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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung für die Begrenzung von Schaltüberspannungen in einer Niederspannungsanlage, wobei die Überspannungsschutzvorrichtung eine Mehrzahl elektrischer Kontakte zur Verbindung mit einer Mehrzahl elektrischer Leiter der Niederspannungsanlage aufweist.
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In Niederspannungsschaltanlagen werden Schaltgeräte verwendet, um bestimmte Teile der Niederspannungsanlage zur Erfüllung ihres bestimmungsgemäßen Zweckes mit stromführenden Leitern zu verbinden bzw. davon zu trennen. Als Schaltgeräte werden hier beispielsweise Leistungsschalter, Sicherungslasttrenner, Kuppelschalter und ähnliche verwendet. Beim Öffnen oder Schließen der Schaltgeräte können Schaltüberspannungen auftreten, die geeignet sind, Schäden an in den Niederspannungsschaltanlagen verwendeten Betriebsmitteln, welche die Schaltgeräte selber umfassen, herbeizuführen. Insbesondere bei mehrphasigen Systemen können zum Beispiel aufgrund einer Phasenverschiebung der einzelnen Phasen zueinander, die bei Drehstrom üblicherweise 120° beträgt, durch Addition von in einzelnen Kirchhoff‘schen Spannungsmaschen auftretenden Spannungsanteilen hohe Überspannungen auftreten. Die Überspannungen können Werte bis zum Mehrfachen einer treibenden Spannung annehmen, wodurch beispielsweise eine elektrische Isolierung der verschiedenen Betriebsmittel stark beansprucht wird. Daher werden üblicherweise Bemessungs-Luft- und -Kriechstrecken dieser Betriebsmittel nach in den relevanten Produktnormen geforderten Werten dimensioniert. Zu berücksichtigen sind dabei zusätzlich Überspannungskategorien, Verschmutzungsgrade oder maximale Systemspannungen. In speziellen Fällen können elektrische Isolationseigenschaften ersatzweise durch elektrische Prüfungen nachgewiesen werden.
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Störungen der Betriebsmittel durch die Schaltüberspannungen können im Verlauf des Gebrauchs zu nicht vorhersehbaren Zeiten auftreten. Die Störungen umfassen Isolationszusammenbrüche, Störlichtbogenbildung, Feuer und ähnliches, die einen Betriebsausfall sowie hohe Wartungs- und Reparaturkosten bedingen können. Dies macht nicht nur den Austausch des entsprechenden Betriebsmittels erforderlich, sondern stellt auch eine hohe Gefahr für die gesamte Anlage und Personen in deren Umfeld dar. Zusätzlich können bei derartigen Störungen Imageverluste für den Lieferanten der Anlage und Frustrationen von Kunden und Benutzern auftreten.
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Zur Verhinderung von Schaltüberspannungen sind im Stand der Technik Überspannungsschutzvorrichtungen bekannt, die in solchen Niederspannungsanlagen montiert werden, um die Schaltüberspannungen zu begrenzen. Diese Überspannungsschutzvorrichtungen können Schäden durch Schaltüberspannungen wirksam verhindern, jedoch ist ihre Nutzung aufwändig und mit hohen Kosten verbunden. Insbesondere die Nachrüstung von Überspannungsschutzvorrichtungen in bestehenden Anlagen ist mit großem Aufwand verbunden, da die Überspannungsschutzvorrichtungen in Schaltschränken der Niederspannungsanlage montiert und über Anschlussleitungen mit den Leitern der Niederspannungsanlage verbunden werden müssen. Die Verbindung erfolgt dabei über Reihenklemmen, an Stichleitungsabgängen mittels Kabelschuh, oder mittels Kabelschuh direkt an Stromschienen oder Schaltorganen. Insbesondere bei der Nachrüstung von Überspannungsschutzvorrichtungen treten häufig Platzprobleme auf, da der im Schaltschrank verfügbare Platz begrenzt ist.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, eine Überspannungsschutzvorrichtung für die Begrenzung von Schaltüberspannungen in einer Niederspannungsanlage anzugeben, die sowohl in Neu- als auch in Bestandsanlagen einfach zu montieren ist, nur geringen Bauraum in einem Schaltschrank benötigt und einen wirksamen Schutz vor Schaltüberspannungen bewirkt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit eine Überspannungsschutzvorrichtung für die Begrenzung von Schaltüberspannungen in einer Niederspannungsanlage bereitgestellt, wobei die Überspannungsschutzvorrichtung eine Mehrzahl elektrischer Kontakte zur Verbindung mit einer entsprechenden Anzahl elektrischer Leiter der Niederspannungsanlage aufweist, wobei die elektrischen Kontakte als Montagemittel zur unmittelbaren Montage der Überspannungsschutzvorrichtung auf anlagenseitig vorhandenen Befestigungsmitteln zwischen Betriebsmitteln und/oder einer anlagenseitigen Infrastruktur ausgeführt sind.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, die Überspannungsschutzvorrichtung unmittelbar auf den Befestigungsmitteln zu montieren, so dass kein zusätzlicher Bauraum in einem Schaltschrank der Niederspannungsanlage erforderlich ist. Außerdem ist die Montage mit geringem Aufwand durchführbar, da die Montage der Überspannungsschutzvorrichtung in einem Schritt mit ihrer elektrischen Verbindung erfolgt. Die Befestigungsmittel können jegliche Art von Befestigungsmitteln sein, beispielsweise Anschlusskontakte von Betriebsmitteln, die auf beliebige Weise mit Leitern der Niederspannungsanlage verbunden werden. Die Verbindung kann über Kabelschuhe erfolgen, oder einen Stromschienenanschluss umfassen. Die Infrastruktur bezieht sich auf im Wesentlichen beliebige elektrische Leiter, beispielsweise Kabel oder Stromschienen, die in der Niederspannungsanlage verwendet sind. Betriebsmittel sind beliebige elektrische Komponenten der Niederspannungsanlage einschließlich der die Schaltüberspannungen erzeugenden Schaltgeräte. Die Schaltgeräte umfassen Leistungsschalter, Sicherungslasttrenner und Kuppelschalter, oder ähnliche. Vorzugsweise wird die Überspannungsschutzvorrichtung unmittelbar auf Befestigungsmittel solcher Schaltgeräte montiert, so dass sie in räumlicher Nähe dazu angeordnet sind. Die Niederspannungsanlage kann eine unterschiedliche Anzahl Leiter abhängig von der jeweiligen Installation aufweisen. Beispielsweise kann die Niederspannungsanlage zwei oder drei Leiter zur Bereitstellung von einer Wechselspannung von 230V ohne oder mit Neutralleiter aufweisen. In einer alternativen Ausführungsform kann die Niederspannungsanlage drei oder vier Leiter für ein 400V Drehstromnetz ohne oder mit Neutralleiter umfassen. Die Überspannungsschutzvorrichtung kann zur Montage auf jeweils zwei elektrischen Leitern der Niederspannungsanlage ausgeführt sein, so dass die Überspannungsschutzvorrichtung universell für beliebige Niederspannungsanlagen verwendbar ist, indem eine ausreichende Anzahl Überspannungsschutzvorrichtungen zwischen den aktiven Leitern angebracht wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass die elektrischen Kontakte als Schraubkontakte zum Aufschrauben auf anlagenseitig vorhandene Schraubbolzen als Befestigungsmittel ausgeführt sind. Derartige Schraubbolzen sind in Niederspannungsanlagen verbreitet für die Montage von Betriebsmitteln und Infrastruktur, so dass die Überspannungsschutzvorrichtung an im Wesentlichen beliebigen Stellen in der Niederspannungsanlage angebracht werden kann. Beispielsweise weist ein Betriebsmittel Schraubbolzen zur Verbindung mit Kabeln oder Stromschienen auf. Das Aufschrauben der elektrischen Kontakte erlaubt eine zuverlässige Montage der Überspannungsschutzvorrichtung. Die Verbindung der Betriebsmittel und/oder elektrischen Leiter auf dem Schraubbolzen erfolgt automatisch beim Aufschrauben der Schraubkontakte.
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Alternativ ist auch die Ausführung der elektrischen Kontakte als Steckkontakte zur Montage auf den Befestigungsmitteln möglich.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass die Schraubkontakte eine Gewindelänge aufweisen, so dass im auf den Schraubbolzen montierten Zustand wenigstens ein Gewindegang frei bleibt. Somit wird sichergestellt, dass das Aufschrauben der Schraubkontakte durch einen Anschlag an ihrer Basis begrenzt wird, so dass die Basis der Schraubkontakte zur Stromführung beiträgt. Die Basis der Schraubkontakte kommt dabei entweder unmittelbar mit dem elektrischen Leiter bzw. dem elektrischen Kontakt der Betriebsmittel in Anlage, oder mit einer auf den Schraubbolzen aufgeschraubten Mutter zur Verbindung von Betriebsmitteln und elektrischem Leiter. Es erfolgt eine kraftschlüssige Montage der Schraubkontakte auf den Schraubbolzen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass die elektrischen Kontakte Anschlusskontaktstücke und mit diesen verbindbare Gegenstücke umfassen, wobei die Anschlusskontaktstücke zur Montage auf den Befestigungsmitteln ausgeführt und die Gegenstücke fest an einem Grundkörper der Überspannungsschutzvorrichtung gehalten sind. Die elektrischen Kontakte sind also zweiteilig ausgebildet, was die Montage der Überspannungsschutzvorrichtung in der Niederspannungsanlage erleichtert. Die Anschlusskontaktstücke können ohne Behinderung durch den Rest der Überspannungsschutzvorrichtung einfach und zuverlässig montiert werden, was den Montageaufwand verringert. Beim anschließenden Verbinden mit den Gegenstücken wird die Schutzfunktion der Überspannungsschutzvorrichtung hergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die Anschlusskontaktstücke und die Gegenstücke mit korrespondierenden männlichen bzw. weiblichen Steckkontakten ausgeführt sind, wobei die Anschlusskontaktstücke und die Gegenstücke mittels einer Steckverbindung verbindbar sind. Die Steckverbindung ist einfach herzustellen und führt zu einer geringen Montagezeit und einem geringen Montageaufwand für die Überspannungsschutzvorrichtung. Die Ausgestaltung der Steckkontakte kann im Wesentlichen auf beliebige Weise erfolgen. Beispielsweise können die Steckkontakte als Kugelbolzen und korrespondierender Übergriff oder nach dem Druckknopfprinzip ausgeführt sein.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass die Anzahl der elektrischen Kontakte einer Anzahl elektrischer Leiter der Niederspannungsanlage entspricht. Die Überspannungsschutzvorrichtung bewirkt somit einen gleichzeitigen Schutz vor Schaltüberspannungen zwischen allen aktiven Leitern der Niederspannungsanlage, wodurch sich Raumvorteile und eine schnelle und einfache Herstellung des Überspannungsschutzes für alle Leiter ergeben. Abhängig von der Art der Niederspannungsanlage umfasst die Überspannungsschutzvorrichtung somit vorzugsweise zwei, drei oder vier elektrische Kontakte.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass die elektrischen Kontakte derart an einem Grundkörper der Überspannungsschutzvorrichtung gehalten sind, dass Abstände zwischen wenigstens zwei elektrischen Kontakten veränderbar sind. Positionen der elektrischen Kontakte können beispielsweise durch vorgegebene Steckpositionen oder Rastpositionen verändert werden. Die Änderung der Abstände ermöglicht eine einfache Anpassung der Überspannungsschutzvorrichtung an die vorliegende Installation der Niederspannungsanlage und erleichtert die Montage der Überspannungsschutzvorrichtung bei unterschiedlichen Abständen zwischen den Befestigungsmitteln. Bevorzugt sind die Abstände zwischen allen elektrischen Kontakten veränderbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgebildet, dass ein elektrischer Kontakt an dem Grundkörper ortsfest fixiert ist und der oder die übrigen elektrischen Kontakte verschiebbar an dem Grundkörper gehalten sind. Das Verschieben der elektrischen Kontakte an dem Grundkörper ermöglicht eine exakte Anpassung an beliebige Abstände der Befestigungsmittel. Um eine Anpassung auf die Abstände der Befestigungsmittel zu bewirken ist es ausreichend, eine relative Verschiebung der elektrischen Kontakte herbeizuführen, weshalb einer der elektrischen Kontakte fest an dem Grundkörper gehalten sein kann. Bevorzugt sind die verschiebbaren elektrischen Kontakte mit einer Sicherungsvorrichtung, beispielsweise einer Sicherungsschraube ausgeführt, mit denen sie nach dem Verschieben an dem Grundkörper fixiert werden können. Ein versehentliches Verschieben der elektrischen Kontakte wird somit verhindert. Durch das Fixieren der elektrischen Kontakte wird eine elektrische Verbindung der Kontakte mit dem Grundkörper bzw. darin angeordneten Leitern mit einer hohen Leitfähigkeit hergestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die Überspannungsschutzvorrichtung wenigstens drei elektrische Kontakte umfasst, und ein zwischen zwei elektrischen Kontakten positionierter innenliegender elektrischer Kontakt ortsfest an dem Grundkörper gehalten ist. Durch die Fixierung des innenliegenden elektrischen Kontaktes kann eine Verschiebbarkeit der übrigen elektrischen Kontakte einfach realisiert werden. Verschiebewege der übrigen elektrischen Kontakte können gering sein, ohne dass die Möglichkeit der Anpassung an verschiedene Niederspannungsanlagen eingeschränkt ist. In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Überspannungsschutzvorrichtung vier elektrische Kontakte, wobei einer der innenliegenden elektrischen Kontakte ortsfest an dem Grundkörper gehalten ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die Überspannungsschutzvorrichtung wenigstens ein Schutzelement zur elektrischen Verbindung zwischen zwei elektrischen Kontakten umfasst, wobei das Schutzelement durch Anstecken an einen Grundkörper der Überspannungsschutzvorrichtung mit den zwei elektrischen Kontakten elektrisch verbindbar ist. Das Schutzelement kann beispielsweise ein spezieller Kondensator oder ein geeigneter spannungsabhängiger Widerstand sein. Als Kondensatoren werden bevorzugt stoßstromfeste selbstheilende Kondensatoren mit geringem Verlustwinkel (tan δ) eingebracht. Die Schutzelemente können separat ausgeführt sein, so dass sie jeweils individuell auf den Grundkörper aufgesteckt werden, oder in einer Baugruppe zum gemeinsamen Aufstecken auf den Grundkörper ausgeführt sein.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die Überspannungsschutzvorrichtung eine Kühlvorrichtung für die Ableitung von Wärme aufweist. Wärme kann entstehen, wenn Strom durch die Überspannungsschutzvorrichtung fließt. Durch die Kühlvorrichtung wird die Wärme abgeleitet und die Funktion der Überspannungsschutzvorrichtung dauerhaft sichergestellt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die elektrischen Kontakte als Kühlvorrichtung ausgeführt sind. Die elektrischen Kontakte führen den Strom durch die Überspannungsschutzvorrichtung und können daher unmittelbar dort anfallende Wärme abführen. Zur verbesserten Wärmeabfuhr können verschiedene Maßnahmen zur Vergrößerung der Oberfläche der elektrischen Kontakte durchgeführt werden. Beispielsweise können die elektrischen Kontakte mit Kühlrippen oder Durchgangsbohrungen ausgeführt sein, die eine Wärmeabfuhr erleichtern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die Schlüsselweite der elektrischen Kontakte größer als diejenige der entsprechenden Normenreihe gemäß dem Gewindedurchmesser der Schraubbolzen ist. Durch die Wahl einer größeren Schlüsselweite weisen die elektrischen Kontakte eine entsprechend erhöhte Baugröße auf, was zu einer vergrößerten Oberfläche führt und zusätzlich die Masse der elektrischen Kontakte erhöht, wodurch die Kühlung insgesamt verbessert wird.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Überspannungsschutzvorrichtung derart ausgeführt, dass die elektrischen Kontakte aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt sind. Die große Wärmeleitfähigkeit der elektrischen Kontakte führt zu einer verbesserten Wärmeabfuhr und erhöht damit die Kühlwirkung. Metalle weisen üblicherweise gute Wärmeleiteigenschaften auf und können gleichzeitig Strom durch die Überspannungsschutzvorrichtung leiten. Auch kann Wärme der gesamten Überspannungsschutzvorrichtung in die elektrischen Kontakte geleitet und darüber abgegeben werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.
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Es zeigen
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1 einen Abschnitt einer Niederspannungsanlage mit einem Schaltgerät und einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung,
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2 eine Schnittansicht durch die Überspannungsschutzvorrichtung aus 1,
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3 ein Prinzipschaltbild des Schaltgeräts aus 1 im unbeschädigten Zustand,
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4 das Prinzipschaltbild des Schaltgeräts aus 3 mit zusätzlichen Leitfähigkeitskanälen in dessen Isolierung, und
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5 das Prinzipschaltbild des Schaltgeräts aus 3 mit einem schematisch dargestellten Kurz- bzw. Erdschluss.
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Die 1 zeigt einen Ausschnitt einer Niederspannungsanlage 1 mit einem Leistungsschalter 2 als Schaltgerät und einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung 3. Eine Speiseseite 4 der Niederspannungsanlage 1 ist in der 1 durch drei horizontale Stromschienen 5 dargestellt und mit dem Leistungsschalter 2 verbunden. Eine Lastseite 6 schließt sich hinter dem Leistungsschalter 2 und der Überspannungsschutzvorrichtung 3 an, und ist in der 1 durch drei elektrische Leiter 7 dargestellt. Die elektrischen Leiter 7 bilden in diesem Ausführungsbeispiel eine Infrastruktur der Niederspannungsanlage 1.
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Der Leistungsschalter 2 weist drei Schraubbolzen 8 auf, die in 2 dargestellt sind, über die der Leistungsschalter 2 mit den elektrischen Leitern 7 verbunden ist. In einer alternativen Ausführungsform kann die Überspannungsschutzvorrichtung 3 auch mit den Stromschienen 5 der Speiseseite 4 verbunden sein. Der Leistungsschalter 2 stellt hier ein Betriebsmittel 2 mit Schraubbolzen 8 dar, auf denen die Überspannungsschutzvorrichtung 3 montiert werden kann. Prinzipiell kann die Montage der Überspannungsschutzvorrichtung 3 auch im Zusammenhang mit anderen, beliebigen Betriebsmitteln 2 erfolgen.
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Die Überspannungsschutzvorrichtung 3 ist im Detail in 2 dargestellt. Die Überspannungsschutzvorrichtung 3 umfasst drei elektrische Kontakte 9 zur Verbindung mit den entsprechenden elektrischen Leitern 7 der Niederspannungsanlage 1. Die Überspannungsschutzvorrichtung 3 ist somit bezogen auf die Niederspannungsanlage 1 allpolig ausgeführt. Die elektrischen Kontakte 9 sind als Kühlvorrichtung für die Ableitung von Wärme ausgeführt. Entsprechend sind die elektrischen Kontakte 9 aus einem Metall mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit hergestellt und weisen eine Schlüsselweite auf, die größer als die der entsprechenden Normenreihe gemäß dem Gewindedurchmesser der Schraubbolzen 8 ist.
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Die elektrischen Kontakte 9 umfassen jeweils ein Anschlusskontaktstück 10 und ein mit diesem verbindbares Gegenstück 11. Die Gegenstücke 11 sind an einem Grundkörper 12 der Überspannungsschutzvorrichtung 3 gehalten, während die Anschlusskontaktstücke 10 mit einem Innengewinde ausgeführt und auf die Schraubbolzen 8 zur Montage aufgeschraubt sind. Die Gewindelänge der Innengewinde ist dabei so gewählt, dass im auf den Schraubbolzen 8 montierten Zustand wenigstens ein Gewindegang frei bleibt, so dass eine Basis 13 des Anschlusskontaktstücks 10 mit dem entsprechenden elektrischen Leiter 7 in Anlage kommt und eine elektrisch leitende Verbindung hergestellt wird. Die Stromleitung erfolgt somit durch den Kontakt der Basis 13 mit dem elektrischen Leiter 7 sowie der Gewindegänge des Schraubbolzens 8 mit dem Innengewinde des Anschlusskontaktstücks 10.
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Die Anschlusskontaktstücke 10 sind mit einem Kugelkopf 14 und die Gegenstücke 11 mit einem Übergriff 15 ausgeführt, die als korrespondierende männliche bzw. weibliche Steckkontakte unter Herstellen einer Steckverbindung miteinander verbindbar sind. Die Gegenstücke 11 sind an dem Grundkörper 12 in einer Reihe nebeneinander angeordnet. Das in 2 mittlere Gegenstück 11 ist ortsfest an dem Grundkörper 12 fixiert, während die seitlich davon angeordneten Gegenstücke 11 entlang von Pfeilen 16 verschiebbar an dem Grundkörper 12 gehalten sind. Entsprechend sind die Abstände der äußeren elektrischen Kontakte 9 über die verschiebbaren Gegenstücke 11 relativ zueinander veränderbar.
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Der Grundkörper 12 ist aus einem isolierenden Kunststoffmaterial gefertigt und zur Aufnahme von drei Schutzelementen 17 ausgeführt, die jeweils mit zwei elektrischen Kontakten 9 zur Vermeidung von Überspannungen zwischen den korrespondierenden elektrischen Leitern 7 der Niederspannungsanlage 1 verbindbar sind. Die Schutzelemente 17 sind als selbstheilende Kondensatoren mit geringem Verlustwinkel tan δ sowie stoßstromfest ausgeführt. Außerdem ermöglichen sie hohe Kurzschlussströme. Die Schutzelemente 17 sind auf in den Figuren nicht explizit gezeigte Weise auf den Grundkörper 12 der Überspannungsschutzvorrichtung 3 aufgesteckt, so dass sie bei Bedarf ausgetauscht werden können.
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Wie oben ausgeführt wurde, dienen die elektrischen Kontakte 9 als Montagemittel zur unmittelbaren Montage der Überspannungsschutzvorrichtung 3 auf den Schraubbolzen 8. Durch die Montage der Überspannungsschutzvorrichtung 3 in der Niederspannungsanlage 1 wird ein über das normale Maß hinausgehende spannungsmäßige Beanspruchung einer Isolierung in den Betriebsmitteln 2 reduziert. Die Lebensdauer der Betriebsmittel 2 wird dadurch erhöht, wodurch die Verfügbarkeit und der Schutz der Niederspanungsanlage 1 sowie der Personenschutz verbessert werden. Beim Schaltvorgang auftretende temporäre netzfrequente sowie transiente Überspannungen werden durch die Überspannungsschutzvorrichtung 3 begrenzt.
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3 zeigt einen üblichen Leistungsschalter 2 im Detail. Der Leistungsschalter 2 umfasst in Übereinstimmung mit der Niederspanungsanlage 1 drei Phasen 21, die gemeinsam über drei gekoppelte elektrische Schalter 22 unterbrochen oder verbunden werden. Zur elektrischen Absicherung umfasst der Leistungsschalter 2 einen Masseanschluss 23. Die drei Phasen 21 sowie die elektrischen Schalter 22 sind in ein Isoliermaterial 24 eingebettet, das den Leistungsschalter 2 ausfüllt. Durch die erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung 3 werden Schaltüberspannungen beim ein- oder ausschalten des Leistungsschalters 2 phasenfolgeweise begrenzt. Entsprechend wird ein über die Zeit erfolgendes „Annagen“, „Ausfressen“ oder „Eingraben“ von Leitfähigkeitskanälen 25 bzw. Mikrostromwegen in dem Isoliermaterial 24 des Leistungsschalters 2 verhindert. 4 zeigt den Leistungsschalter 2 aus 3 mit entsprechenden eingegrabenen Leitfähigkeitskanälen 25. Die Leitfähigkeitskanäle 25 können durch Schaltüberspannungen in dem Isoliermaterial 24 ausgebildet werden, wie sie ohne die Verwendung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung 3 auftreten.
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Im Fehlerfall können sich die Leitfähigkeitskanäle 25 so weit eingraben, dass ein Isolationszusammenbruch erfolgt und sich Störlichtbögen zwischen aktiven elektrischen Leitern 7 und/oder diesen zugeordneten Betriebsmitteln 2 bilden. In 5 ist das Schaltgerät 2 aus 3 mit einem solchen Isolationszusammenbruch an zwei Stellen gezeigt. Wie durch die Blitze 26 angedeutet ist, ist hier sowohl ein Kurzschluss zwischen zwei Phasen 21 sowie ein Erdschluss zwischen einer Phase 21 und dem Masseanschluss 23 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Niederspanungsanlage
- 2
- Leistungsschalter, Betriebsmittel
- 3
- Überspannungsschutzvorrichtung
- 4
- Speiseseite
- 5
- Stromschiene
- 6
- Lastseite
- 7
- Elektrischer Leiter, Infrastruktur
- 8
- Schraubbolzen
- 9
- Elektrischer Kontakt
- 10
- Anschlusskontaktstück
- 11
- Gegenstück
- 12
- Grundkörper
- 13
- Basis
- 14
- Kugelkopf, männlicher Steckkontakt
- 15
- Übergriff, weiblicher Steckkontakt
- 16
- Pfeil
- 17
- Schutzelement
- 21
- Phase
- 22
- Elektrischer Schalter
- 23
- Masseanschluss
- 24
- Isoliermaterial
- 25
- Leitfähigkeitskanal
- 26
- Blitz
