Überspannungsableiter. Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter, dessen Ableiterele- mente in einem mit einer Bruchsicherung ausgerüsteten Isoliergehäuse untergebracht sind.
Das normale Arbeitsgebiet eines Über spannungsableiters erstreckt sich bekanntlich auf Beherrschung von Ableitströmen, die in folge mittelbarer Blitzschläge in der Frei leitung induziert werden und solche, die durch einen unmittelbaren Blitzschlag in die Leitung selbst, aber in grosser Entfernung- von der Station, entstehen. Hierbei handelt es sich meist um Stromstärken in der Grössen; ordnung von einigen Hunderten von Ampere derartige Stromstärken werden vom Ableiter ohne weiteres bewältigt.
Bekanntlich können aber die Überspan nungsableiter zerstört werden; wenn der Widerstandsbaustoff der Elemente seine charakteristischen Eigenschaften infolge star ker elektrischer bezw. thermischer Überbean- spruchengen verliert. Dies kann z. B. ein treten, sobald die Betriebsspannung unzu lässig hoch ansteigt oder länger andauernde Überspannungen im Gefolge intermittierender Erdschlüsse den Ableiter beanspruchen. Unter dem Einfluss der hohen hierbei auftretenden Wärmeentwicklung kann dabei ein Teil der den Ableiter, d. h. die Ableiterelemente bil denden Baustoffe verdampfen. Hierbei steigt der Druck im Innern des geschlossenen Ab leitergehäuses verhältnismässig langsam an.
Uni das keramische, in der Regel als Por zellangehäuse ausgeführte Isoliergehäuse des Ableiters von derartigen Drucksteigerungen zu schützen, ist es bekannt, Bruchsicherungen vorzusehen.
Beim Einschlag eines Blitzes in die Lei tung in unmittelbarer Nähe des Ableiters wird dieser von zwar kurzzeitig andauernden, jedoch sehr hohen Strömen in der Grössen ordnung von 100 000 A und darüber durch flossen, so dass auch hierbei durch die Ver- dampfung des Metalles an den Elektroden und durch Freiwerden von Gas aus dem Widerstandsbaustoff erhebliche, und zwar plötzlich auftretende Überdrfielze im Innern des Ableitergehäuses entstehen können.
Bis jetzt wurde jedoch der Zwischenraum in dem Gehäuse zwischen den Ableiterelementen, insbesondere den Widerstandsscheiben, und dem Isoliergehäuse im Hinblick auf eine möglichst gedrungene Bauart und daher eine äuLierste Werkstoffersparnis, sowie mit Rück sicht auf die gewünschte Zentrierung der Ableiterteile, insbesondere der Widerstands scheiben, so klein gewählt, wie es mit Rück sicht auf die Toleranzen bei der Herstellung des Porzellangehäuses und der Ableiterele- mente nur möglich war.
Bei Ableitern mit Bruchsicherung kann daher bei plötzlich auf tretendem starkem Gasüberdruck in der näch sten Umgebung des Entstehungsortes der Gase, also irgend einer Stelle der- Ableiter säule, der Gasdruck so steil ansteigen, dass der näehstbenachbarte Wandungsteil des Iso liergehäuses überbeansprucht und zerstört wird, bevor der Druck an der absichtlich schwach gehaltenen Bruchsieherungsstelle hinreichend gross geworden ist, um diese zum Ansprechen zu bringen.
Diese Nachteile werden durch die Erfin dung beseitigt. Hierbei beschreitet die Er findung einen für Lberspannungsableiter neuartigen, vorteilhaften Weg, der zunächst den bisherigen Bestrebungen nach möglichst weitgehender Baustoffersparnis zuwiderzulau fen scheint, der jedoch bei einer näheren Betrachtung zu gegenteiligen Feststellungen führt. Dabei geht die Erfindung davon aus, dass die Kraft, welche das Gehäuse zu zer sprengen sucht, einfach proportional dem Gehäusedurchmesser zunimmt, während der Ausdehnungsraum quadratisch reit denn Dureh- messer, hinaufgeht.
Der Überspannungsableiter nach der Er findung zeichnet sieh dadurch aus, dass die Differenz des vom Isoliergehäuse eingeschlos senen Raumes und des Volumens der Ab leiterelemente selbst ein Vielfaches derjenigen Differenz der genannten beiden Rauminhalte beträgt, welche sich ergibt, wenn man das Isoliergehäuse der- durch die Ableiterelemente gebildeten Säule so eng anpasst, wie es mit Rücksicht auf die Herstellungstoleranzen des keramischen Gehäuses möglich ist.
Diese Massnahmen führen zum überraschenden Er gebnis, dass man trotz der Vergrösserung des Gehäusevolumens mit praktisch demselben oder sogar geringerem Materialaufwand aus kommen kann wie bisher, weil die @#,'and- stärke des Gehäuses viel schwächer gewählt werden kann und trotzdem dafür gesorgt ist, dass infolge der Herabsetzung der Steilheit des Druckanstieges in dem zwischen der innern Gehäusewandung und der Ableiter- säule vorgesehenen Raum eine Zertrümmerung stets nur an der Bruchsicherungsstelle auf tritt.
Beim Erfindungsgegenstand wird daher ein brisantes Zerspringen des Ableitergehärr- ses bei geeigneter Bemessung verhindert werden können und es wird der Vorgang der Drucksteigerung weniger plötzlich gemacht, so dass die vorgesehenen Einrichtungen (Bruch sicherung) für die Entlastung von zu starkem innerem Überdruck auf alle Fälle rechtzeitig in Tätigkeit treten können, tun das Zersprin gen des Isoliergehäuses zu verhüten.
Da durch die Erfindung die in unmittelbarer Nähe des Ableiters auftretenden Blitzeinschläge prak tisch mit Sicherheit beherrscht werden kön nen, so ermöglicht der Erfindungsgegenstand für die Überspannungsableiter ein Gebiet zu erschliessen, das von den bisherigen Ableitern nicht erfasst werden konnte.
In der Zeichnung sind Beispiele des Er- firrdr,irrgsgegeiistandes veranschaulicht. Es zei gen Fig. 1 die Bauart des Überspannungs- ableiters, Fig.2 eine xchenratische Darstellung zur Erläuterung des allgemeinen Lösungs gedankens nach der Erfindung.
Nach Fig. 1 sind die aktiven Teile des liberspannungsableiters allseitig von einem aus keranri#ebern Werkstoff, insbesondere Porzellan, bestehenden Isoliergehäuse 1 nebst einer von einer Bruchsicherung 2 getragenen Platte abgeschlossen.
Die Ableiterelenrente bestehen aus einer, insbesondere aus Kugel elektroden gebildeten Vorfunkenstrecke 3, einer Löschfunkenstrecke 4 und einer Wider standssäule 5, die zwischen dem Leitungs- arischluss 6 und der Erdanschlussschraube 7 liegen und elektrisch hintereinandergeschaltet sind. Die Löschfunkenstrecke und die Wider standssäule enthalten übereinandergeschichtete leitende Widerstandsscheiben, die voneinander mittels isolierender Abstandsscheiben getrennt sind.
Bezeichnet man mit V den vom Isolier- gehäuse eingeschlossenen Rauminhalt; mit v den Rauminhalt der Ableiterelemente selbst und mit G die durch die Einwirkung eines Blitzes aus dem Ableiterelement freiwerdende Gasmenge, so lässt sich der entstehende Über druck p in dem Isoliergehäuse durch die Beziehung
EMI0003.0013
ausdrücken.
Wird nun der Raum V=v ge genüber demjenigen bisheriger Bauart um ein Vielfaches vergrössert, so gelingt es auf diese Weise zu eireichen, dass die Bruch platte mit Sicherheit anspricht, ohne dass irgend ein Wandungsteil des Gehäuses durch plötzlich auftretenden Überdruck überbean sprucht wird.
Die Vergrösserung des Raumes V-v kann hierbei entweder, wie in Fig. 1 dargestellt ist, dadurch erfolgen, dass man nur den in Fig. 1 mit s bezeichneten seitli chen Spalt, der bei den bisherigen Ausfüh rungen der Ableiter im wesentlichen durch Toleranzen bei der Herstellung bedingt war;
durch die Wahl des Durchmessers entspre chend vergrössert, wobei der Abstand zwischen dem untern Ende der Säule und der Bruch sicherung jedoch nicht vergrössert zu werden braucht, oder aber dass man gemäss der sche matischen Darstellung nach Fig. 2 das Ge häuseinnere mit bis jetzt üblichem, im we- sentlichen durch Toleranzen bei der Herstel lung bedingten Fassungsvermögen mit einem zusätzlichen Ausdehnungsraum von der Grösse Vi verbindet.