DE3511084A1 - Ueberspannungsableiter - Google Patents
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Description
20/85
26.2.85 Ka/eh
Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Ueberspannungsableiter
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in der DE-C2 31 16 573
beschrieben ist. Der bekannte Ueberspannungsableiter
weist einen Stapel von zylinderförmigen Varistoren auf, welche zueinander koaxial in einem Isolierstoffgehäuse
angeordnet sind. Die einzelnen Varistoren sind von einander überlappenden Schutzgliedern umgeben, zwischen denen
und der Zwischenwand des Isolierstoffgehäuses ein ringförmiger
Raum ausgespart ist. Bei diesem Ueberspannungsableiter können ionisierte Gase, welche etwa durch Glimmentladungen
zwischen benachbarten Varistoren entstehen, zwar nicht in den ringförmigen Raum zwischen den Schutzgliedern
und dem Isolierstoffgehäuse gelangen, jedoch kann sich im Störungsfall in diesem Raum ein Lichtbogen
ausbilden, welcher das Isolierstoffgehäuse mechanisch
und thermisch erheblich belastet.
JH- 20/85
Aus der US-A 4,100,588 ist ferner ein Ueberspannungsablei ter
mit einem in einem Isolierstoffgehäuse befindlichen
Stapel von Varistoren bekannt, zwischen welchem Stapel und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses Isolierstoffkörper
aus Silikongummi mit einer Füllung aus Aluminiumoxidpulver angeordnet sind. Bei Betrieb dieses Ueberspannungsableiters
wird in den Varistoren entstehende Wärme zwar über die Isolierstoffkörper nach aussen abgeführt,
jedoch belastet auch bei diesem Ueberspannungsableiter ein im Störungsfall gebildeter Lichtbogen das
Isolierstoffgehäuse erheblich.
Bei einem in der DE-Al 28 01 666 beschriebenen Ueberspannungsablei
ter mit einem in einem Isolierstoffgehäuse
befindlichen Varistorstapel ist ein zwischen der Innenwand des Isolierstoffgehäuses und dem Varistorstapel
befindlicher Ringraum mit einem flüssigen und/oder körnigen Füllstoff ausgefüllt. Hierdurch fällt das Isolierstoffgehäuse
im Störungsfall gezielt auseinander und wird auf diese Weise ein mögliches Explodieren des Iso-1ierstoffgehäuses
vermieden.
Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet
ist, löst die Aufgabe, einen Ueberspannungsableiter
der gattungsgemässen Art anzugeben, dessen Gehäuse auch bei Auftreten eines elektrischen Ueberschlages zwischen
beiden Stromanschlüssen in sicherer Weise von dem Bersten geschützt ist.
Beim Ueberspannungsableiter nach der Erfindung ist das
Isolierstoffgehäuse im Störungsfall wirkungsvoll vor
Beschädigungen geschützt und ist selbst beim Auftreten grosser Ruheströme im Varistorstapel eine rasche Fortleitung
der in den Varistoren entstehenden Wärme nach aussen gewährleistet.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen in axialer Richtung
geschnittenen Ueberspannungsableiter nach der
Erfindung, und
Fig. 2 in vergrössertem Massstab eine perspektivische
Ansicht eines mit seiner Mantelfläche teilweise in einen Isolierstoffkörper eingebetteten Vari
stors des Ueberspannungsableiters gemäss Fig.
Der in Fig. 1 dargestellte Ueberspannungsableiter weist
ein aus Porzellan oder Kunststoff bestehendes, zylinderförmiges Isolierstoffgehäuse 1 auf, welches mit einem
Isoliergas, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid,
von beispielsweise einem 1 bar Druck gefüllt ist, und dessen oberes bzw. unteres Ende von einer Metallkappe
2 bzw. 3 hermetisch abgeschlossen ist. Die Metallkappen 2 bzw. 3 enthalten jeweils Ueberdruckventile 4 bzw. 5,
Gasabfuhrkanäle 6 bzw. 7 und Stromanschlüsse 8 bzw. 9.
Die Stromanschlüsse 8 bzw. 9 sind mit dem oberen bzu.
unteren Ende eines koaxial zum Isolierstoffgehäuse 1
angeordneten Stapels von zylinderförmigen und im wesentlichen
aus Zinkoxid bestehenden Varistoren 10 in elektrisch leitender Weise verbunden. An den beiden Stirnflächen
weist jeder der Varistoren 10 nicht gezeichnete, beispielsweise als metallischer Belag ausgebildete Elektroden
auf, durch welche ein Potentialausgleich zwischen benachbarten Varistoren 10 bei gleichzeitiger Serienschaltung
aller Varistoren des Stapels erreicht wird.
- je - 20/85
Die Mantelfläche jedes der Varistoren 10 ist als elektrisch
isolierende Schutzschicht ausgebildet, deren grösster Teil in einen Isolierstoffkörper 11 aus elektrisch
isolierendem und wärmeleitendem Material, wie etwa Silikongummi mit oder ohne Füllmittel wie beispielsweise
Aluminiumoxidpulver, eingebettet ist.
Ein Teil der Mantelflächen der Varistoren 10 begrenzen
zusammen mit den Isolierstoffkörpern 11 einen in axialer Richtung durch den Ueberspannungsableiter erstreckten
und won den Ueberdruckventilen 4 bzw. 5 abgeschlossenen
Druckentlastungskanal 12. Zwischen den Isolierstoffkörpern
11 und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses 1
befindet sich darüber hinaus ein Ringraum 13 in welchen ein elektrisch isolierendes Füllmaterial von vorgebbarer
Wärmeleitung eingesetzt ist. Dieses Füllmaterial kann beispielsweise pulverisiertes Aluminium-, Magnesium-,
oder Titanoxid, Quarz oder Silikagel jeweils allein oder in Mischung miteinander enthalten und zusätzlich
mit einer isolierenden Flüssigkeit, wie etwa Isolieröl, imprägniert sein. Durch geeignete Auswahl der Zusammensetzung
dieses Füllmaterials kann dessen Wärmeleitfähigkeit in weiten Grenzen variiert werden, so dass
es nun ohne weiteres möglich ist, auch grössere, bei Betrieb des Ueberspannungsableiters von den Varistoren
10 erzeugte Wärmemengen vom Varistorstapel über die Isolierstoffkörper 11, das Füllmaterial und das Isolierstoffgehäuse
1 nach aussen zu führen. Gleichzeitig stützt das im Ringraum 13 befindliche Füllmaterial den
Druckentlastungskanal ab und bildet zusammen mit den Isolierstoffkörpern 11 ein Zweischichten-Schutzsystem,
welches das Isolierstoffgehäuse 1 vor thermischen und mechanischen Belastungen schützt. Solche Belastungen
können im Fehlerfall beim Auftreten einer Ueberspannung
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durch einen längs des Varistorstapels erstreckten Lichtbogen hervorgerufen werden. Eine durch diesen Lichtbogen
erzeugte Druckerhöhung im Isoliergas wird über den Druckentlastungskanal
12, die Ueberdruckventile 8, 9 sowie die Gasabfuhrkanäle 6, 7 in sicherer Weise nach aussen
kommutiert.
Zwecks Bildung eines gasdichten Druckentlastungskanals 12 und um gleichzeitig das Eindringen von Füllmaterial
ins Innere des Druckentlastungskanals 12 zu verhindern, weist jeder der Isolierstoffkörper 11 mindestens eine
Dichtungsfläche auf, welche an einer Dichtungsfläche
eines benachbarten Isolierstoffkörpers 12 anliegt. Solche Dichtungsflächen können sich beispielsweise an einer
um einen der Varistoren 10 erstreckten, ringförmigen Dichtungslippe 14 oder an einem mit dieser Dichtungslippe 14 zusammenwirkenden Aussenkonus 15 eines benachbarten
Isolierstoffkörpers 11 befinden.
Die am oberen und unteren Ende des Stapels befindlichen Isolierstoffkörpers 16, 17 weisen entweder einen als
Flansch ausgebildeten und mit seinem Aussenrand an der Innenwand des Isolierstoffgehäuses 1 anliegenden Wulst
18 auf oder sind von einer ringförmigen, den Raum zwischen Isolierstoffgehäuse 1 und Isolierstoffkörper ausfüllenden
Dichtung 19 umgeben. Hierdurch wird eine Abdichtung des Ringraums 13 erreicht.
Zwecks präziser Positionierung des Druckentlastungskanals 12 in Linie bei der Montage des Varistorstapels
weisen die Isolierstoffkörper Justiervorrichtungen auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann eine solche Justiervorrichtung
zwei an einer Dichtungsfläche eines Isolierstoffkörpers 11 vorgesehen Zapfen 20 aufweisen, welche
- ßr - 20/85
mit gestrichelt dargestellten Bohrungen 21 des im Stapel benachbarten Isolierstoffkörpers 11 zusammenwirken und/
oder aber auch zwei Ausbuchtungen 22, welche mit Einbuchtungen
23 des im Stapel benachbart angebrachten Isolierstoffkörpers 11 zusammenwirken.
Claims (4)
1. Ueberspannungsableiter mit
a) einem Isolierstoffgehäuse (1),
b) zwei in das Isolierstoffgehäuse (1) geführten Stromanschlüssen (8, 9),
c) mindestens einem im Isolierstoffgehäuse (1) befindlichen
und in Serie zu den Stromanschlüssen (8, 9) geschalteten zylinderförmigen Varistor (10),
d) zwei an den Stirnflächen des mindestens einen Varistors (10) befindlichen Elektroden,
e) einem den mindestens einen Varistor (10) auf dessen Mantelfläche zumindest teilweise einbettenden
Isolierstoffkörper (11), und
f) einem zwischen dem Isolierstoffkörper (11) und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses (1) befindliehen
Ringraum (13),
dadurch gekennzeichnet, dass
g) ein Teil der Mantelfläche des Varistors (10) und der Isolierstoffkörper (11) einen zwischen den
Stromanschlüssen (8, 9) erstreckten Druckentlastungskanal (12) begrenzen, und dass
h) der Ringraum (13) mit einem elektrisch isolierenden,
wärmeleitenden Material ausgefüllt ist.
2. Ueberspannungsableiter mit
i) mindestens zwei koaxial in einem Stapel angeordneten
Varistoren (10) deren Isolierstoffkörper (11) jeweils mindestens eine Dichtungsfläche aufweisen,
welche bei im Stapel benachbart angeordneten Varistoren (10) aufeinander liegen,
dadurch gekennzeichnet, dass
j) ein erster der beiden Isolierstoffkörper eine um den Varistor erstreckte ringförmige Dichtungs-
j) ein erster der beiden Isolierstoffkörper eine um den Varistor erstreckte ringförmige Dichtungs-
20/85
lippe (14) aufweist, und ein zweiter beider Isolierstoffkörper eine als Aussenkonus (15) ausgebildete
Dichtungsfläche aufweist, auf welcher die Dichtungslippe (14) des ersten Varistors (10) aufgelegt
ist.
3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
dass
k) ein am oberen und/oder unteren Ende des Stapels befindlicher Isolierstoffkörper (17) jeweils einen
um den Varistor (10) laufenden Wulst (18) aufweist, welcher in dichtender Weise auf der Innenwand
des Isolierstoffgehäuses (1) abgestützt ist.
4. Ueberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 2
oder 3, bei dem
1) an den Dichtungsflächen benachbarter Isolierstoffkörper
(11) jeweils mindestens ein in axialer Richtung erstreckter Führungselement vorgesehen
ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
dadurch gekennzeichnet, dass
m) als Führungselemente mindestens ein Zapfen (20) und eine Bohrung (21) und/oder mindestens eine
Materialausbuchtung (22) und -einbuchtung (23) vorgesehen sind.
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