DE19852765A1

DE19852765A1 - Trennvorrichtung für einen Überspannungsableiter

Info

Publication number: DE19852765A1
Application number: DE19852765A
Authority: DE
Inventors: John A Krause
Original assignee: Hubbell Inc
Current assignee: Hubbell Inc
Priority date: 1997-12-04
Filing date: 1998-11-16
Publication date: 1999-06-17
Also published as: US5952910A; CH693916A5; GB2332106A; FR2772197B1; GB2332106B; FR2772197A1; GB9825037D0

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Verbinden und anschließenden Isolieren und Trennen eines Überspan nungsableiters zwischen einer Netzleitung und Erde. Bei einem Versagen des Überspannungsableiters wird der Über spannungsableiter isoliert und getrennt. Insbesondere be trifft die Erfindung ein Gerät mit einem Paar elektrischer Anschlüsse, die über einen Widerstand, eine Funkenstrecke, ein Lückendistanzstück und eine Explosionspatrone gekoppelt ein Lückendistanzstück und eine Explosionspatrone gekoppelt sind.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Überspannungsableiter für Blitze oder Spannungsstöße werden typischerweise mit Netzleitungen verbunden, um elektrische Spannungsstoßströme auf Masse zu führen und so eine Beschä digung der mit dem Überspannungsableiter verbundenen Lei tungen und Einrichtungen zu verhindern. Überspannungsablei ter weisen bei normaler Spannung über den Netzleitungen einen hohen Widerstand auf, zeigen aber nur einen geringen Widerstand gegenüber Spannungsstoßströmen, die durch plötz liche Hochspannungsbedingungen erzeugt werden, welche bei spielsweise durch Blitzschläge, Schaltspannungsstoßströme oder vorübergehende Überspannungen verursacht werden. Nach dem Spannungsstoß bricht die Spannung zusammen und der Überspannungsableiter geht normalerweise in einen hochohmi gen Zustand über. Bei einer Fehlfunktion oder einem Versa gen des Überspannungsableiters wird der hochohmige Zustand jedoch nicht eingenommen und der Überspannungsableiter bil det weiterhin einen Stromweg von der Netzleitung zur Erde. Schließlich versagen die Leitungen wegen eines Kurzschlus ses oder wegen eines Versagens der Verteilertransformatoren und der Überspannungsableiter muß ersetzt werden.

Um ein Leitungsversagen zu vermeiden, werden in Verbindung mit Überspannungsableitern herkömmlicherweise Trenner ver wendet, um einen fehlerhaften Überspannungsableiter vom Stromkreis zu trennen und eine optische Anzeige für das Versagen des Überspannungsableiters bereitzustellen. Her kömmliche Trenner weisen eine Explosionsladung auf, um den Stromkreis zu unterbrechen und die elektrischen Anschlüsse physisch zu trennen. Beispiele derartiger vorbekannter Trenngeräte sind in den an Raudabaugh erteilten U.S. Paten ten 5,057,810 und 5,113,167, dem an Putt erteilten U.S. Pa tent 5,434,550 sowie in dem an Cunningham erteilten U.S. Patent 4,471,402 offenbart, deren Inhalt durch Verweisung mitaufgenommen wird.

Diese herkömmlichen Trenngeräte weisen jedoch eine relativ große Zahl von komplizierten Teilen auf, die relativ ko stenaufwendig herzustellen und zu montieren sind. Darüber hinaus weisen deren Konfigurationen aufgrund des nur be schränkten Ausgesetztseins der Patrone eine relativ große Reaktionszeit für die Detonation auf.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaf fung eines Gerätes, das zuverlässig und schnell reagiert, um einen fehlerhaften Überspannungsableiter von Masse zu trennen.

Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Gerätes zum Verbinden und anschließenden Isolieren und Trennen eines Überspannungsableiters zwischen einer Netzleitung und Masse, das haltbar ist, wirksam ar beitet sowie einfach und kostengünstig herzustellen und zu montieren ist.

Die vorstehend genannten Ziele werden im wesentlichen durch ein Gerät zum Verbinden und anschließenden Isolieren und Trennen eines Überspannungsableiters erreicht, das ein nichtleitendes Gehäuse, erste und zweite elektrische An schlüsse, einen Widerstand, eine Patrone und ein Lückendi stanzstück aufweist. Das Gehäuse hat erste und zweite ge genüberliegende Enden, die durch eine innere Kammer ge trennt werden. Die ersten und zweiten Anschlüsse sind an den ersten bzw. zweiten Enden des Gehäuses befestigt. Der Widerstand ist mit den ersten und zweiten Anschlüssen ver bunden und erstreckt sich zwischen diesen in der inneren Kammer. Die Patrone weist eine Explosivladung auf, die in der Kammer neben dem Widerstand befestigt ist. Das Lücken distanzstück umgibt die Patrone, liegt neben dem zweiten Anschluß und ist zu dem ersten Abschluß beabstandet.

In dieser Weise definieren die Patrone, das Lückendistanz stück und der Widerstand einen Spalt, der die Detonations charakteristik des Isolators festlegt. Das Lückendistanz stück ist der Abschlußpunkt des Lichtbogens und schützt die Patrone während des ordnungsgemäßen Betriebs des Überspan nungsableiters (d. h. wenn der Überspannungsableiter keine Fehlfunktion aufweist).

Die einfachen Teile der vorliegenden Erfindung können leicht gestaltet und leicht zusammengebaut werden, um das Gerät zu bilden. Dies reduziert die Kosten für die Herstel lung der Teile und den Zusammenbau der Teile zum fertigen Gerät.

Die vorliegende Erfindung erlaubt auch die Anordnung der Patrone rechtwinklig zur Achse des Gehäuses und der elek trischen Anschlüsse. Diese Orientierung der Patrone ermög licht einen größeren Energieübergang von dem als Resultat einer Fehlfunktion erzeugten Lichtbogen auf die Patrone, was zu einem schnelleren Detonieren der Patrone führt. Eine bessere Übereinstimmung mit Sicherungskennlinien kann er reicht werden, indem der Spalt und die Masse des Lückendi stanzstückes in der Gestaltung der vorliegenden Erfindung verändert wird.

Andere Ziele, Vorteile und hervorragende Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden detail lierten Beschreibung deutlicher, die in Verbindung mit den anliegenden Zeichnungen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es wird Bezug genommen auf die Zeichnungen, die einen Teil der Offenbarung bilden:

Fig. 1 zeigt eine aufgerissene Seitenschnittansicht eines Geräts einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt eine Grundrißdarstellung von unten in einem Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine aufgerissene Seitenschnittdarstellung eines Gerätes entsprechend einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 zeigt eine teilweise Grundrißdarstellung von oben in einem Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 zeigt eine aufgerissene Seitenansicht in einem Querschnitt entlang der Linie 5-5 in Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine aufgerissene Seitenansicht eines Ge rätes entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 zeigt einen Grundriß von unten in einem Quer schnitt entlang der Linie 7-7 in Fig. 6.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

In den Fig. 1 und 2 ist zunächst eine Isolations-Trenner-An ordnung oder -Vorrichtung 10 entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, die ei nen mit einem Überspannungsableiter 14 elektrisch verbunde nen ersten oberen elektrischen Anschluß 12 und einen elek trisch mit Masse 18 verbundenen zweiten unteren elektri schen Anschluß 16 aufweist. Der Überspannungsableiter 14 ist elektrisch mit einer Netzleitung 20 verbunden, die ein Stromversorgungssystem repräsentiert. Die Anschlüsse 12 und 16 sind mechanisch und elektrisch miteinander gekoppelt.

Der Überspannungsableiter 14 ist herkömmlich und wird des halb nicht im Detail beschrieben. Der Überspannungsableiter kann entsprechend dem an Raudabaugh erteilten U.S. Patent 4,656,555 ausgebildet sein, dessen Inhalt durch Verweisung miteingeschlossen wird.

Die Anschlüsse 12 und 16 sind durch ein hohles, nichtlei tendes Gehäuse 22 mechanisch miteinander verbunden. Das Ge häuse 22 kann aus jedem geeigneten, stark isolierenden Ma terial wie Kunststoff bestehen. Der hohle Innenraum des Ge häuses bildet eine innere Kammer 24, die sich zwischen ge genüberliegenden Enden 26 und 28 des Gehäuses 22 erstreckt. Die Kammer 24 ist durch eine zylindrische Bohrung 30 mit dem oberen Ende 26 verbunden. Das untere Ende der Kammer 24 ist durch eine abgestufte untere Kammer 32 mit dem Ende 28 verbunden. Die untere Kammer wird durch Abschnitte mit un terschiedlichen Querdurchmessern gebildet, wobei jeder Querdurchmesser davon größer ist als der konstante Quer durchmesser der inneren Kammer 24.

Zwischen den Kammern 24 und 32 weist die Kammer eine radial nach innen vorstehende untere Schulter 34 mit einer ring förmigen Konfiguration auf. An der Schnittstelle zwischen der inneren Kammer 24 und der oberen Bohrung 30 erstreckt sich in radialer Richtung eine obere Schulter 36.

Der obere elektrische Anschluß 12 ist herkömmlich konstru iert und weist ein innerhalb der inneren Kammer 24 angeord netes und an die obere Schulter 36 angrenzendes Kopfteil 38 auf. Ein mit einem Außengewinde versehenes Schaftteil 40 erstreckt sich von dem Kopfteil durch die obere Bohrung 30, so daß das Schaftteil 40 mindestens teilweise außerhalb des Gehäuses 22 angeordnet ist. In dieser Weise greift die Oberfläche 42 des Kopfteils in die obere Schulter 36 ein, während die Oberfläche 44 des Kopfteils frei im Inneren der inneren Kammer 24 ist.

In der inneren Kammer 24 ist eine Metallfeder 46 angeord net, die an die Oberfläche 44 des Kopfteils 48 des An schlusses angrenzt. Die Feder 46 stellt eine Vorspannungs kraft bereit, um nach dem Zusammenbau den elektrischen oder physischen Kontakt der den Anschluß 12 durch den Widerstand 58 mit dem Anschluß 16 elektrisch verbindenden Bauteile in nerhalb der inneren Kammer 24 aufrechtzuerhalten.

Der zweite Anschluß 16 ist ebenfalls konventionell und weist ein Kopfteil 48 sowie ein mit einem Gewinde versehe nes Schaftteil 50 auf. Das Kopfteil 48 hat eine obere Ober fläche 52, die in die Kammer 24 gewandt ist und an der un teren Schulter 34 des Gehäuses anliegt. Die gegenüberlie gende Oberfläche 24 des Kopfteils 48 ist gestuft. Der An schluß 16 wird durch den Eingriff seines Kopfteils in die untere Schulter 34 des Gehäuses und durch einen geeigneten Kleber in Position gehalten, der die Oberfläche 54 des Kopfteils und die gestufte untere Kammer 32 des Gehäuses 22 berührt.

In der inneren Kammer 24 ist ein fester zylindrischer Wi derstand 58 befestigt und erstreckt sich zwischen der Feder 46 und dem Kopfteil 48 des zweiten Anschlusses 16, wodurch eine mit Widerstand behaftete elektrische Verbindung zwi schen den beiden Anschlüssen bereitgestellt wird. Der Wi derstand 58 besteht aus Kohlenstoff, Keramik oder einem Po lymer. Ein derartiger Widerstand ist einfacher und weniger kostenaufwendig herzustellen als ein ringförmiger Wider stand des in herkömmlichen Isolatoren verwendeten Typs.

In der inneren Kammer 24 ist neben dem Widerstand 58 eine Patrone 60 mit einer Explosivladung befestigt. Die Patrone erstreckt sich der Länge nach entlang einer Patronenachse, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse der An schlüsse 12 und 16 sowie des Gehäuses 22 verläuft. Die Kon figuration der Patrone ist im allgemeinen zylindrisch mit einem sich verjüngenden Ende. Die seitliche Außenseite der Patrone ist im wesentlichen von einem Lückendistanzstück bedeckt oder umgeben. Das Lückendistanzstück weist ein lei tendes Teil 62 auf, das durch einen langgestreckten Leiter gebildet wird, der spiralförmig um eine zylindrische Ober fläche der Patrone 60 gewickelt ist sowie ein kreisförmiges zylindrisches Hülsenteil 64 aus elektrisch isolierendem Ma terial. Das leitende Teil kann alternativ auch ein Metall zylinder sein. Das leitende Teil 62 und das isolierende Hülsenteil 64 sind entlang der Hülsenachse axial beabstan det. Das dem leitenden Teil 62 abgewandte Ende des Hülsen teils 64 wird durch das Endteil 66 des Hülsenteils abge schlossen. Die Hülse mit den umgebenden Lückendistanzstüc ken 62 und 64 grenzt an die Außenfläche des Widerstands 58 an. Die Patrone und die Lückenabstandshalter sind im we sentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Widerstandes und tangential zu der Außenfläche des Widerstands angeord net.

Der Raum innerhalb der inneren Kammer zwischen den Lücken distanzstücken 62 und 64 und der Feder 46 bildet eine Fun kenstrecke 68, wie in Fig. 1 verdeutlicht wird.

In einer alternativen Anordnung der Ausführungsform in Fig. 1 kann ein Gummidistanzstück innerhalb der inneren Kammer 24 eingeschlossen sein, um in die Patrone einzugreifen und an einer Bewegung innerhalb der inneren Kammer zu hindern. Das Gummidistanzstück kann ein Polymer-Dichtungsring sein, der die Patrone an ihrem Ende gegenüber dem Lückendistanz stück der Patronenanordnung festhält. Das Gummidistanzstück kann auch größer sein und die gesamte Patrone bedecken mit einem Loch über dem Lückendistanzstück, um eine Lichtbogen bewegung zu ermöglichen.

Die Gestaltung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Fixierung der Patronenanordnung an dem Inneren des Isolators, beispielsweise durch Verwendung eines Distanzstückes oder kann auch ohne ein solches Di stanzstück eingesetzt werden, wodurch eine Bewegung der Pa tronenanordnung innerhalb des Isolatorgehäuses 22 ermög licht wird. Die Zulassung einer derartigen Bewegung kann jedoch ein Klappern der Anordnung verursachen, was unter bestimmten Umgebungsbedingungen als unerwünscht betrachtet werden kann.

Durch eine Ausgestaltung des Isolators in dieser Weise kann der Isolator in einen integralen Bestandteil eines Stütz halters des Überspannungsableiters integriert werden oder er kann als separater Isolator ausgebildet werden. Der Zwi schenraum zwischen der Feder 46 und dem Lückendistanzstück 62 und 64 bestimmt die Detonationscharakteristik des Isola tors. Die Größe der Lücke wird in der Anordnung durch die Höhe des Widerstandes und die Höhe des Lückendistanzstückes gesteuert. Das Lückendistanzstück ist der Endpunkt für den Lichtbogen und schützt die Patrone vor einer Detonation, solange der Überspannungsableiter ordnungsgemäß funktio niert.

Die rechtwinklige Ausrichtung der Patrone relativ zu der Anschlußlängsachse erlaubt einen größeren Energieübergang von einem bei Fehlerzuständen erzeugten Lichtbogen auf die Patrone. Dieser größere Energieübergang sorgt für eine schnellere Detonation der Patrone. Die Einstellung der Lüc ke und der Masse des Lückendistanzstückes der Gestaltung erleichtert die Abstimmung mit Sicherungskennlinien, wo durch die gewünschten guten Betriebscharakteristiken be reitgestellt werden.

Die Anordnung der Teile erleichtert den Zusammenbau, indem es möglich ist, die Teile leicht und einfach in den inneren Hohlraum des Gehäuses fallen zu lassen. Der erste Anschluß 12 wird durch die Bohrung 30 eingeführt. Die Feder, der Wi derstand und die Patrone mit ihrem umgebenden Lückendi stanzstück werden dann in den Hohlraum über dem Anschluß 12 fallengelassen. Der innere Hohlraum 24 wird dann von dem Anschluß 16 geschlossen und anschließend durch einen Kleber 56 gesichert, um den Zusammenbau abzuschließen.

Bei einem normalen, fehlerfreien Betrieb des Überspannungs ableiters fließt wegen des hohen Widerstandes des Überspan nungsableiters wenig oder kein Strom durch den Isolator. Der Überspannungsableiter erfährt hohe Pulsströme, die durch den Überspannungsableiter und den Isolator fließen, wenn er einem Blitzschlag oder Spannungsstoßströmen ausge setzt wird. Innerhalb des Isolators schlägt der Strom zwi schen der Feder 46 und dem leitenden Teil 62 des Lückendi stanzstückes durch, um eine Verbindung zum Anschluß 16 und zur Erde 18 zu bilden.

Bei ordnungsgemäßer Funktion des Überspannungsableiters schlagen die Funken mit Hochstromimpulsen kurzer Pulsdauer über, die bei Blitzschlag weniger als 100 ms und bei Schaltströmen weniger als einige Millisekunden dauern. Bei derartig kurzen Funkenüberschlägen wird unzureichend Ener gie erzeugt, um die Detonation der Patrone zu aktivieren. Falls jedoch der Blitz-Überspannungsableiter der Spannung nicht standhalten kann, so werden die Lichtbögen über eine hinreichend verlängerte Zeitspanne hin erzeugt, um die zündfertige Patrone zu aktivieren, wodurch eine Explosion verursacht wird, welche die Anschlüsse mechanisch voneinan der trennt. Die Kraft der explodierten Ladung zwingt minde stens einen der Anschlüsse, gewöhnlich den zweiten Anschluß 16, aus dem Gehäuse. Dieser Vorgang trennt den Überspan nungsableiter elektrisch von dem System und bietet eine vi suelle Anzeige für die Notwendigkeit eines Austausches des Überspannungsableiters.

Die Fig. 3 bis 6 zeigen nun eine Isolator-Trenner-Anordnung oder -Vorrichtung 110 entsprechend einer zweiten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung, die einen elektrisch mit einem Überspannungsableiter 114 verbundenen ersten obe ren elektrischen Anschluß 112 und elektrisch mit Erde 118 verbundenen zweiten unteren elektrischen Anschluß 116 auf weist. Der Überspannungsableiter 114 ist elektrisch mit einer Netzleitung 120 verbunden, die ein Stromversorgungs system repräsentiert. Die Anschlüsse 112 und 116 sind me chanisch und elektrisch miteinander gekoppelt.

Der Überspannungsableiter 114 ist herkömmlich wie der Über spannungsableiter 114 und wird deshalb nicht detailliert beschrieben.

Die Anschlüsse 112 und 116 sind durch ein hohles, nichtlei tendes Gehäuse 122 mechanisch miteinander verbunden. Das Gehäuse 122 kann aus jedem geeigneten, stark isolierenden Material bestehen, wie Kunststoff. Der hohle Innenraum des Gehäuses bildet eine innere Kammer 124, die sich zwischen gegenüberliegenden Enden 126 und 128 des Gehäuses 122 er streckt. Die Kammer 124 ist durch eine zylindrische Bohrung 130 mit einem oberen Ende 126 verbunden. Das untere Ende der Kammer 124 ist durch eine gestufte untere Kammer 132 mit dem Ende 128 verbunden. Die untere Kammer wird durch Abschnitte unterschiedlichen Querdurchmessers gebildet, wo bei jeder Querdurchmesser davon größer ist als der Quer durchmesser der inneren Kammer 124.

Zwischen den Kammern 124 und 132 weist das Gehäuse eine ra dial nach innen vorstehende untere Schulter 134 mit ring förmiger Konfiguration auf. An der Schnittstelle zwischen der inneren Kammer 124 und der oberen Bohrung 130 erstreckt sich eine obere Schulter 136 in radialer Richtung.

Der obere elektrische Anschluß 112 ist herkömmlich konstru iert und weist ein innerhalb der inneren Kammer 124 ange ordnetes Kopfteil 138 sowie eine angrenzende obere Schulter 136 auf. Ein mit einem Außengewinde versehenes Schaftteil 140 erstreckt sich von dem Kopfteil durch die obere Bohrung 130, so daß das Schaftteil 140 wenigstens teilweise außer halb des Gehäuses 122 angeordnet ist. In dieser Weise greift die Oberfläche 142 des Kopfteils in die obere Schul ter 136 ein, während die Oberfläche 144 des Kopfteils frei im Inneren der inneren Kammer 124 liegt.

In der inneren Kammer 124 ist eine Metallfeder 146 angeord net und grenzt an die Oberfläche 144 des Kopfteils 138 des Anschlusses an. Die Feder 146 bildet eine Vorspannungs kraft, um nach der Montage einen elektrischen oder physi schen Kontakt der den Anschluß 112 mit dem Anschluß 160 elektrisch verbindenden Bauteile innerhalb der inneren Kam mer 164 aufrechtzuerhalten.

Der zweite Anschluß 116 ist ebenfalls herkömmlich und weist ein Kopfteil 148 sowie ein mit einem Gewinde versehenes Schaftteil 150 auf. Das Kopfteil 148 hat eine obere Ober fläche 152, die in die Kammer 124 gerichtet ist und an der unteren Schulter 134 des Gehäuses anliegt. Die gegenüber liegende Oberfläche 154 des Kopfteils 148 ist gestuft. Der Anschluß 116 wird durch den Eingriff seines Kopfteils in die untere Schulter 134 des Gehäuses und durch einen geeig neten Kleber 146 in seiner Position gehalten, der die Ober fläche 154 des Kopfteils und die gestufte untere Kammer 132 des Gehäuses 122 berührt.

In der inneren Kammer 124 ist ein hohler zylindrischer Wi derstand 158 befestigt, der sich zwischen der Feder 146 und dem Kopfteil 148 des zweiten Anschlusses 116 erstreckt, wo durch eine widerstandsbehaftete elektrische Verbindung zwi schen den beiden Anschlüssen gebildet wird. Der Widerstand 158 besteht aus Kohlenstoff, Keramik oder Polymer.

Das hohle Innere des Widerstandes 158 beherbergt eine Pa trone 160 mit einer Explosivladung. Die Patrone 160 ist langgestreckt und erstreckt sich entlang einer Patronenach se, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse der Anschlüsse 112 und 116 sowie des Gehäuses 122 verläuft.

Ein Lückendistanzstück mit einem leitenden Teil 162 und ei nem Hülsenteil 164 aus isolierendem Material umgibt die Pa trone und kann an der oberen Oberfläche 152 des Kopfteils 148 des zweiten Anschlusses anliegen. Das elektrisch lei tende Teil 162 wird durch einen spiralförmigen Leiter ge bildet, der um die Patrone oder einen Metallzylinder gewic kelt ist. Das dem leitenden Teil abgewandte Ende des Hül senteils 164 wird durch ein Endteil 166 abgeschlossen.

Die Patrone und das Lückendistanzstück erstrecken sich dia metral über das hohlzylindrische Innere des Widerstandes 258. Da die axiale Länge der Patrone und des Lückendistanz stücks geringer ist als der Querdurchmesser des hohlen In neren des Widerstands ist ein Spaltdichtungsring 168 mit einem reibschlüssigen Sitz zwischen dem dem Hülsenteil 164 abgewandten axialen Ende der Patrone 160 und dem benachbar ten inneren Oberflächenteil des Widerstandes 158 vorgese hen. Der Spaltdichtungsring sorgt für einen festen Sitz der Patrone und der Distanzstücke, so daß er sich innerhalb des Widerstandes nicht bewegen kann. In der Ausführungsform der Fig. 3 bis 5 sind Funkenstrecken 170 zwischen der Feder 146 und der Patrone sowie dem Lückendistanzstück und zwischen dem Lückendistanzstück und der Oberfläche 152 des Kopfteils 148 des zweiten Anschlusses vorgesehen. Die Größe des Zwi schenraums kann weiterhin durch die positive Position der Patrone und des Lückendistanzstückes innerhalb des hohlen Inneren des Widerstandes 158 festgelegt werden, was sogar eine Anordnung der Patrone und des Lückendistanzstückes über der Oberfläche 152 des Kopfteils 148 des zweiten An schlusses erlaubt. Die Montage des Überspannungableiters gemäß der zweiten Ausführungsform ist ähnlich zu jener der ersten Ausführungsform. Der Widerstand, die Patrone, das Lückendistanzstück und das Spaltdistanzstück können jedoch vormontiert werden, bevor die Vormontierung in die innere Kammer 124 des Gehäuses 122 eingeführt wird. Darüber hinaus ist der Betrieb der zweiten Ausführungsform der gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Isolator-Trenner-Anordnung oder -Vorrichtung entsprechend einem dritten Ausführungs beispiel der vorliegenden Erfindung, die einen elektrisch mit einem Überspannungsableiter 214 verbundenen ersten obe ren Anschluß 212 und einen elektrisch mit Erde 218 verbun denen zweiten unteren elektrischen Anschluß 216 aufweist. Der Überspannungsableiter 214 ist elektrisch mit einer Netzleitung 220 verbunden, die ein Stromversorgungssystem repräsentiert. Die Anschlüsse 212 und 216 sind mechanisch und elektrisch miteinander gekoppelt.

Der Überspannungsableiter 214 ist herkömmlich und wird des halb nicht detailliert beschrieben. Der Überspannungsablei ter kann entsprechend dem an Raudabaugh erteilten U.S. Pa tent 4,656,555 ausgebildet sein, dessen Inhalt hiermit durch Verweisung mitaufgenommen wird.

Die Anschlüsse 212 und 216 sind durch ein hohles, nicht leitendes Gehäuse 222 mechanisch miteinander verbunden. Das Gehäuse 222 ist um die Anschlüsse 212 und 216 vergossen oder eingegossen und die anderen Isolatorbauteile bestehen aus einem geeigneten, stark isolierenden Material, wie Epoxy. Eine hohlzylindrische, isolierende Röhre 223 bildet das hohle Innere des Gehäuses, um eine innere Kammer 224 zu bilden, die sich zwischen gegenüberliegenden Enden 226 und 228 des Gehäuses 222 und zwischen den Anschlüssen er streckt. Der obere Anschluß 212 ist herkömmlich konstruiert und weist ein Kopfteil 238 auf, das am oberen Ende der Kam mer 224 in das Gehäuse 222 eingeformt ist. Von dem Kopfteil erstreckt sich ein mit einem Außengewinde versehenes Schaftteil 240 durch das Gehäuse, so daß das Schaftteil 240 wenigstens teilweise außerhalb des Gehäuses 222 angeordnet ist. In dieser Weise greift das Kopfteil 238 tatsächlich mit seiner durch Gehäuseteile bedeckten Oberfläche 242 in das Gehäuse ein, während die Oberfläche 244 des Kopfteils dem Inneren der inneren Kammer 224 ausgesetzt ist und am oberen Ende der isolierenden Röhre 223 anliegt.

In der inneren Kammer 224 und innerhalb der isolierenden Röhre 223 ist eine Metallfeder 246 angeordnet und grenzt an die Oberfläche 244 des Kopfteils 238 des Anschlusses an. Die Feder 246 sorgt für eine Vorspannung, um die den An schluß 212 durch den Widerstand 258 mit dem Anschluß 216 elektrisch verbindenden Bauteile nach der Montage innerhalb der inneren Kammer 224 elektrisch oder physisch zu verbin den.

Der zweite Anschluß 216 ist ebenfalls herkömmlich und weist ein Kopfteil 248 sowie ein mit einem Gewinde versehenes Schaftteil 250 auf. Das Kopfteil 248 hat eine obere Ober fläche 252, die in die Kammer 224 gerichtet ist und an einem unteren Ende der isolierenden Röhre 223 anliegt. Die gegenüberliegende Oberfläche 254 des Kopfteils 248 ist ge stuft und wird durch Teile des Gehäuses 222 bedeckt. Der Anschluß 216 wird durch einen Eingriff seines Kopfteils mit benachbarten Gehäuseteilen in dem Gehäuse 222 in Position gehalten.

In der inneren Kammer 224 ist ein fester zylindrischer Wi derstand 258 befestigt und erstreckt sich zwischen der Fe der 246 und dem Kopfteil 248 des zweiten Anschlusses 216, um einen widerstandbehafteten Stromweg zwischen den beiden Anschlüssen zu bilden. Der Widerstand 258 besteht aus Koh lenstoff, Keramik oder Polymer. Ein derartiger Widerstand ist einfacher und weniger kostenaufwendig herzustellen als ein ringförmiger Widerstand des in herkömmlichen Isolatoren verwendeten Typs.

In der inneren Kammer 224 ist neben dem Widerstand 258 eine Patrone 260 mit einer Explosivladung befestigt. Die Patrone ist entlang einer Patronenachse langgestreckt, die im we sentlichen rechtwinklig zu der Längsachse der Anschlüsse 212 und 216 sowie des Gehäuses 222 verläuft. Die Konfigura tion der Patrone ist im allgemeinen zylindrisch mit einem sich verjüngenden Ende. Das seitliche Äußere der Patrone ist im wesentlichen von einem Lückendistanzstück bedeckt oder umgeben. Das Lückendistanzstück umfaßt ein durch einen langgestreckten, spiralförmig gewickelten Leiter gebildetes leitendes Teil 262 oder einen hohlen Metallzylinder, der koaxial zu einer Zylinderfläche der Patrone 260 befestigt ist, sowie ein kreisförmiges zylindrisches Hülsenteil 264 aus elektrisch isolierendem Material. Das leitende Teil 262 und das isolierende Hülsenteil 264 sind entlang der Patro nenachse axial beabstandet. Das dem leitenden Teil 262 ab gewandte Ende des Hülsenteils 264 ist durch das Endteil 266 des Hülsenteils abgeschlossen. Die Patrone 260 mit den um gebenden Lückendistanzstücken 262 und 264 ist zu einer äußeren Oberfläche des Widerstandes 258 benachbart. Die Pa trone und das Lückendistanzstück sind im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Widerstandes und tangen tial zu der äußeren Oberfläche des Widerstandes.

In einer alternativen Anordnung der dritten Ausführungsform kann ein Gummidistanzstück in die innere Kammer 224 einge schlossen werden, um in die Patrone einzugreifen und diese an einer Bewegung innerhalb der isolierenden Röhre 223 zu hindern. Das Gummidistanzstück kann ein Polymer-Dichtungs ring sein, welcher die Patrone an ihrem dem Lückendistanz stück der Patronenanordnung gegenüberliegenden Ende fest hält. Das Gummidistanzstück kann auch größer sein und die gesamte Patrone bedecken mit einem Loch über dem Lückendi stanzstück, um eine Lichtbogenbewegung zu ermöglichen. Die Gestaltung des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegen den Erfindung ermöglicht eine Befestigung der Patronenan ordnung am Inneren des Isolators, beispielsweise durch die Verwendung eines Distanzstückes, oder kann auch ohne ein solches Distanzstück eingesetzt werden, wobei der Patrone eine Bewegung innerhalb des Isolatorgehäuses 222 erlaubt wird. Eine Zulassung einer derartigen Bewegung kann jedoch ein Klappern der Anordnung verursachen, was unter bestimm ten Umgebungsbedingungen als unerwünscht betrachtet werden kann.

Die Anordnung der Teile der dritten Ausführungsform er leichtert die Montage, da es möglich ist, die Anschlüsse und inneren Teile (d. h. die isolierende Röhre, den Wider stand, die Patrone und das Lückendistanzstück) leicht und einfach innerhalb des Gehäuses zu formen oder zu gießen. Zuerst werden die Anschlüsse und die inneren Teile in ge eigneter Weise in einer Gußform befestigt. Dann wird die Epoxy über die Anschlüsse und die inneren Teile in die Guß form eingeführt, um die dargestellte Anordnung zu bilden. Nach dem Aushärten des Epoxys wird die komplette Isolator anordnung 210 aus der Gußform entfernt.

Die isolierende Röhre, die Feder, der Widerstand, die Pa trone und das Lückendistanzstück können mit oder ohne einen Spaltdichtring vormontiert werden, bevor die Vormontage in die Gußform eingesetzt wird. Der Betrieb der dritten Aus führungsform ist der gleiche wie bei der ersten Ausfüh rungsform.

Obwohl verschiedene Ausführungsformen ausgesucht wurden, um die Erfindung zu verdeutlichen, ist es für den Fachmann verständlich, daß vielfältige Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Er findung zu verlassen, wie er in den anliegenden Ansprüchen definiert wird.

Claims

1. Vorrichtung zum Verbinden und anschließenden Isolie ren und Trennen eines Überspannungsableiters, mit:
einem nichtleitenden Gehäuse mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden, die durch eine innere Kammer ge trennt sind,
einem ersten elektrischen Anschluß, der an dem ersten Ende befestigt ist,
einem zweiten elektrischen Anschluß, der an dem zwei ten Ende befestigt ist,
einem in der inneren Kammer zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluß eingefügten und sich erstreckenden Wi derstand,
einer Patrone mit einer Explosivladung, die in der Kammer neben dem Widerstand befestigt ist, und
einem die Patrone umgebenden Lückendistanzstück, das dem zweiten Anschluß benachbart und zu dem ersten Anschluß beabstandet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lückendistanzstück ein elektrisch leitendes erstes Teil und ein elektrisch nichtleitendes zweites Teil auf weist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil einen langgestreckten Leiter aufweist, der spiralförmig um einen Abschnitt der Patrone gewickelt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil eine isolierende Hülse aufweist, die sich über einen Abschnitt der Patrone erstreckt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil eine isolierende Hülse aufweist, die sich über einen Abschnitt der Patrone erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse und die Gehäuse sich entlang einer Längsachse erstrecken und
daß sich der Widerstand entlang einer Achse erstreckt, die parallel zu der Längsachse und seitlich relativ zu dieser versetzt verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Patrone entlang einer Achse erstreckt, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone an eine Außenfläche des Widerstands an grenzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein hohles Inneres aufweist und daß sich die Patrone diametral über das hohle Innere er streckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Spaltdichtring zwischen der Patrone und dem Widerstand erstreckt.

11. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine isolierende Röhre zwischen den Anschlüssen und dem Widerstand, der Patrone und dem Lückendistanzstück erstreckt und eine innere Kammer definiert und
daß das Gehäuse um die isolierende Röhre, die Anschlüsse, den Widerstand, die Patrone und das Lückendistanzstück ge formt ist.

12. Vorrichtung zum Verbinden und zum anschließenden Iso lieren und Trennen eines Überspannungsableiters mit:
einem hohlen, nichtleitenden Gehäuse mit ersten und zweiten gegenüberliegenden Enden, die durch eine innere Kammer getrennt und entlang einer Längsachse beabstandet sind,
einem ersten elektrischen Anschluß mit einem ersten Kopfteil, das in der inneren Kammer an das erste Ende an grenzend angeordnet ist und mit einem ersten Schaftteil, das sich von dem Gehäuse an dem ersten Ende erstreckt,
einem zweiten elektrischen Anschluß mit einem zweiten Kopfteil, das in der inneren Kammer an das zweite Ende an grenzend angeordnet ist und mit einem zweiten Schaftteil, das sich von dem Gehäuse an dem zweiten Ende erstreckt,
einem Federelement in der inneren Kammer, das mit dem ersten Kopfteil verbunden ist,
einem in der inneren Kammer befestigten und zwischen dem Federelement und dem zweiten Kopfteil eingefügten und sich entlang der Widerstandsachse erstreckenden Widerstand,
einer Patrone mit einer Explosivladung, die in der in neren Kammer neben dem Widerstand befestigt ist und sich entlang einer Patronenachse erstreckt, die im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse verläuft und
ein die Patrone umgebendes Lückendistanzstück, das an den zweiten Anschluß angrenzt und von dem ersten Anschluß beabstandet ist, wobei das Lückendistanzstück ein elek trisch leitendes erstes Teil und ein elektrisch nichtlei tendes zweites Teil aufweist, die entlang der Patronenachse axial beabstandet sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Teil einen langgestreckten Leiter aufweist, der spiralförmig um einen Abschnitt der Patrone gewickelt ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teile eine isolierende Hülse aufweist, die sich über einen Abschnitt der Patrone erstreckt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Teil eine isolierende Hülse aufweist, die sich über einen Abschnitt der Patrone erstreckt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsachse parallel zu der Längsachse ver läuft und seitlich relativ zu dieser versetzt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone an eine Außenfläche des Widerstands an grenzt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand ein hohles Inneres aufweist und daß sich die Patrone diametral über das hohle Innere er streckt.

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Spalt-Dichtring zwischen der Patrone und dem Widerstand erstreckt.

20. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine isolierende Röhre zwischen den Anschlüssen und dem Widerstand, der Patrone sowie dem Lückendistanz stück erstreckt und eine innere Kammer definiert und daß das Gehäuse um die isolierende Röhre, die Anschlüsse, dem Widerstand, die Patrone und das Lückendistanzstück ge formt ist.