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Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Wechseln einer Antriebsanordnung eines Überspannungsableiters nach Anspruch 13.
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Aus der Druckschrift
DE 102016202329A1 ist es bekannt, einen gattungsgemäßen Überspannungsableiter mit einer im Gehäuse angeordneten Trendanordnung einzusetzen. Außerhalb des Gehäuses ist eine manuelle Antriebsanordnung mit einem Kurbelantrieb vorgesehen. Mittels des Kurbelantriebs wird eine Gewindestange gedreht, wobei die Drehbewegung auf eine in die Gehäusewand integrierte Koppelanordnung übertragen wird. Mittels der Koppelanordnung wird auf der Innenseite des Gehäuses die Drehbewegung auf eine als eine Gewindespindel ausgebildete Übertragungswelle übertragen. Gewindespindeln dienen in der Technik zusammen mit anderen Elementen in einem Schraubgetriebe dazu, eine rotatorische Bewegung in eine translatorische Bewegung umzuwandeln. Gewindespindeln bestehen aus einer Gewindestange, also einem zylindrischen Rundstab, auf dem bei einfachen Anwendungen ein Trapez- oder Flachgewinde aufgebracht ist. Auf der Übertragungswelle sitzt ein Trennmittel auf. Das Trennmittel ist als ein Hohlzylinder mit Innengewinde ausgebildet, der durch eine Halterung bedingt nur entlang einer Längsachse des Überspannungsableiters verschiebbar ist. Eine Drehbewegung des Trennmittels ist nicht möglich. Hierdurch kann das Trennmittel als beweglicher Kontakt unter Ausbildung einer Trennstrecke von einem Gegenkontakt zurückgezogen werden. Im Strompfad vom Hochspannungspotenzial zum Erdpotenzial ist im Inneren des Gehäuses des Überspannungsableiters eine Ableitsäule angeordnet, die einen oder mehrere Varistoren („variable resistors“) aufweist. Innerhalb des Gehäuses ist ein Isoliergas vorgesehen, dass das Gehäuse gegenüber den auf Hochspannungspotenzial befindlichen Teilen elektrisch isoliert.
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Bei dem bekannten Überspannungsableiter ist es möglich, die externe Antriebsanordnung von der Koppelanordnung zu lösen und abzumontieren. Hierbei ist die Position des Antriebes im Inneren zu berücksichtigen. Findet die Montage bei einer undefinierten inneren Position der Kontakte innerhalb der Trendanordnung statt, so kann es zu einer Beschädigung der internen Mechanik im Ableiter führen.
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An die Erfindung stellt sich die Aufgabe, einen Überspannungsableiter anzugeben, bei dem ein Austausch der Antriebsanordnung besonders sicher möglich ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Überspannungsableiter gemäß Anspruch 1.
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Als elektrisch isolierendes Fluid kann beispielsweise Schwefelhexafluorid eingesetzt werden. Durch die Hubbegrenzungsanordnung ist es möglich, z.B. eine maximale oder minimale Position in Bezug auf die Ausbildung einer internen Trennstrecke durch Einkoppeln der Drehbewegung einzustellen, bevor die Antriebsanordnung gewechselt wird. Fehlbedienungen werden auf diese Weise vermieden. Dies ist ein besonderer Vorteil, weil bei einer Fehlbedienung im Rahmen des Wechselns der Antriebsanordnung Schäden im Inneren des Arbeiters entstehen könnten, die zu einem Ausfall des Ableiters und erheblichen Folgekosten für Wartungen und oder Austausch des Gerätes führen könnten. Durch den Einsatz von Anschlägen im Inneren des Ableiters wird die Prozesssicherheit bei der Fertigung und einer Revision des Antriebes erhöht.
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In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist die Übertragungswelle zumindest anteilig als eine Gewindespindel ausgebildet. Dies ist ein Vorteil, weil damit auf einfache Weise die Drehbewegung übertragbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist das Trennmittel ein bewegbares Kontaktstück mit einer Ausnehmung für die Übertragungswelle auf, wobei die Ausnehmung ein zum Außengewinde der Gewindespindel komplementäres Innengewinde aufweist. Dies ist ein Vorteil, weil auf einfache Weise die Drehbewegung in eine Lateralbewegung übersetzbar ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist die erste Achse parallel zu einer Längsachse der Übertragungswelle ausgerichtet. Dies ist ein Vorteil, weil damit die Trennstrecke parallel zu einer Längsachse durch den Ableiter führt und damit eine besonders einfache Bauweise für ein Trennen oder Schließen der Kontakte erreicht wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist die Hubbegrenzungsanordnung ein erstes Hubbegrenzungsmittel auf, das als ein Anschlag auf einem freien Ende der Übertragungswelle angeordnet ist. Dies ist ein Vorteil, weil ein Überdrehen vermieden wird. Unzulässige mechanische Belastungen der Trennanordnung werden ausgeschlossen. Ferner wird ausgeschlossen, dass das Trennmittel von der Übertragungswelle abgedreht werden kann.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist das erste Hubbegrenzungsmittel im Wesentlichen haubenförmig ausgebildet. Eine Haube ist dabei im Sinne der Erfindung jede abgerundete Form, die das Ende der Gewindestange der Übertragungswelle überspannt. Die Haube ist von Vorteil, weil eine elektrostatische Abschirmung der Gewindeflanken erfolgt, was Teilentladungen vermeidet. Das erste Hubbegrenzungsmittel kann beispielsweise aufgeschraubt oder aufgeklemmt angebracht sein. Auch eine Klebeverbindung ist zweckmäßig.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters begrenzt das erste Hubbegrenzungsmittel die Bewegung des Trennmittels auf der Übertragungswelle in Richtung eines Hochspannungsanschlusses des Überspannungsableiters.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters weist die Hubbegrenzungsanordnung ein zweites Hubbegrenzungsmittel auf, das als ein Anschlag zwischen dem freien Ende der Übertragungswelle und dem Gehäuse angeordnet ist. Dies ist ein Vorteil, weil ein Kontakt zum Gehäuse vermieden wird. Unzulässige mechanische Belastungen der Trennanordnung werden ausgeschlossen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist das zweite Hubbegrenzungsmittel im Wesentlichen ringförmig ausgebildet ist. Dies ist ein Vorteil, weil eine sichere Blockierung der Bewegung des Trennmittels auf der Übertragungswelle möglich ist.
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In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist das erste und/oder das zweite Hubbegrenzungsmittel im Wesentlichen als mindestens ein Vorsprung ausgebildet. Beispielsweise kann eine Ausnehmung wie z.B. eine Bohrung in der Übertragungswelle vorgesehen werden, in der das jeweilige Hubbegrenzungsmittel festgelegt ist. Beispielsweise kann eine durchgehende Bohrung in der Übertragungswelle vorgesehen werden, wobei das Hubbegrenzungsmittel als ein auf beiden Seiten der Bohrung überstehender Stift ausgebildet wird. Dies ist ein Vorteil, weil diese Bauform besonders einfach ist.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters begrenzt das zweite Hubbegrenzungsmittel die Bewegung des Trennmittels auf der Übertragungswelle in Richtung eines Erdpotentialanschlusses des Überspannungsableiters.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist eine Ableitsäule mit Varistoren vorgesehen. Varistoren sind „variable resistors“, die z.B. scheibenförmige Halbleiter aus Metalloxidwerkstoffen aufweisen. Varistoren haben unterhalb einer bauartbedingten Schwellenspannung eine sehr geringe Leitfähigkeit, oberhalb dieser Schwellenspannung jedoch eine stark erhöhte Leitfähigkeit. Hierdurch sind sie geeignet, bei Überspannungsableitern nur im Falle einer unzulässig hohen Spannung - einer Überspannung- auf Erde zu schalten und einen Ableitstrom sicher abfließen zu lassen.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Überspannungsableiters ist eine Koppelanordnung ausgebildet, eine Drehbewegung von einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Antriebsanordnung aufzunehmen und auf die Übertragungswelle einzukoppeln, wobei die Antriebsanordnung und die Koppelanordnung lösbar gekoppelt sind. Dies ist ein Vorteil, weil ein einfacher Austausch und eine einfache Wartung der Antriebsanordnung sichergestellt sind. Auch ein Austausch einer manuellen Antriebsanordnung gegen eine automatisierte und mit einem Motor ausgestattete Antriebsanordnung wird möglich, so dass auch eine Aufrüstung im laufenden Betriebt möglich ist.
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An die Erfindung stellt sich ferner die Aufgabe, ein Verfahren zum Wechseln einer Antriebsanordnung eines Überspannungsableiters anzugeben, bei dem ein Austausch der Antriebsanordnung besonders sicher möglich ist.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 13. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Ansprüchen 14 und 15. Es ergeben sich sinngemäß die gleichen Vorteile wie eingangs für den erfindungsgemäßen Überspannungsableiter erläutert.
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Zur besseren Erläuterung der Erfindung zeigen in schematischer Darstellung die
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überspannungsableiters für eine Phase, und
- 2 eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsableiters für drei Phasen.
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Die 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Überspannungsableiters 1 für eine Phase. Der Überspannungsableiter 1 weist ein Gehäuse 2 auf. In dem Gehäuse ist eine Ableitsäule 4 angeordnet, die scheibenförmige Varistoren 5 aufweist. Die Varistoren 5 sind zwischen Endstücken 6, 7 festgelegt. Eine elektrisch leitende Verbindung 8 verbindet die Ableitsäule 4 mit dem Äußeren des Gehäuses. Eine leitende Verbindung 9 verbindet die Ableitsäule 4 mit einem im Wesentlichen U-förmig ausgebildeten Festkontakt 10. In dem Festkontakt 10 ist ein beweglicher Kontakt 12 angeordnet. Der bewegliche Kontakt 12 weist ein abgerundetes Ende 13 auf, das in die u-förmige Ausnehmung des Festkontakts 10 eingeführt ist. Eine elektrisch leitende Verbindung ist in dem dargestellten Betriebszustand zwischen dem Festkontakt 10 und dem beweglichen Kontakt 12 an Kontaktbereichen 11 vorhanden.
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Zur elektrischen Isolierung zwischen dem Gehäuse 2 und dem auf Hochspannungspotential befindlichen Teilen im Inneren wie zum Beispiel der Ableitsäule 4 ist ein Isoliergas wie zum Beispiel Schwefelhexafluorid (SF6) 3 vorgesehen. Zur Ausbildung einer internen Trennstrecke kann der bewegliche Kontakt 12 aus dem Festkontakt 13 herausgezogen werden. Dies geschieht in der mit Bezugszeichen 22 angedeuteten Richtung. Hierfür weist der Überspannungsableiter 1 eine außerhalb des Gehäuses angeordnete Antriebsanordnung 20 auf. Die Antriebsanordnung 20 weist eine Kurbel 21 für einen manuellen Betrieb und eine Welle 19 auf. Die Welle 19 ist ausgebildet, eine mittels der Kurbel 21 erzeugte Drehbewegung auf eine Koppelanordnung 23 zu übertragen.
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Die Koppelanordnung 23 ist ausgebildet, die Drehbewegung der lösbar angebrachten Antriebsanordnung 20 auf eine als Gewindespindel ausgebildete Antriebswelle 17 zu übertragen. Die Übertragungswelle 17 weist ein Außengewinde 18. Auf dem Außengewinde 18 liegt der bewegliche Kontakt 12 an. Der bewegliche Kontakt 12 ist dafür im Wesentlichen als ein Hohlzylinder ausgebildet, der einen Kanal mit Innengewinde aufweist, welcher im Kontaktbereich 24 an der Übertragungswelle 17 anliegt. Außen an dem beweglichen Kontakt 12 liegt in Kontaktbereichen 19 ein Haltemittel 16 an. Das Haltemittel 16 ist ausgebildet, eine Drehbewegung des beweglichen Kontakts 12 zu verhindern. Es lässt jedoch eine laterale Bewegung, das heißt, eine Bewegung in Richtung 22, zu. Das Haltemittel 16 hat folglich den Effekt, dass eine eingekoppelte Drehbewegung der Übertragungswelle 17 in eine Lateralbewegung in Richtung 22 des beweglichen Kontaktes 12 übersetzt wird. Hierdurch kann mittels der Trennanordnung (10, 12, 16, 17) eine Trennstrecke zwischen dem beweglichen Kontakt 12 und dem Festkontakt 10 ausgebildet werden.
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Erfindungsgemäß ist eine Hubbegrenzungsanordnung 14, 15 an der Übertragungswelle vorgesehen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bewegung des Trennmittels 12, also des beweglichen Kontaktes 12, entlang einer ersten Achse, die koaxial zur Drehachse der Übertragungswelle 17 ist.
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Die Hubbegrenzungsanordnung weist ein erstes Hubbegrenzungsmittel 14 auf, das als ein Anschlag an dem freien Ende der Übertragungswelle 17 angeordnet ist. Das erste Hubbegrenzungsmittel 14 ist im Wesentlichen haubenförmig ausgebildet und trägt damit zur elektrostatischen Abschirmung des freien Endes der Übertragungswelle 17 bei. Das erste Hubbegrenzungsmittel 14 ist in dem Hohlraum im Inneren des beweglichen Kontaktes 12 derart angeordnet, dass es die Bewegung des beweglichen Kontaktes 12 auf der Übertragungswelle 17 in Richtung des Festkontaktes 10 begrenzt.
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Die Hubbegrenzungsanordnung weist weiterhin ein zweites Hubbegrenzungsmittel 15 auf, das als Anschlag zwischen dem freien Ende der Übertragungswelle 17 und dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Das zweite Hubbegrenzungsmittel 15 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und sitzt auf der Gewindespindel 17 auf. Es verhindert dadurch, dass beim Ausbilden der Trennstrecke zwischen dem beweglichen Kontakt 12 und dem Festkontakt 10 der bewegliche Kontakt zu weit in Richtung des Gehäuses 2 bzw. der Koppelanordnung 23 zurückgezogen werden kann.
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Die beiden Hubbegrenzungsmittel 14, 15 tragen damit dazu bei, Fehlbedienungen der internen Trennanordnung 10, 12, 16, 17 durch einen Bediener der Antriebsanordnung 20 zu vermeiden. Ferner ist ein Austausch der Antriebsanordnung 20 erleichtert, weil vor Austausch ein Herausziehen bzw. Hereinscheiben des beweglichen Kontaktes 12 bis zum jeweiligen Anschlag 14, 15 der Hubbegrenzungsanordnung möglich ist. Ein Bediener der Kurbel 21 kann damit leicht erspüren, wann der vorgesehene Weg der Trennstrecke ausgenutzt ist. In einer solchen Position kann dann die Antriebsanordnung 20 vom Gehäuse 2 und der Koppelanordnung 23 gelöst und gegen eine andere Antriebsanordnung, gegebenenfalls motorisiert und automatisiert, ausgetauscht werden.
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Die 2 zeigt eine Detailansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Überspannungsableiters für drei Phasen. Es sind innerhalb des Gehäuses 2 drei Ableitsäulen 40, 41, 42 vorgesehen. Die Übertragungswelle 17 weist erfindungsgemäß eine Hubbegrenzungsanordnung mit den Hubbegrenzungsmitteln 14, 15 auf. Der bewegliche Kontakt ist für diese dreiphasige Ausführung mit drei Ableitsäulen als eine Platte 45 oder ein in der Draufsicht als gleichschenkliges Dreieck ausgebildete Platte vorgesehen. Zur optimalen Ausnutzung der räumlichen Verhältnisse ist der bewegliche Kontakt 45 derart orientiert, dass seine Außenbereiche in die Zwischenräume zwischen den drei Ableitsäulen 40, 41, 42 orientiert sind. Der bewegliche Kontakt 45 weist ein Innengewinde in einer Führungsbohrung auf, die komplementär zu einem Außengewinde der Gewindestange 17 ist. Der bewegliche Kontakt 45 weist weiterhin drei Schaltstangen 46, 47 auf (die dritte Schaltstange ist durch die Ableitsäule 40 verdeckt). Für jede Phase ist daher eine Schaltstange 46, 47 vorhanden, die dem beweglichen Kontakt 45 festgelegt ist, und bei einer Lateralbewegung entlang der Übertragungswelle 17 genutzt werden kann, um mittels der Schaltstangen 46, 47 Kontaktstücke aus entsprechenden Gegenkontakten zu ziehen (nicht dargestellt). Als Haltemittel, um eine Drehbewegung des beweglichen Kontakts 45 bei einer Drehung der Übertragungswelle 17 zu verhindern, sind drei Haltestangen 43, 44 vorgesehen (die dritte Haltestange ist durch die Ableitsäule 40 verdeckt). Die Haltestangen 43,44 sind dabei in durchgehenden Öffnungen, also z.B. Bohrungen, des beweglichen Kontakts 45 gleitverschiebbar angeordnet. Sie können folglich zur Ausbildung der Trennstrecke weiter durch die Bohrungen gezogen werden. Bei dieser dreiphasigen Bauweise wird folglich eine Drehbewegung der Übertragungswelle 17 in eine Lateralbewegung der Schaltstangen 46, 47 entlang der Ableitsäulen übersetzt. Die Hubbegrenzungsmittel 14, 15 dienen erfindungsgemäß dazu, Fehlbedienungen auszuschließen und einen Austausch einer externen Antriebsanordnung zu erleichtern.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016202329 A1 [0002]
