CH255823A - Uberspannungsableiter, insbesondere für höhere Spannungen. - Google Patents

Description

      Überspannungsahleiter,    insbesondere für höhere Spannungen.         -Die    heutigen     L        berspannungsableiter    für  Höhere     Spannungen    bestehen fast allgemein       aus    einer Funkenstrecke und einem     span-          uiingsa.bhängigen    Widerstand, wobei sowohl  die Funkenstrecke als auch der Widerstand       aus    einzelnen     aufeinandergestapelten        Eie-          weiiten        aufgebaut    sind.

   Meist sind die     'Vi-          derstandseleniente    und die     Funkenstrecken-          tlemente    in je einem Stapel vereinigt.     und     die beiden Stapel übereinander angeordnet; es  können aber     ,auch        'Widerstandselemente    und       Funkenstreckenelemente    abwechslungsweise  in einem Stapel vereinigt sein.

   In allen diesen       hallen    ist die Bauhöhe des Ableiters     be-          :t.inimt    durch die Summe der Höhen aller       Widerstandselemente    und aller     Funken-          ;treckenelemente.    Da in Ableitern für höhere       \Tennspaannungen    viele Elemente aufeinander  geschichtet werden     müssen,    erhalten diese  Ableiter eine grosse Bauhöhe.  



  Um diesem     Nachteil    zu begegnen, wurde       =ehon    vorgeschlagen, die     Funkenstrecken-          iindWiderstandselemente    in mehreren     neben-          tinanderstehenden    Stapeln anzuordnen.

   Die  Stapel     müssen    dann durch     Isolierzwischen-          lagen    in Gruppen getrennt werden, und     zwi-          -clien    zwei     Gruppen    des einen Stapels muss  je eine     Giuppe    der übrigen Stapel geschaltet  werden.

       Fig.    1 der beiliegenden Zeichnung       Teigt    dies     schematisch    an einem Beispiel, bei  dem die     Funkenstrechenelemente    und die     ZVi-          derstandsrdemente    je in einem von zwei     ne-          heneinanderstehenden    Stapeln angeordnet       @iiid.        'Natürlich        können    auch mehr als zwei    Stapel vorhanden sein, von denen jeder so  wohl     Funkenstreckenelümente    als auch Wi  derstandselemente     enthalten    kann.

   Es ist  leicht ersichtlich, dass die Anordnung der  Elemente in mehreren Stapeln mit den     zwi-          sohen    .den Stapeln notwendigen Verbindun  gen und Isolationen eine wesentliche Kom  plikation im Aufbau des Ableiters bedeutet.  



  Demgegenüber bringt die vorliegende Er  findung wesentliche Vorteile, indem die Ele  mente der Funkenstrecke     un.d    des Widerstan  des abwechslungsweise in nur einem Stapel  angeordnet sind, eine Reduktion der Bau  höhe des Ableiters aber durch die besondere  Formgebung und Anordnung dieser Elemente  erreicht wird, derart, dass diejenigen Teile  der     Funkenstreckenelement.e,    welche die  grösste Höhenausdehnung     aufweisen,    neben  eine seitliche     Begrenzunbsfläche    der ansto  ssenden Widerstandselemente zu liegen kom  men.  



  Die     Fig.        \?    und 2a zeigen ein     einfaehes     Ausführungsbeispiel des vorliegenden     Erfin-          dung,sgegensta.ndes    im Auf- und Grundriss.

    Die Widerstandselemente 1 und die Funken  streckenelemente,     bestehend    aus den Elektro  den 2 mit dem     Funkenspalt    4 und der     Isolier-          echeibe   <B>3,</B> sind     abwechslungsweise,        aufeinander-          gestapelt.    Derjenige Teil .der     Funkenstrecken-          elemente,    der zwischen die Widerstandsele  mente zu liegen kommt, nämlich der flache  Teil 2a der Elektroden 2 und die Isolier  scheibe d. ist nur von geringer Höhe;

   der  jenige Teil dagegen, der eine grössere Höhe      aufweisen muss, nämlich der aufgebogene  Teil 2b der Elektroden 2 mit den Funken  elektroden und dem     Funkenspalt    4, kommt  ausserhalb neben -die Widerstände zu liegen  und beeinflusst daher die Bauhöhe des Ab  leiters nicht.  



  Da die Ableiter normalerweise in runde  Isolatoren eingebaut werden, ist eine kon  zentrische Anordnung aller Teile von Vor  teil.     Fig.    3 zeigt ein solches     Ausführungs-          beispiel    im Schnitt. Die     Funkenstreckenele-          mente    sind hier so ausgebildet, dass sich die  Partie     mit,der    grössten Höhenausdehnung in  deren Mitte befindet und konzentrisch in .die  mittlere     Aussparung    der ringförmigen Wi  derstandselemente zu liegen kommt. Damit  Überschläge zwischen benachbarten     Funken-          streekenelementen    ausgeschlossen werden.

    können die letzteren noch durch     Isolierschei-          ben    5 voneinander getrennt sein.  



  Die Elektroden 2 der Funkenst.recken  elemente können aus Blech gepresst sein.  Links und rechts in     Fig.    3 sind zwei Ausfüh  rungsvarianten angegeben. Bei der Variante  links ragen die Elektroden nur so weit zwi  schen die Widerstandselemente, als zur ein  wandfreien Abstützung .der letzteren notwen  dig     ist.    Die Elektroden werden dadurch rela  tiv     klein,    was für ihre Fabrikation (Pres  sung) von Vorteil ist.

   Bei der Variante rechts  ist die auf :der     Isolierscheibe    3 aufliegende  Fläche der Elektroden 2     gleich    der Stirn  fläche der     Widerstandselemente    gewählt, wo  durch sieh eine relativ grosse Kapazität der       Funkenstreckenelemente    ergibt. Beide Vor  teile werden vereinigt bei der zweiteiligen  Ausführung     .der    Elektroden gemäss     Fig.    4.

    Die beiden     Teile    - der mit den     Auspressun-          gen    versehene Teil 2b und der flach;  Ring 2a - sind durch eine Metallschicht an  den Kontaktflächen der     Widerstandselemente          (Metallisierung    oder     aufgelegte        Metallfolie)     elektrisch miteinander verbunden.  



  Die Vergrösserung der     Kapazität    der     Fun-          kenstreckenelemente    verbessert die Span  nungsverteilung     längs    des     Ableiters;    sie wird  daher zweckmässig noch durch weitere Mass  nahmen unterstützt. So, indem man die Iso-         lierscheiben    3 aus einem Material     mit        einer          Dielektrizitätskonstante    von     mindestens    10  herstellt und so .dünn hält, als im Hinblick  auf die Durchschlagsfestigkeit dieses Mate  rials zulässig     ist.     



       Ausser    der natürlichen     Elektrodenkapa-          zität    können natürlich auch andere, an und  für sich bekannte Mittel, wie zusätzliche W i  derstände und Kapazitäten, zur Steuerung  der Spannungsverteilung längs des Ableiters  verwendet werden.     Fig.    5 zeigt hierzu ein       Ausführungsheispiel,    bei dem ein Steuer  widerstand 6 - vorzugsweise ein spannungs  abhängiger Widerstand mit ventilartiger       Strom-Spannungs-Charakteristik    (z. B.     Si-          lizium-Karbid)    - zwischen die beiden Elek  troden jedes     Funkenstreokenelementes    ge  schaltet ist.

   Eine weitere     Möglichkeit    besteht  in der Überbrückung von mehreren Funken  streckenelementen durch ein Steuerelement.  Ein anderes Beispiel der Spannungssteuerung  zeigt     ,schematisch        Fig.    6. Der ganze aus Fun  kenstrecken- und Widerstandselementen auf  gebaute aktive Teil ist hier konzentrisch in       einen        kapazitiven    Spannungsteiler     eingebaat,     welch letzterer in bekannter Weise aus einer  Isolierhülse mit sich überlappenden     Metail-          einlägen    besteht.

   Der Spannungsteiler kann  auf beiden Seiten direkt mit .den Ableiter  anschlüssen verbunden sein, oder es kann  ihm - wie dies     Fig.    6 andeutet - minde  stens auf einer Seite ein     Ohmscher    oder in  duktiver     Widerstand    vorgeschaltet sein, wel  cher derart dimensioniert ist, dass er nur bei  raschen, innerhalb weniger     [4s    sich     abspielen-          .den        Spannungsschwankungen:

      einen     wesent-          'liehen    Spannungsabfall     bewirkt    und so die  Steuerung der Spannungsverteilung am Ab  leiter verzögert und damit eine Reduktion  des     Stossfaktors    des Ableiters verursacht. In  analoger Weise kann der aktive Teil der       Ableiter    auch in einen     Ohmschen    Spannungs  teiler - z. B. ein aus einem Halbleitermate  rial (z.

   B.     Silizium-Karbid)    mit ventilartiger       Strom-Spannungs-Charakteristik    hergestell  tes Rohr     -,eingebautwerden.Auch        indiesem     Fall ist eine Reduktion des Stossfaktors des  Ableiters möglich, wenn     nämlich    dem Ohm-      scheu     Spannungsteiler,    mindestens auf einer  Seite, ein induktiver     Widerstand        vorgesühal-          lct    wird.  



  Die     Fib.    3 und 5, die nur die     wesentlichen     Merkmale des     Erfindunbsbebenstandes        ver-          an@.chaulichen    sollen, zeigen nicht, wie     di-          einzelnen    Bestandteile gegeneinander zen  triert werden sollen. Diese Zentrierung kann  durch besondere Führungselemente oder       durch        irgend\velche        ineinanderpassende        Un-          i#l,enlieiten    in den Oberflächen der     aufeinan-          derlit-enden    Bestandteile erfolgen.

   Als     Bei-          ,piel    ist in     Fib.    7 eine Zentrierung durch  einen zentralen Führungsstab     dargestellt.          Links    ist eine     Variante    ohne, rechts eine       Variante    mit. einem ,die     Funken:streckeneie-          rnt#nte        überbrünkenden        Steuerwiderstand    6       @@fzeicslinet.    alle Bestandteile, mit.

   Ausnahme       i1(@r        I#;olier:cheiben    3, sind über die Isolier  teile 5 am     Führungsstab    7 zentriert. Die     dün-          nf@ii        Isolierscheiben    3 werden     zweckmässig        je-          weHauf   <I>eine</I> der     Elektroden    ? aufgeklebt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Uberspannungsableiter, insbesondere für höhere Spannungen, bestehend aus Funken- ,4reeL-e und spannungsabhängigem Wider stand, wobei Elemente der Funkenstrecke und des Widerstandes abwechslungsweise a.ufeinauderbestapelt sind, gekennzeichnet durch eine derartige Formgebung und An ordnung der Elemente, dass -diejenigen Teile iler @unkenstrechenelemente,. welche die Wrösste Höhenausdehnung aufweisen,

   neben eine :seitliche Begrenzungsfläche der anslo- ssenden Widerstandselemente zu liegen. kom men.

   UNTERANSPRüCHE l: Überspannungsableiter nach Patent- ansprucli, dadurch gekennzeichnet, dass di.e- jeniben Teile der Funkenstreckenelemente, welche die grösste 1-Iöhenaus@delinun" aufwei- en, ausserhalb von scheibenförmigen Wider standselementen liegen.

   2. Überspannungsableiter nach Patent anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die jenigen Teile der Funkenstreckenelemente. welche die grösste Höhenausdehnung auf- weissen, in -den innern Aussparungen von ringförmigen Widerstandselementen liegen. Überspannunbsableiter nach Patent anspruah und Unteranspruch 2, dadurch äe- kennzeicnnet, dass die Widerstandselemente und alle Bestandteile der Funkenstrecken- elemente konzentrisch angeordnet sind.

   4. Überspaunungsableiter nach Patent anspruch, gekennzeichnet durch eine der artige Ausbildung der Funkenetreek enele- mente, dass die Fläche, mit der die Elektro den auf der sie trennenden Isolierscheibe auf liegen, bleich der Stirnfläche der Wider- standselemente ist.

   5. Überspannungsableiter nach Patent- anspruch und Unteranspruch 4, .dadurch ge kennzeichnet, dass die Isolierscheibe, welcne die beiden Elektroden eines Funkenstreeken- elementes trennt, aus einem Material her gestellt ist, dessen Dielektrizitätskonstante mindestens<B>10</B> beträgt.

   6. Tiberspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Elektroden der Fun- kenstreckenelemente mit Auspressungen ver sehene Blechscheiben .sind.

   7. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 2 und 6, da 4urch gekennzeichnet, da.ss die Elektroden der Funkenstreckenelemente aus zwei Teilen ,einem innern, mit den Auspressungen ver- sehenen -Teil und einem darumgelegten flachen Ring - bestehen, wobei die Trenn fuge zwischen beiden Teilen unter die Kon taktfläche des benachbarten Widerstands elementes zu liegen kommt und durch einen Metallbelag dieser Kontaktfläche elektrisch überbrückt ist.

   B. Überspannunbsableiter nach Paten'.-- anspruch, dadurch gekennzeichnet, da.ss zwecks Steuerung der Spannungsverteilung längs des Ableiters mindestens ein Teil der Funkenstreckenelemtnte durch ein Steuer element elektrisch überbrückt ist.

   9. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteranspruch 8., dadurch ge kennzeichnet, dass jedes Funkenstreckenele- mentdurch einen spannungsabhängigen Z'@Ti- rlerstand mit ventilartiger Charakteristik elektrisch überbrückt ist. 10. Überspannungsableiter nach Patent ansprueh, .dadurch gekennzeichnet, dass .der ganze, aus Funkenstrecken- und Widerstands elementen aufgebaute aktive Teil des Ablei ters im Innern eines als Hohlzylinder aus gebildeten Spannungsteilers angeordnet ist.

   11. Ü berspannungsableiter nach Patent anspruch und U nteransprueh 1f0, dadurch gekennzeichnet, dass -der Spannungsteiler ein kapazitiver ist. 12. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass .der kapazi- tive Spannungsteiler auf beiden Seiten direkt mit den Anschlüssen des Ableiters verbun den ist.

   13. L'berspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 1,0 und 11, da durch gekennzeichnet, dass dem kapazitiven Spannungsteiler mindestens auf einer Seite ein Widerstand vorgeschaltet ist, welcher derart dimensioniert ist, dass er nur bei raschen, innerhalb wenigen ,ccs sich abspielen den Spannungsschwankungen einen wesent- lichen Spannungsabfall bewirkt.

   14. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dem kapa- zitiven Spannungsteiler vorgeschaltete Wi- derstand .ein Ohmscher Widerstand ist.

   15. Überspannung ableiter nach Patent- anspruch und Unteransprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass der dem kapa- zitiven Spannungsteiler vorbesehaltete V- derstan.d ein induktiver Widerstand ist.

   16. Überepannungsableiter nach Patent anspruch und Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass -der Spannungsteiler ein Ohmscher Widerstand ist. 17. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungs- teiler ein aus einem Halbleitermaterial mit ventilartiger Strom-Spannungs-Charakteristik hergestelltes Rohr ist.

   18. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und Unteransprüchen 10 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass .der Ohmsehe Spannungsteiler auf beiden Seiten direkt mit den Anschlüssen der Ableiter verbunden ist. 19. Überspannungsableiter nach Patent anspruch und LTnteranspritehen 10 und 16.

   dadurch gekennzeichnet., dass dem Ohmschen Spannungsteiler mindestens auf einer Seite ein induktiver Widerstand vorgeschaltet ist, welcher derart dimensioniert ist, dass er nur bei rascher, innerhalb wenigen ps sich ab spielenden Spa.nnungssehwankungen einen wesentlichen Spannungsabfall bewirkt. ?0. Überspannungsableiter nach Patent- anspriich, dadurch gekennzeichnet, dass ein zentraler Führungsstab vorgesehen isst,

   an welchem mindestens ein Teil .der Ableiter- bestandteile zentriert wird.