-
Die Erfindung betrifft eine Fangeinrichtung für eine Blitzstromableitvorrichtung, wobei die Fangeinrichtung über einen elektrischen Leiter, der von einer schwach leitenden Schicht, einer Isolierung und einer Außenmantelschicht aus schwach leitendem Material umgeben ist, mit einer Erdungseinrichtung verbunden ist, wobei die Fangeinrichtung aus einem rohrartigen Unterteil aus elektrisch leitendem Metall besteht, welches auf das Ende der aus dem Leiter, der Schicht, der Isolierung und der Außenmantelschicht bestehenden Einheit aufgesteckt ist, wobei das Unterteil mit Abstand von seinen Enden einen gelochten Zwischenboden aufweist, der nur von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters durchgriffen ist, und wobei in das nur vom Leiter durchgriffene Ende des Unterteils ein mit einem nach außen vorragenden Kragen versehenes erstes Isolierstück eingesetzt ist, das vom abisolierten Ende des elektrischen Leiters durchgriffen ist und dessen das Unterteil überragendes Ende von einem Oberteil der Fangeinrichtung aus elektrische leitendem Metall mit einer Höhlung übergriffen ist, das sich ebenso wie das Ende des Unterteils an dem Kragen des ersten Isolierstückes abstützt, wobei ein adaptives Schaltelement an der Fangeinrichtung angeordnet ist, welches elektrisch einerseits mit dem Oberteil und andererseits mit dem Unterteil oder der Außenmantelschicht kontaktiert ist.
-
Die schwach leitende Schicht besteht aus VPE und hat einen elektrischen Widerstand von nur einigen kOhm/m und eine Wandstärke von 0,3 bis 0,6 mm. Sie wird in der Kabeltechnik auch Glättungsbelag oder Leiterglättung genannt. Und stellt somit einen parallelen elektrischen Leiter zum Innenleiter dar.
-
Bei elektrischen Kabeln, die für mittlere und höhere Spannungen eingesetzt werden, also für Spannungswerte oberhalb 10 kV, und die eine massive Isolierung aus einem Kunststoff oder auch aus Gummi aufweisen, ist es notwendig, zur Feldbegrenzung im Kabelaufbau elektrisch leitfähige Schichten vorzusehen. Die sogenannte innere Leitschicht, auch mit Leiterglättung oder Glättungsbelag bezeichnet, befindet sich z. B. auf dem aus einer Vielzahl von Einzeldrähten bestehenden Leiter und verhindert, dass es infolge von Unregelmäßigkeiten an der Leiteroberfläche zu Bereichen erhöhter Feldstärke und somit zu einem Durchschlag der Isolierschicht kommt.
-
Diese Schicht steht in direktem elektrischem Kontakt zum Innenleiter.
-
-
Besondere Probleme, die sich bei der Überprüfung des äußeren Blitzschutzsystemes ergeben können, sind durch die bekannte Lösung überwunden, wozu in der bekannten Lösung ebenso, wie bei vorliegender Erfindung, die elektrische Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und der leitenden, insbesondere schwach leitenden Außenmantelschicht seriell nur durch ein adaptives Schaltelement hergestellt ist, welches in einem normalen Betriebszustand, bei dem kein Blitzeinschlag vorliegt, die elektrische Verbindung in einer Trennlage hält (Öffnungsstellung) und welches bei einem Blitzeinschlag durch die dann auftretende oder überschrittene Ansprechspannung des Schaltelementes geschlossen ist und die Verbindung herstellt. Im Falle der messtechnischen Prüfung ist eine Isolation oder hochohmige Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und der äußeren schwach leitenden Außenmantelschicht der hochspannungsfesten isolierten Ableitung bewirkt, wobei im Fall von Potentialdifferenzen, wie zum Beispiel bei einem Blitzeinschlag, eine leitende Verbindung zwischen dem elektrischen Leiter und der äußeren schwach leitenden Außenmantelschicht der hochspannungsfesten isolierten Ableitung bewirkt ist.
-
Bekannt ist in diesem Stand der Technik und ebenso bei der Erfindung vorgesehen, dass das adaptive Schaltelement durch an sich bekannte typische Schaltelemente gebildet ist, nämlich beispielsweise durch Varistoren, zylindrische Varistoren, ringförmige Varistoren mit einer zylindrischen Öffnung zur isolierten Durchführung des elektrischen Leiters, Funkenstrecken, gasgefüllte Überspannungsableiter, Thyristoren, Gleitendladungsfunkenstrecken oder dergleichen Elemente.
-
Problematisch bei der bekannten Lösung ist, dass dann, wenn der Montierende, der also die Fangeinrichtung mit der hochspannungsfesten isolierten Ableitung verbinden will, den elektrischen Leiter am einen Ende entmantelt und dabei auch die schwach leitende Schicht im entmantelten Bereich entfernt. Ein funktionsentscheidender Fehler entsteht, wenn der elektrische Leiter an seinem Ende nicht vollständig von der schwach leitenden Schicht befreit ist, sondern Reste der Schicht noch über die verbleibende Isolierung des Leiters vorragen. In diesem Falle entsteht dort eine Kontaktierung mit dem Unterteil der Fangeinrichtung bzw. dessen Zwischenboden. Hierdurch entsteht auch eine Kontaktierung zur schwach leitenden Außenmantelschicht. Eine solche Kontaktierung stört grundsätzlich die Funktion, die mit dem adaptiven Schaltelement erreicht werden soll und kann.
-
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Fangeinrichtung gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei der Fehlfunktionen durch mangelhafte Entfernung der schwach leitenden Schicht vermieden werden.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass zwischen dem abisolierten elektrischen Leiter und dem Zwischenboden des Unterteils ein zweites Isolierstück angeordnet ist, welches von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters durchgriffen ist.
-
Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass auch dann, wenn der elektrische Leiter nicht vollständig von Bestandteilen der schwach leitenden Schicht befreit ist, eine Kontaktierung mit dem Unterteil ausgeschlossen ist, weil der unsauber abisolierte Bereich sich am zweiten Isolierstück abstützt oder von diesem umgeben ist, so dass eine Kontaktierung mit dem Unterteil ausgeschlossen ist. Die korrekte Funktion der Fangeinrichtung ist damit gewährleistet.
-
Um noch eine weitere höhere Sicherheit zur Vermeidung der Kontaktierung der schwach leitenden Schicht mit dem Unterteil sicherzustellen, ist vorgesehen, dass das zweite Isolierstück den Zwischenboden mit einem Halsstück durchgreift, das auch von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters durchgriffen ist, wobei das Halsstück über den Zwischenboden hinaus in das erste Isolierstück hineinragt.
-
Um eine geeignete Aufnahme und Anschlussmöglichkeit für das adaptive Schaltelement zu schaffen, ist vorgesehen, dass das erste Isolierstück neben dem ersten Durchgriffskanal für das abisolierte Ende des elektrischen Leiters einen dazu parallelen Durchgangskanal aufweist, in den das Schaltelement und eine elektrisch leitende Feder eingesetzt ist, die sich kontaktgebend am Schaltelement abstützt, wobei eines dieser Teile sich kontaktgebend am Zwischenboden und eines am Oberteil abstützt.
-
Das Schaltelement ist damit isoliert in dem ersten Isolierstück angeordnet, wobei das eine Ende des Schaltelementes am oberen Ende des Durchgriffskanals des Isolierstückes mit dem Oberteil kontaktiert ist, während das andere Ende der Kombination aus Schaltelement und Feder kontaktgebend am Zwischenboden des Unterteils abgestützt ist.
-
Eine alternative Installationsmöglichkeit wird darin gesehen, dass das Schaltelement räumlich neben der Fangeinrichtung angeordnet ist und zwei Kontaktarme aufweist, deren einer Kontaktarm mit dem Oberteil kontaktiert ist und deren anderer Kontaktarm mit dem Unterteil oder der zum Unterteil führenden schwach leitenden Außenmantelschicht kontaktiert ist.
-
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Kontaktarme Federklemmen zum Aufstecken auf das Oberteil, das Unterteil oder die Außenmantelschicht aufweisen oder bilden.
-
Insbesondere ist auch vorgesehen, dass das erste Isolierstück und/oder das zweite Isolierstück aus nicht leitendem Kunststoff bestehen.
-
Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das erste Isolierstück und/oder das zweite Isolierstück aus POM bestehen.
-
Mit POM ist ein Kunststoff ausgewählt, der nicht elektrisch leitend ist und damit bevorzugt eingesetzt wird.
-
In an sich bekannter Weise ist vorgesehen, dass das Oberteil an seinem dem Unterteil abgewandten Ende eine Kontaktspitze oder eine Gewindesacklochbohrung aufweist.
-
Um einen sicheren Sitz der Elemente ineinander zu gewährleisten ist vorgesehen, dass das zweite Isolierstück in eine Gewindebohrung des Unterteils eingeschraubt ist.
-
Aus dem gleichen Grunde ist vorgesehen, dass das erste Isolierstück in eine Gewindebohrung in der Höhlung des Oberteils eingeschraubt ist.
-
Um die Lagesicherung dauerhaft zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass das erste Isolierstück in der Montagesolllage mittels der Wandung des Oberteils, der Höhlung und der Wandung des Unterteils durchgreifender, in Bohrungen des Isolierstückes eingreifender Spannstifte gesichert ist.
-
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass das Oberteil eine Bohrung aufweist, die das abisolierte Ende des elektrischen Leiters aufnimmt, sowie Querbohrungen, die in die Bohrung münden und in die in Montagesolllage Kontaktspitzen aufweisende Gewindestifte von radial außen zugänglich eingeschraubt sind.
-
Um die Montage zu erleichtern, ist zudem vorgesehen, dass das zweite Isolierstück parallel zum Durchgangskanal für den elektrischen Leiter Lochungen oder Kanäle aufweist, die einen Werkzeugeingriff für ein Werkzeug zum Ein- oder Ausschrauben in die oder aus der Gewindebohrung bilden.
-
Ganz besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass das adaptive Schaltelement eine Funkenstrecke ist.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher beschrieben.
-
Es zeigt:
- 1 eine erste Ausführungsform in isometrischer Darstellung im Zusammenbau gesehen;
- 2 die Ausführungsform in Explosionsdarstellung von einer oberen Blickrichtung hergesehen;
- 3 desgleichen in einer unteren Blickrichtung gesehen;
- 4 die Ausführungsform in Seitenansicht;
- 5 die Ausführungsform im Schnitt A-A der 4 gesehen;
- 6 das Detail „B“ der 5 im vergrößerten Maßstab gesehen;
- 7 eine weitere Ausführungsform in Seitenansicht gesehen;
- 8 eine dritte Ausführungsform in Seitenansicht gesehen.
-
In der Zeichnung ist eine Fangeinrichtung 1 für eine Blitzstromableitvorrichtung gezeigt. Die Fangeinrichtung 1 ist über einen elektrischen Leiter 2, der von einer schwach leitenden Schicht 3, einer Isolierung 4 und einer Außenmantelschicht 5 aus schwach leitendem Material umgeben ist, mit einer Erdungseinrichtung verbunden, die in der Zeichnung nicht gezeigt ist. Die Fangeinrichtung 1 besteht aus einem rohrartigen Unterteil 6 aus elektrisch leitendem Metall, beispielsweise Stahl. Dieses Unterteil ist auf das Ende des aus dem Leiter 2, der Schicht 3, der Isolierung 4 und der Außenmantelschicht 5 bestehenden Einheit aufgesteckt, wobei das Unterteil 6 mit Abstand von seinen Enden einen gelochten Zwischenboden 7 aufweist, der einstückig an das Unterteil 6 angeformt ist. Der gelochte Zwischenboden 7 ist nur von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters 2 durchgriffen. In das vom Leiter 2 durchgriffene Ende des Unterteils 6 ist ein mit einem nach außen vorragenden Kragen 8 versehenes erstes Isolierstück 9 eingesetzt, welches vom abisolierten Ende des elektrischen Leiters 2 durchgriffen ist und dessen das Unterteil 6 überragendes Ende von einem Oberteil 10 der Fangeinrichtung 1 ebenfalls aus elektrisch leitendem Metall, beispielsweise Stahl, mit einer Höhlung 11 übergriffen ist. Mit seinem unteren Rand liegt das Oberteil 10 an dem Kragen 8 des ersten Isolierstückes 9 an. Ebenso stützt sich das Unterteil 6 mit einem endseitigen Rand an dem Kragen 8 des ersten Isolierstückes 9 ab.
-
Ferner ist ein adaptives Schaltelement 12 an der Fangeinrichtung angeordnet, welches elektrisch einerseits mit dem Oberteil 10 und andererseits mit dem Unterteil 6 oder der Außenmantelschicht 5 kontaktiert ist. Zwischen dem abisolierten elektrischen Leiter 2 und den Zwischenboden 7 des Unterteils ist ein zweites Isolierstück 13 angeordnet, welches nur von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters 2 durchgriffen ist. Die Enden der schwach leitenden Schicht 3, der Isolierung 4 und der schwach leitenden Außenmantelschicht 5 liegen am Isolierstück 13 auf der dem Zwischenboden 7 abgewandten Seite.
-
Das zweite Isolierstück 13 durchgreift den Zwischenboden 7 mit einem angeformten Halsstück 14, welches ebenfalls von dem abisolierten Ende des elektrischen Leiters 2 durchgriffen ist. Das Halsstück 14 ragt über den Zwischenboden 7 hinaus in den entsprechenden Kanal des ersten Isolierstückes 9 hinein.
-
Das erste Isolierstück 9 weist neben dem mittigen ersten Durchgriffskanal für das abisolierte Ende des elektrischen Leiters 2 einen dazu parallelen Durchgangskanal 15 auf, in welchen das Schaltelement 12 und eine elektrisch leitende Feder 16 als Vorspannelement eingesetzt ist. Die Feder 16 stützt sich kontaktgebend an dem Schaltelement 12 ab, wobei eines der Teile, Feder 16 oder Schaltelement 12, sich kontaktgebend am Zwischenboden 7 und eines am Oberteil abstützt. Diese Ausführungsform ist in den 1 bis 6 gezeigt. Die 7 und 8 weisen andere Varianten der Ausführungsform auf. Hierbei ist das Schaltelement 12 räumlich neben der Fangeinrichtung angeordnet und weist zwei Kontaktarme 17, 18 auf, deren einer Kontaktarm 17 mit dem Oberteil 10 kontaktiert ist und deren anderer Kontaktarm 18 mit dem Unterteil 6 oder der zum Unterteil 6 führenden schwach leitenden Außenmantelschicht 5 kontaktiert ist.
-
Die Kontaktarme 17, 18 weisen vorzugsweise Federklemmen zum Aufstecken auf das Oberteil 10, das Unterteil 6 oder die Außenmantelschicht 5 auf.
-
Vorzugsweise besteht das erste Isolierstück 9 und das zweite Isolierstück 13 aus einem nicht leitendem Kunststoff. Vorzugsweise handelt es sich dabei um den Kunststoff „POM“.
-
Das Oberteil 10 kann an seinen, dem Unterteil 6 abgewandten Ende eine Kontaktspitze 19 aufweisen, wie in den Zeichnungen gezeigt, oder auch eine Gewindesacklochbohrung, in welcher entsprechende Elemente befestigbar sind.
-
Vorzugsweise ist das zweite Isolierstück 13 in eine Gewindebohrung 20 des Unterteils 6 eingeschraubt. Das erste Isolierstück 9 ist in eine Gewindebohrung 21 in der Höhlung 11 des Oberteils 10 eingeschraubt. Die Sicherung in der Montagesolllage kann durch Klebstoff erfolgen. Vorzugsweise ist die Sicherung der Montagesolllage mittels der Wandung des Oberteils 10, der Wandung der Höhlung 11 und der Wandung des Unterteils 6 durchgreifender, in entsprechende Bohrungen des Isolierstückes 9 eingreifender Spannstifte 22 gesichert.
-
Das Oberteil 10 weist eine Bohrung auf, die das abisolierte Ende des elektrischen Leiters 2 aufnimmt, sowie Querbohrungen 23, die in die Bohrung münden und in Montagesolllage die Kontaktspitzen aufweisenden Gewindestifte 24 von radial außen zugänglich eingeschraubt sind.
-
Das zweite Isolierstück 13 weist parallel zum Durchgangskanal zum Einsatz des elektrischen Leiters 2 Lochungen oder Kanäle 25 auf, die einen Werkzeugeingriff für ein Werkzeug zum Ein- oder Ausschrauben in die oder aus der Gewindebohrung 20 bilden.
-
Vorzugsweise ist das adaptive Schaltelement 12 eine Funkenstrecke.
-
Isolierte Ableitungen der angegebenen Art sind unter anderem in der
EP 1760855 B1 und in der IEC TS 62561-8 beschrieben.
-
Die Isolierung 4 besteht aus hochspannungsfestem Isolierstoff.
-
Die schwach leitende Außenmantelschicht 5 weist vorzugsweise ein nicht-lineares elektrisches Verhalten auf. Deren elektrischer Widerstand liegt im Bereich von einigen kOhm/m.
-
Besondere Ausgestaltungen der Schicht
5 sind in der
DE 10 2019 101 577 A1 beschrieben, insbesondere in den dortigen Ansprüchen
3 bis 14
-
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
-
Alle in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Fangeinrichtung
- 2
- elektrischer Leiter
- 3
- schwach leitende Schicht
- 4
- Isolierung
- 5
- schwach leitende Außenmantel-Schicht
- 6
- Unterteil
- 7
- Zwischenboden
- 8
- Kragen
- 9
- Isolierstück (erstes)
- 10
- Oberteil
- 11
- Höhlung
- 12
- Schaltelement
- 13
- zweites Isolierstück
- 14
- Halsstück
- 15
- Durchgangskanal
- 16
- Feder
- 17
- Kontaktarm
- 18
- Kontaktarm
- 19
- Kontaktspitze
- 20
- Gewindebohrung
- 21
- Gewindebohrung
- 22
- Spannstifte
- 23
- Querbohrungen
- 24
- Gewindestifte
- 25
- Kanäle in 13
