DE102015007933B4

DE102015007933B4 - Überspannungsableiter, Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters

Info

Publication number: DE102015007933B4
Application number: DE102015007933.6A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Klaube; Dirk Präßler; Benjamin Müller; Stephan Hilmer
Original assignee: Tridelta Ueberspannungsableiter GmbH
Current assignee: Tridelta Meidensha GmbH
Priority date: 2015-06-19
Filing date: 2015-06-19
Publication date: 2017-06-22
Anticipated expiration: 2035-06-20
Also published as: DE102015007933A1

Abstract

Überspannungsableiter mit:
mindestens einem Varistorblock (3); und
einem Federelement (5), das zusammen mit dem mindestens einen Varistorblock (3) in einem Stapel angeordnet ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
das Federelement (5) aufweist:
eine Feder (7); und
ein Arretiermittel (9), das in einem ersten Zustand die Feder (7) in einer komprimierten Stellung hält und in einem zweiten Zustand die Feder (7) frei gibt; und
wobei der Überspannungsableiter umfasst:
ein Außengehäuse (11), in dem der mindestens eine Varistorblock (3) und das Federelement (5) aufgenommen sind; und
zwei Endarmaturen (1), die an gegenüberliegenden Enden des Außengehäuses und mit diesem festverbunden angebracht sind, wobei mindestens eine der beiden Endarmaturen (1) ein Gasauslasselement (13) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters.
Im Rahmen der Energieversorgung ist es üblich, Anlagen mit Überspannungsableitern gegen eine Überspannung, beispielsweise aufgrund eines Blitzschlages, zu schützen. Hierzu wird ein Überspannungsableiter in der Regel zwischen Phase und Erde geschaltet.
Überspannungsableiter enthalten regelmäßig einen oder mehrere Varistorblöcke. Ein Varistorblock ist ein veränderbarer Widerstand. Unterhalb einer Schwellspannung stellt ein Varistorblock einen sehr guten Isolator dar, oberhalb der Schwellspannung wird deren Varistorblock zu einem elektrisch gut leitenden Element. Im Übergangsbereich ist die Änderung der Leitfähigkeit proportional ca. zur 50ten Potenz der Spannungsänderung.
Überspannungsableiter verbleiben über viele Jahre, zum Teil Jahrzehnte an ihrem Platz im Stromnetz. Sie werden deshalb mit einem wasserdichten und gasdichten Außengehäuse umgeben, um die Varistorblöcke gegenüber der Umgebung zu schützen.
Derzeit gängige Überspannungsableiter für sehr hohe Spannungen weisen ein sogenanntes Rohrdesign auf. Hierbei sind die Varistorblöcke in Form eines Stapels in einem steifen, rohrförmigen Außengehäuse aufgenommen. Der Stapel der Varistorblöcke wird an jedem Ende durch eine Endarmatur begrenzt. In dem rohrförmigen Außengehäuse ist darüber hinaus ein Gasvolumen vorhanden. Ein derartiger Überspannungsableiter ist etwa aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2005 008 111 U1 bekannt.
In dem selten den Fall eines direkten Blitzeinschlags in unmittelbarer Nähe des Überspannungsableiters kann es geschehen, dass die Belastungsgrenzen des Überspannungsableiters überschritten wird, und dass es zu einem Durchschlag kommt, bei dem explosionsartig ein Teil des aktiven Materials des Überspannungsableiters verdampft. Um den bei diesem Vorgang auftretende Druckanstieg im Inneren des Außengehäuses handhaben zu können, weisen Überspannungsableiter mit rohrförmigem Außengehäuse an beiden Enden des Außengehäuses jeweilige Gasauslasselemente auf, die mit einer Membran verschlossen sind. Im Fall eines Druckanstiegs durchschlägt das heiße Gas/Plasma diese Membran, verlässt das rohrförmigen Außengehäuse durch die Gasauslasselemente und bildet außen, entlang des Überspannungsableiters einen Luftdurchschlag, sodass keine weiteren Beschädigungen des Außengehäuses des Überspannungsableiters erfolgen.
Um eine gute Kontaktierung der Varistorblöcke und der Endarmaturen zu gewährleisten, ist in dem Stapel der Varistorblöcke und Endarmaturen regelmäßig auch ein Federelement vorhanden, das dafür sorgt, dass der Stapel aus Varistorblöcken gegenüber den Endarmaturen am Außengehäuses mechanisch verspannt ist. Die Belastung durch die Feder auf die Varistorblöcke entspricht in etwa einem Gewicht von 100 kg. Eine weitere Funktion des Federelementes ist die Kompensation der Längenausdehnung der Varistorensäule welche bei Erwärmung derselben auftritt.
Beim Herstellen der Überspannungsableiter tritt dabei das Problem auf, dass die Feder mechanisch komprimiert bzw. gespannt werden muss, bevor das rohrförmige Außengehäuse des Überspannungsableiters an seinen Enden geschlossen werden kann. Dieser Vorgang ist kraft- und zeitaufwendig und kann zu unkontrollierten mechanischen Belastung des Überspannungsableiters bzw. seiner Bauteil führen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, einen Überspannungsableiter bereitzustellen, der leichter und mit weniger Aufwand hergestellt werden kann. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung des Überspannungsableiters bereitzustellen.
Ein Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2009 031 571 A1 bekannt. Dieser Überspannungsableiter weist eine Spiralfeder auf.
DE 10 2012 104 408 A1 offenbart ein arretierbares Federelement.
Die Druckschrift US 2009/0161280 A1 betrifft ein weiteres arettierbares Federelement.
Erfindungsgemäß wird die oben genannte Aufgabe durch einen Überspannungsableiter nach Anspruch 1 und ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 8 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Insbesondere betrifft die Erfindung einen Überspannungsableiter mit mindestens einem Varistorblock und einem Federelement, das mit dem mindestens einen Varistorblock in einem Stapel angeordnet ist.
Das Federelement weist eine Feder und ein Arretiermittel auf, das in einem ersten Zustand die Feder in einer komprimierten Stellung hält und in einem zweiten Zustand die Feder frei gibt.
Der erfindungsgemäße Überspannungsableiter enthält vorzugsweise außerdem ein rohrförmiges Außengehäuse, in dem der mindestens eine Varistorblock und das Federelement aufgenommen sind und mit dem die Endarmaturen fest verbunden sind. Das Außengehäuse zusammen mit den Endarmaturen liefert die Gegenkraft, um die die Varistorblöcke und das Federelement in einem Verspannten Zustand gegen die Endarmaturen zusammenzuhalten und gegen die Umwelt zu schützen.
Bevorzugt ist das rohrförmige Außengehäuse aus Porzellan oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) gebildet. Porzellan und GFK haben sowohl die nötige Festigkeit als auch Beständigkeit, die für ein Außengehäuse eines Überspannungsableiters erforderlich sind.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist bei dem Überspannungsableiter mindestens eine von zwei an gegenüberliegenden Enden des rohrförmigen Außengehäuses fest angebrachten Endarmaturen ein Gasauslasselement auf. Das Gasauslasselement stellt sicher, dass im Fall einer Überlastung das im Inneren des Überspannungsaleiters entstehende Gas/Plasma nach außen geleitet wird und dort zur Bildung eines Luftdurchschlags beitragen kann.
Das Arretiermittel weist vorzugsweise ein erstes topfförmiges Gehäuseteil und ein zweites topfförmiges Gehäuseteil auf, wobei das eine Gehäuseteil in das andere eingreifen kann, wobei die Feder zwischen dem ersten Gehäuseteil und dem zweiten Gehäuseteil angeordnet ist, und wobei die beiden Gehäuseteile relativ zueinander in Federrichtung verschiebbar sind.
Eine Schraube, die in Federrichtung verläuft, arretiert in einem eingeschraubten Zustand das eine Gehäuseteil relativ zu dem anderen Gehäuseteil gegen die Kraft der Feder.
Vorzugsweise ist bei dem Federelement die Feder aus einen elektrisch gutleitenden Werkstoff in Form einer Spiralfeder oder einer Tellerfeder. Bevorzugt ist allerdings, dass die Feder mit einen Kupferband überbrückt wird, um einen sicheren und definierten Strompfad zur Ableitung des Ableitstroms zu bekommen.
Auch ist es bevorzugt, dass bei dem Federelement die beiden Gehäuseteile aus einem elektrisch gutleitenden Werkstoff gebildet sind. Auf diese Art kann zumindest ein Teil des Leckstroms bzw. des Ableitstroms durch die Gehäuseteile fließen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das erste Gehäuseteil ein Durchgangsloch für die Schraube auf, und das zweite Gehäuseteil hat eine Gewindebohrung zum Einschrauben der Schraube. Mit dieser Bauweise kann eine besonders einfache und sichere, lösbare Arretierung der Feder erreicht werden.
Es ist weiter bevorzugt, dass das erste Gehäuseteil einen ersten Deckelabschnitt mit erhöhter Dicke und einen zweiten Decklabschnitt mit verringerter Dicke aufweist, wobei das Durchgangsloch im zweiten Deckelabschnitt ausgebildet ist. Auf diese Art kann der Deckelabschnitt mit erhöhter Dicke an einem Positionierring für eine metallische Membran in dem Überspannungsableiter anliegen, während noch genügen Freiraum zwischen dem Positionierring/der Membran und dem Decklabschnitt mit verringerter Dicke verbleibt, um die Schraube drehen zu können.
Erfindungsgemäß wird auch ein Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters bereitgestellt, mit den Schritten: Bereitstellen eines rohrförmigen Außengehäuses aus Porzellan oder glasfaserverstärktem Kunststoff, Verschließen eines ersten Endes des rohrförmigen Außengehäuses mit einer Membran und einer mit dem rohrförmigen Außengehäuse festverbundenen Endarmatur, Einbringen des mindestens einem Varistorblocks und eines oben beschriebenen Federelements in das rohrförmige Außengehäuse, Anbringen einer zweiten Membran und einer mit dem rohrförmigen Außengehäuse festverbundenen zweiten Endarmatur am anderen Ende des rohrförmigen Außengehäuses, durch eine Öffnung in der Membran und der Endarmatur hindurch, Lösen des Arretiermittels zur Entspannung der Feder in dem Federelement, sodass die zwei Endarmaturen, der mindestens eine Varistorblock und das Federelementmittels der Federkraft verspannt sind, Befüllen des Innenraums des rohrförmigen Außengehäuses durch die Öffnung in der Membranen und in der Endarmatur mit einem Prüfgas, Verschließen der Öffnung in der Membran und der Endarmatur (1) zur Ausbildung des gasdichten rohrförmigen Außengehäuses (11).
Vorzugsweise enthält das Prüfgas Helium. Dies ermöglicht es bei einer Endkontrolle der Montage mittels eines Helium-Leck-Testgeräts sehr empfindlich die Dichtigkeit des rohrförmigen Außengehäuses zu überprüfen.
Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren das Federelement in dem komprimierten Zustand in das rohrförmige Außengehäuse eingebracht wird und erst danach im eingebauten Zustand gelöst wird, so dass es sich aufgrund der Federkraft ausdehnt, ist die Montage des Überspannungsableiters ohne Kraftaufwand möglich.
Die Membran ist bei diesem Verfahren mit einem Loch versehen, das zum einen den Durchgriff eines Werkzeugs, z. B eines Imbus-Schlüssels, ermöglicht, und das zum anderen zum Aufnehmen eines Füllgasstutzens zur Befüllung des rohrförmigen Außengehäuses des Überspannunggsableiters dient. Der Füllgasstutzen wird nach dem Lösen der Arretierung und nach dem Befüllen des rohrförmigen Außengehäuses des Überspannungsableiters mit Prüfgas mittels einer Flachkopfschraube und eines Dichtrings verschlossen.
Die Membran ist vorzugsweise aus Metall, in jedem Fall aus einem elektrisch gut leitenden Material. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Membran von einem Positionierring bzw. Tragerahmen gehalten, der zwischen dem Federelement und der Endarmatur angeordnet ist, und die Kraftübertragung zwischen diesen Elementen übernimmt. Der Positionierring ist so ausgebildet, dass er auf seiner dem Federelement zugewandten Seite Führungselemente aufweist, die eine in Bezug auf das rohrförmige Außengehäuse Positionierung des Federelementes veranlassen.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in den zeigt:
1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters im Teilriss;
2 eine perspektivische Ansicht des Federelements;
3 eine Schnittansicht in Federrichtung des Federelements aus 2 im arretierten Zustand;
4 eine Schnittansicht in Federrichtung des Federelements aus 2 im gelösten Zustand;
5 eine Schnittansicht der Membran; und
6 ein Gasauslasselement zur Verwendung bei einem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter.
Figur eins zeigt einen erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 25. Der Überspannungsableiter 25 umfasst ein rohrförmiges Außengehäuse 11, das bei dem erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 25 mit einer Mehrzahl von Schirmen ausgestattet ist, um den Kriechweg für Strom an der Außenseite des Außengehäuses 25 zu verlängern.
An den beiden gegenüberliegenden Enden des rohrförmigen Außengehäuses 11 sind Endarmaturen 1 vorgesehen. Diese Endarmaturen 1, vorzugsweise aus Aluminium, sind mit dem Außengehäuse 11 fest verbunden, beispielsweise verklebt, verprasst oder in sonstiger bekannter Weise gasdicht verbunden. Bei dem in der Beschreibungseinleitung genannten Stand der Technik DE 20 2005 008 111 U1 wird hierzu eine Verbindung mittels Schrumpfklebung vorgeschlagen.
Innerhalb des rohrförmigen Außengehäuses 11 ist ein Stapel mit einer Mehrzahl von Varistorblöcken, wahlweise Abstandsblöcke aus Aluminium und einem Federelement 5 enthalten. Dieser Stapel erstreckt sich in Längsrichtung des rohrförmigen Außengehäuses 11. Vorzugsweise sind die Varistorblöcke aus ZnO-Keramik gebildet.
Jede der Endarmaturen 1 weist ein Gasauslasselement 13 auf, das dazu dient, im Fall einer Überbelastung des Überspannungsableiters ein bei diesem Vorgang entstehendes Gas/Plasma aus dem Inneren des Gehäuses nach außen abzuleiten.
Wie in 1 zu erkennen ist, ist der Stapel der Varistorblöcke und des Federelementes 5 nicht zentrisch in dem rohrförmigen Außengehäuse 11 angeordnet, sondern zu einer Seite, parallel zu einer Längsachse des rohrförmigen Außengehäuses 11 des Überspannungsableiters 25, verschoben. Vorzugsweise ist der Stapel zu einer Seite gegenüberliegend der Auslassöffnung des Gasauslasselements 13 versetzt. Diese Anordnung bietet den Vorteil, dass die Wärmeabfuhr aus den Varistorblöcken hin zu dem rohrförmigen Außengehäuse 11 verbessert ist. Wärme entsteht in den Varistorblöcken aufgrund eines Leckstroms, der auch unterhalb der Schwellspannung der Varistorblöcke durch diese fließt. Ein weiterer Vorteil dieser exzentrischen Anordnung liegt darin, dass ein relativ großer durchgehender Kanal für das im Überlastungsfall entstehende Gas/Plasma gebildet wird.
Der erfindungsgemäßen Überspannungsableiter 25 kann mit dieser Bauweise sowohl als Standableiter als auch hängend an der Starkstromleitung verwendet werden.
2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Federelementes 5. Jeweilige Schnittansichten des Federelementes 5 im gespannten bzw. komprimierten Zustand und im gelösten bzw. entspannenden Zustand sind in den 3 und 4 gezeigt. In den 3 und 4 ist das Federelement 5 allerdings ohne Positionierring 51 und ohne Adapterelement 53 gezeigt
Der Positionierring 51 hat zwei Aufgaben. Zum einen diente er dazu, den Stapel aus Federelement 5 und Varistorblöcken in der exzentrischen Lage in dem rohrförmigen Außengehäuse 11 zu positionieren, zum anderen dient er als Tragevorrichtung für die später beschriebene Membran 55.
Das Adapterelement 53 kann wahlweise zusammen mit dem Federelement 5 vorgesehen sein, um die Länge des Federelementes 5 an die jeweils gegebenen Notwendigkeiten anzupassen. Das Adapterelement 53 und der Positionierring 51 sind vorzugsweise aus Metall, beispielsweise aus Aluminium, gefertigt.
In 3 ist das erfindungsgemäße Federelement 5 in einem gespannten bzw. komprimierten Zustand gezeigt, bei dem das Arretiermittel 9 arretiert ist. Das Arretiermittel 9 umfasst eine Schraube 19, die durch ein Durchgangsloch 35 in einem ersten Gehäuseteil 15 läuft und in einer Gewindebohrung 37 in einem zweiten Gehäuseteil 17 eingeschraubt ist. Bei der gezeigten Ausführungsform des Federelementes 5 sind in dem Gehäuseteil 15 mehrere – in diesem Fall zwei – Durchgangslöcher 35 angeordnet, und in dem anderen Gehäuseteil 17 sind korrespondierend mehrere Gewindebohrungen 37 vorgesehen. Diese Anordnung erlaubt es, das gleiche Federelement mit verschiedenen Positionierringen 51 zu verwenden. Dies ermöglicht die Verwendung des gleichen Federelements 5 in rohrförmigen Außengehäusen mit anderen Innendurchmessern, oder eine mittige Positionierung des Stapels in Bezug auf das rohrförmige Außengehäuse 11.
Die beiden Gehäuseteile 15 und 17 sind so ausgestaltet, dass sie ineinander greifen können, und so dass ihre Wandabschnitte miteinander in Kontakt sind. Ein Deckelteil des einen Gehäuseteil 15, in dem des Durchgangsloch 35 für die Schraube 19 ausgebildet ist, weist einen Abschnitt mit erhöhter Dicke 21 und einen Abschnitt mit verringerter Dicke 23 auf. In dem Abschnitt mit verringerter Dicke 23 ist das bzw. sind die Durchgangslöcher ausgebildet.
Mit dieser Bauweise ist es möglich, die Schraube 19 heraus zu drehen, da in 3 und 4 oberhalb des Deckelabschnitts 23 mit verringerter Dicke ein Freiraum verbleibt.
4 zeigt das Federelement 5 im entspannten Zustand, d. h. in einem Zustand, in dem die Arretierung gelöst ist. Das Lösen der Arretierung führt zu einer Längsausdehnung des Federelements 5. Bei der Anwendung werden die Abmessungen der einzelnen Bauteile des Überspannungsableiters – einschließlich des Adapterelements – so gewählt, dass sich das Federelement 5 soweit ausdehnen kann, dass die dann wirkende Federkraft etwa einem Gewicht von 100 kg entspricht. Dies ist ein Richtwert. Je nach Anwendung können kleiner oder größere Werte gewünscht sein. Beispielsweise kann ein kleinerer Wert bei der Herstellung gewählt werden, wenn bekannt ist, dass aufgrund der Einsatzbedingungen mit einer beachtlichen Wärmeausdehnung der Varistorelemente zu rechnen ist, so dass durch diese Ausdehnung die Feder weiter komprimiert und die Federkraft erhöht wird.
5 zeigt eine Schnittansicht einer Membran 55 zum Abdichten des rohrförmigen Außengehäuses 11 des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 25. Wie es in 5 zu erkennen ist, weist die Membran 55, die beispielsweise aus Metall gefertigt ist, ein Durchgangsloch auf, in das ein Prüfgasstutzen 57 eingebracht ist. Dieser Prüfgasstutzen 57 dient zur Befüllung des Innenraums des rohrförmigen Außengehäuses 11 mit Prüfgas, z. B. Helium, bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 25. Zwischen dem Prüfgasstutzen 57 und der Membran 55 ist ein erster Dichtring 63 zur Abdichtung des Innenraums des rohrförmigen Außengehäuses 11 eingebracht,.
Auf der dem Prüfgasstutzen 57 gegenüberliegenden Seite der Membran 55, also im Inneren des rohrförmigen Außengehäuses 11, ist eine Einlegscheibe 65 und eine Mutter 67 vorgesehen, in die der Prüfgasstutzen 57 eingeschraubt wird. Somit ist eine gasdichte Verbindung des Prüfgasstutzen 57 mit der Membran 55 möglich.
Der Prüfgasstutzen 57 hat ein Durchgangsloch, in das bei der Fertigstellung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 25 eine Flachkopfschraube 59 eingeschraubt wird. Die Flachkopfschraube 59 ist gegenüber dem Prüfgasstutzen 57 mit einem zweiten Dichtring 61 dicht verbunden. Bei ordnungsgemäß eingeschraubter Flachkopfschraube gewährleistet die Membran 55 einen gasdichten Abschluss des Inneren des rohrförmigen Außengehäuses 11.
Die Positionierung des Prüfgasstutzen 57 ist so gewählt, dass bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 25 das Durchgangsloch im Prüfgasstutzen 57 fluchtend mit der Schraube 19 im Federelement 5 des Überspannungsableiters 25 ausgerichtet ist. Auf diese Art ist es möglich, mit einem geeigneten Werkzeug, beispielsweise einem Imbus-Schlüssel, durch das Durchgangsloch des Prüfgasstutzens 57 hindurch das Arretiermittel 9 zu lösen, nachdem die Membran 55 an ihrem Platz im Überspannungsableiter 25 angebracht ist, und bevor der Innenraum des rohrförmigen Außengehäuses 11 des Überspannungsableiters 25 mit Prüfgas gefüllt wird und das Durchgangsloch im Prüfgasstutzen 57 mit der Flachkopfschraube 59 verschlossen wird.
Wie oben ausgeführt, wird die Membran 55 auf den Positionierring 51 gelegt und durch diesen in ihrer Position gehalten. Die Membran 55 würde von dem Positionierring 51 und dem Federelement 5 im eingebauten Zustand gegen ein Gasauslasselement 13 gedrückt, wie dies in 6 gezeigt ist. Das Gasauslasselement 13 ist Teil der Endarmatur 1 des Überspannungsableiters 25 und kann beispielsweise durch Schrauben an dem Teil der Endarmatur 1 gehalten werden, das mit dem rohrförmigen Außengehäuse 11 fest verbunden ist. Im eingebauten Zustand dichtet die Membran 55 den Innenraum des rohrförmigen Außengehäuses 11 Überspannungsableiters 25 ab.
Das Gasauslasselement 13 hat eine Gasauslassöffnung 71, die mit einem Raum in Verbindung steht, in dem der Prüfgasstutzen 57 ist, und der gegenüber dem Innenraum des rohrförmigen Außengehäuses 11 des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 25 durch die Membran 55 einerseits und durch einen Deckel des Gasauslasselement 13 andererseits begrenzt ist. Kommt es in Folge eines ableiternahen Blitzeinschlags zu einem Druckanstieg im Inneren des rohrförmiges Außengehäuses 11 des Überspannungsableiters 25, so wird das sich bei diesem Ereignis bildende Gas/Plasma die Membran 55 aufreißen und über das Gasauslasselement 13 und die Gasauslassöfnung 71 nach außen gelangen. Auf diese Art wird sichergestellt, dass es nicht zu Beschädigungen des rohrförmigen Außengehäuses 11 des Überspannungsableiters 25 aufgrund des Druckanstiegs kommt.
Erfindungsgemäß wird der in 1 gezeigte Überspannungsableiter 25 wie folgt zusammengebaut.
Zunächst wird das rohrförmige Außengehäuse 11 des Überspannungsableiters 25 bereitgestellt, und das untere Ende dieses rohrförmigen Außengehäuses 11 wird in bekannter Weise mit einer Membran 55, einem Gasauslasselement 13 und einer Endarmatur 1 gasdicht verschlossen.
Anschließend wird ein Stapel aus Varistorblöcken, Abstandsblöcken (nach Bedarf), und dem Federelement 5 im komprimierten Zustand in den Innenraum des rohrförmigen Außengehäuses 11 eingeführt. Der Positionierring 51 wird an dem Federelemente 5 angebracht. Die Membran 55 wird auf den Positionierring 51 aufgelegt, wobei der Prüfgasstutzen 57 offen bleibt. Im nächsten Schritt wird das in 6 gezeigte Gasauslasselement 13 an die Endarmatur 1 des rohrförmigen Außengehäuses 11 auf der noch offenen Seite des rohrförmigen Außengehäuses 11 geschraubt. Auf diese Art wird die Membran 55 zwischen dem Positionierring 51 und dem Gasauslasselement 13 an ihrem Rand fixiert. Nun wird mittels eines geeigneten Werkzeugs, vorzugsweise eines Imbus-Schlüssels, durch das Durchgangsloch im Prüfgasstutzen 57 die Schraube 19 des Arretiermittels 9 gelöst. Durch das Lösen der Schraube 19 wird die Feder 7 freigegeben, und das Federelement 5 dehnt sich in Längsrichtung des rohrförmigen Außengehäuses 11 aus, wodurch eine Federkraft auf den Stapel der Varistorblöcke einerseits und auf den Positionierring 51 andererseits ausgeübt wird. Hierbei stützt sich der Positionierensring 51 über den Rand der Membran 55 gegen das mit der Endarmatur 1 verschraubte Gasauslasselement 13. Die auf den Stapel der Varistorblöcke ausgeübte Kraft entspricht etwa 100 kg. In einem nächsten Schritt wird durch den Prüfgasstutzen 57 Helium in den Innenraum des rohrförmigen Außengehäuses 11 eingefüllt. Anschließend wird das Durchgangsloch mit dem Dichtring 61 und der Flachkopfschraube 59 verschlossen. Darüber hinaus wird ein nicht gezeigter Deckel auf das Gasauslasselement 13 aufgeschraubt, wodurch der Überspannungsableiter 25 insgesamt fertiggestellt ist. Zur Kontrolle der Dichtigkeit des Überspannungsableiters 25 kann mit einem Helium-Lecktestgerät geprüft werden, ob etwa m Bereich der Endarmaturen 1, aufgrund von Undichtigkeiten zwischen der Membran 55 und dem Prüfgasstutzen 57 bzw. der Membran 55 und dem Gasauslasselement 13 Helium austritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Montage des Überspannungsableiters 25 wesentlich einfacher und zuverlässiger erfolgen kann, als beim Stand der Technik, bei dem die Feder während der Montage zusammengepresst werden muss, wobei die Membran und das Gasauslasselement gegen die Federkraft an dem Überspannungsableiter bzw. an der Endarmaturen angebracht werden müssen.
Darüber hinaus kann erfindungsgemäß bei der Montage durch das Lösen des Arretiermittel 9 anhand des Aufspringens des Federelementes 5 die einwandfreie Funktion und Kontaktierung des Stapels der Varistorblöcke verifiziert werden. Die Kraftanwendung auf die Varistorblöke und die Membran 55 bleit immer kontrolliert, so dass eine Beschädigung der Varistorblöcke oder der Membran 55 bei der Montage vermieden werden kann.
Obwohl die Erfindung im Zusammenhang mit einem Überspannungsableiter mit „Rohrdesign” beschrieben wurde, ist die hierauf nicht beschränkt. Auch bei Überspannungsableitern mit sogenannten „Käfigdesign”, wie sie beispielsweise in DE 20 2006 020 436 U1 beschrieben sind, kann eine Feder in einem Stapel aus Varistorblöcken vorgesehen sein. Auch hier stellt sich das Problem, bei der Montage glasfaserverstärkte Stäbe des Käfigs an jeweiligen Endarmaturen entgegen der Federkraft zu befestigen. Erfindungsgemäß kann dieses Problem dadurch gelöst werden, dass anstelle einer einfachen Feder ein erfindungsgemäßes Federelement im komprimierten Zustand in den Stapel eingesetzt wird, und erst nach der Fixierung der glasfaserverstärkten Kunststoffstäbe des Käfigs an den jeweiligen Endarmaturen gelöst wird.
Die Erfindung kann sowohl bei Überspannungsableitern mit Kunststoffgehäuse als auch mit Porzellangehäuse angewendet werden.

Claims

Überspannungsableiter mit: mindestens einem Varistorblock (3); und einem Federelement (5), das zusammen mit dem mindestens einen Varistorblock (3) in einem Stapel angeordnet ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (5) aufweist: eine Feder (7); und ein Arretiermittel (9), das in einem ersten Zustand die Feder (7) in einer komprimierten Stellung hält und in einem zweiten Zustand die Feder (7) frei gibt; und wobei der Überspannungsableiter umfasst: ein Außengehäuse (11), in dem der mindestens eine Varistorblock (3) und das Federelement (5) aufgenommen sind; und zwei Endarmaturen (1), die an gegenüberliegenden Enden des Außengehäuses und mit diesem festverbunden angebracht sind, wobei mindestens eine der beiden Endarmaturen (1) ein Gasauslasselement (13) aufweist.
Überspannungsableiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Außengehäuse (11) aus Porzellan oder glasfaserverstärktem Kunststoff gebildet ist.
Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretiermittel (9) aufweist: ein erstes topfförmiges Gehäuseteil (15); ein zweites topfförmiges Gehäuseteil (17), das in das erste Gehäuseteil (15) eingreifen kann, wobei die Feder (7) zwischen dem ersten Gehäuseteil (15) und dem zweiten Gehäuseteil (17) angeordnet ist, und wobei die beiden Gehäuseteile (15, 17) relativ zueinander in Federrichtung verschiebbar sind; eine Schraube (19), die in Federrichtung verläuft, und in einem eingeschraubten Zustand das eine Gehäuseteil (15) relativ zu dem anderen Gehäuseteil (17) gegen die Kraft der Feder (7) arretiert.
Überspannungsableiter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (7) aus einen elektrisch gutleitenden Werkstoff in Form einer Spiralfeder (7) oder einer Tellerfeder ausgebildet ist.
Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (15, 17) aus einem elektrisch gutleitenden Werkstoff gebildet sind.
Überspannungsableiter nach einem der Ansprüche 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (15) ein Durchgangsloch (35) für die Schraube (19) aufweist, und das zweite Gehäuseteil (17) eine Gewindebohrung (37) zum Einschrauben der Schraube (19) aufweist.
Überspannungsableiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Gehäuseteil (15) einen Deckelabschnitt (21) mit erhöhter Dicke und einen zweiten Deckelabschnitt (23) mit verringerter Dicke aufweist, wobei das Durchgangsloch (35) im zweiten Deckelabschnitt (23) ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Überspannungsableiters nach einem der Ansprüche 1 bis 7 mit den Schritten: Bereitstellen des Außengehäuses (11), welches rohrförmig ist; Verschließen eines ersten Endes des rohrförmigen Außengehäuses (11) mit einer Membran und einer der mit dem rohrförmigen Außengehäuse festverbindbaren Endarmatur (1); Einbringen des mindestens einen Varistorblocks (3) und des Federelements (5) in das rohrförmige Außengehäuse (11); Anbringen einer zweiten Membran und der mit dem rohrförmigen Außengehäuse fest zu verbindenden zweiten Endarmatur (1) am anderen Ende des rohrförmigen Außengehäuses; durch eine Öffnung in der zweiten Membran und der zweiten Endarmatur (1) hindurch, Lösen des Arretiermittels (9) zur Entspannung der Feder (7) in dem Federelement (5), so dass die zwei Endarmaturen (1), der mindestens eine Varistorblock (3) und das Federelement (5) mittels der Federkraft verspannt sind; Befüllen des Innenraums des rohrförmigen Außengehäuses (11) durch die Öffnung in der zweiten Membran und in der zweiten Endarmatur (1) mit einem Prüfgas; und Verschließen der Öffnung in der zweiten Membran und der zweiten Endarmatur (1) zur Ausbildung eines gasdichten rohrförmigen Außengehäuses.