DE60021685T2

DE60021685T2 - Überspannungsableiter mit kriechstromentladung

Info

Publication number: DE60021685T2
Application number: DE60021685T
Authority: DE
Inventors: Yasunari Fukuoka-shi Morooka
Original assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Current assignee: Kyushu Electric Power Co Inc
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-23
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2020-05-24
Also published as: AU4780200A; EP1473809A2; KR20010074749A; CA2338566A1; DE60021685D1; EP1102372B1; EA200100174A1; KR100455629B1; EP1102372A1; US6717790B1; EA003435B1; CN1315069A; CA2338566C; AU775100B2; WO2000072417A1; EP1473809A3; EP1102372A4

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung (Blitzableiter) zum Verhindern von Unterbrechung einer isolierten Leitung und von kurzzeitiger Betriebsunterbrechung von Stromnetzen auf Grund eines Blitzüberspannungsstoßes, der nahe einem Tragisolator in Starkstromfreileitungen auftritt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Eine Unterbrechung einer isolierten Leitung entsteht typischerweise aus einem Mechanismus in der Weise, daß ein Blitzüberspannungsstoß zuerst die Zerstörung einer isolierenden Ummantelung verursacht, die einer Tragisolierung benachbart ist, dann durch einen Überschlag in einer Mehrphasenstarkstromleitung eine Dynamik des elektrischen Überschlags bei Wechselstrom bewirkt wird, dieser Kurzschlußwechselstrom dann örtlich durch den beschädigten Abschnitt über einen metallenen Arm geleitet wird, der die Tragisolierung sichert, und eine Leiterschicht der isolierten Leitung schließlich durch Wärme, die durch Lichtbogenbildung verursacht wird, verdampft oder unterbrochen wird. Eine kurzzeitige Betriebsunterbrechung eines Stromnetzes entsteht durch einen kontinuierlichen Erdstrom auf Grund eines Überschlags in der Tragisolierung durch den Blitzüberspannungsstoß. Um die Unterbrechung und die kurzzeitige Betriebsunterbrechung zu verhindern, ist es wichtig, den Kurzschlußwechselstrom und den Erdstrom zu unterbrechen, der entlang eines Entladungsweges verursacht wird, der durch den Blitzüberspannungsstoß gebildet wird.
Gegenwärtig wird als typischste Maßnahme ein ZnO-Element installiert, um die Unterbrechung und die kurzzeitige Betriebsunterbrechung zu verhindern.
Jedoch ist ein erheblicher Aufwand erforderlich, um ein ZnO-Element zu installieren. Dieser Ansatz mag auch keine perfekte Maßnahme sein, weil das ZnO-Element dazu neigt, durch einen direkten Treffer eines Blitzes in einer Starkstromfreileitung ausgebrannt zu werden.
Die WO-A-97 19456 beschreibt ein Überspannungsschutzgerät, das eine Schleifenform aufweist, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und 3.
Beschreibung der Erfindung
Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige Maßnahme zum Verhindern der Unterbrechung und der kurzzeitigen Betriebsunterbrechung ohne die Verwendung des ZnO-Elements bereitzustellen, um so die Kosten für Maßnahmen für Blitzschlag in Starkstromfreileitungen zu reduzieren.
Um die obige Aufgabe zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung ein Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung nach Anspruch 1 und 3 bereit.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Prüfgeräts zum Prüfen von Kriechstromentladungscharakteristika;
2 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen Dicke der Ummantelung und maximaler angelegter Spannung zeigt, um keinen Durchschlag herbeizuführen;
3 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen angelegter Spannung und Entladungsspannung zeigt;
4 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen Spannung und Zeit von Kriechstromentladung zeigt;
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen angelegter Spannung und Zeit bis zum Überschlag zeigt;
6 ist eine Schnittansicht, die ein erstes Prüfbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist eine Schnittansicht, die ein zweites Prüfbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein charakteristisches Diagramm, das eine Beziehung zwischen Spannung und Zeit von Kriechstromentladung zeigt;
9 ist eine schematische Ansicht, die eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
10 ist eine Detailansicht, die die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
11 ist eine schematische Ansicht, die eine zweite Ausführungsform zeigt, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet;
12(a) ist eine schematische Ansicht, die eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
12(b) ist eine linke Seitenansicht der dritten Ausführungsform;
12(c) ist eine rechte Seitenansicht der dritten Ausführungsform;
13(a) ist eine schematische Ansicht, die eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
13(b) ist eine linke Seitenansicht der vierten Ausführungsform;
13(c) ist eine rechte Seitenansicht der vierten Ausführungsform;
14(a) ist eine schematische Ansicht, die eine fünfte Ausführungsform zeigt, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet;
14(b) ist eine linke Seitenansicht der fünften Ausführungsform;
14(c) ist eine rechte Seitenansicht der fünften Ausführungsform und
15 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Querschnitt eines Rohres und dem Mindestwert der Spaltlänge zeigt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Bei einem Blitzschlag wurde nur Blitzimpulsspannung in einem gegebenen Abstand auf der Oberfläche eines Blitzschutzgeräts abgeleitet, und ein Wechselstrom wurde gesperrt, um die Unterbrechung und die kurzzeitige Betriebsunterbrechung zu verhindern. Nach dem Prüfen einer Wechselstromsperrcharakteristik, einer Entladungscharakteristik des Überspannungsschutzgeräts und eines Isolators, einer Auswirkung von unterschiedlicher Polarität von Blitzimpulsspannung und deren Stärken auf die Kriechstromentladungscharakteristik und einer erforderlichen Dicke einer Isolierbeschichtung wurde unter Abwägung der Durchführbarkeit, also von Wirtschaftlichkeit, Betriebseigenschaften und dergleichen, ein neues Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung erfunden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung ein Merkmal auf, um durch die Wirkung einer Rückelektrode zu ermöglichen, daß eine Entladung in der Oberfläche des Überspannungsschutzgeräts früher auftritt als die eines Isolators. Darüber hinaus weist ein Zwischenraum, der sich zwischen einer isolierten Leitung befindet, eine Struktur auf, die einem elektrischen Feld zur Masse weniger ausgesetzt ist, so daß ein polarer Effekt auf Kriechstromentladung reduziert werden kann und dadurch die Entladungscharakteristik verbessert werden kann.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung ein Merkmal auf, um durch Erzielen einiger Entladung einer Rückelektrode innerhalb eines Rohres eine verbesserte Blitzschutzleistung und eine kompaktere Struktur zu erreichen, um die Kriechstromentladungscharakteristik und die Wechselstrom-Lichtbogenlöscheigenschaften zu verbessern. Dieser Blitzableiter kann eine Rückelektrode beinhalten, die eine röhrenförmige Form aufweist, die einem elektrischen Feld zur Masse weniger ausgesetzt ist, so daß der polare Effekt der Kriechstromentladung weiter reduziert werden kann.
1. Darstellung des Tests
Es wurde ein Test durchgeführt, um eine Isolierleistung einer isolierten Leitung und eines isolierenden Rohres und eine Entladespannung zu ermitteln, die durch Kriechstromentladung verursacht wird. Eine Skizze der Testvorrichtung ist in 1 gezeigt. Die isolierte Leitung 1 mit einer Beschichtung 2 wurde von einem Stützenisolator 3 gehalten, und beide waren mit einem Kupferband von 1,2 mm Durchmesser aneinander befestigt. Eine Entladungselektrode 4 war bereitgestellt, indem ein Nagel an einem Abschnitt eingebracht wurde, der in einem Abstand von 75 cm von dieser Befestigungsposition angeordnet war. Eine Blitzimpulsspannung (1,2/50 μs) wurde an einem Ende der isolierten Leitung 1 angelegt, wobei deren Spitzenwert variiert wurde. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine Spannung (Entladungsspannung), die zwischen der isolierten Leitung und Masse entstand, zusätzlich zu einer Zeit bis zur Kriechstromentladung oder zum Durchschlag von einem Voltmeter 6 gemessen. Wenn eine Charakteristik der isolierten Leitung selbst geprüft wurde (ohne den Isolator), wurde der Test durchgeführt, indem der Isolator 3 durch ein Kupferband kurzgeschlossen wurde. Wenn eine Isolierleistung der isolierenden Ummantelung selbst geprüft wurde, wurde der Test durchgeführt, indem kein Nagel bereitgestellt wurde, damit keine Kriechstromentladung entstehen konnte.
2. Testergebnis
2 zeigt eine Beziehung zwischen einer Dicke der isolierenden Ummantelung und einer maximalen angelegten Spannung, um keinen Durchschlag in der isolierenden Ummantelung herbeizuführen, für beide Fälle, daß lediglich die isolierte Leitung bereitgestellt war und die Kriechstromentladungselektrode zusätzlich bereitgestellt war. Nach 2 kann, wenn die Kriechstromentladungselektrode zusätzlich bereitgestellt war, höhere Spannung als im Vergleich zu dem Fall der isolierten Leitung selbst angelegt werden. Dies beweist, daß die Kriechstromentladung die Spannung begrenzt, die auf die isolierende Ummantelung wirkt. Auch ist bewiesen, daß dieser Effekt bei größerer Dicke der isolierenden Ummantelung und bei einer negativen Polarität der Spannung (die Spannung läßt den Leiter der isolierten Leitung einen negativen Pol aufweisen und läßt die Masseseite einen positiven Pol aufweisen) spürbar ist. Wenn die negative Spannungspolarität angelegt wurde, wurde die maximale angelegte Spannung bei 4 mm oder mehr Dicke der isolierenden Ummantelung exponentiell gesteigert, und der Durchschlag trat sogar bei 6.200 kV angelegter Spannung nicht auf. 3 zeigt eine Entladungsspannung der isolierenden Ummantelung bei Kriechstromentladung. Angesichts dessen, daß die Entladungsspannung ungeachtet der angelegten Spannung im Bereich von 120 bis 180 kV gestreut ist, wenn der Isolator nicht angebunden ist, wird man mit hoher Wahrscheinlichkeit verstehen, daß die isolierte Leitung, die ein bestimmtes Level von Isolierleistung aufweist, auch dann keinen Durchschlag entstehen läßt, wenn die angelegte Spannung erhöht wird. Die Entladungsspannung ist im Bereich von 200 bis 300 kV gestreut, wenn der Isolator angebunden ist. Die kann durch die auf Grund des angebundenen Isolators verlängerte Zeit bis zur Kriechstromentladung und die erhöhte Spannung verursacht sein, die über diese verlängerte Zeit auf die isolierende Ummantelung wirkt.
Um die Auswirkung von Polarität der angelegten Spannung bei Kriechstromentladung zu prüfen, wurden eine Spannungs-Zeit-Charakteristik der Kriechstromentladung (4) und eine Beziehung zwischen angelegter Spannung und Zeit bis zum Überschlag (5) ermittelt. Es ist nachgewiesen, daß die positive Polarität beträchtlich höhere Spannung verursacht als die der negativen Polarität (4).
Da die Zeit bis zum Überschlag bei der positiven Polarität länger ist als die bei der negativen Polarität (5), darf angenommen werden, daß die Kriechstromentladung bei der positiven Polarität nicht gleichmäßig wie jene bei der negativen Polarität gebildet werden kann. Somit versteht es sich, daß die positive Polarität von Kriechstromentladung auf Grund längerer Zeit bis zum Überschlag höhere Entladungsspannung verursacht (4), was in niedrigerer maximaler angelegter Spannung resultiert (2).
Im Hinblick auf praktische Anwendungen kann dieser Effekt nicht ignoriert werden. Daher sind zwei Techniken erfunden worden, um den Effekt der Polarität zu beseitigen, und deren Vorteil ist ebenfalls durch einen Test bestätigt worden. Bei der positiven Polarität von Kriechstromentladung ist das elektrische Feld auf der Oberfläche der isolierten Leitung verändert, weil freie Elektronen im Raum auf Grund der Wirkung des elektrischen Feldes auf der Oberfläche der isolierten Leitung gebunden sind und nicht zur Entwicklung von Kriechstromentladung beitragen können.
<Ein erstes Testbeispiel>
6 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau des ersten Prüfbeispiels zeigt. Eine isolierte Leitung 7 zum Modifizieren von elektrischem Feld ist nahe der isolierten Leitung 1 zwischen der isolierten Leitung 1 und der Masse angeordnet. Jeder Leiterteil 8, der in den beiden Enden der isolierten Leitung 7 zum Modifizieren von elektrischem Feld angeordnet ist, ist mit dem Leiter der isolierten Leitung 1 an der Stelle verbunden, die in einem Abstand von 75 cm vom Isolator 3 angeordnet ist und durch eine isolierende Abdeckung 9 isoliert ist.
<Ein zweites Testbeispiel>
7 ist eine Schnittansicht, die einen Aufbau des zweiten Prüfbeispiels zeigt. Eine isolierte Leitung 10 für eine masseseitige Rückelektrode ist in Bezug auf die isolierte Leitung 1 auf der Masseseite angeordnet. Ein Leiterteil 11, der sich in einem Ende der isolierten Leitung 10 befindet und einen nicht isolierten Leiter aufweist, ist mit einer Masseklemme des Isolators 3 verbunden, während ein isolierter Teil 12, der sich in einem anderen Ende der isolierten Leitung 10 befindet und einen isolierten Leiter aufweist, zur isolierten Leitung 1 durch ein isolierendes Element 12 isoliert ist.
Wie in 8 gezeigt, kann gemäß der Technik, die die isolierte Leitung 7 zum Modifizieren von elektrischem Feld verwendet, selbst bei der positiven Polarität von Kriechstromentladung eine Spannungs-Zeit-Charakteristik verbessert werden, um eine Ähnlichkeit zu der bei der negativen Polarität von Kriechstromentladung zu zeigen, um so die Kriechstromentladung zu erleichtern. Gemäß der Technik, die die isolierte Leitung 10 für eine masseseitige Rückelektrode verwendet, entsteht der Überschlag auf der Oberfläche der isolierten Leitung 1 (Hauptleitung) bei Anlegen der negativen Polarität der Spannung, während bei Anlegen der positiven Spannungspolarität der Überschlag auf der Oberfläche der isolierten Leitung 10 für eine masseseitige Rückelektrode entsteht. Als Folge davon entsteht bei isolierter Leitung von 4 mm, bei der ansonsten Durchschlag bei 854 kV bei Anlegen der positiven Spannungspolarität entstand, auch dann kein Durchschlag, wenn die positive Polarität von 6.200 kV angelegt wird, wie auch im Falle der negativen Spannungspolarität.
<Test mit direktem Blitzschlag bei in tatsächlichem Maßstab simulierter Verteilungsleitung>
Die Technik der vorliegenden Erfindung wurde auf die simulierte Verteilungsleitung angewandt. Dann wurde ein Blitzimpuls-Starkstrom (maximale Stromstärke 17 kA, 1,5/11 μs) der von einem großen Impulsgenerator (maximale Generatorspannung 12 MV) erzeugt wurde, angelegt, um zu bestätigen, ob Kriechstromentladung über eine geforderte Distanz (75 cm) ausgebildet werden kann.
Das Testergebnis ist in Tabelle 1 gezeigt
Aus diesem Testergebnis können bezüglich einer erforderlichen Isolierungsdicke für 75 cm Kriechstromentladung die folgenden Tatsachen für den Fall angemerkt werden, daß der Blitzschlag einen Spitzenwert des Blitzimpulsstroms von etwa 17 kA aufweist (Eintrittshäufigkeit: etwa 30%).

(1) In dem Fall mit Massefreileitung kann durch 4 mm oder mehr Isolierungsdicke des Stromkabels eine Kriechstromentladung ohne Durchschlag ausgebildet werden. In dem Fall ohne Massefreileitung kann durch 6 mm oder mehr Isolierungsdicke des Stromkabels eine Kriechstromentladung ohne Durchschlag ausgebildet werden.
(2) Mithilfe der Technik zur Lösung des Problems mit der Polarität eines Blitzes kann eine erforderliche Dicke auf 3 mm oder mehr Ummantelungsdicke der isolierten Leitung in dem Fall mit Massefreileitung und auf 4 mm oder mehr Isolierungsdicke des Stromkabels in dem Fall ohne Massefreileitung verringert werden.

<Ausführungsform>
Nun werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben. 9 zeigt eine Struktur einer Ausführungsform eines Kriechstromentladungs-Blitzableiters gemäß der vorliegenden Erfindung, und 10 zeigt deren Detail (in beiden Fällen ist eine Starkstromfreileitung eine isolierte Leitung). In den Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 1 eine isolierte Leitung, bezeichnet das Bezugszeichen 2 eine Ummantelung, bezeichnet das Bezugszeichen 3 einen Stützenisolator, bezeichnet das Bezugszeichen 4 eine Entladungselektrode, bezeichnet das Bezugszeichen 13 einen Schraubteil (Hochspannungsarm) des Stützenisolators 3, bezeichnet das Bezugszeichen 14 einen Überspannungsschutzgerätskörper, bezeichnet das Bezugszeichen 15 offen liegende Leiterteile, bezeichnet das Bezugszeichen 16 einen Isolierungs-Ummantelungsteil, bezeichnet das Bezugszeichen 17 ein Verbindungselement zum gegenseitigen Verbinden der offen liegenden Leiterteile, bezeichnet das Bezugszeichen 18 eine Verstärkungsabdeckung zum Verhindern eines Ermüdungsbruchs der offen liegenden Leiterteile 15 und bezeichnet das Bezugszeichen 19 eine Isolier- und Halteabdeckung zum Halten der Entladungselektrode 4 und des Isolierungs-Ummantelungsteils 16 und Verstärken dieser Teile.
Der Überspannungsschutzgerätskörper 14 wird von einer isolierten Leitung, welche im gleichen Maße wie ein Stromkabel isoliert ist, gebildet und ist in zwei Teile gefaltet. Daher befinden sich die offen liegenden Leiterteile 15 an einem Ende der isolierten Leitung und weisen offen liegende Leiter auf, während der isolierende Ummantelungsteil 16 sich an einem anderen Ende der isolierten Leitung befindet und isoliert ist. Zwei der offen liegenden Leiterteile 15 sind durch das Verbindungselement 17 verbunden und vereinigt und sind mit einer Massenseite, z.B. dem Schraubteil 13, des Stützenisolators 3 verbunden. Der isolierende Ummantelungsteil 16 ist an der Entladungselektrode 4 befestigt, die durch die Isolier- und Halteabdeckung 19 auf der isolierten Leitung 1 angebracht ist. Zu diesem Zeitpunkt wird eine isolierte Leitung 1 von einer Nadelelektrode der Entladungselektrode 4 durchdrungen, um so im Voraus Durchschlag zu erreichen.
Wenn in dieser Ausführungsform ein Blitzüberstrom an der isolierten Leitung 1 auftritt, entsteht ein Überschlag auf der Oberfläche eines Kriechstromentladungstyps des Überspannungsschutzgerätskörpers 1, der zwischen der Entladungselektrode 4 und dem Schraubteil (Hochspannungarm) des Stützenisolators 3 angeordnet ist. Da jedoch kein Wechselstromkurzschluß induziert wird, entsteht zu keiner Zeit irgendeine Unterbrechung der isolierten Leitung und kurzzeitige Betriebsunterbrechung.
Während die Massefreileitung die isolierte Leitung in der Ausführungsform in 9 und 10 ist, ist, wenn die Massefreileitung eine blanke Leitung ist, der isolierende Ummantelungsteil 16 des Blitzableiters 14 direkt auf der Massefreileitung angeordnet.
11 zeigt eine zweite Ausführungsform, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, in der eine Entladungselektrode an beiden Enden eines isolierenden Rohres 20 bereitgestellt ist, von denen ein oder beide Enden geöffnet sind. Eine Entladungselektrode 21 ist mit der Entladungselektrode 4 verbunden, die auf der isolierten Leitung 1 angebracht ist, während eine andere Entladungselektrode 22 mit dem Schraubteil 13 des Stützenisolators 3 verbunden ist.
Im Überspannungsschutzgerät der zweiten Ausführungsform ergibt sich eine Entladung innerhalb des Rohres 20, um den Druck im Rohr 20 zu erhöhen, und ein Gas innerhalb des Rohres wird von einem offenen Ende oder beiden offenen Enden des Rohres abgeführt. Dies ermöglicht es, die Wechselstrom-Lichtbogenlöscheigenschaften zu verbessern und die erforderliche Spaltlänge zu verkürzen. Daher kann bei Blitzschlag die Entladung im Rohr 20 eher auftreten als die des Isolators.
12 zeigt eine dritte Ausführungsform, in der ein isolierendes Rohr 23, dessen eines Ende oder dessen beide Enden geöffnet sind, das Äußere eines Überspannungsschutzgerätskörpers mit Kriechstromentladung 14, wie z.B. des Geräts der ersten Ausführungsform nach 9 und 10, abdeckt. Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist ein Ende des Überspannungsschutzgerätskörpers 14 mit der Starkstromfreileitung (z.B. der isolierten Leitung 1) verbunden, während ein anderes Ende desselben mit der Masseseite (z.B. dem Schraubteil 13) des Stützenisolators 3 verbunden ist.
13 zeigt eine vierte Ausführungsform, in der ein isolierendes Rohr 24, dessen eines Ende oder dessen beide Enden geöffnet sind, sich zwischen der isolierten Leitung des Überspannungsschutzgerätskörpers mit Kriechstromentladung 14 der ersten Ausführungsform befindet, um so das isolierende Rohr 24 auf dem Inneren der isolierten Leitung des Überspannungsschutzgerätskörpers mit Kriechstromentladung 14 zu positionieren, und eine Elektrode 25, die mit der Starkstromfreileitung zu verbinden ist, in ein offenes Ende des isolierenden Rohrs 24 eingeführt ist, das sich an der Seite der isolierenden Ummantelung 16 befindet. Wie im Fall der ersten Ausführungsform ist ein Ende des Überspannungsschutzgerätskörpers 14 mit der Starkstromfreileitung (z.B. der isolierten Leitung 1) verbunden, während ein anderes Ende desselben mit der Masseseite (z.B. dem Schraubteil 13) des Stützenisolators 3 verbunden ist.
14 zeigt eine fünfte Ausführungsform, die keinen Bestandteil der vorliegenden Erfindung bildet, in der eine Rückelektrode 28 im Inneren oder innerhalb einer isolierenden Schicht 27 eines isolierenden Rohres 26 bereitgestellt ist, wobei die Rückelektrode 28 an einem Ende des isolierenden Rohrs 26 ausreichend isoliert und an einem anderen Ende des isolierenden Rohres 26 offen liegend ist, eine Elektrode 29, die mit der Starkstromfreileitung zu verbinden ist, in das eine Ende des isolierenden Rohres 26 eingeführt ist, das die Rückelektrode 28 isoliert, eine Elektrode 30, die zu erden ist, an dem anderen Ende des isolierenden Rohres 26 bereitgestellt ist, die die Rückelektrode 28 freilegt und ebenfalls mit der Rückelektrode 28 verbunden ist, die Elektrode 29 mit der Starkstromfreileitung verbunden ist und die Elektrode 30 mit einer Masseseite eines Isolators 30 verbunden ist.
Gemäß der ersten bis fünften Ausführungsform wird ein Merkmal bereitgestellt, um durch Einbringen einiger Entladung der Rückelektrode innerhalb des Rohres eine verbesserte Blitzschutzleistung und eine kompaktere Struktur zu erreichen, um die Kriechstromentladungscharakteristik und die Wechselstrom-Lichtbogenlöscheigenschaften zu verbessern. Insbesondere weist im Überspannungsschutzgerät der fünften Ausführungsform die Rückelektrode eine röhrenförmige Form auf, die einem elektrischen Feld zur Masse weniger ausgesetzt ist, so daß eine Wirkung eines polaren Effekt der Kriechstromentladung weiter reduziert werden kann.
(1) Maximalwert der Spaltlänge (L_gmax)
Bei einem direkten Blitzschlag, der einen Blitzimpulsstrom zur Hauptleitung von 17 kA aufweist, wird der Maximalwert der Spaltlänge ermittelt, bei dem es zu keinem Überschlag am Stützenisolator kommt.
Nach diesen Testergebnissen wird angesichts dessen, daß Isolator Nr. 6 geschützt werden sollte und die Dicke des isolierenden Rohres 6 mm oder weniger betragen sollte, L_gmax zu 30 cm gesetzt.
(2) Innendurchmesser des Rohres und Minimalwert der Spaltlänge (L_gmin)
Ein Einfluß des Innendurchmessers des Rohres wurde geprüft. Der Test wurde mit 1 m Rohr durchgeführt, dessen beide Enden geöffnet waren. Prüfling: EPR ∅ 4,8, Glas ∅ 6, Chloroethen ∅ 12, Acryl ∅ 18.
Das Ergebnis ist in Tabelle 15 gezeigt
Durch das Ergebnis nach 15 ist nachgewiesen, daß L_gmin im Bereich des Innendurchmessers von ∅ 6 oder mehr in direkter Proportion zum Querschnitt des Rohres länger wird und L_gmin länger wird, wenn der Innendurchmesser klein ist (∅ 4,8).
(3) Zustand bei Übergang auf Wechselstrom
Der Zustand beim Übergang auf Wechselstrom wurde beobachtet. Selbst beim Übergang auf Wechselstrom (∅ 12, Spaltlänge 25 cm) wird ein Lichtbogen, der durch Kurzschlußstrom verursacht ist, innerhalb einer Halbwelle gelöscht und hat somit nur geringe Auswirkung auf das System. Auch kann eine hervorragende Zwangs-Leitungsladung erreicht werden, und man kann zu dem Urteil kommen, das jedwedes Problem der Stromversorgung auch beim Ausfall des Blitzschutzes keiner Aufmerksamkeit bedarf, weil ein Lichtbogen, der durch Rückblitzschlag verursacht ist, innerhalb einer Halbwelle gelöscht werden kann.
Wie oben beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile bereit:

(1) Da die Durchschlagsspannung des Überspannungsschutzgeräts mit Kriechstromentladung niedriger als die des Isolators ist, steht sie nicht im Zusammenhang mit den Isolierleistung einer Starkstromfreileitung. (Es ist möglich, Gegenmaßnahmen für alle vorhandenen Anlagen zu entwickeln.)
(2) Die Entladungsspannung kann niedriger begrenzt werden, weil die Struktur nicht mit Isolatoren kombiniert werden muß. (Angeblich ist die Entladungsspannung kleiner oder gleich der der Isolierung Nr. 10.)
(3) Durch Anordnen zweier isolierter Leitungen entlang einander wird ein Zwischenraum bereitgestellt, der ein verändertes elektrisches Feld auf der Oberfläche der Freileitung aufweist, so daß ungeachtet der Polarität von Blitzüberstrom, der in der Starkstromfreileitung verursacht wird, stabiler Überschlag erzeugt werden kann.
(4) Dieses Gerät kann nicht nur beim Wegteil, sondern auch beim Blitzschutzteil angewandt werden.
(5) Beim Montieren des Geräts zeigt es hervorragende Betriebseigenschaften.
(6) Durch Verengen des Leiters, der sich innerhalb des Überspannungsschutzgeräts mit Kriechstromentladung befindet, und dessen Verwendung als Sicherung kann der dynamische Wechselstrom auch bei Ausfall der Kriechstromentladung (Durchschlag) gesperrt werden.
(7) Die Kosten für Blitzschutzmaßnahmen können weiter als die bei ZnO reduziert werden.
(8) Kein begrenzter Widerstandsbetrag gegen Entladung wie bei ZnO.

Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann in einem Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung zum Verhindern von Unterbrechung einer isolierten Leitung und von kurzzeitiger Betriebsunterbrechung von Stromnetzen auf Grund eines Blitzüberspannungsstoßes genutzt werden, der nahe einem Tragisolator in Starkstromfreileitungen auftritt.

Claims

Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung zur Verwendung in einer Freileitung, welches einen Überspannungsschutzgerätskörper (14) umfaßt, der von einer isolierten Leitung, welche im gleichen Maße wie ein Stromkabel isoliert und in zwei Teile gefaltet ist, gebildet wird, wobei der Überspannungsschutzgerätskörper (14) einen offen liegenden Leiterteil (15) und einen isolierenden Ummantelungsteil (16) umfaßt, wobei einer von dem offen liegenden Leiterteil (15) und dem isolierenden Ummantelungsteil (16) an der Freileitung angebracht ist und der andere von dem offen liegenden Leiterteil (15) und dem isolierenden Ummantelungsteil (16) mit dem Masseteil eines Isolators (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierte Leitung derart in zwei Teile gefaltet ist, daß die zwei gefalteten Teile in engen Kontakt miteinander gebracht werden.
Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung nach Anspruch 1, welches des weiteren einen Isolierschlauch (23), dessen eines Ende oder dessen beide Enden geöffnet sind, umfaßt, wobei der Isolierschlauch (23) das Äußere des Überspannungsschutzgeräts mit Kriechstromentladung (14) überdeckt, wobei ein Ende des Überspannungsschutzgeräts mit der Freileitung verbunden ist und das andere Ende des Überspannungsschutzgeräts mit dem Masseteil des Isolators verbunden ist.
Überspannungsschutzgerät mit Kriechstromentladung zur Verwendung in einer Freileitung, welches einen Überspannungsschutzgerätskörper (14) umfaßt, der von einer isolierten Leitung, welche im gleichen Maße wie ein Stromkabel isoliert und in zwei Teile gefaltet ist, gebildet wird, wobei der Überspannungsschutzgerätskörper (14) einen offen liegenden Leiterteil (15) und einen isolierenden Ummantelungsteil (16) umfaßt, wobei einer von dem offen liegenden Leiterteil (15) und dem isolierenden Ummantelungsteil (16) an der Freileitung angebracht ist und der andere von dem offen liegenden Leiterteil (15) und dem isolierenden Ummantelungsteil (16) mit dem Masseteil eines Isolators (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß es des weiteren umfaßt: Einen Isolierschlauch (24), dessen eines Ende oder dessen beide Enden geöffnet sind, wobei sich der Isolierschlauch zwischen der isolierten Leitung des Überspannungsschutzgeräts (14) mit Kriechstroment ladung auf der Innenseite der isolierten Leitung des Überspannungsschutzgeräts mit Kriechstromentladung (14) und einer an die Freileitung anzuschließenden Elektrode (25) befindet, wobei die Elektrode (25) in ein offenes Ende des Isolierschlauchs (24), das auf der Seite der isolierenden Ummantelung des Überspannungsschutzgerätes (14) liegt, eingeführt wird.