eines Gleichstrom-Überspannungsableiters, der eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung umfaßt;

F i g. 2 ist eine schematische Darstellung der elektrischen Schaltung des in F i g. 1 gezeigten Überspannungsableiter;

F i g. 3 ist eine Draufsicht der in F i g. 1 gezeigten Funkenstreckenanordnung nach einem Schnitt entlang der Ebene 3-3 in Fig. 1 zusammen mit einem Schaltbild eines Teiles der bevorzugten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

F i g. 4 ist eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht und zeigt die bevorzugte Ausführungsform der Funkenstreckenanordnung gemäß Fig.^ in der Ebene 4-4 inFig. 3;

F i g. 5 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Funkenstreckenanordnung:

F i g. 6 ist eine schematische Draufsicht und ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäß aufgebauten Lichtbogenkammer einer Funkenstreckenanordnung und zeigt die Relation zu einem geschützten elektrischen System.

F i g. 1 zeigt einen Überspannungsableiter 1 mit einem röhrenförmigen Isoliergehäuse 2, das mit leitfähigen Stirnkappen 3 und 4 versehen ist, die durch ein geeignetes Bindemittel oder eine Kunstharzverbindung 5 mit dem Gehäuse abgedichtet sind. Eine metallische Platte 6 verhindert einen Eintritt von Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses 2. Diese Platte 6 ist in einen dichtschließenden Eingriff mit einem kreisförmigen Federring 7 gedruckt, der in einer vorgeformten runden Vertiefung 8 um die obere Stirnfläche des Gehäuses 2 herum angeordnet ist Auf ähnliche Weise ist das untere Ende des Gehäuses 2 durch eine zerreißbare, druckempfindliche Membran 9 dicht verschlossen, die gegen einen kreisförmigen Dichtring 10 gedruckt ist, um diesen mit entsprechenden Verformungen in eine Justierriue 11 in dem Bodenende des Gehäuses 2 zu drucken. Ein Gaskaaal 12 stellt für diejenigen Gase eine Verbindung von dem Innerraum des Gehäuses 2 durch die Stirnkappe 4 hindurch zur Atmosphäre dar, die bei einem Fehler des Ableiters erzeugt werden, was einen Bruch der Membran 9 zur Folge hat. Eine derartige Anordnung ist in der Technik der Überspannungabieiter allgemein bekannt.

Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein Block 13 eines nichtlincarcn Ventilwiderstandes befestigt, der auf der zerreißbaren Membran 13 ruht und auf seinei oberen Fläche eine Pblplatte 14 der Funkenstrecken· anordnung IS trägt. Die Funkenstreckenanordnung 15 weist eine zweite Polplatte 16 auf, die auf deren 5 obersten Fläche angebracht ist. Um den Ventilwiderstand 13 und die Funkenstreckenanordnung 15 elektrischlcitend zusammenzuhalten, ist zwischen die Polplatte 16 auf der Funkenstreckeanordnung 15 und die Endpolplatte 6 des Überspannungsabieiters 1 eine

ίο zusammengedrückte Schraubenfeder Yl gepreßt, die einen zwischen ihren gegenüberliegenden Enden verlaufenden Nebenschlußbügel 18 aufweist. Die spezielle Schaltung und der in der Funkenstreckenanordnung 15 verwendete Elektrodenaufbau, der einen weis sentlichen Teil der Erfindung darstellt, wird im folgenden noch genauer beschrieben. An dieser Stelle sei aber darauf hingewiesen, daß. die Funkenstreckenanordnung 15 zahlreiche poröse Isolierscheiben· A, B, C und D enthält, die in passenden Paaren auf

ao entgegengesetzten Seiten einer stromleitenden Spule 19 aufgeschichtet sind. Diese Spule entwickelt einen Magnetfluß, um die Lichtbogenverschiebung innerhalb der Funkenstreckenanordnung auf bekannte Weise zu erleichtern. Schließlich können auch die

as einzelnen Bauteile des Überspannungsabieiters 1, soweit sie bisher beschrieben wurden sind, aus irgendeine;.. geeigneten Material oder Materialkombinationen ausgebildet und in verschiedenen herkömmlichen Konfigurationen angeordnet sein.

Die elektrische Funktion und die Anordnung der Betriebsteile des Überspannungsabieiters 1 werden aus der F i g. 2 besser verständlich, in der diese Betriebsteile in Form eines Schaltbildes dargestellt sind. Zwischen den Stirnkappenpolen 3 und 4 des Über spannungsableiter 1 ist ein Reihenkreis gebildet, der das nichtlineare Widerstandsventil 13 und zwei in Reihe geschaltete Hauptfunkenstrecken A'-B' sowie C-D' enthält. Zwischen diesen Hauptfunkenstrecken liegt elektrisch in Reihe geschaltet die den Bogen ver schiebende Spule 19 und eine Überspannungsschutz strecke 20 für die Spule 19. Bei normaler Verwendung würde der somit beschriebene Schaltkreis elektrisch durch einen geeigneten Leiter 21 mit einem Leiter 22 eines elektrischen Systems verbunden sein, der durch den Ableiter 1 zu schützen ist. Weiterhin würde die Polplatte 4 des Ableiters normalerweise geerdet sein, wie es in F i g. 2 dargestellt ist. Selbstverständlich können auch zahlreiche Überspannungsableiter elektrisch in Reihe geschaltet wurden, und

so die Anzahl der Haupttunkenstrecken innerhalb jedes gegebenen Ableiters kann nach Wunsch in Abhängigkeit von der bestimmten ÜberscbJagspannung und der Löschspannung, die em gegebenes System erforderlich macht, verändert werden. Die in Fig. 2 ge-

zeigten Schaltungsteile 28 bis 34 werden im folgenden an Hand der Fig. 3 beschrieben.

In F i g. 3 ist eine Ansicht von oben auf die poröse Isolierscheibe B der in Fig. 1 gezeigten Funkenstrekkenanordnung 15 dargestellt Zwei Haupcelektroden

23 und 24 der Funkenstrecke sind in einer bestimmten Entfernung voneinander angeordnet und auf der oberen Fläche der Scheibe B befestigt, um dazwischen eine Haoptfunkenstrecke zu bilden. Es kann irgendein bekanntes Mittel verwendet werden, um die Hauptelektroden 23 und 24 in dieser Abstandslage auf der Scheibe B zu halten. Die Elektroden 23 und 24 weisen mit den Elektroden aus einem Stück bestehende Bogenhörner 23' und 24' auf, die eine Homer-

funkenstrecke bilden, welche zur schnellen Verschiebung und Dehnung oder Verlängerung eines zwischen den Elektroden 23 und 24 gebildeten Bogens nach außen dienen. Die obere Fläche der Isolierscheibe B ist im wesentlichen flach, außer den erhabnen integralen Zähnen 25, die mit gleichen Absländen auf etwa den halben Scheibenumfang angeordnet sind und einer Kante 41 um den Scheibenumfang herum. Es sei erwähnt, daß die untere Fläche der Iso-

spcichcrn kann, um die Löschung eines Lichtbogens in der Lichtbogenkammer der Funkenstreckenanordnung 15 zu erleichtern, wie es im folgenden noch beschrieben wird.

Beim Betrieb dieser bevorzugten Ausführungsform der Funkenstreckenanordnung ist verständlicherweise der Zwischenraum zwischen den Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke ausreichend, damit bei einer normalen Leitungsspannung auf dem geschütz-

lierschcibc A der Funkenstreckenanordnung 15 (s. io ten System 22 zwischen diesen Elektroden kein Fig. 1) ebenfalls im wesentlichen flach ist. Aber Lichtbogen gebildet wird. Wenn jedoch von dem Syauch sie ist mit erhabenen Zähnen verschen, die mi ausgelegt sind, daß sie mit den Zähnen 25 auf der

oberen Fläche der Platte B ineinanderpassen, so daß

der Kanal gebildet ist, wenn ein Lichtbogen von der Funkenstrecke 23, 24 zwischen diese Zähne gelenkt wird. Derartige gekrümmte, den Lichtbogen verlän-

Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform begrenzt sein.

Nach der schemalischen Darstellung in F i g. 3 ist

stern 22 durch den Leiter 21 ein hoher Spannungs stoß auf die Funkenstrcckenelektrode 24 übertragen wird, erfolgt ein Überschlag über die Elektroden 23

duich die entsprechenden ineinandergreifenden 15 und 24, falls diese Spannung die vorbestimmte Über-Zähnc auf den Scheiben A und B ein bogendehnen- schlagspannung überschreitet. Da der Ventilwiderstand 13 gegenüber dem hohen Spannungsstoß eine relativ kleine Impedanz aufweist, entlädt sich der Spannungsstoß über den Ableiter zur Erde, ohne daß

gernde Kanäle sind auf dem Gebiet der Oherspan- ao die Isolation oder die Betriebsteile des Systems 22 nungsableiter allgemein bekannt, und deshalb soll die übermäßig gefährdet werden. Nachdem der Hochspannungsstoß mit Erfolg abgeleitet worden ist, fließt weiterhin ein Oleichspannungs-Starkstrom durch den Lichtbogen 35, selbst nachdem die kombinierte Wir-

dic Elektrode 23 über einen Leiter 26 mit einem Ven- »5 kung der Hörnerfunkenstrecke 23', 24' und des tilwidcrstand 13 und dann über einen zweiten Leiter durch die Spule 19 entwickelten elektromagnetischen 27 mit Erde verbunden. Diese vereinfachte schemati- Feldes dazu dient, den Lichtbogen 35 von der durch sehe Darstellung dient selbstverständlich nur zur Ab- die Elektroden 23 und 24 begrenzten Funkenstrecke kürzung der Beschreibung der Erfindung. Die übli- nach außen in eine Berührung mit den den Lichtborficic- und ir. F i g. 2 gereigte Anordnung, die die zu- 30 gen dehnenden Zähnen 25 zu verschieben. In dieser sätzlichc Hauptfunkenstrecke C-D' in Reihe mit dem verlängerten Lage ist jedoch die Bogenspannung wenichtlincarcn Widerstund 13 enthält, gibt die in dem sentlich erhöht, und diese Spannung lädt den Kondenüberspannungsablciter 1 verwendete Schaltung deut- sator 34 über den Widerstand 33 auf einen Spanlicher wieder. Wiederum ist der Eifachheit halber die nungswert auf, der von der bei einer gegebenen An-F.lektrode 24 als direkt über einen Leiter 21 mit einer 35 Wendung gewählten Größe der Widerstände 31 und Leitersammelschienc 22 des zu schützenden Systems 33 abhängt, der aber im wesentlichen gleich der Boverbundcn dargestellt. Die Sammelschiene soll nor- genspannung in der bevorzugten Ausführungsform malerweise einen Gleichstrom bei einer bestimmten, ist. In diesem Augenblick des Löschvorganges komim wesentlichen konstanten Spannungshöhe führen. men die Hilfsclektroden 28 und 29 mit dem mcIi ver-Um nun die Betriebseigenschaften der Funkenstrek- 40 längernden Lichtbogen 35 in Kontakt; und sobald kenanordnung 15 gemäß der Erfindung zu verbes- dieser elektrische Kontakt hergestellt ist, wird durch scm. ist ein Paar Hilfselektroden 28 und 29 an be· den Lichtbogen 35 ein Reihenkreis einschließlich des stimmten Punkten mit Abstand zu einander auf dem Ladekondensators 34 über die Elektroden 28 und 29 Umfang der oberen Fläche der Platte B angeordnet. geschlossen. Da nun die Spannung an dem Konden-Die Elektrode 28 ist elektrisch durch einen Leiter 30 45 sator 34 gleich der gesamten Lichlbogcnspannung ist, über einen Reihenwiderstand 31 mit der Elektrode 23 während der Spannungsabfall über dem Lichtbogen der Hauptfunkenstrecke verbunden. Die andere zwischen den Elektroden 28 und 29 nur etwa ein Hilfselektrode 29 steht auf gleiche Weise durch einen Drittel der Gesamlbogenspannung beträgt, wird der Leiter 32 über einen Reihenwiderstand 33 elektrisch Kondensator 34 augenblicklich in die Lichtbogcnmit der anderen Elektrode 24 der Hauptfunken- 50 kammer entladen und löscht somit den zwischen den strecke in Verbindung. Ein Kondensator 34 ist, wie Elektroden 28 und 29 liegenden Teil des Lichtbogens F i g 3 zeigt, zwischen die Leiter 30 und 32 und so- 35. Insbesondere sei erwähnt, daß die Anordnung der mit zwischen die Hilfselektroden 28 und 29 geschal- Elektroden 28 und 29 bezüglich des Kondensators 34 tet. In dieser bevorzugten Ausführungsform der Er- bewirkt, daß der Entladestrom von dem Kondensator findung sind die Widerstände 31 und 33 so gewählt, 55 34 der Polarität des primären Lichtbogenstromes daß sie den in dem Hilfselektrodenkreis fließenden zwischen den Hilfselektroden 28 und 29 entgegcnge· Strom begrenzen, wenn den Elektroden 23 und 24 setzt gerichtet ist. Indem also mindestens ein Driitcl eine Stoßspannung aufgedruckt wird. Ferner sind in des Lichtbogens 35 gelöscht wird, wird ein sehr stardieser Ausfüiirungsform die Hilfselektroden 28 und kes Dielektrikum, nämlich die Luftstrecke zwischen 29 in vorgeformten Offnungen durch die obere 60 den Hilfselektroden 28 und 29, in den Reihenkreis Fläche der Kante 41 auf der Scheibe B hindurch an- zwischen den Elektroden 23 und 24 der Funkengeordnet und darauf in ihrer Lage in der Webe fest- strecke eingeschaltet. Deshalb wird der Lichtbogen geklebt, daß ein Lichtbogen, der von den Elektroden 35 gelöscht, und es erfolgt keine Rückzündung, da 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke magnetisch nach jetzt der Hauptfunkenstrecke nur die normale l.ciaußen geblasen wird, gleichzeitig mit den inneren 65 tung&spannung des Systems 22 aufgedrückt wird. Spitzen der Hilfselektroden 28 und 29 in Berührung Die Elektrode 28 ist so dargestellt, daß sie bis zu

kommt. Die Kapazität des Kondensators 34 ist so ge- einem Punkt nahe der innersten Enden der Zähne 25 wählt, daß er eine geeignet große elektrische ladung in die Lichtbogenkammer 36 hineinragt, so daß sie

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übet einem Kanal 42 angeordnet ist, der durch eine ter Polarität von einer P^ß^^,'^fdes öffnung in der oberen Fläche der Platte B gebildet weise von dem Kondensator 34, um dm Loschung des to Wte Fi g 4 zeigt, stellt der Kanal 42 eine gaslei- Lichtbogens 35 zu erleichtern, wie oben beschrieben ende Verbindung zw sehen der Hauptlicht&gen- worden ist. Da die Hauptlichtbögenspannung direkt ^^S^SJSMalbaai^oerSfau, β proportional zu der 1Lichtbogenlänge und dem Grad dte in der Isolierscheibe, oder der Platte B darunter der Berührung zwischen dem Lich^ogen und der geausgebildet ist und im wesentlichen parallel zu der krümmten, von de« Zahnen, 25. begrenzten Strewc Ebene der HauDtlichlboeenkammer 36 verläuft. Es ist, wird offensichtlich, daß dieSpannung, bei der de Sarauf SSS^S^ä-dki«. Ausführungs- Hilfselektroden 28 undJft-rttdem UchfbogenM m form das innerfte Ende der Hilfselektrode 28 in einer t. Kontakt kommen, durch Drehen der Hilfselektrode!! Skaten Ebene liegt, d.h. auf der Innenseite der 28 und 29 genau eingestellt werden kann. Dies ge-M «ellinie der elektromagnetischen Spule 19. In die- schieht durch Drehung der Hilfselektrode.!ι2β und se Anordnung wird durch die oben beschriebene 29, um den Abstand ihrer innersten Enden bezüglich PunktiondTdurTdie elektromagnetische Spule 19 der Elektroden 23 und 24 der touptfunkenstrecke zu entwickelten magnetischen Feldes, das den Lichtbo- .5 regulieren. Auf diese Weise kann die. Loschspai.rtung Sn 35 von den Elektroden 23 und 24 nach außen der Funkenstreckenanordnung innerhalb angemessen Treibt, weiterhin bewirkt, daß der zwischen den Hilfs- weiter Grenzen genau eingestellt werden, elektroden 28 und 29 in entgegengesetzter Richtung Die in F. g. 5 gezeigte Ausführungsform der Erfinwbildete Entladebogen verschoben wird. Mit ande- dung zeigt weiterhin einen gasle.tetiden Kanal 39. ren Worten dient diese umgekehrte elektromagnet!· »o Das eine Ende dieses Kanals ist direkt unterhalb des sehe Kraft zusammen mit der durch den Lichtbogen innersten Endes der Hilfselektroden 28 und 29 anerzeugten Gasströmung in die Hilfslichtbogenkam- geordnet, und das andere Kanalende steht mit der mer 37 hinein dazu, den Entladebogen mit entgegen- Außenfläche der Isolierplatte B in Verbindung. Es sei gesetzter Stromrichtung, der zwischen den Hilfselek- darauf hingewiesen, daß die innersten Enden der troden 28 und 29 gebildet ist, in die Kammer 37 zu a₅ Hilfselektroden 28 direkt über der Mitte der elektrotreiben, wo er schnell in die Länge gezogen und ge- magnetischen Spule 19 angeordnet sind Infolge dielöscht wird Zusätzlich wird diese sekundäre Lichtbo- ser relativen Lage der Hilfselektroden 28 und 29 be aenlöschung der Erfindung verstärkt durch ein Paar züglich der Spule 19 ist, wenn ein Lichtbogen 35 mit den Lichtbogen verschiebende Leiterteile 37' und diesen Elektroden in Kontakt kommt, die den Licht 37" die in FiB 3 dargestellt sind. Diese Teile sind in 30 bogen verschiebende Kraft, die von dem durch die der'Lichtbogenkammer 37 zur Bildung einer Hörner- Spule 19 erzeugten magnetischen r-eid auf Jen Lichifunkcnstrecke angeordnet, deren Hörner sich von der bogen ausgeübt wird, im wesentlichen neutral. Das äußeren Oberfläche der Scheibe B weg nach außen bedeutet, daß das Magnetfeld den zwischen den Elek· erweitern im allgemeinen in Richtung auf die Elek- troden 28 und 29 gebildeten Entladungsbogen bezug troden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke. Um diese 35 lieh der Außenumfangsflächen der Platten A und B Wirkung der Bogenverschiebung noch weiter zu er- weder nach innen noch nach außen lenkt. Demgemäß leichtern ist die Hilfslichtbogenkammer 37 durch wird die Hauptverschiebungskraft auf den zwischen einen Kanal 38 hindurch zu der Umgebungsluft hin den Hilfselektroden 28 und 29 gebildeten Lichtbogen entlüftet Selbstverständlich kann auch nahe des Um- durch die Blasung der auf Grund des Lichtbogens erfanges der Hilfdichtbogenkammer 37 eine ge- 40 zeugten Gase durch den Auslaßkanal 39 hindurch krümmte den Lichtbogen streckende Oberfläche vor- ausgeübt. Diese Gase drücken den Entladebogen mit gesehen sein, und es können auch andere Gasentlüf- entgegengesetzter Stromrichtung, der durch den tungen als der Kanal 38 verwendet werden. Strom von dem Kondensator 34 gebildet ist, in Rtch-Ein wichtiges Merkmal der Erfindung liegt in der rung auf den Außenumfang der Platten A und B, w.> Fähigkeit, eine genaue leicht einzustellende Lichtbo- 43 er wiederum dem durch die Spule 19 erzeugten elek eenlöschspannung für die Funkenstreckenanordnung tromagnetischen Feld ausgesetzt ist. Das Magnetfeld 15 zu schaffen. In Fig. 5 ist eine andere Ausfüh- nahe der Außenfläche der Teile A und B drückt den rungsform gezeigt, die, zusammen mit anderen einzig- Lichi bogen umgekehrter Stromrichtung nach außen artigen Merkmalen, ein bevorzugtes Mittel zur Schaf- so daß diese zusammengesetzten Kräfte den Entladefune dieser gewünschten Betriebseigenschaften dar- s» bogen schnell verlängern und löschen, um somit die stellt Zwischen den Isolierplatten/1 und β ist eine Löschung des Hauptlichtbogens 35 zwischen den der HiKselektroden 28 gezeigt, die eines mit Gewinde Funkenstreckenelektroden 23 und 24 zu erleichtern, versehenen MetaDteÜ aufweist Dieser Metalltefl wie es oben bezüglich der Fig. 3 beschrieben worden kann gedreht werden, um den Abstand seines inner- ist

sten Endes bezüglich der Elektroden 23 und 24 der 55 Aus den vorstehenden Ausführungen geht henor, HaBotfonfcenstrecke einzustellen. Iu dieser Ausfüh- daß das Lichtbogatöschvennögen gemäß der Erfinrunjoform sind die Hilfselektroden 28 innerhalb der dung durch Veränderung der Kapazität des Konden-Lichtboiienkammer 36 angeordnet, so daß sich ihre sators 34 oder der Größe der Widerstände 3« und 33 mneraten Enden nahe der äußeren ümfangswandung and ebenso durch Veränderung des relativen Abstanoder der Kante 4t der Funkenstreckenanordnung !5 60 des der HiKselektroden 28 und 29 eingestellt werden befinden. Deshalb muß ein Lichtbogen 35 kann, so daß ein größerer oder kleinen TeU des fs. F ί ff. 2) der zwischen den Elektroden 23 und 24 Hauptbogens 35 einem Entladestrom entgcgengesetzder Hauptftinkenstrecke gedehnt mti, von der ter Polarität ausgesetzt fet, want er diese HÜfselek-HauDtfunkenstrecke bis zu einem Punkt nahe einer troden berührt. Die optimalen Relationen zwischen maximalen Verlängerung verschoben werden, bevor S_S diesen bestimmten Einstellungen und Größen werden er elektrisch mit den Hilfselektroden 28 und 29 in von den verschiedenen Anwendungen der Erfindung Kontakt kcsant Diese Hilfselektroden führen dann Destimmt . dem Lichtbogen eh» elektrische Ladung umgekehr- In F1 g. 6 ist schließlich noch sine weitere Ausruh·

rüngsfor'm gezeigt, um die Flexibilität in der Anwendung der Erfindung aufzuzeigen. Zur Vereinfachung der Beschreibung dieser Ausfuhrungsfrnm können die schematisch dargestellten Bauteile und die Schaltungselemente in Aufbau und Wirkungsweise als den in Fig. 3 gezeigten Teilen ähnlich betrachtet werden. Es sind für entsprechende Bauteile gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Demzufolge ist eine Isolierplatte B mit.einerHauptlichtbogenkammer 36 und mit Zähnen 25, die den Lichtbogen in die Länge ziehen, auf der oberen Fläche der Platte bezüglich eines elektrischen Gleichstromsystems 22 und eines Ventilwiderstendes 13 dargestellt. Dieser Ventilwiderstend wiederum ist in Reihe mit den .Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke auf entsprechende Weise über Leiter 21, 26 und 27 geerdet. Eine Hilfselektrode 40 in Form einer mit Gewinde versehenen und drehbar angebrachten Metallschraube 40 ist der zwischen den Hauptelektroden 23 und 24 gebildeten Hauptfunkenstrecke über Leiter 30 und 32 parallel geschaltet, die einen Reihenkreis mit dem Strombegrenzungswiderstand .»3 und einem Kondensator 34 schließen. Es ist ersichtlich, daß der Hauptunterschied zwischen der erfindungsgemäßen Ausführungsform gemäß F i g. 6 und der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform darin liegt, daß in F i g. 6 nur eine Hilfselektrode 40 verwendet wird, während in der Ausführungsform gemäß Fig.3 zwei Hilfselektroden 28 und 29 benutzt werden.

Die Wirkungsweise der in Fig.6 gezeigten Ausführungsform ist gegenüber der in Fig. 3 gezeigten ein wenig unterschiedlich. Wenn auf Grund eines transienten Überspannungsstoßes von dem System 22 zwischen den Hauptelektroden 23 und 24 ein Lichtbogen 35 hervorgerufen wird, wird dieser von der Hauptfunkenstrecke schnell nach außen in einen Kontakt mit der Hilfselektrode 40 gebracht. Während des Zeitraumes, der für die Verschiebung des Lichtbogens über die Lichtbogenkammer 36 erforderlich ist, wird der Kondensator 34 über den Widerstand 33 auf eine Spannung aufgeladen, die im wesentlichen gleich dem Spannungsabfall über dem Lichtbogen 35 ist. Folglich wird in dem Augenblick, in 'dem der Lichtbogen 35 die Hilfselektrode 40 berührt, die Polarität des zwischen der Elektrode 24 und der Hilfs-Lo elektrode 40 liegenden Teiles dies Lichtbogens 35 umgekehrt, da sich der Kondensator 34 in die Lichtbogenkammer 36 entlädt Somit ist die Löschung dieses Teiles des Lichtbogens 35 erleichtert.

Selbstverständlich kann die bestimmte Lichtbogenspannung über dem Hauptbogen 35, bei der der Lichtbogen die Hilfselektrode 40 berührt, eingestellt werden, wie es oben bezüglich der FI g. 3 beschrieben worden ist. Dies geschieht durch Drehung des mit einem Gewinde versehenen Kontaktes 40, um sciao nen Abstand bezüglich der Elektroden 23 und 24 der Hauptfunkenstrecke zu verändern. Da es in dieser Ausführungsform nur eine einzige Hilfselektrode 60 gibt, wird ersichtlich, daß ein vereinfachtes und genaues Mittel zur Einstellung des Verhältnisses der as Löschspannung zur Überschlagspannung für den Überspannungsableiter 1 geschaffen worden ist.

Abschließend sei erwähnt, daß hier zwar ein Kondensator 34 als Quelle für eine Entladespannung zur Löschung des Lichtbogens gezeigt und beschrieben worden ist, daß hierfür aber auch andere zweckmäßige Spannungsquellss verwendet werden können. Desgleichen ist diese erfindungsgemäße Lichtbogenlöschung nicht nur in Verbindung mit einer Hauptfunkenstrecke eines Überspannungsabieiters verwendbar, sondern mit jedem Teil strombegrenzender Hauptstrecken eines gegebenen Ableiters.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (17)

Patentansprüche:

1. Funkenstreckenanordnung für Überspannungsableiter, insbesondere für Gleichstrom-Überspannungsableiter, mit einer eine Funken- S strecke enthaltenden Lichtbogenkammer und Mitteln zur Verschiebung eines zwischen Elektroden der Funkenstrecke gebildeten Lichtbogens, gekennzeichnet durch eine oder mehrere Hilfeelektroden (28, 29), die mit Abstand zu den Elektroden (23, 24) der Funkenstrecke angeordnet und für einen elektrischen Kontakt mit einem aus den Elektroden der Funkenstrecke heraus verschobenen Lichtbogen geeignet sind, em- aktives Schaltungselement (34) als Spannungsquelle und Leitungen (30, 32) zur elektrischen Verbindung der Hilfselektroden (28, 29) mit dem aktiven Schaltungselement (34), so daß mittels der Hilfselektr xlen, dem aktiven Schaltungselement und den Verbindungsleitungen bei einem Kontakt des von den Elektroden ausgehenden Lichtbogens mit den Hilfselektroden die Löschung dieses Lichtbogens erleichtert ist.

2. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Schaltungselement (34) eine parallel zur Funkenstrecke (23, 24) geschaltete Kapazität aufweist, wobei die Kapazität durch eine an der Funkenstrecke entwickelte Spannung elektrisch aufladbar ist.

3. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeicnnet, daß Strombegrenzungsmittel (31, 33) in Reihe mit der Kapazität und parallel zu den Elektroden der Funkenstrecke (23, 24) geschaltet sind.

4. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfselektroden (28, 29) in einem vorbestimmten Abstand zu der Funkenstrecke (23,24) angeordnet sind.

5. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einstellmittel -ur leichten Veränderung des vorbestimmten Abstandes nach dem Zusammenbau der Anordnung vorgesehen sind.

6. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfselektrode nur eine mit einem derartigen Abstand zu den Elektroden der Funkenstrecke (23, 24) angeordnete Hilfselektrode (40) vorgesehen ist, daß bei einem von der Funkenstrecke nach außen verschobenen Lichtbogen (35) ein Kontakt mit der so Hilfselektrode (40) in der Nähe des Mittelpunktes des Lichtbogens hergestellt ist.

7. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß zahlreiche mit Abstand angeordnete Hilfselektroden (28, 29) vorgesehen sind.

8. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das aktive Schaltungselement (34) mittels der Verbindungsleitungen (30, 32) elektrisch derart geschaltet ist, daß zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) eine Spannung entwickelt ist.

9. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsleitungcn (30, 32) derart geschaltet sind, daß die zwischen mindestens zwei der zahlreichen, im Absland angeordneten Hilfselektroden (28, 29) entwickelte Spannung eine zu der Polarität der an den Funkenstreckenelektroden (23, 24) Hegenden Bogenspannung entgegengesetzte Polarität aufweist.

10. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hflfs-Iichibogenkammer (37) zur Aufnahme eines zwischen mindestens zwei der zahlreichui, im Abstand angeordneten HJlfiselektroden (28, 29) gebildeten Lichtbogens vorgesehen ist

11. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektromagnetische Vorrichtung (19) zur Verschiebung eines zwischen der Funkenstreckenelektroden (23, 24) gebildeten Lichtbogens in Richtung auf die Außenfläche der Funkenstrekkeneinheit (15) vorgesehen ist und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) nahe der Außenfläche der Funkenstrek keneinheit (15) angebracht sind, wo das Verschie bungsvermögen der elektromagnetischen Vorrich tung (19) relativ schwach ist.

12. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstreckenelektroden (23, 24) und die zahlreichen, im Abstand angeordneten Hilfselektroden (28, 29) bezüglich der Funkenstreckeneinheit (15) derart angeordnet sind, daß ein vorbestimmter Teil dieser Elektroden auf einer gemeinsamen Ebene liegt und die elektromagnetische Vorrichtung (19) eine elektrisch leitende Spule aufweist, die in einer im wesentlichen parallel zu der gemeinsamen Ebene verlaufenden Ebene angeordnet ist.

13. Funkenstreckenanordnung nach einem der Ansprüche I bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ventilwiderstand (13) trt einer oder jeder der Funkenstreckeneinheiten (15) elektrisch in Reihe geschaltet ist.

14. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Verschiebung des Lichtbogens eine erste Hörnerfunkenstrecke (23', 24') in der Nähe der Funkenstreckenelektroden (23. 24) und ferner eine zweite Hörnerfunkenstrecke (3,7', 37") in der Nähe des Hilfselektrodenpaares (28, 29) aufweist, wobei die erste Hörnerfunkenstrecke in einer Hauptlichtbogenkammer (36) und die zweite Hörnerfunkenstrecke in der Hilfslichtbogenkammer (37) angeordnet ist.

15. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß sich die erste Hörnerfunkenstrecke (23', 24') in Richtung auf die Außenfläche der Funkenstreckeneinheit (15) und daß sich die zweite Hörnerfunkenstrecke (37', 37") von der Außenfläche der Funkenstrekkeneinheit (15) weg erweitert.

16. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Hörnerfunkenstrecke (37', 37") in Richtung auf die Mitte der Funkenstreckeneinheit (15) erweitert.

17. Funkenstreckenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Hauptlich tbogenkammer (36) und der Hilfslichtbogenkammer (37) ein Kanal (38) angeordnet ist, der zur Leitung von durch den Lichtbogen erzeugten Gasen geeignet ist, und daß mittels die-

: Gasströmung die Verschiebung eines zwischen gem Hilfselektrodenpaar (28, 29) gebildeten Lichtbogens in Richtung auf die sich erweiternen Lichtbogenoberflächen der zweiten Hörnerunkenstrecke (3T, 37") beschleunigt ist. 5

Ig. Funkenstreckenanordnung nach Anpruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Jilfslivhtbogenkammer (37) einen weiteren Gasskanal (39) zur Ableitung der durch den Lichtbo-Igen gebildeten Gase von der Hauptlichtbogen- io ' zu dem Außenraum der Funken-

Lichtbogens zu erleichtern und .

keit der Ableiter nach einem trausieoten _r

nungsstoß von einem geschützten Wechselstromsystem herzustellen. Im wesentlichen wird die Spannungsfestigkeit des Ableiters durch Einschaltung eines hohen Reihenwiderstandes iß den kreis des Ableiters durch diese Mittel < stellt, da der Widerstand eine ^r des Lichtbogens auf \
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