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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem Vorrichtungsende, das mindestens einen Kontaktbereich zur Verbindung mit mindestens einem Gegenstück aufweist, gemäß Anspruch 1, ein System gemäß Anspruch 10 sowie ein Verfahren zur Montage des Systems gemäß Anspruch 14.
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Bei Hochspannungsüberlandleitungen werden an den Enden der Übertragungstrassen Transformatoren angeschlossen, um die Spannung am Zielort auf ein niedrigeres Spannungsniveau herunter zu transformieren. Diese Transformatoren müssen vor Überspannungen auf den angeschlossenen Hochspannungsüberlandleitungen geschützt werden. Überspannungen entstehen z.B. bei einem Blitzeinschlag auf der Überlandleitung. Zum Schutz der Transformatoren werden daher i.d.R. so genannte Überspannungsableiter eingesetzt, die elektrotechnische Bauelemente aufweisen, die unterhalb einer vorgegebenen Spannung eine hohen Widerstand aufweisen und oberhalb der vorgegebenen Spannung einen geringen Widerstand. Die vorgegebene Spannung wird dabei etwas oberhalb der Nennspannung der Hochspannungsüberlandleitung vorgesehen, so dass im Falle eines Blitzschlags die Überspannung den Überspannungsableiter auslöst, der einen Strom auf Erde ableitet, bis die Überspannung abgebaut und die vorgegebene Spannung wieder unterschritten wird.
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Ein solcher Überspannungsableiter ist z.B. aus der Produktbroschüre „High-voltage surge arresters, Product guide" der Siemens AG, 2014, Order No. E50001-G630-A249-X-4A00 auf Seite 12 bekannt. Das dort gezeigte Modell 3EL verwendet Metaloxidblöcke, die auf Stäbe aus einem nicht-leitenden Material gesteckt sind – diese Bauform wird als „Cage“- oder Käfigbauweise bezeichnet. Um die Metalloxidblöcke ist eine Isolierschicht aus Silikongummi angebracht. An dem unteren Ende des Überspannungsleiters ist ein Vorrichtungsende mit vier Schraubverbindungen dargestellt. Das Vorrichtungsende ist zur Verschraubung z.B. mit einer Haltevorrichtung am Boden oder mit einem weiteren Überspannungsableiter vorgesehen, denn Überspannungsleiter können zur Erzielung höherer Durchschlagsfestigkeit auch hintereinander geschaltet werden. Das Vorrichtungsende bildet folglich einen Flanschbereich aus.
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Dabei bildet bei vielen bisherigen Überspannungsableitern das Vorrichtungsende eine senkrecht zur Überspannungsableiterlängsachse orientierte Platte mit quadratischer Grundfläche auf, die mit einem Gegenstück, das ebenfalls als Platte ausgebildet ist, mittels der Schraubverbindungen verbindbar ist. Die Platte am Vorrichtungsende weist meist Materialaussparungen bzw. Taschen auf, die Metall einsparen und i.d.R. nicht die gesamte Platte durchdringen – also keine Löcher ausbilden, damit die mechanische Belastbarkeit bzw. Steifigkeit der Platte nicht beeinträchtigt wird. Bei der Montage eines Vorrichtungsendes eines Überspannungsleiters an ein Gegenstück werden die beiden Platten aufeinander geschraubt und die Kontaktfläche mit einer Zwischenplatte sowie die Materialaussparungen mit Silikon abgedichtet, damit sich keine Feuchtigkeit in ihnen sammeln kann. Aufgrund von Witterungseinflüssen und Materialalterung kann das Silikon undicht werden, so dass Feuchtigkeit in den Flanschbereich eindringt und es kommt zu Wasseransammlungen in den Materialaussparungen. Bei Temperaturen unter Null Grad Celsius gefriert das Eis und dehnt sich dabei aus, was zu Schäden an der Verbindung zwischen Überspannungsableiter und Gegenstück führt. Zur Inspektion und ggf. Reparatur sind kostspielige Wartungseinsätze erforderlich.
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Ausgehend von einer bisherigen Vorrichtung mit einem Vorrichtungsende, das mindestens einen Kontaktbereich zur Verbindung mit mindestens einem Gegenstück aufweist, stellt sich an die Erfindung die Aufgabe, eine Vorrichtung anzugeben, die besonders einfach, schnell und wartungsarm mit einem Gegenstück verbindbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit einem Vorrichtungsende, das mindestens einen Kontaktbereich zur Verbindung mit mindestens einem Gegenstück aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kontaktbereich derart ausgebildet ist, dass bei einer Verbindung des mindestens einen Kontaktbereichs mit dem mindestens einen Gegenstück mindestens ein mit der Umgebungsluft fluidleitend verbundener Luftspalt zwischen dem Vorrichtungsende und dem mindestens einen Gegenstück ausbildbar ist.
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Durch den Kontaktbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird sichergestellt, dass Vorrichtungsende und Gegenstück ausreichend beabstandet sind, damit Wasser, welches sich in zwischen dem Vorrichtungsende und dem Gegenstück ansammelt, über den Luftspalt verdunsten kann. Kommt es dennoch zur Bildung von Eis, hat dieses die Möglichkeit zur Ausdehnung in den Luftspalt, so dass Schäden vermieden werden.
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Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass bei der Montage auf eine abdichtende Zwischenplatte sowie auf Silikon verzichtet werden kann. Hierdurch werden Kosten eingespart und die Montage wird vereinfacht und beschleunigt, da Vorrichtungsende und Gegenstück direkt verbunden werden können.
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Ein weiterer Vorteil ist es, dass Schäden durch Eisbildung vermieden und somit Wartungsaufwand eingespart wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das Vorrichtungsende mindestens eine Materialaussparung auf, die bei einer Verbindung des mindestens einen Kontaktbereichs mit dem mindestens einen Gegenstück fluidleitend mit dem Luftspalt verbunden ist. Dies ist ein Vorteil, weil sich insbesondere in den Materialaussparungen Wasser einsammeln kann und dieses Wasser verdunsten kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Kontaktbereich gegenüber einer Grundfläche des Vorrichtungsendes erhöht ausgebildet. Diese Erhöhung kann durch eine Materialaustragung oder durch Entfernen von Material, beispielsweise durch ausfräsen, gebildet werden. Wird das Vorrichtungsende mittels einer Gussform gegossen, so muss die Gussform entsprechend erhöhte Kontaktbereiche bereit stellen. Diese Ausführungsform ist vorteilhaft, weil so auf einfache Weise das Vorrichtungsende vom Gegenstück beabstandet werden kann, um den mindestens einen Luftspalt auszubilden.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der mindestens eine Kontaktbereich durch Aufbringen mindestens eines Abstandshalters erhöht. Als besonders einfache Variante des Abstandshalters kann beispielsweise eine Unterlegscheibe verwendet werden, die z.B. bei einer Verschraubung von Vorrichtungsende und Gegenstück zwischen die beiden Bauteile eingefügt wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Grundfläche im Wesentlichen rechteckig ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil eine rechteckige, insbesondere eine quadratische Grundfläche, leicht herstellen und besonders verwindungssteif ist. I.d.R. wird in jeder der vier Ecken ein Kontaktbereich zur Verbindung mit dem Gegenstück vorgesehen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Grundfläche im Wesentlichen dreieckig ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil bei einer dreieckigen Grundfläche im Vergleich zu einer rechteckigen Grundfläche gleicher Kantenlänge Material eingespart werden kann. Außerdem werden i.d.R. nur drei Kontaktbereiche für drei Verbindungen zum Gegenstück benötigt, was ebenfalls materialsparend ist. Ein weiterer Vorteil ist es, dass bei nur drei Verbindungen eine Verbindung eingespart und daher die Montage schneller erfolgen kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Grundfläche im Wesentlichen rund ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil die Kontaktbereiche und die Verbindungen zum Gegenstück symmetrisch, also z.B. eine vorgegebene Anzahl von Kontaktbereichen mit jeweils gleichem Winkelabstand voneinander am äußeren Randbereich der runden Grundfläche, ausgebildet werden können.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Vorrichtung ein elektrotechnisches Bauteil auf.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist das elektrotechnische Bauteil einen Überspannungsableiter auf. Dies ist ein Vorteil, weil insbesondere bei Überspannungsableitern die erfindungsgemäße Belüftung der Flanschbereiche anwendbar ist.
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Ferner stellt sich an die Erfindung ausgehend von einem bisherigen System mit einer Vorrichtung mit einem Vorrichtungsende, das mindestens einen Kontaktbereich zur Verbindung mit mindestens einem Gegenstück aufweist, und einem Gegenstück, die Aufgabe, ein System anzugeben, das besonders einfach, schnell und wartungsarm einsetzbar ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 10. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems ist das Gegenstück als eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist. Dies ist ein Vorteil, weil so zwei baugleiche Vorrichtungsenden verbunden werden können, um z.B. zwei Überspannungsableiter hintereinander zu schalten. In diesem Fall weisen beide Bauteile, also Vorrichtung und Gegenstück, Kontaktbereiche und Aussparungen auf, so dass ein Luftspalt gebildet wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Vorrichtung und das Gegenstück direkt verbunden. Dies ist ein Vorteil, weil auf diese Weise die Vorrichtung und das Gegenstück ohne hinzufügen weiterer Hilfsmittel wie einer Abdichtplatte oder Silikon direkt und unmittelbar verbunden werden können. In einem einfachen Fall werden die beiden Bauteile verschraubt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Vorrichtung und das Gegenstück mittels mindestens einer Schraubverbindung verbunden. Dies ist ein Vorteil, weil eine Schraubverbindung schnell anzubringen und wieder zu lösen ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Vorrichtung und das Gegenstück mittels mindestens einer Klemmverbindung verbunden. Dies ist ein Vorteil, weil eine Klemmverbindung schnell anzubringen ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems sind die Vorrichtung und das Gegenstück mittels mindestens einer Klebeverbindung verbunden. Dies ist ein Vorteil, weil eine Klebeverbindung einfach und lange haltbar ist.
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Ferner stellt sich an die Erfindung ausgehend von einem bisherigen Verfahren zur Montage eines Systems mit einer Vorrichtung mit einem Vorrichtungsende, das mindestens einen Kontaktbereich zur Verbindung mit mindestens einem Gegenstück aufweist, und einem Gegenstück, die Aufgabe, ein Verfahren anzugeben, mittels dessen die Montage des Systems besonders einfach, schnell und wartungsarm ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 14. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für die erfindungsgemäße Vorrichtung erläutert.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung zeigen in schematischer Darstellung die
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1 eine Hochspannungsüberlandleitung, an die zwei hintereinander geschaltete Überspannungsableiter angeschlossen sind, und
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2 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems, und
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3 eine Detailansicht des erfindungsgemäßen Systems gemäß 2, und
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4 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
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5 eine erste Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 4, und
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6 eine zweite Detailansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß 4.
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Die 1 zeigt zwei Strommasten 4, die auf Erde bzw. Land 5 stehen und eine Hochspannungsüberlandleitung 3 tragen. An die Hochspannungsüberlandleitung 3 ist ein Transformator 6 angeschlossen, um die Hochspannung für die Mittelspannungsebene herunter zu transformieren. Um diesen Transformator 6 vor Überspannung, z.B. durch Blitzschlag auf die Hochspannungsüberlandleitung 3 zu schützen, sind übereinander angeordnet zwei Überspannungsableiter bzw. Vorrichtungen 1 angeordnet. Hierdurch addiert sich die Spannungsfestigkeit des oberen Überspannungsableiters zu der Spannungsfestigkeit des unteren Überspannungsableiters, der auf der Erde 5 steht.
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Beide Vorrichtungen 1 weisen je zwei Vorrichtungsenden 2 auf, an denen die beiden Vorrichtungen 1 verbunden sind und/oder auf einer Halteplatte 20 auf Erde 3 verschraubt sind. Dabei sind die beiden Vorrichtungen sich gegenseitig das jeweilige Gegenstück.
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Die 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Systems anhand zweier übereinander angeordneter Vorrichtungen 1, die an ihren Vorrichtungsenden 2 verbunden sind. Die Vorrichtungsende bilden jeweils eine quadratische Grundfläche aus, wobei in den vier Ecken vier Schrauben 8 zur Verbindung der beiden Vorrichtungen verschraubt sind. Die Ecken weisen erhöhte Kontaktbereiche 9 auf, so dass zwischen den Vorrichtungsenden 2 der Vorrichtungen 1 ein Luftspalt ausgebildet wird. Mittels des Luftspalts ist die Belüftung des Bereichs zwischen den Vorrichtungsenden sicher gestellt, so dass Feuchtigkeit verdunsten kann. Selbst wenn dort Feuchtigkeit angesammelt wird und es zur Eisbildung kommt, kann das Eis in den Luftspalt expandieren und eine Beschädigung des Flanschs wird vermieden.
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Die 4 bis 6 zeigen ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei das Vorrichtungsende eine rechteckige, im Wesentlichen Quadratische Grundfläche 14 aufweist. Um bei der Herstellung Material und damit Kosten einzusparen, weist die als Metallplatte ausgebildete Grundfläche Materialaussparungen 11 auf, die zur Gewährleistung einer hohen mechanischen Stabilität der Platte nicht von Oberfläche zur Oberfläche durch die gesamte Platte reichen. Durch erhöhte Kontaktbereiche 9, die bei der Herstellung z.B. mittels eines Gussverfahrens durch eine entsprechende Gussform hergestellt werden, bildet sich bei Verschraubung der Vorrichtung mit einem Gegenstück ein Luftspalt aus, der die Materialaussparungen 11 mit der Umgebungsluft fluidleitend verbindet und so die Belüftung sicher stellt.
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Weiterhin weist die Vorrichtung Ausnehmungen 12 und 13 auf, die zur Aufnahme von Stabilisierungsstäben, z.B. aus einem nicht-leitenden Fiberglasmaterial, dienen. Auf diese Stabilisierungsstäbe werden beim so genannten Käfigdesign entsprechend vorgeformte Metaloxidscheiben gesteckt, die den Kern eines Überspannungsableiters bilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Produktbroschüre „High-voltage surge arresters, Product guide“ der Siemens AG, 2014, Order No. E50001-G630-A249-X-4A00 auf Seite 12 [0003]
