DE2526037B2 - Überspannungsableiter - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Anspruches. Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der CH-PS 4 62 941 bekanntgeworden. Er besitzt eine Abschalteinrichtung, die in*, wesentlichen aus einer Lötstelle und einem Schmelzdraht besteht, wobei der Schmelzdraht der mittlere Teil eines Bolzens Lc, der die Lötstelle mit der Anschlußklemme verbinciet Beim Auftreten eines Überstromes soll die Lötstelle '../weichen, und der Bolzen wird mittels einer Feder aus der Lötstelle herausgezogen, so daß der Strompfad unterbrochen und ein Druckausgleichsloch freigegeben wird. Wegen der Trägheit der Lötstelle bei großen Strömen soll in diesen Fällen statt dessen der Schmelzdraht durchschmelzen und von der Feder auseinandergezogen werden.

Ferner ist ein Überdruckschutz mit selbsttätiger Auftrennung eines über einen Überspannungsableiter führenden Stromkreises aus der DD-PS 33 944 bekanntgeworden. Der Überdruckschutz besitzt einen spannungsabhängigen Widerstand, an dem ein Kontaktstück mit zentraler Bohrung befestigt ist. In der Bohrung sitzt ein Stift, der von einem Pfropfen gehaltert ist, der in der zentralen öffnung einer Abschlußkappe des Überdruckschutzes sitzt. Bei Störungen durch Überströme wird durch den gewollten erhöhten Gasdruck in dem Überdruckschutz der Pfropfen herausgedrückt und gibt somit ein Druckausgleichsloch frei.

Bei den bekannten Überspannungsableitern ist konstruktiv ein Druckausgleichsloch vorgesehen, das mit Lot oder einem Pfropfen verschlossen ist. Im allgemeinen nimmt, wenn der Überstrom (Kurzschlußstrom) ansteigt, auch der Innendruck im Ableiter zu. Bei der Bauart dieser Ableiter ist die Größe des Druckausgleichslochs jedoch vorher festgelegt. Damit der Ableiter bei einem schnell ansteigenden Innendruck nicht explodiert, muß dieses Druckaiisgleichsloch von vornherein sehr groß gemacht werden. (Im normalen Betrieb muß das Loch verschlossen sein, damit der spannungsabhängige Widerstand nicht chemisch oder durch die Luftfeuchtigkeit verunreinigt wird.) Ist das Druckausgleichsloch hingegen klein, läßt sich ein ausreichender Schutz des Ableiters gegen eine Explosion nicht gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Überspannungsableiter der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sich der Ableiter für den Normalbetrieb leicht dicht abschließen läßt, während beim Auftreten eines anomalen Stroms ein Druckausgleichsloch entsprechend der Stärke des anomalen Stroms (und damit entsprechend des erhöhten Innendrucks im Ableiter) entsteht, so daß der Ableiter nicht explodieren kann. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches gelöst

Gemäß der Erfindung ist in der Ieitfähigen Deckplatte ein Teil geringer Stärke vorgesehen, nicht aber ein vorbereitetes Druckausgleichsloch. Für den normalen Betrieb braucht also kein Druckausgleichsloch dicht verschlossen zu werden. Tritt ein Überstrom auf, entsteht an einem Ieitfähigen Stab, der auf die leitfähige Deckplatte aufgelötet ist ein Lichtbogen auf, der den Teil in der Ieitfähigen Deckplatte zum Durchschmelzen bringt und so ein Druckausgleichsloch ausbildet Indem man den Teil in der Deckplatte großflächig macht erhält das Druckausgleichsloch eine Größe, die der Stärke des Überstroms entspricht Da der Innendruck des Überspannungsabieiters proportional zur Stärke des Überstroms (Kurzschlußstroms) zunimmt bringt die Tatsache, daß das resultierende Druckausgleichsloch in seiner Größe der Stärke des Überstroms entspricht den Vorteil mit sich, daß das resultierende Druckausgleichsloch eine dem Innendruck entsprechende Größe aufweist Auf diese Weise läßt sich eine Explosion des Überspannungsleiters sicher verhindern.

Wenn andererseits die Überstromstärke so gering ist, daß kein Lichtbogen und auch kein Druckausgleichsloch auftritt bleibt der Teil geringer Stärke in der Deckplatte unversehrt. Auch dies ist vorteilhaft, da bei einem so geringen Überstrom der Innendruck des Ableiters nicht so weit steigt daß eine Explosion auftreten kann, so daß ein Druckausgleichsloch nicht nötip ist

Außerdem ist das Verschließen der Ieitfähigen Deckplatte leichter zu bewerkstelligen als irn Fall eines vorgegebenen Druckausgleichslochs, da der Teil geringer Stärke in der Ieitfähigen Deckplatte automatisch als Verschluß wirkt. Daher ist der Zusammenbau des

«5 Überspannungsabieiters nach der Erfindung wesentlich

leichter als bei den bekannten Überspannungsableitern.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher

erläutert. In der Zeichnung zeigt die Figur eine Ansicht

eines Querschnitts des erfindungsgemäßen Überspan-

so nungsableiters.

Die Figur zeigt ein Beispiel eines Überspannungsleiters gemäß der Erfindung mit einem hohlen Isolator 1 z. B. aus Keramik, der an einem oberen und einem unteren Teil eine obere bzw. eine untere öffnung 25 bzw. 26 aufweist.

Im Beispiel der Figur ist der Hohlraum zylindrisch, die gesamte Länge des Isolators beträgt z. B. 10 cm, und der Außendurchmesser sowie der Innendurchmesser des Isolators, d. h. der Durchmesser des Hohlraums, betragen z. B. 45 mm bzw. 25 mm. Der zentrische Teil 27 des zylindrischen Hohlraums 31 ist im wesentlichen koaxial angeordnet und weist bei einem Schnitt in einer Ebene senkrecht zur Achse des zylindrischen Hohlraumes eine kleinere Querschnittsfläche als der Hohlraum 31 und einen zusätzlichen, später beschriebenen Hohlraum 32 auf, so daß eine ringförmige Stützfläche 28 gebildet wird.

Eine untere leitende Deckplatte 2 dient als untere

elektrische Anschlußklemme, wird von der ringförmigen Stützfläche 28 des Isolators 1 getragen und ist elektrisch und thermisch mit einer nichtdargestellten Bodenelektrode an der Bodenfläche eines spannungsabhängigen Metalloxidwiderstandes 3 verbunden. Die untere leitende Deckplatte 2 weist im wesentlichen in ihrer Mitte ein Loch auf, das als Druckauslaß dient, wenn ein Stab 10 nach unten gefallen ist.

Die Lage des Loches braucht nicht exakt in dsr Mitte der unteren leitenden Deckplatte 2 zu sein. Vorzugsweise wird ein Teil der leitenden Deckplatte 2 in der Nähe des Loches dünner als der Plattenrest ausgeführt, wie aus der Figur hervorgeht. Die untere leitende Deckplatte 2 besteht z. B. aus Kupfer und weist z. B. eine Dicke von 5 mm und einen dünnen Teil 35 mit einer Dicke von 0,5 mm in einem Bereich mit einem Durchmesser von 5 mm im wesentlichen in der Mitte der Deckplatte 2 auf, an welchen Teil der leitende Stab 10 angelötet ist Die Dicke des dünnen Teils 35 der unteren leitenden Deckplatte 2 ist derart, daß der leitende Stab 10 von letzterer durch Schmelzen des Lötmittels getrennt wird, wobei der dünne Teil auch durch den zwischen dem leitenden Stab 10 und dem dünnen Teil der unteren leitenden Deckplatte 2 erzeugten Lichtbogen geschmolzen wird, um ein Loch im dünnen Teil der unteren leitenden Deckplatte 2 zu bilden.

Das auf diese Weise gebildete Loch dient zum Ablassen des unter hohem Druck stehenden Gases im Hohlraum 31 nach außen.

In dem Überspannungsableiter kann sich ein den Gasdruck freisetzendes Loch mittels eines Lichtbogens ausbilden, der zwischen dem dünnen Teil der leitenden Deckplatte 2 und dem leitenden Stab 10 erzeugt wird, wenn der Stab von der leitenden Deckplatte 2 durch die Joule'sche Wärme des Metalloxidvaristors getrennt wird.

Der Stab 10 und der dünne Teil 35 der leitenden Deckplatte 2 sollten so zueinander angeordnet sein, daß die Entfernung zwischen dem dünneren Teil der leitenden Deckplatte 2 und dem oberen Teil des leitenden Stabes 10 kürzer ist als die Entfernung zwischen anderen Teilen der leitenden Deckplatte 2 und dem Oberteil des leitenden Stabes 10 nach seiner Abtrennung, um einen Lichtbogen zwischen dem leitenden Stab und einer im wesentlichen ortsfesten Lage des dünnen Teils der leitenden Deckplatte zu erzeugen. Der spannungsabhängige Metalloxidwiderstand 3 weist eine obere, nicht dargestellte Elektrode und eine untere Elektrode an einer oberen bzw. an einer so unteren Fläche auf. Der Metalloxidwiderstand 3 weist einen Durchmesser von z. C. 20 mm und eine Dicke von z. B. 20 mm auf. Eine obere leitende Platte 4 ist mit der oberen Elektrode des Metalloxidwiderstandes 3 verbunden. Eine Druckfeoer 5, z. B. aus rostfreiem Stahl, ist auf einer oberen leitenden Deckkappe 6 und der oberen leitenden Platte 4 gelagert, um den Metalloxidwiderstand 3 nach unten zu beaufschlagen.

Die obere Deckkappe 6 dient als obere elektrische Anschlußklemme, erstreckt sich über die Seiten- und so Außenfläche 29 des oberen Teils des Isolators 1 und ist daran befestigt, um die obere öffnung 25 des Isolators 1 abzudecken. Die obere leitende Deckkappe 6 besteht z. B. aus Chrom überzogenem Kupfer. Ein leitender Draht 7, z. B. aus Kupfer, verbindet die obere leitende Deckplatte 6 elektrisch mit der oberen leitenden Platte 4. O-Ringe 8 und 9, z. B. aus Gummi, dichten den Metalloxidwiderstand 3 hermetisch in dem Isolator 1 ab.

Eine Tragplatte 12, z. B. aus Bakelit, stützt eine Druckfeder 13 ab, die den leitenden Stab 10 nach unten mit einer Kraft beaufschlagt, die bewirkt, daß die untere leitende Deckplatte 2 ihre ursprüngliche Form behält, bis das Lötmittel geschmolzen ist, d. h. mit einer Kraft, die nur maximal so groß ist, daß die Form der unteren leitenden Deckplatte 2 in ihrem Normalzustand nicht beschädigt wird.

Eine untere leitende Abdeckplatte. 14, z. B. aus mit Chrom überzogenem Kupfer, ist an der Seiten- und Außenwandung 30 des unteren Teils des Isolators 1 gelagert, um die untere Öffnung des letzteren zu überdecken. Ein zusätzlicher Holiii-aum 32 ist im wesentlichen koaxial zur unteren öffnung 26 angeordnet und weist einen größeren Querschnitt als letztere auf. Ein Loch 15 mit einem Durchmesser von z. B. 7 mm ist im wesentlichen in der Mitte der unteren leitenden Abdeckplatte 14 vorgesehen. Ein zusätzliches Loch 16 mit einem Durchmesser von z. B. 5 mm ist, wie später dargelegt ist, zur Unterstützung des Druckausgleichs vorgesehen.

Ein leitender Draht 17, z. B. aus Kupfer, verbindet den leitenden Stab 10 mit der unteren leitenden Abdeckplatte 14 elektrisch. Vorzugsweise wird ein leitender Draht aus einem verhältnismäßig weichen Material verwendet, so daß der leitende Stab 10 leicht herabfallen kann.

Eine obere elektrische Zuleitung 18 ist an der oberen leitenden Abdeckkappe zur Leistungszufuhr für den Metalloxidwiderstand 3 vorgesehen, und eine untere Zuleitung 19 ist an der unteren leitenden Abdeckplatte 14 zur Erdung der unteren leitenden Abdeckplatte befestigt.

Die Übertragung der Joule'schen Wärme zum Lötmittel 11 findet vor dem Ansteigen des Gasdrucks statt, und das Lötmittel 11 schmilzt, so daß sich der leitende Stab 10 von der unteren leitenden Deckplatte 2 trennt Diese Trennung des leitenden S'.abes 10 wird durch die Wirkung der Feder 13 unterstützt.

Dabei wird ein Gasablaßloch in der unteren leitenden Deckplatte 2 gebildet, die den Hohlraum 31 des Isolators zuvor abdichtet, so daß das durch den Lichtbogen erzeugte Gas durch das in der unteren leitenden Deckplatte 2 gebildete Loch, den zusätzlichen Hohlraum 32, und das Loch 16 in der unteren leitende,! Abdeckplatte 14 nach außen ausströmen kann.

Das Loch 16 dient also zum Ablassen von Gas nach außen. Zur gleichen Zeit kann der leitende Stab 10 durch das Loch 15 hindurch als Störungsanzeiger dienen. Durch diese Wirkung wird eine Explosion des Überspannungsabieiters verhindert und eine entstandene Störung wirö durch das Vorstoßen des leitenden Stabes 10 durch das Loch 15 angezeigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Überspannungsableiter mit einem Hohlraumisolator, m>t einem oberen und einem unteren, den Hohlraum mit spannungsabhängigen Widerständen abschließenden, elektrischen Anschluß, mit einem elektrisch leitfähigen Stab, dessen unteres Ende über den unteren Anschluß an Masse liegt und dessen oberes Ende an der Unterseite einer mit einer ein Druckausgleichsloch bildenden, koaxial zum Stab angeordneten Bohrung versehenen leitfähigen Deckplatte angelötet ist, deren Oberseite in thermischer Verbindung mit dem spannungsabhängigen Widerstand steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Bohrung in der ieitfähigen Deckplatte (2) nur einem Teil (35) der Dicke der Deckplatte (2) entspricht und derart gewählt ist, daß die dadurch gebildete restliche Dicke der Deckplatte (2) beim Ablösen des leitfähig«: Stabs (10) von der Ieitfähigen Deckplatte (2) beim Schmelzen des Lots infolge des dabei entstehenden Lichtbogens durchschmilzt