DE1588771A1

DE1588771A1 - Surge arresters

Info

Publication number: DE1588771A1
Application number: DE19671588771
Authority: DE
Inventors: Hartmut Nuessler; Gustav Schmalz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1967-09-22
Filing date: 1967-09-22
Publication date: 1970-11-05
Also published as: GB1172345A; CH462941A; BE718086A; SE336166B

Description

AKTIENGESELLSCHAFT ■ Berlin und MünchenAKTIENGESELLSCHAFT ■ Berlin and Munich

BLA 67/0106BLA 67/0106

2 2. SEP. 19672 2nd SEP. 1967

tJbersOannungsableit erStress dissipation

Es ist bekannt, Überspannungsableiter mit einer Abschält- ■ einrichtung auszurüsten, die den über den Ableiter führenden^ ^troir-kreis unterbricht, wenn der Ableiter schadhaft ist (vgl. VDS 0675 § 19). Hierdurch soll unter ariderem ein Zersprengen des Ableit.ergehäuses verhindert werden. It is known to equip surge arresters with a disconnection device that interrupts the ^ ^ troir circuit leading over the arrester if the arrester is defective (cf. VDS 0675 § 19). Among other things, this is intended to prevent the Ableit.ergehäuses from shattering.

Die Abschaltvorrichtung besitzt üblicherweise ein stromempfindliches Halteglied im Stromkreis zwischen den Anschluß- , kleirmen, die an Ableitergehäuse befestigt sind. Wenn der Strom über den Ableiter bestimmte Werte erreicht, spricht das stromempfindlicheHalteglied an, und die eine Anschlußklemme wirdThe shutdown device usually has a current-sensitive Holding element in the circuit between the connection, shields that are attached to the arrester housing. When the stream reaches certain values via the arrester, the current-sensitive holding element speaks on, and which becomes a terminal

- 1 - . Schiü/Un- 1 - . Schiü / Un

003&4S/Q322 U^. 003 & 4S / Q322 U ^.

BAD ORIQiWALBATH ORIQiWAL

* PU 67/0106* PU 67/0106

Vom Ableiter elektrisch abgetrennt, so daß der Stromkreis unterbrochen ist. .Electrically separated from the arrester, so that the circuit is interrupted. .

Bas Halteglied kann mit einer lötstelle versehen sein, die zwei im Ableiterstrockreis liegende Teile, z.B. eine Platte und einen in eijne Bohrung der Platte greifenden Bolzen, miteinander verbindet. Wird die Lötverbindung durch den über den Ableiter fließenden Strom genügend erwärmt, so wird die V erbindung gelöst»- Der eine Teil kann sich dann vom anderen unter der Wirkung seines eigenen Gewichtes,allein oder zusätzlich durch eine Feder beschleunigt entfernen. Hierdurch v/ird eine !rennstrecke geschaffen. .The holding member can be provided with a solder joint that two parts lying in the conductor circuit, e.g. a plate and a bolt engaging in a hole in the plate. If the soldered connection is made through the The arrester is heated sufficiently to break the current flowing through the arrester the effect of his own weight, alone or in addition accelerated removal by a spring. This creates a race track. .

Es ist ferner gekannt, als Halteglied einen Sehmelzdraht einzusetzen, der ejie Anschlußklemme mit den Ableiterelementen verbindet und von einer Feder "zerrissen wird, wenn der Stron bestimmte Werte erreicht. ·It is also known to use a Sehmelzdraht as a holding member, the ejie connection terminal with the arrester elements connects and is torn by a spring when the stream reached certain values. ·

Die Erfindung hat eine Verbesserung der vorgenannten Ableiter zum Ziel. Sie ist mithin auf einen Überspannungsableiter mit einer Abschaltvorrichtung gerichtet, die mit Hilfe eines stron;-enpfindlichen fältegliedes die elektrische Abtrennung einer Anschlußklemme vom Ableiter bewirkt, wenn der Strom über den Ableiter bestir.m|e Werte erreicht. Gemäß der Erfindung weist das Halteglied sowohl eine Lötstelle als auch einen SehmelzdrahtThe invention has an improvement on the aforementioned arresters to the goal. It is therefore directed to a surge arrester with a disconnection device which, with the aid of a current-sensitive folding element, effects the electrical separation of a connection terminal from the arrester when the current through the arrester reaches certain values. According to the invention, the Holding member both a soldering point and a Sehmelzdraht

QQ9&45/Ö322 bad origimalQQ9 & 45 / Ö322 bad origimal

PU 67/0106PU 67/0106

• ■■if• ■■ if ~~ ^f? -^ f? -

auf, und der Mindestansprechstrom des Schmelzdrahtes liegt über dem der Lötstelle. Dadurch wird eine vorteilhafte Vergrößerung -des Arbeitsbereiches der Abschalteinrichtung erhalten, wie später noch näher erläutert wird.on, and the minimum response current of the fuse wire is above that of the solder joint. As a result, an advantageous enlargement of the working range of the disconnection device is obtained, such as will be explained in more detail later.

Mit Kindestansprechstrom ist der kleinste Strom bezeichnet, der noch zum Ansprechen führt, wenn die Zeit beliebig verlängert wird.The minimum response current is the smallest current, which still leads to response if the time is extended at will.

Vorzugsweise besteht der Schmelzdraht aus einem Material mit einem höheren spezifischen Widerstand als Kupfer. Der Schmelzdraht kann dann einen verhältniEcäßig großen Querschnitt erholten, so daß er im Gegensatz zu bisher üblichen Schmelzleitern mechanisch wenig empfindlich ist. Besonders bewährt hat sich einbandförmiger Schoelzdraht· Damit ist gemeint, daß das Widerstsndr.aterial bei einer Breite von mehreren Millimetern r.ur eine Stärke von wenigen Zehntelmiliimetern aufweist.The fuse wire is preferably made of a material with a higher specific resistance than copper. The fusible wire can then recover a comparatively large cross section, so that it is mechanically less sensitive in contrast to the fusible conductors customary up to now. Has proven particularly effective single-band Schoelzdraht · This means that the Resistance material with a width of several millimeters r. is only a few tenths of a millimeter thick.

Ler Schmelräraht kann mit einem Anschlußstück größeren Querschnittes versehen sein, das die eine Komponente der Lötstelle bildet. Dies ergibt einen einfachen Aufbau, ohne daß sich die 51 eine nt e unerwünscht beeinflussen können. Die Verbindung zwischen Sch Heizdraht und Anschlußstück kann als Quetschverbindung ausgeführt sein. Diese Verbindung läßt sich verhältnismäßig einfach herstellen. Sie ergibt darüber hinaus große Übergangs-*Ler Schmelräraht can be provided with a connecting piece of larger cross-section, which is one component of the soldering point forms. This results in a simple structure without the 51 can have an undesirable effect on a nt e. The connection between the heating wire and the connector can be a crimp connection be executed. This connection can be proportionate easy to manufacture. It also results in large transitional *

009845/0322009845/0322

PM 67/0106PM 67/0106

flächen nit einem kleinen Übergangswiderstand, so daß die Toleranzen die Kennwerte des Schmelzdrahtes kaum beeinflussen. In der gleichen Weise kann auch ein zweites Anschlußstück an dem der Lötstelle abgekehrten Ende des Schmelzdrahtes befestigt werden, das mit einer als Federteller wirkenden Kappe fest verbunden ist.surfaces with a small contact resistance, so that the tolerances hardly affect the characteristics of the fuse wire. In the same way, a second connection piece can also be attached to the The end of the fusible wire facing away from the soldering point can be attached, which is fixed with a cap acting as a spring plate connected is.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel beschrieben.To explain the invention in more detail, an exemplary embodiment is described below with reference to the drawing.

Der in der Figur in einem Schnitt dargestellte überspannungsableiter besitzt ein Isolierstoffgehäuse 1, das aus Gießharz besteht. In das Gehäuse ist eine Flatte 2 eingegossen, an der ein Gewindebolzen 3 befestigt ist. Der-Gewindebolzen 3 bildet die eine Anschlußklemme des Ableiters.The surge arrester shown in the figure in a section has an insulating housing 1 made of cast resin. In the housing, a flat 2 is poured, on the a threaded bolt 3 is attached. The threaded bolt 3 forms one terminal of the arrester.

Die Platte 2 weist einen abgewinkelten Hand 5 auf, an dem eine Kupferscheibe 6 anliegt. Die Kupferscheibe bildet die eine Killenelektrode einer Löschfunkenstrecke, wie an sich bekannt ist. Sie stützt sich über einen Isolierstoffring 7 gegen eine gleiche, spiegelbilolich angeordnete Slektrodenscheibe δ ab.The plate 2 has an angled hand 5 on which a Copper washer 6 rests. The copper disk forms one groove electrode of an extinguishing spark gap, as is known per se is. It is supported by an insulating ring 7 against an identical slectrode disk δ arranged in a mirror image.

Die Slektrodenscheibe 8 liegt auf einer Viiderstandsscheibe 10 ' auf. Die Scheibe 10 ist ein Zylinder mit dem aus der'Figur ersichtlichen Querschnitt, Sie besteht aus Siliciumcarbid (SiC). Ihr Widerstandswert hängt von der Höhe der anliegenden Spannung ab.The slectrode disk 8 lies on a resistance disk 10 ' on. The disk 10 is a cylinder with the one from the figure visible cross-section, it consists of silicon carbide (SiC). Their resistance value depends on the level of the applied voltage away.

. · ° · PLA 67/0106. ° PLA 67/0106

Die Elektrodenscheiben 6 und 8 und die Widerstandsscheibe 10 sind von einer' Isolierstoffhülse 12 eingefaßt. Die Hülse 12 sorgt, dafür, daß ein vergießbares Ableiterelement entsteht, bei dem das Gießharz nicht in die Funkenstrecke 14 zwischen den Elektroden 6, 8 eindringt. Der Raum zwischen den Elektroden 6, 8 kann durch die gestrichelt angedeutete Bohrung 15 im Gewindebolzen 3 evakuiert und/oder mit einem inerten Gas, z.B« Stickstoff, gefüllt werden.The electrode disks 6 and 8 and the resistance disk 10 are enclosed by an 'insulating sleeve 12. The sleeve 12 ensures that a castable arrester element is created which the casting resin is not in the spark gap 14 between the Electrodes 6, 8 penetrates. The space between the electrodes 6, 8 can through the dashed line indicated hole 15 in the threaded bolt 3 evacuated and / or filled with an inert gas, e.g. nitrogen.

Die Widerstandsreheibe 10 liegt, wie. man sieht, auf einer 'Kupferscheibe 17 auf«, Die Scheibe 17 besitzt eine zentrale Bohrung, in die ein Kupferbolzen 18 eingelötet ist. Die Lötstelle 20 ist das eine stromempfindliche Element eines Haltegliedes, das zu einer als Ganzes mit 21 bezeichneten Abschalteinrichtung gehört. Der Bolzen 18 stellt zugleich ein Anschlußstück dar, das von der lötstelle 20 zu einem Schmelzdraht 23 führt. " ; .- ·The resistance disk 10 is how. you can see on one 'Copper disc 17 on', the disc 17 has a central one Hole into which a copper bolt 18 is soldered. The soldering point 20 is the one current-sensitive element of a holding member, which belongs to a shutdown device designated as a whole as 21. At the same time, the bolt 18 represents a connecting piece which extends from the soldering point 20 to a fuse wire 23 leads. "; .- ·

Der SchmelzÖraht 23 ist das zweite ^tromempfindliche Element| des Halt■ alliedes. Sr besteht aus eimern Chrom-Hickel-Stahl, !. dessen spezifischer Widerstand wesentlich höher als der spezifische -Widerstand von Kupfer ist. Beim Ausfuhrungsbeispiel ist der Schmelzdraht ein Stab, der in eine nicht gezeichnete Bohrung des Bolzens 18 eingelassen und dort durGh eine-. Quetschverbindung-festgelegt ist. Die gleiche Quetschverbindung ist'The fusible wire 23 is the second current-sensitive element | des Halt ■ alliedes. Sr consists of buckets of chrome-Hickel steel,!. whose specific resistance is significantly higher than the specific resistance of copper. In the exemplary embodiment the fusible wire is a rod which is inserted into a hole (not shown) in the bolt 18 and there through a. Crimp connection-established is. The same crimp connection is'

taaataaa

' BAD' BATH

PLA 67/0106PLA 67/0106

zwischen dem Schmelzdraht 23 und einem zweiten Anschlußstück 25 vorgesehen, da3 mit einer Kappe 26 mechanisch und elektrisch fest verbünden ist.between the fuse wire 23 and a second connector 25 provided, da3 with a cap 26 mechanically and electrically is firmly allied.

Die Kappe 26 bildet einen Federteller für eine von ihr umschlossene Druckfeder 2"]. Außerdem ist sie ein Teil des Strompfades über den Ableiter, da sie den Strom su der Anschlußklemme 28 führt. Zu diesem Zweck wird sie von dem aus den Teilen 25, 23, 16, 20 und 17 bestehenden Halteglied entgegen der Wirkung der Feder 27 an den Teil 30 gepreßt, nit dem die Anschlußklemme 28 an ihrem oberen Ende in das Gießharzgehäuse 1 eingelassen ist. Lurch einen Isolierstoffring 31 wird dabei der gewünschte Abstand zu der Scheibe 17 beigestellt.The cap 26 forms a spring plate for a compression spring 2 "] enclosed by it. In addition, it is part of the current path via the arrester, since it conducts the current to the terminal 28 , 16, 20 and 17 are pressed against the action of the spring 27 against the part 30 with which the upper end of the connecting terminal 28 is let into the cast resin housing 1. The desired distance from the disk 17 is provided by an insulating ring 31 .

Ea Ableiter bekanntlich die Aufgabe habe,n, eine Überspannungen verursachende elektrische Ladung von einer Leitung nach Erde abzuführen, wird die Anschlußklemme 3 an der zu schützenden elektrischen Leitung angebracht. Die Anschlußklemme 28 wird mit Erde verbunden. ·Ea arrester is known to have the task of n, an overvoltage causing electrical charge from a line to earth lead away, the terminal 3 is to be protected electric line attached. Terminal 28 is connected to earth. ·

I -I -

Bei einer Überspannung zwischen der Leitung und Erde wird die Funkenstrecke 1$ zwischen den Elektrodenscheiben β und 8 durch» schlagen, so dsjß ein Stromkreis über die WiderstandssebeibeIn the event of an overvoltage between the line and earth, the Spark gap 1 $ between the electrode disks β and 8 through » hit, so dsjß a circuit across the resistor washer

und die Abschabt einrichtung 21 zustandeikorijnts die zur Erd- klemme 28 führf'. In diesen Stronkreia kfcnnen StoietrÖs5e voi, and the scraping device 21, which leads to the earth terminal 28 '. In these stream circles, stoicers can voi,

ι- n. *% λ - ι - n. *% λ -

BAD'ORIöiNAUBAD'ORIöiNAU

PIA 67/0106PIA 67/0106

TFTF

mehreren Kiloampere auftreten. Hierbei darf die Abschaltein-. richtung. 21 nicht ansprechen. .several kiloamps occur. Here, the switch-off. direction. 21 do not address. .

Each dem Ableiten der Überspannung liegt am Ableiter noch die leiter-ärd-Spannung. Der durch sie verursachte Folgestrom wird durch den spannungsabhängigen Widerstand 10 auf einen Wert gedrosselt, den die Funkenstrecke 14 unterbrechen kann. Each of the discharge of the overvoltage is still the arrester ladder-ard-tension. The follow current caused by them becomes throttled by the voltage-dependent resistor 10 to a value which the spark gap 14 can interrupt.

Gelingt die Unterbrechung nicht, so fließt der Strom weiter. Hierdurch kann der Ableiter überlastet werden,- obwohl der folgest rom nur einen kleinen Bruchteil des zulässigen Stoßet rones beträgt. JDeshalb soll die Abschalteinrichtung 21 wirksam werden. Andererseits kann ein zu großer Stoßstrom oder Folgestren die Widerstandsscheibe zerstören, so daß der volle Erdschlußstrom über den Ableiter fließt. Auch in diesem Fall soll die Abschalteinrichtung 21 den Stromkreis über den Ableiter sicher unterbrechen.If the interruption does not succeed, the current continues to flow. This can overload the arrester - although the follow rom only a small fraction of the allowable shock rones is. JTherefore, the cut-off device 21 be effective. On the other hand, an excessive surge current can or consequent damage destroy the resistance disk, so that the full earth fault current flows through the arrester. Also in this In this case, the disconnection device 21 should safely interrupt the circuit via the arrester.

Beim Ausführungsbeispiel besitzt die Abschalteinrichtung 21 ein Halteglied π it. zwei stroneirpfindliehen Elementen. Ss sind dies die Lötstelle 20 und der Schmelzdraht 23. Beide sind durch die Feder 27 vorgespannt und Teil des Strompfades durch den Ableiter,.In the exemplary embodiment, the disconnection device has 21 a holding member π it. two essential elements. Ss are this is the soldering point 20 and the fuse wire 23. Both are through the spring 27 is biased and part of the current path through the arrester.

Die lötstelle 20 sorgt für die Abschaltung bei verhältnisnäßig kleinen Strömen, die lange andauern. Hierbei führt dieThe soldering point 20 ensures the shutdown when relatively small currents that last for a long time. Here leads the

' --7 00984S/Q322 '--7 00984S / Q322

BAD -BATH -

- PLA 67/0106- PLA 67/0106

I'"I '"

Wärme, die in der »iderstandsschelbe 10 entwickelt wird, zu einem Erweichen der Lötstelle 20. Die.Feder 27 zieht dann den Bolzen 18 aus der Scheibe 17» so daß der Stromkreis zur Anschlußklemme 28 unterbrochen wird.Heat which is developed in the resistance shell 10 a softening of the soldering point 20. Die.Feder 27 then pulls the bolt 18 from the disk 17 'so that the circuit to the terminal 28 is interrupted.

Bei den erwähnten großen Strömen ist die Lötstelle 20 jedoch zu träge. Leshalb könnte das Gehäuse 1 durch einen inneren Überdruck zersprengt werden, bevor die Abschalt einrichtung 21 wirksam wird. Bei dem Ableiter nach der Erfindung spricht jedoch in diesem Fall der Schmelzdraht 23 an, obwohl dessen Mindestansprechstrom über dem der Lötstelle liegt. Mit Mindestansprechstrom ist dabei, wie bereits erläutert, der Stromwert gemeint, der nach beliebig langer Zeit gerade noch zum Ansprechen führt.In the case of the large currents mentioned, however, the soldering point 20 is too sluggish. Leshalb could the housing 1 by an inner Overpressure can be exploded before the shutdown device 21 takes effect. When the arrester according to the invention speaks however, in this case the fuse wire 23, although its Minimum response current above that of the solder joint. With minimum response current As already explained, this refers to the current value that is just about to respond after an arbitrarily long time leads.

Die Erfindung ergibt mithin einen verbesserten Schutz des Ableitergeha'üses. ßieser Schutz wird mit geringem Aufwand erreicht. Besonders wesentlich ist es, daß der Schmelzdraht mechanisch stabil· ist, so daß eine einfache Fertigung möglich ist. t ' The invention therefore provides improved protection for the arrester housing. This protection is achieved with little effort. It is particularly important that the fusible wire is mechanically stable, so that simple manufacture is possible. t '

1 Figur
6 Ansprüche1 figure
6 claims

00984570322 · BAD00984570322 BAD

Claims

11) 188771 PLA 67/0106

Via a surge arrester with a shut-off device that with the help of a current-sensitive holding element es- the electrical Separation of a terminal from the arrester causes if'der Current reaches certain values through the arrester, characterized in that that the holding member has both a soldering point (20) as well as a fuse wire (23) and that the minimum response current of the Sehinelzdrahtes over which the soldering point lies.

2. Surge arrester according to claim 1, characterized in that that the fuse wire (23) made of a material with a higher specific resistance than copper. "

3. Surge arrester according to claim 1 or 2, characterized by means of a ribbon-shaped Schnielz wire.

A. Surge arrester according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the fusible wire is provided with a connecting piece (18) of larger cross-section which forms one component of the soldering point (20).

5 · ■ Surge arrester according to claim 4, characterized by a crimped connection between the connector (18) and eggs Schraelzdraht (23) .; . . V * [

0098AI/03220098AI / 0322

PLA 67/0106

6. Surge arrester according to claim 4 or 5, characterized by a second connection piece (25) at that of the soldering point remote end of the fuse wire, which is firmly connected to a cap (26) acting as a distributor.

- 10 009846/4322