DE2005988A1 - Surge arresters - Google Patents
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Description
PatentanwaltPatent attorney
6 Frankfurt/Main 1
Niddasir. 526 Frankfurt / Main 1
Niddasir. 52
(USA)(UNITED STATES)
r 9. Feb. 1370 r Feb 9, 1370
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ueberspannungsableiter mit einer Entladungsstreckenanordnung, die eine Mehrzahl Lichtbogenkammern umfasst, in denen je ein der Lichtbogenbildung dienendes Elektrodenpaar angeordnet ist, welche Elektrodenpaare seriegeschaltet sind und eine Entladung«βtrecke bilden, und in denen je Mittel vorgesehen sind tür Längung der durch Ueberspannungen am Ab- - . leiter !wischen den Elektroden erzeugbaren Lichtbogen und sur Bewegung der gelängten Lichtbogen gegen eine in jeder KiMMr gebildete Lichtbogenkühlfläche.The present invention relates to a surge arrester with a discharge path arrangement which has a Comprises a plurality of arc chambers, in each of which a pair of electrodes serving to form the arcing is arranged, which pairs of electrodes are connected in series and form a discharge path, and in each of which means are provided are for the elongation of the voltage caused by overvoltages on the -. ladder! wipe the electrodes generated arc and sur movement of the elongated arc against one in each KiMMr formed arc cooling surface.
Herköeeliche Ueberspannungsableiter umfassen in typischer Weise eine Lichtbogenspaltanordnung in Serie »it Ventilwideretandsaitteln mit negativer Spannungsabfallcharakteristik »wischen Erde und einer elektrischen Xraftleitung, deren Isolation gegen Ueberspannungsstösse zu schützen ist.Conventional surge arresters typically include Way, an arc gap arrangement in series with valve resistance means with negative voltage drop characteristics »Between earth and an electrical power line, the insulation of which is to be protected against overvoltage surges.
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Im Betrieb solcher Ueberspannungsableiter trennt dieser bei normaler Leitungsspannung den Kraftleiter von Erde. Erfolgt aber ein Ueberspannungestoss in einer Qrössenordnung über der Durchschlagsfestigkeit des Ueberspannungsableiter, findet über der durch die Lichtbogenspälte gebildete Entladungsstrecke eine Entladung statt, was einen Entladestrom durch den Ueberspannungsableiter zur Erde zur Folge hat. Da der elektrische Anfangswiderstand eines Lichtbogens zwischen den Elektroden der Entladungsstreckenanordnung vergleichsweise dem Spaltwiderstand bei fehlendem Lichtbogen sehr klein ist, erscheint der grösste Teil der Ueberspannung über den seriegeschalteten Ventilwiderstandsmitteln, deren Widerstand infolge der negativen Widerstandabfallcharakteristik augenblicklich auf einen ■ehr geringen Wert abfällt. Hierdurch ist der Ueberspanhungsableiter in der Lage, einen hohen Stromstoss gegen Erde abzuleiten. Hiernach neigt die normale Leiterspannung dasu, den Kraftstromfluss durch den Ueberspannungsableiter su erhalten. Da aber die Spannung an den Ventilwiderstandemitteln auf die normale Leiterspannung abfällt, steigt deren Widerstand an und reduziert bereits den Kraftstromfluss durch den Ueberspannungsableiter, bevor durch die kombinierte Wirkung von Ventilwiderstandsmitteln und seriegeschalteten Ueberschlagsstrecken die Lichtbogen Bwisohen den Elektroden gelöscht werden.When such surge arresters are in operation, they are disconnected at normal line voltage the power conductor from earth. But if there is an overvoltage surge of an order of magnitude above the dielectric strength of the surge arrester, takes place over the through the arc gaps formed discharge path a discharge instead of what causes a discharge current through the surge arrester to earth. As the initial electrical resistance an arc between the electrodes of the discharge gap arrangement comparatively contributes to the gap resistance the absence of an arc is very small, the largest appears Part of the overvoltage across the series-connected valve resistance means, whose resistance instantly drops to one due to the negative resistance drop characteristic ■ very low value drops. This is the surge arrester able to divert a high current surge to earth. According to this, the normal line voltage tends to decrease dasu, the flow of current through the surge arrester su received. But since the voltage at the valve resistance means drops to the normal line voltage, their resistance increases and already reduces the power flow through the surge arrester before through the combined effect of valve resistance means and series-connected flashover sections, the arcs If the electrodes are erased.
Normale Leiterspannungen heutiger Kraftleitungssysterne erreichen bereits 3Ί5 KW und mehr und ebenso nimmt die Läng· der Uebertragungeleitungen zu, so dass das Bedürfnis einer hohen Energieabsorbtion Ueberspannungsableiter an Bedeutung zunehmen lässt. Teilweise könnt· der ForderungNormal conductor voltages of today's power transmission systems already achieve 3Ί5 KW and more and also takes the Along · the transmission lines too, so that the need a high energy absorption surge arrester Increases importance. Partly can · the claim
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nah zusätzlicher Energieabsorbtion dadurch erfUlIt werden, dass in die Ueberschlagsstreckenanordnungen Strombegrenzungswirkungen einbezogen wurden zur Verminderung der Grosse der zur Erreichung einer ausreichend schnellen Unterbrecherfunktion notwendigen Ventilwiderstandemittel. Diese Strombegrenzungswirkung wird bekanntlich durch Verwendung von seriegeschalteten Nagnetspulen o. dgl. erreicht, welche die Lichtbogen beaufschlagen und gegen am Umfang der Anordnung angeordnete Kühlflächen treiben, wodurch die Lichtbogenspannung bzw. der Lichtbogenwiderstand rasch auf einen hohen Wert gebracht wird. Der Vorteil solcher Nassnahaen besteht darin, dass sich solche Ueberspannungsableiter auch für Gleichstromsysteme verwenden lasten, da sieh durch geeignete Kühlmittel eine solch hohe Lichtbogenspannung erzeugen lässt, dass eine Stromunterbrechung ia Oleichstromsystem erfolgt.close additional energy absorption can thereby be met, that in the flashover arrangements current limiting effects were included to reduce the size of the to achieve a sufficiently fast Interrupter function necessary valve resistance means. This current-limiting effect is known to be achieved by using series-connected magnet coils or the like. which act on the arcs and drive them against cooling surfaces arranged on the circumference of the arrangement, whereby the arc voltage or the arc resistance is quickly brought to a high value. The advantage Such wet proximity consists in the fact that such surge arresters Loads can also be used for direct current systems, as suitable coolants ensure such high arc voltage can be generated that a current interruption takes place in the direct current system.
Andererseits ergeben sich verschiedene Probleme, wenn Entladungastrecken «it Strombegrenzung für langdauernde Entladungsvorginge hoher Energie in Ueberspannungsableiter ' verwendet werden. Wird etwa eine zu starke Lichtbogenabkühlung vorgenommen, kann die erzeugte Lichtbogenspannung zusammen mit dem Spannungsabfall an den Ventilwiderstandsmitteln den Zflndspannungspegel des Ableiters übersteigen. Andererseits kann eine zu geringe Abkühlung der Lichtbogen nioht genügend Anteile der totalen Ableiterenergie absorbieren, was zu Beschädigungen der nichtlinearen Ventilwiderstandsmittel führen kann. Ferner können bei einer sehr zeitlangen Entladung die an die Kühlflächen getriebenen Lichtbogen an diesen permanente Erosionen hervorrufen, was die Strombegrenzungsfähigkeiten der Entladungestrecken verschlechtert. Aber auch ohneOn the other hand, there are various problems when unloading stretches «It current limitation for long-lasting high energy discharges in surge arresters ' be used. If, for example, the arc is cooled too much, the arc voltage generated can together with the voltage drop across the valve resistance means, exceed the ignition voltage level of the arrester. On the other hand, too little cooling of the arc cannot absorb enough parts of the total arrester energy, which can lead to damage to the non-linear valve resistance means. Furthermore, with a very long discharge the electric arcs driven to the cooling surfaces on these permanent erosions cause, which worsens the current limiting capabilities of the discharge paths. But also without
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permanente Beschädigungen können bei einer langdauernden Entladung doch zeitweilige Erhitzungen auftreten, derart, dass die Strombegrenzungsfähigkeit zeitweilig derart absinkt, dass die Unterbrechung hinausgezögert wird. Diese Nachteile wirken sich insbesondere bei Gleichstromableiter aus, da, falls die Unterbrechung nicht unmittelbar nach dem Ueberspannungsstoss erfolgt, diese Unterbrechung wegen Ueberhitzung der Ueberschlagsstrecken überhaupt nicht mehr erfolgen kann.permanent damage can occur with a long discharge but temporary heating, in such a way, that the current-limiting capability temporarily drops in such a way that the interruption is delayed. These Disadvantages are particularly evident in the case of direct current arresters because, if the interruption does not occur immediately the overvoltage surge occurs because of this interruption Overheating of the flashover sections not at all more can be done.
Bisher sind keine Massnahmen bekanntgeworden, die geeignet sind, dieses Problem zu beherrschen.So far, no measures have become known that are suitable are able to master this problem.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun, einen Ueberspannungs· ableiter zu schaffen, der die vorgenannten Nachteile vermeidet und insbesondere eine Verwendung in Gleichstromsystemeh gestattet, wobei eine Unterbrechung in jedem Falle unabhängig der Dauer der Entladung und der Grosse der Ueberspannung erfolgen soll.The present invention now aims to provide an overvoltage to create arrester, which avoids the aforementioned disadvantages and in particular a use in DC systems permitted, with an interruption in each case regardless of the duration of the discharge and the size of the Overvoltage should take place.
Dies wird erfindungsgemäss nunmehr dadurch erreicht, dass in Jeder Lichtbogenkammer zwischen dem Elektrodenpaar und der Lichtbogenkühlfläche die Lichtbogenbewegung hemmende Mittel vorgesehen sind.According to the invention, this is now achieved in that in each arc chamber between the pair of electrodes and the arc cooling surface inhibiting the arc movement Funds are provided.
Hierbei können die die Lichtbogenbewegung hemmenden Mittel einen von einer Kammerwandung abragenden Vorsprung umfassen sur Hemmung der Bewegung von einen Strom über einer vorgegebenen Orösse führenden Lichtbogen gegen die Lichtbogenkühlfläche der Kammer. Dieser Vorsprung kann eine Wandung «wischen den betreffenden Elektroden und der Lichtbogenkahl fläche von vorgegebener Länge und Breite umfassenIn this case, the means inhibiting the arc movement can comprise a projection protruding from a chamber wall sur inhibition of the movement of an electric arc carrying a current above a given size against the arc cooling surface the chamber. This projection can form a wall between the electrodes in question and the arc tip encompass an area of predetermined length and width
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oder auch eine Mehrzahl Wandungsabschnitte, welche dann mindestens einen Durchgang begrenzen können zur Hindurchbewegung von Lichtbogen mit einem Strom unterhalb einem Grenzwert gegen die Lichtbogenkammer.or also a plurality of wall sections, which can then delimit at least one passage for movement through of arcing with a current below a limit value against the arc chamber.
Die Wandungsmittel können hierbei* aus dielektrischem Material bestehen. Alternativ können auch die Lichtbogenkammer begrenzenden Mittel und die Wandungsmittel aus porösem Isoliermaterial bestehen, wobei dann letztere und ein Tail der die Lichtbogenkammer begrenzenden Mittel aus einem einzigen Gussstück bestehen können. Die die Lichtbogenkammer begrenzenden Mittel können aber auch aus Isoliermaterial und die Wandungsmittel aua elektrisch leitfähigem Material bestehen.The wall means can be made of dielectric Material. Alternatively, the arc chamber delimiting means and the wall means can also be made from consist porous insulating material, then the latter and a tail of the arc chamber delimiting means can consist of a single casting. However, the means limiting the arc chamber can also consist of insulating material and the wall means consist of electrically conductive material.
Durch diese Maasnahmen ist es nunmehr möglich, die Lichtbogenspannung klein zu halten bei hohem Lichtbogenstrom und eine höh« Lichtbogenspannung zu erzeugen bei relativ geringem Lichtbogenstrom, wobei die Lichtbogenktlhlflächen gegen Beschädigungen ausreichend geschützt werden und sich dar Betrag dar Strombegrenzung inden Entladungsstrecken laicht und genau steuern lässt für alle Entladungsströme.With these measures it is now possible to reduce the arc voltage To be kept small with high arc current and to generate a higher arc voltage with relatively low arc current, the arc surfaces be adequately protected against damage and yourself the amount of current limitation in the discharge paths spawns and can be precisely controlled for all discharge currents.
Diese Massnahmen können hierbei mit gleichem Erfolg •owohl an üeberspannungsableiter für Oleichstromsysteme wie auch für andere Ueberspannungsableiter, beispielsweise für Miederspannungssysteme, getroffen werden.These measures can be applied with equal success to surge arresters for direct current systems as well as for other surge arresters, for example for low tension systems.
Beispielsweise Ausfuhrungsformen das Erfindung»gegenatandea warden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es «eigen:For example, embodiments of the invention »Gegenatandea are explained in more detail below with reference to the drawing. It «own:
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Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ueberspannungsableiters, 1 shows a side view of a surge arrester,
Pig. 2 eine Draufsicht auf eine der durch Platten des Ueberspannungsableiters gemäss Pig. I begrenzten Lichtbogenkammer, mit dargestelltem Lichtbogen in der Zündphase,Pig. 2 shows a plan view of one of the plates of the surge arrester according to Pig. I. limited arc chamber, with shown arc in the ignition phase,
Fig. 3 und 4 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäss Fig. 2 zur Veranschaulichung des Lichtbogenverlaufes in weiteren verschiedenen Betriebsphasen des Ueberspannungsableiters, 3 and 4 show a plan view of the arrangement according to FIG. 2 to illustrate the course of the arc in other different operating phases of the surge arrester,
Fig. 5 eine AusführungsVariante einer in der Anordnung gemäss Pig. I verwendbaren Lichtbogenkammer undFig. 5 shows a variant embodiment of one in the arrangement according to Pig. I usable arc chamber and
Fig. 6 eine Seitenansicht im Schnitt entlang der Schnittlinie 6-6 in Pig. 3.Figure 6 is a side sectional view taken along section line 6-6 of Pig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung umfasst eine Mehrzahl Isolierplatten 2 bis 7, welche jede herkömmliche Form aufweisen können und aus geeignetem Isoliermaterial bestehen, wie das etwa im US-Patent Nr. 3'151'273 beschrieben ist. Ein Paar elektrisch leitfähige Platten 8 und 9, welche als Endplatten für die EntladungsStreckenanordnung dienen, sind oben und unten der Anordnung vorgesehen. Mit der unteren Anschlussplatte 9 steht ein Körper 10 aus nichtlinearen Ventilwiderstandsmaterial in elektrischem Kontakt, wonaeh eine dritte, mit Erde verbundene Anschlussplatte 11 den Abschluss bildet.The arrangement shown in Fig. 1 comprises a plurality of insulating plates 2 to 7 which are of any conventional shape may have and consist of suitable insulating material, such as that described in US Pat. No. 3,151,273 is. A pair of electrically conductive plates 8 and 9 which serve as end plates for the discharge path assembly, are provided at the top and bottom of the arrangement. With the lower connection plate 9 is a body 10 made of nonlinear Valve resistance material in electrical contact, if a third connection plate 11 connected to earth forms the conclusion.
In bekannter Weise begrenzen jeweils benachbarte Isolierplatten iwiachen sich Lichtbogenkammern, wie dies näher im vorgenannten US-Patent beschrieben ist. Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung ist lediglich zu erwähnen, dass jede Lichtbogenkammer zwei einen sogenannten HornspaltIn a known manner, adjacent insulating plates limit each other in the arc chambers, as described in more detail in FIG aforementioned US patent is described. To understand the present invention, it should only be mentioned that each arc chamber two a so-called horn gap
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begrenzende Elektroden aufweist, welche dazu dienen, einen Lichtbogen zwischen den Hörnern nach aussen gegen die ümfangswandung der Kanuner zu treiben, um die Lichtbogenspannung für die Verursachung« einer Lichtbogenlöschung zu erhöhen. Die in Fig. 1 angedeuteten Elektroden 12, 13, 14 und 15 sind hierbei zwischen den Anschlussplatten 8 und 9 durch eine Mehrzahl Kupferstifte 16 bis 21 in bekannter Weise in Serie geschaltet. Ferner ist eine Spule 22 vorgesehen, welche mit den Stiften 18 und 19 verbunden ist, so dass sich diese in Serieschaltung mit der durch die Elektroden 12 bis 15 gebildeten Entladungsstrecke befindet. has limiting electrodes which serve to to drive an arc between the horns to the outside against the circumferential wall of the Kanuner to generate the arc voltage for causing «arc extinction. The electrodes 12, 13, indicated in FIG. 14 and 15 are between the connection plates 8 and 9 connected in series in a known manner by a plurality of copper pins 16 to 21. There is also a coil 22 is provided, which is connected to the pins 18 and 19 so that they are connected in series with the Discharge path formed by electrodes 12 to 15 is located.
Zum Verständnis der vorliegenden Erfindung genügt es, nachfolgend nur eine einzelne Entladungsstreckeneinheit nlher zu erläutern. Im praktischen Fall jedoch werden in der Regel immer eine Mehrzahl solcher Einheiten in Serieschaltung verwendet, wobei der gesamte Ableit-Btrom proportional ist der Anzahl der Ei; l?dungsstreckeneinheiten. Solche Anordnungen werden in bekannter Weise von einem geeigneten Isoliergehäuse umgeben, etwa einem Porzellanzylinder mit Anschlussmitteln am oberen und unteren Ende. Ein solches Gehäuse ist in Fig. 1 durch die Linie 23 angedeutet.To understand the present invention, it is sufficient to only a single discharge path unit to be explained in more detail below. In the practical case, however, will As a rule, a plurality of such units is always used in series connection, with the entire discharge Btrom is proportional to the number of egg; loading distance units. Such arrangements are surrounded in a known manner by a suitable insulating housing, such as one Porcelain cylinder with connection means at the top and bottom. Such a housing is shown in Fig. 1 by Line 23 indicated.
Wie der Fig. 2 mehr im einzelnen entnommen werden kann, weist die Oberseite der Isolierplatte 3 ein Paar Horn-Elektroden 12 und 12a auf, welche einen Lichtbogenüber-Bchlagsepalt 12b begrenzen. Parallel diesem Spalt 12b ist eine Vorionisationsvorrichtung 24 parallel mit einem Schirmwiderstand 25 angeschlossen. Die Vorionisationsvorrichtung 2* kann hierbei eine Ausbildung haben, wieAs can be seen in greater detail from FIG. 2, the upper side of the insulating plate 3 has a pair of horn electrodes 12 and 12a, which have an arcing gap 12b limit. Parallel to this gap 12b is a pre-ionization device 24 in parallel with one Shield resistor 25 connected. The pre-ionization device 2 * can here have a design such as
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das im USA-Patent Nr. 3 223 871* im einzelnen beschrieben ist. Letztere ist mit Stiften 16 und 17 durch geeignete Leitermittel 26 und 27 verbunden. Die Oberseite der Platte 3 umfasst eine flache Vertiefung 28, welche von einer erhöhten Randzone 29 umgeben .wird. In der Vertiefung erstrecken sich die vorgenannten Elektroden sowie von der Randzone abragende lichtbogenstreckende Zähne 30 bis 33, wie das im einzelnen im vorgenannten USA-Patent beschrieben ist. Obwohl die Ausbildung dieser Lichtbogenkühl- und Streckfläche im Innern der Lichtbogenkammer beliebig ausgebildet sein kann, hat sich die dargestellte Ausbildung als im vorliegenden Falle bevorzugt erwiesen.* which is described in US Pat. No. 3,223 87 1 in detail. The latter is connected to pins 16 and 17 by suitable conductor means 26 and 27. The top of the plate 3 comprises a shallow depression 28 which is surrounded by a raised edge zone 29. The aforementioned electrodes and arc-extending teeth 30 to 33 projecting from the edge zone extend in the depression, as is described in detail in the aforementioned US patent. Although the design of this arc cooling and stretching surface in the interior of the arc chamber can be designed as desired, the design shown has proven to be preferred in the present case.
Aus dem in Pig. 6 dargestellten Querschnitt der vorbeschriebenen Lichtbogenkammer lässt sich entnehmen, dass die obere Begrenzung der Kammer von der Isolierplatte 2 bewirkt wird, welche so ausgebildet ist, dass sie mit ihrer Randzone die Randzone 29 der Platte 3 übergreifen kann und ebenfalls angeformte Zähne 34 umfasst, welche in die Lücken zwischen den entsprechenden Zähnen 30 bis 33 der Platte 3 eingreifen.From the one in Pig. 6 shown cross section of the arc chamber described above, it can be seen that the upper delimitation of the chamber is effected by the insulating plate 2, which is designed in such a way that it with its edge zone can overlap the edge zone 29 of the plate 3 and also includes molded teeth 34, which engage in the gaps between the corresponding teeth 30 to 33 of the plate 3.
Erfindungswesenlieh sind nun die in den Pig. 2 und 6 erkennbaren Wandungsmittel 35 in der Lichtbogenkammer zwischen den Elektroden 12 und 12a und der durch die Zähne 30 bis 33 gebildeten Lichtbogenkühlfläche. Vorzugsweise werden die Wandungsmittel 35 durch einen an der Oberseite der Platte 3 abragenden und angegossenen Vorsprung gebildet, der sich senkrecht von der Vertiefung der unteren Platte 3 gegen die Unterseite der Platte 2 erstreckt, wie Pig. 6 deutlich zeigt.Invention are now those in the Pig. 2 and 6 recognizable Wall means 35 in the arc chamber between the electrodes 12 and 12a and the through the Teeth 30 to 33 formed arc cooling surface. Preferably, the wall means 35 by one on the Top of the plate 3 protruding and molded projection is formed, which extends perpendicularly from the recess the lower plate 3 extends against the underside of the plate 2, like Pig. 6 clearly shows.
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Die genannte Wandung 35 kann aus Isoliermaterial bestehen oder aus elektrisch leitfähigem Material. Zweckmässig bestehen aber die Platten 2 und 3 aus porösem Isolationsmaterial und, da die Wandung 35 zweckmässig an der Platte 3 angegossen ist, ebenso die Wandung 35« Der Zweck der Wandung 35 besteht darin, die Bewegung eines Lichtbogens mit hohem Strom auf seinem Wege von den Elektroden 12-12a nach aussen zu hemmen, welche Bewegung unter der elektrodynamischen Wirkung der Hörner und der Treibkraft des durch die Spule 22 erzeugten magnetischen Feldes nach einem Uebersehlag zustande kommt. Es wurde gefunden, dass durch die Hemmung der Bewegung eines Lichtbogens in einer Löschfunkenstrecke der Aufbau namhafter Spannungen bei Entladung hoher Ströme begrenzt werden kann. Durch zweckmässige Bemessung der Hemmmittel für einen gegebenen Strom kann somit eine einwandfreie und schnelle Löschung der Entladungestrecke eines Ueberspannungsableiters erreicht werden nach einer Hochspannungsentladung, bei welcher ein hoher Liehtbogenstrom entsteht. Ferner wird die Lichtbogenkühlfläche gegen Zerstörung oder Erosion bei hohen Lichtbogenströmen geschützt, wie dies nachfolgend noch näher erläutert wird.Said wall 35 can consist of insulating material or of electrically conductive material. Appropriate but the plates 2 and 3 consist of porous insulation material and, since the wall 35 is useful on the Plate 3 is cast, as is the wall 35 «The purpose the wall 35 consists in the movement of a high current arc on its way from the electrodes 12-12a to inhibit outwards, which movement under the electrodynamic action of the horns and the driving force of the magnetic field generated by the coil 22 comes about after an overshoot. It was found that by inhibiting the movement of an arc in an extinguishing spark gap, it contributes to the build-up of considerable voltages Discharge of high currents can be limited. Through appropriate Sizing the inhibitors for a given current can thus ensure a correct and quick erasure of the Discharge path of a surge arrester reached are after a high voltage discharge, during which a high arc current is generated. Furthermore, the arc cooling surface Protected against destruction or erosion in the event of high arc currents, as will be explained in more detail below is explained.
Dit Funktionsweise der Anordnung lässt sich anhand der Fig. 2, 3 und 4 verfolgen. Gemäss Fig. 2 befindet sich ■wischen den Elektroden 12 und 12a ein Lichtbogen 36 mit hohen Strom. Normalerweise wird bei einer Stossspannung über den Elektroden 12 und 12a und den übrigen seriegesohalteten Elektroden der Entladungsstrecke der Uebersehlag gealss Pfeil 12b an der engsten Stelle des Ueberschlags-The mode of operation of the arrangement can be followed on the basis of FIGS. 2, 3 and 4. According to Fig. 2 is ■ wipe the electrodes 12 and 12a an arc 36 with a high current. Usually when there is a surge voltage above the electrodes 12 and 12a and the rest in series Electrodes of the discharge path of the overlap according to arrow 12b at the narrowest point of the rollover
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spaltes stattfinden. Daraufhin bewirken die Horn-Elektroden infolge ihrer Ausbildung eine Bewegung des Lichtbogens nach aussen gegen die Zähne 30?33 in der Lichtbogenentladungskammer. ,Diese Bewegung wird zusätzlich unterstützt durch die elektrodynamische Treibwirkung des Magnetfeldes der Spule 22. Es kann nun ohne weiteres gesehen werden, dass es, wenn der Lichtbogen 36 rasch in die Zähne 30-33 getrieben wird, möglich ist, infolge der raschen Kühlwirkung der Zähne und infolge des hohen Lichtbogenstromes, dass eine übermässige Lichtbogenspannung auftreten kann. Da aber sowohl Strom als auch Spannung sehr hoch sind, ist auch der Anteil der zu vernichtenden Energie sehr hoch, was die Kühlzähne schnell überhitzt. Das kann zur Verschlechterung der Strombegrenzungsfähigkeit der Ueberschlagsstrecken führen, weld« Gefahr insbesondere in Oleichstromanlagen in Erscheinung tritt.to take place. Thereupon the horn electrodes act as a result of their formation, a movement of the arc outwards against the teeth 30-33 in the arc discharge chamber. , This movement is additionally supported by the electrodynamic Driving effect of the magnetic field of the coil 22. It can now easily be seen that when the Arc 36 is driven rapidly into teeth 30-33, is possible due to the rapid cooling effect of the teeth and due to the high arc current that an excessive Arc voltage can occur. But since both current and voltage are very high, the is too The proportion of energy to be destroyed is very high, which quickly overheats the cooling teeth. That can worsen the current limiting capability of the flashover sections lead, weld «danger especially in direct current systems.
Die Wandung 35 weist nun eine solche Länge auf, dass die Lichtbogenenden zunächst gegen die dicken Hörnenden der Elektroden getrieben werden, ehe die äussersten Zonen des Lichtbogens 36 beginnen, sich um die Enden der Wandung 35 herumzulegen, wie Fig. 2 deutlich zeigt. Ferner weist die Wandung 35 von den Zähnen 31 und 32 eine solche Entfernung auf, dass zwischen den innersten Enden der Zähne 31 und 32 und der Rückseite der Wandung •in Durchgang gebildet ist, der klein genug ist, einem Lichtbogen 36 mit hohem Strom den Durchgang su verwehren, hingegen einem Lichtbogen 36a mit geringerem Strom den Durchtritt su gestatten, wie das Fig. 3 veranschaulicht. Diese Wirkung begründet sich darauf, dass die physikalische Dioke dta Lichtbogens eine Funktion sein·· Stromes ist.The wall 35 now has a length such that the ends of the arc are first driven against the thick horned ends of the electrodes before the outermost ends Zones of the arc 36 begin to wrap around the ends of the wall 35, as FIG. 2 clearly shows. Furthermore, the wall 35 has such a distance from the teeth 31 and 32 that between the innermost Ends of the teeth 31 and 32 and the back of the wall • is formed in passage that is small enough to one Arc 36 with a high current deny passage su, however, an arc 36a with a lower current Allow passage su, as FIG. 3 illustrates. This effect is based on the fact that the physical Dioke dta arc is a function of its ·· current.
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Ein höherer Lichtbogenstrom hat somit einen dickeren Lichtbogen zur Folge und ein solcher dickerem Lichtbogen kann dann nicht durch den relativ schmalen Durchgang zwischen der Innenfläche der Zähne und der Rückseite der Wandung hindurchgetrieben1werden. Somit wird im Betrieb der Lichtbogen J>6 mit seinem hohen Strom durch die Wandung 35 an seiner Bewegung zur Kühlfläche hin gehemmt, wobei der Lichtbogen zwischen den Enden der Wandung und den betreffenden Zähnen hängen bleibt, bis praktisch der gesamte Ueberstrom zur Erde abgeleitet würde. Ist diese Entladungsphase erreicht, fällt der Strom rasch auf den Normalpegel des Leitungssystems ab, so dass ein Lichtbogen 36a mit wesentlich geringerem Strom entsteht. Dieser Lichtbogen ist dann so dünn, dass er durch den beschriebenen Spalt getrieben werden kann und dann Schleifen gemäss der Darstellung in Pig. 3 bildet. Diese erhitzen und ionisieren diese Ionen und verursachen dann einen üeberschlag derart, dass der Lichtbogen dann eine Schleife entlang der gesamten Kühlfläche bildet und dann rasch gelöscht wird.A higher arc current thus results in a thicker arc and such a thicker arc cannot then be driven 1 through the relatively narrow passage between the inner surface of the teeth and the back of the wall. Thus, during operation, the arc J> 6 with its high current through the wall 35 is inhibited from its movement towards the cooling surface, the arc remaining between the ends of the wall and the relevant teeth until practically the entire overcurrent is diverted to earth. Once this discharge phase has been reached, the current quickly drops to the normal level of the line system, so that an arc 36a with a significantly lower current is created. This arc is then so thin that it can be driven through the gap described and then grind as shown in Pig. 3 forms. These heat and ionize these ions and then cause a flashover in such a way that the arc then forms a loop along the entire cooling surface and is then quickly extinguished.
Aus dem Vorstehenden geht hervor, dass somit Steuermittel gebildet sind für eine gesteuerte Bewegung des Lichtbogens, welche bei einem Strom über einem Grenzwert die Bildung einer hohen Lichtbogenrückwirkungsspannung verhindern und ebenso für eine schnelle Bildung der Lichtbogenspannung sorgen, wenn der Strom unter einen vorgegebenen Grenzwert ftllt. Der Strom, bei welchem eine weitere Erhöhung der Rttckwirkungsspannung in der Entladungskammer verhindert werden soll, ist hierbei bestimmt durch die Länge derIt can be seen from the above that control means are thus formed for a controlled movement of the arc, which prevent the formation of a high arc reaction voltage at a current above a limit value and also ensure that the arc voltage is generated quickly if the current falls below a predetermined limit value ftllt. The current at which a further increase the feedback voltage in the discharge chamber is prevented is determined by the length of the
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Wandung 35 und deren relative Lage bezüglich Elektroden und Kühlfläche.Wall 35 and their relative position with respect to electrodes and cooling surface.
Durch Ausführungsvarianten der die Lichtbogenbewegung hemmenden Mittel kann die Betriebseharäkteristik solcher Ueberepannungsableiter den Verwendungszwecken entsprechend geändert werden. Beispielsweise können gemäss Fig. 5 die die Lichtbogenbewegung hemmenden Mittel zwei Wandungsabschnitte 35a und 35b an der Platte 3a umfassen. Diese beiden Wandungsabschnitte begrenzen dann zwischen sich einen Durchlass 35c mit etwa der gleichen Ausdehnung wie die Durchlässe zwischen den äusseren Enden der Wandungsabschnitte 35a und 35b und den betreffenden Zähnen 30 bzw. 33.The operating characteristics can be such by design variants of the means inhibiting the arc movement Surge arresters can be changed according to the intended use. For example, according to FIG. 5, the the arc movement inhibiting means comprise two wall sections 35a and 35b on the plate 3a. These the two wall sections then delimit a passage 35c between them with approximately the same extent as the passages between the outer ends of the wall sections 35a and 35b and the relevant teeth 30 or 33.
Durch diese Massnahmen wird erzielt, dass nach vorbeschriebener Stromreduktion ein relativ dünner Lichtbogen geringen Stromes durch zusätzlich den mittleren Durchgang 35c hindurchgetrieben wird und so der Lichtbogen sehr rasch hinter die Wandabschnitte 35a und 35b gelangen kann. Ferner wird durch diese Anordnung ein wesentlich gröseerer Sektor der Kühlfläche abgeschirmt, was zur Folge hat, dass der dann gegen die Kühlfläche getriebene Lichtbogen geringeren Stromes mehr Kühlung erfährt, was einem rascheren Aufbau einer hohen Lichtbogenspannung dient. Ein weiterer Vorteil in der Aufteilung der Wandung 35 in mehrere Abschnitte besteht darin, Durchlasse verschiedener Dimensionen zu bilden, so dass zusätzliche Abschnitte der Randzone der Lichtbogenkammer zunächst abgeschirmt und dann für den Lichtbogen mit reduziertem Strom freigegeben werden können.Through these measures it is achieved that according to the above Current reduction a relatively thin arc of low current through the central passage 35c is driven through and so the arc very quickly get behind the wall sections 35a and 35b can. Furthermore, a much larger sector of the cooling surface is shielded by this arrangement, as a result has that the lower current of the arc driven against the cooling surface experiences more cooling, which serves to build up a high arc voltage more quickly. Another advantage in the division of the Wall 35 in several sections is to form passages of different dimensions, so that additional Sections of the edge zone of the arc chamber are initially shielded and then reduced for the arc Electricity can be released.
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3.Februar 1970Pe / cb / BE 13713
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