CH217062A - Hochspannungs-Schmelzsicherung für hohe Abschaltleistungen. - Google Patents

Description

      Hochspannungs-Schmelzsicherung    für hohe     Abschaltleistungen.       Es sind     Schmelzsicherungen    mit Füllun  gen aus nicht gasabgebenden Stoffen wie  Quarzsand- oder Aluminiumoxyd bekannt.  Diese     Sicherungen        weisen    gegenüber den       odenannten        Ausblassicherungen    den grossen  Vorteil auf, dass sie den     Kurzschlussstrom        be-          ..,

  renzen    und infolgedessen bei richtiger     Be-          rnessung    sehr grosse     Abschaltleistungen        be-          lzerrschen.    Dabei ist allerdings.     Bedingung,     (lass die Länge des Schmelzleiters ein     be-          stimmtes    Mass, das nur     durch    langwierige       Versuche,    in einem     Hochleistungsprüffeld        be-          timmt    werden kann, nicht unterschreitet.

    Wird nun die     Schmelzleiterlänge    um     ein    ,ge  wisses Mass     vergrössert,    so     entstehen    im  Augenblick des     Durchschmelzens    des     Siche-          rungsleiters.    grosse     Überspannungen.    Der  Vorgang beider normalen Sicherung ist etwa  folgender: Im Augenblick des Kurzschlusses  steigt der Strom an; der Schmelzleiter wird  flüssig und beginnt zu verdampfen. Der       Sehmelzleiterquerschnitt    wird immer     kleiner     und damit der     Widerstand    der     Sicherung     immer grösser.

   Der entstandene Metalldampf         ist        isolierend,        @da        er    die     T'herrmo-Ionäsations-          Spannung    noch nicht erreicht hat. Zufolge  der grossen     Widerstandszunahme    der Siche  rung kann der Strom nicht mehr zunehmen,  und es     ist    der sogenannte     Verdampfungs-          strom    der     betreffenden        Sicherung    erreicht.

    Der Leiterquerschnitt nimmt aber immer  noch mehr ab,     und        der        Widerstand        vergTö-          ss-ert    sich noch     weiter,        so,dass    auch der Strom  abnimmt, das heisst
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       wird    negativ. Zu  folge der im     Kurzschlussstromkreis        vo-rhan-          .denen        Induktivität    von der Grösse L wird  an der Sicherung eine     Überspannung    U von  der Grösse
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   auftreten.

   Diese Über  spannung     wird    so gross, dass die     isolie-          rende        M@etalldampfaümosphäre        @durchs,chla-          gen    wird, was aber erst bei dem vielfachen  Wert der     Nennspannung        ,gesebueht.    Jetzt erst  entsteht der eigentliche Lichtbogen der Si  cherung.

   Infolge des vorhandenen Füllmittels  muss der Lichtbogen jedoch     in    sehr engen  Kanälen brennen und erzeugt daher eine      grosse     Lichtbogenspannung,    bis beim natür  lichen Nulldurchgang des Stromes die     Lö-          sehung    stattfindet.  



  Die Erfindung     befasst    sich mit der Lo  sung. die     Abschaltleistung    möglichst hoch zu  treiben und dabei Überspannungen     auf    ein       ungefährlielies    Mass zu vermindern.

       Syste-          ma.tische        Versuche    in der     Hochleistungs-          anla.ge    haben gezeigt,     da.ss    zur Erreichung  einer grossen     Abschaltleistung    die Schmelz  leiterlänge in Zentimeter mindestens den  5fachen Wert der     Nennspannung    in     kV    be  sitzen muss und die beim Durchschmelzen des       Sehmelzleiters    an der Sicherung auftreten  den Überspannungen auf den     1,5faehen    Be  trag der     Nennspannung    der Sicherung be  grenzt werden müssen.

   Gegenstand der Er  findung ist: demnach eine     Hoelispannungs-          Sehmelzsieherun-    für hohe     :!lbsclia@t@eistun-          gen,    deren     Schnielzleitei@    eine auf diesen Er  kenntnissen beruhende     Ausbildung    hat.

   Es  halt sich als     z@veckmä.13ig        erwiesen,    hierfür  einen bandförmigen Schmelzleiter     ziz    ver  wenden, der über seine     ganze    Länge eine kon  tinuierliche     Querselinittsänderung    im Ver  hältnis 1 : 1,5 bis 1 : 3, bezogen auf die extre  men     Querschnittswerte,    das heisst     diejenigen     in der Bandmitte und an den Bandenden auf  weist.  



  Die Verwendung von     Schmelzleitern    mit  von beiden Seiten nach der Mitte abnehmen  dem Querschnitt ist bekannt.     Fig.    1 der bei  liegenden Zeichnung zeigt schematisch und  in Ansicht diesen bekannten     Schmelzleiter     für Niederspannungssicherungen. Bei diesem  Schmelzleiter handelt es sich darum, den  Schmelzart an einen     bestimmten,    von den An  schlüssen des     Schmelzleiters    entfernten Punkt  zu verlegen.  



       Für        Hochspannungssicherungen    ist ein       Scmelzleiter        bekannt    geworden,     dessen    Quer  schnitt. wie     Fig.    ? zeigt, auf einer     Länge        a          gIeiehmässig    ist und im Anschluss an diese  Länge nach den     Anschlussenden    c hin zu  nimmt.

   Die Gestaltung dieses Schmelzban  des erfolgte aber nach andern     Überlegungen     als nach     vorliegender        Erfindung,    für die         Fig.    3 eine     lx@ispitlsweise    Ausführungsform  zeigt.  



  Ein aus einem Band von der Form nach       Fig.    3     bestehender    Schmelzleiter schmilzt  zuerst an der in der Mitte der Bandlänge A       ("elegenen    schmalsten Stelle b durch. Der       entstehende    Metalldampf isoliert, wird aber  durch die     entstehende        Überspannung        durch-          schlagen.        Diese        Überspannung    ist.

   jedoch sehr  klein, (la es sich nur um eine kurze     Metall-          dampfstreeke    handelt, und es entsteht in die  sem     Teilab & ohnitt    der Lichtbogen mit ioni  sierten Metalldämpfen. Der Lichtbogen ver  längert sich nun     selbsttätig    durch Abbren  nen der Bandenden von der Mitte des Leiters  aus     "langsam"    gegen die     beiden    Enden     c     hin.

   Um nun     diese    Wirkung richtig     auszu-          nÜtzen,    muss das Verhältnis des     Querschnit-          tes    in der     Mitte    zu demjenigen an den Band  enden in ganz     bestimmten    Grenzen liegen.       Ist    dieses Verhältnis zu ,gross,     entstehen        wie     bei den normalen Sicherungen grosse Über  spannungen. Ist jenes Verhältnis zu klein,  so beginnt wohl der     beschriebene    Vorgang  von der     Mitte    aus; aber das Band kommt  nicht mehr auf der ganzen Länge zum  Durchschmelzen.

   Da nun die     Schmelzleiter-          länge    zu klein ist, kann die Sicherung nicht  mehr     grosse        Abschaltleistungen    beherrschen  und explodiert. Die eingehenden Versuche  stellten     fest,    dass das Verhältnis dieser Quer  schnitte an den Stellen b und c in     Fig.    3  zwischen 1 : 1,5     bis    1 : 3 liegen muss, um  beiden Forderungen     gerecht    zu werden.  



  Die in     Fig.    3     angegebene    kontinuierliche       Querschnittsänderung    kann auf mechanische  Art oder durch Atzung des     Schmelzleiters     auf chemischem Wege erzielt werden.  



  Wie     bereits    erwähnt, beruht die Entste  hung der Überspannung im Augenblick     des          Verda.mpfens    des Schmelzleiters darauf, dass       der        entstehende        Metalldampf        isoliert.        Be-          kanntlich    sind alle Metalldämpfe bis zu etwa       3()O0    Grad     isolierend,

          und    erst     bei        Überschrei-          tung    dieser     Temperaturen    werden sie durch       Thermo-Ionisation        leitend.    Je höher     diese     Temperatur,     desto        besser        leitend        ist        der     Metalldampf.

   Wird zum     Beispiel    an     Stelle         von Silber, das eine     Vordampfungstempera-          tur    von etwa 2000 Grad aufweist, ein     anderes.     Metall mit einer     Verdampfungstemperatur     von etwa     ä000-3500    Grad, zum Beispiel  Wolfram     verwendet,    so wird die Überspan  nung wesentlich verkleinert.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Hochspannungs-Schmelzsieherung fürhohe Abschaltleistungen, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung,des Schmelzleiters, dass seine Länge in Zentimeter mindestens den 5fachen Wert der Nennspannung in kV besitzt und die beim Durchschmelzen des Schmelzleiters an der Sicherung auftreten den Überspannungen:

   durch die Sicherung selbst auf den 1,5fachen Betrag ihrer Nenn spannung begrenzt sind. UNTERANSPRüCHE 1.

   Hochspannungs-Schmelzsicherung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmelzleiter als Band ausgebildet ist, das über die Schmelzleiterlänge eine konti nuierliche Quers,chnittsänderung sm Verhält nis 1 : 1,5 bis. 1 : 3, bezogen auf die extre men Querschnittswerte, aufweist.

   2. Hochspannungs-Schmelzsieherung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfungstemperatur des. Schmelz leiters über 3000 C, das heisst in der Nähe ,der Thermo-Ionisation des, Metalldampfes liegt.