DE3545526A1

DE3545526A1 - INSTALLATION DEVICE WITH SURGE PROTECTOR

Info

Publication number: DE3545526A1
Application number: DE19853545526
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Phys Scherbaum
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-12-20
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1987-06-25
Also published as: EP0230585A1; ES2003762A6; PT83967A; BR8606323A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Installationseinrich tung, die je Leiter zu einem zu schützenden Verbraucher mit Überspannungsableiter und elektrisch in Reihe angeord netem thermisch ansprechendem Schaltglied in einem gemein samen Aufnahmegehäuse arbeitet.The invention relates to an installation device tion, each conductor to a consumer to be protected with surge arrester and electrically arranged in series netem thermally responsive switching element in one common seed housing works.

Überspannungsableiter sollen für empfindliche Verbraucher schädliche Überspannungen vor den zu schützenden Einrich tungen gegen Erde ableiten. Überspannungen können durch Gewitter oder Schaltvorgänge auftreten. Da viele Verbrau cher durch den Einsatz von Elektronik empfindlicher ge worden sind, gewinnen Schutzmaßnahmen gegen Überspannung zunehmend an Bedeutung. Üblicherweise setzen Energiever sorgungsunternehmen Ventilableiter in Freileitungen ein, die eine Funkenstrecke in Serienschaltung mit einem span nungsabhängigen Widerstand aufweisen.Surge arresters are designed for sensitive consumers harmful overvoltages in front of the device to be protected derive against earth. Surges can be caused by Thunderstorms or switching operations occur. Because a lot of consumption more sensitive due to the use of electronics protective measures against overvoltage are gaining increasingly important. Typically Energiever care company valve arresters in overhead lines, which is a spark gap in series connection with a span voltage-dependent resistance.

Es hat sich gezeigt, daß es nicht genügt, Überspannungs ableiter in den Versorgungsnetzen einzusetzen, um die elektrischen Verbraucher in einzelnen Verbrauchernetzen zuverlässig gegen Überspannungen durch Wanderwellen aus dem Versorgungsnetz, den Freileitungsnetzen, zu schützen. Um Verbraucher und Verbrauchernetze wirksam zu schützen, ist es bekannt, Überspannungsableiter in der Zählerver teilung eines Verbrauchernetzes, also nahe am Verbraucher, zu installieren (EP-A 1-00 46 545). Die Überspannungsab leiter können anhand einer Anzeigevorrichtung dann leicht auf ihren ordnungsgemäßen Zustand überprüft werden. Das wäre beispielsweise in Frage gestellt, wenn solche Über spannungsableiter im versperrten Hausanschlußkasten unter gebracht würden.It has been shown that overvoltage is not enough to use arresters in the supply networks in order to electrical consumers in individual consumer networks reliable against overvoltages caused by traveling waves to protect the supply network, the overhead line networks. To effectively protect consumers and consumer networks, it is known surge arresters in the meter ver sharing a consumer network, i.e. close to the consumer, to be installed (EP-A 1-00 46 545). The surge arr Heads can then easily by means of a display device be checked for proper condition. The would be questioned, for example, if such over voltage arrester in the blocked house connection box under would be brought.

Überspannungsableiter können bei Überlastung, wie sie durch nahe Blitzeinschläge auftreten kann, selbst schad haft werden. Sie werden dann gegen Betriebserde, gegen die sie Überspannungen ableiten sollen, mehr oder weniger dauerhaft durchlässig, so daß wegen der endlichen Wider stände in Verbrauchernetzen die mit der Betriebserde ver bundenen weiteren Außenleiter eines Verbrauchernetzes auf so hohe Spannung angehoben werden können, daß die Isola tion und die elektronischen Einrichtungen in den weite ren Verbraucherzweigen des Verbrauchernetzes und auch Bedienungspersonen gefährdet werden könnten. Es ist daher erforderlich, schadhafte Überspannungsableiter abzuschal ten. Dadurch vermeidet man auch bei infolge ihrer Schad haftigkeit dauerhaft stark durchlässigen Überspannungs ableitern Fehlabschaltungen- des Verbrauchernetzes. Diese können durch vorgeordnete Sicherungen auftreten, was ver braucherseitig zu unangenehmen Störungen führen kann. So könnten Kühl- und Gefriereinrichtungen oder Heizungs steuerungen ausfallen, die im betroffenen Verbraucher zweig angeschlossen sind. Zu größeren Fehlabschaltungen kann es auch bei Einsatz von Fehlerstromschutzschaltern kommen, die die einseitig gegen Erde abfließenden Ströme in schadhaften Überspannungsableitern registrieren und dann alle Verbraucherzweige abschalten, denen der ein schlägige Fehlerstromschutzschalter zugeordnet ist.Surge arresters can work when overloaded, like them can occur due to nearby lightning strikes, even harmful become incarcerated. You will then be against plant earth, against that they are supposed to dissipate surges, more or less permanently permeable, so that because of the finite contradiction in consumer networks that are related to the operating earth bound additional line manager of a consumer network so high tension can be raised that the Isola tion and the electronic facilities in the wide ren consumer branches of the consumer network and also Operators could be at risk. It is therefore necessary to remove damaged surge arresters This also avoids damage due to their damage adherence permanently highly permeable surge voltage derive faulty shutdowns of the consumer network. These can occur through upstream backups, which ver can lead to unpleasant faults on the user side. So could be refrigerators and freezers or heating controls fail in the affected consumer branch are connected. To larger false shutdowns it can also be used when using residual current circuit breakers come, the currents flowing unilaterally against earth register in defective surge arresters and then switch off all consumer branches that the one relevant residual current circuit breaker is assigned.

Es ist eine elektrische Installationseinrichtung bekannt, die zum Schutz gegen Überspannung mit einer Funkenstrecke, einem spannungsabhängigen Widerstand und einer Trennvor richtung in Serienschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse aus Isolierstoff arbeitet (EP-A 1-00 46 545). Diese In stallationseinrichtung arbeitet insbesondere mit einem thermischen und mit einem elektromagnetischen Überstrom auslöser in Verbindung mit weiteren Bauteilen, wie sie bei Leitungsschutzschaltern gebräuchlich sind. Sie soll in Zählerverteilungen im Verbrauchernetz installiert werden können.An electrical installation device is known to protect against overvoltage with a spark gap, a voltage-dependent resistor and an isolator Direction in series connection in a common housing works from insulating material (EP-A 1-00 46 545). This In installation device works in particular with one thermal and with an electromagnetic overcurrent trigger in connection with other components, such as them circuit breakers are common. she should installed in meter distributors in the consumer network can be.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Installa tionseinrichtung mit Überspannungsableitern zu entwickeln, bei der auf das bewährte System der Schmelzsicherungen zum Abschalten schadhafter Überspannungsableiter zurück gegriffen wird, ohne daß es zu Fehlauslösungen hinsicht lich der Verbraucher kommt.The invention has for its object an Installa development device with surge arresters, on the tried and tested system of fuses to switch off defective surge arresters is gripped without causing false tripping Lich comes the consumer.

Die Lösung der geschilderten Aufgabe besteht nach der Er findung in einer Installationseinrichtung mit den Merk malen des kennzeichnenden Teils von Patentanspruch 1. Der Schmelzleiter zum Abschalten eines schadhaften Überspan nungsableiters ist hierbei zwangsläufig im Nebenzweig zum zu schützenden Verbraucher angeordnet.The solution to the problem described is the Er finding in an installation facility with the Merk paint the characterizing part of claim 1. The Fusible conductor to switch off a damaged overvoltage The surge arrester is inevitably in the secondary branch arranged to the consumer to be protected.

Als Aufnahmegehäuse dient eine Schaltersicherungseinrich tung, in deren sonst für einen Sicherungseinsatz vorge sehenen Aufnahmeraum ein Einsatzkörper eingesetzt ist, der im wesentlichen die Gestalt eines Sicherungseinsatzes aufweist. Zwischen Kontaktunterkappe und Kontaktoberkappe ist als Überspannungsableiter ein Varistor und als ther misches Schaltglied ein Schmelzleiter angeordnet. Der Unterkontakt der Schaltersicherung ist durch einen Iso lierring gegen Kontaktgabe zu Sicherungseinsätzen ge sperrt. Dadurch vermeidet man, daß versehentlich Siche rungseinsätze eingesetzt werden könnten, die zu einem Kurzschluß gegen Betriebserde führen würden. Die Kontakt gabe zu einem Einsatzkörper erfolgt dagegen durch eine einpassend geformte Kontaktunterkappe. Die Kontaktunter kappe des Einsatzkörpers arbeitet mit dem Unterkontakt des Sockels zusammen und die Kontaktoberkappe, die vor zugsweise eine Anzeigevorrichtung aufnimmt, mit einem Oberkontakt in der Schraubkappe des Aufnahmegehäuses.A switch fuse device serves as the housing tion, otherwise provided for a fuse link see receiving space an insert body is inserted, which is essentially the shape of a fuse link having. Between the contact cap and the contact cap is a varistor as surge arrester and as ther Mixing switching element arranged a fuse element. The The switch fuse is under contact by means of an ISO lierring against contact to fuse links locks. This will prevent accidental security inserts could be used that lead to a Would lead to short-circuit against operational earth. The contact on the other hand, an insert is given by a Fittingly shaped contact cap. The contact sub cap of the insert body works with the sub-contact of the base together and the contact cap that in front preferably receives a display device with a Top contact in the screw cap of the receptacle housing.

Bei einer solchen Installationseinrichtung kann der Schmelz leiter im Einsatzkörper relativ genau auf die Betriebser fordernisse des Überspannungsableiters abgestimmt werden, wie es das langjährige Wissen bei Schmelzsicherungen er möglicht. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zu grunde, daß Überspannungsableiter relativ selten ansprechen, aber in ihrem Ansprechverhalten auf einen störungsfreien Betrieb von Verbrauchernetzen relativ genau eingestellt sein sollten, was durch den Schmelzleiter ermöglicht wird.With such an installation device, the melt can Head in the operational body relatively precisely to the operator requirements of the surge arrester are coordinated, as is the long-standing knowledge of fuses possible. The invention is based on the knowledge reasons that surge arresters respond relatively rarely, but in their response to a trouble-free Operation of consumer networks set relatively accurately should be what is made possible by the fuse element.

Es ist zwar gebräuchlich, bei Installationseinrichtungen, die zwischen einer Verbraucherzweigleitung und der Be triebserde einen Überspannungsableiter eingeschaltet haben, vorgeordnet im Zweigleiter zum gewöhnlichen Schutz von Verbrauchern eine Sicherung in der Verteilung des Ver brauchernetzes vorzusehen. Eine derartige Schmelzsicherung ist jedoch im Verbraucherzweig selbst und nicht in einem Nebenzweig eingeschaltet und nicht auf den Überspannungs ableiter, sondern auf den Verbraucher abgestimmt. Sie soll bei einem schadhaften Verbraucher abschalten. Da eine derartige Sicherung bei Überspannungen, die der Überspan nungsableiter gegen Erde ableiten soll, nicht ansprechen sollte, kann sie in den meisten Fällen bei einem schad haft gewordenen Überspannungsableiter nicht ansprechen.It is common for installation facilities, between a consumer branch line and the Be drive earth have switched on a surge arrester, placed in the branch for the usual protection of Consumers in the distribution of Ver provide user network. Such a fuse however, is in the consumer branch itself and not in one Secondary branch turned on and not on the surge arrester, but tailored to the consumer. she should switch off at a defective consumer. There one such protection in the event of overvoltages that the overvoltage conductor to earth should not respond should, in most cases, it can harm you do not address any surge arrester that has become liable.

Bei einer bekannten Einschubleiste mit Überspannungsab leitern im Zweiwegebetrieb können Einsatzkörper, die einen Überspannungsableiter mit einer Lotperle als Schmelzelement in Reihe zwischen den Anschlußelektroden aufnehmen, eingesetzt werden (EP-A 1-00 62 090). Bei einem schadhaften Überspannungsableiter soll die Lotperle jeweils nebeneinanderliegende Anschlußelektroden einer Seite kurzschließen und den Überspannungsableiter so vom Netz trennen. Eine solche Lotperle kann, nicht zuletzt wegen des nicht reproduzierbaren Verhaltens, wie und mit welcher Güte ein Kurzschluß zwischen den benachbarten Elektroden hergestellt wird, nicht das Verhalten von Schmelzleitern erreichen, die nach Kennlinien mit ver hältnismäßig engen Toleranzen ansprechen und eine Schalt strecke unterbrechen. Diese Eigenschaften von Schmelz leitern werden bei der Einrichtung nach der Erfindung gerade genutzt.In a known slide-in bar with overvoltage ladders in two-way operation can insert bodies that a surge arrester with a solder bead as Melting element in series between the connection electrodes record, are used (EP-A 1-00 62 090). At The solder pearl is said to be a defective surge arrester each adjacent connection electrodes one Short circuit side and so the surge arrester from Disconnect the network. Last but not least, such a solder pearl can because of the non-reproducible behavior, how and with what goodness a short circuit between the neighboring ones Electrodes is made, not the behavior of Reach fusible conductors that according to characteristic curves with ver respond relatively tight tolerances and a switching interrupt route. These properties of enamel will be ladders in the device according to the invention just used.

Der Varistor kann über die ganze innere Breite des Ein satzkörpers mit dem Überspannungsableiter angeordnet werden. Dadurch können handelsübliche Varistoren ohne große Änderungen eingesetzt werden.The varistor can cover the entire inner width of the A arranged with the surge arrester will. This allows commercially available varistors without big changes are used.

Es ist vorteilhaft, im Einsatzkörper eine opto-elektro nische Anzeigevorrichtung unterzubringen, die elektrisch zum Schmelzleiter parallel angeordnet ist. Die opto elektronische Anzeigevorrichtung kann mit einer Leuchtdiode aufgebaut werden, zu der parallel eine Gleichrichterdiode geschaltet ist, wobei zu beiden Bauelementen ein Begren zungswiderstand in Reihe liegt.It is advantageous to have an opto-electro in the insert body African display device to accommodate the electrical is arranged parallel to the fuse element. The opto electronic display device can with a light emitting diode can be set up in parallel with a rectifier diode is switched, with a limitation to both components resistance is in series.

Es ist günstig, den Einsatzkörper im einzelnen nach An spruch 3 aufzubauen.It is favorable to individually insert the insert body saying to build 3.

Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden: The invention will now be roughly based on in the drawing schematically illustrated embodiments are explained:

In Fig. 1 ist eine Installationseinrichtung veranschau licht, die mit einer Schaltersicherungseinrichtung ar beitet, die teilweise im Längsschnitt dargestellt ist. In Fig. 2 ist zu einem Einsatzkörper für die Installa tionseinrichtung nach Fig. 1 ein Schaltungsschema für eine opto-elektronische Anzeigevorrichtung wiedergegeben. In Fig. 3 ist ein Einsatzkörper im Längsschnitt darge stellt.In Fig. 1, an installation device is illustrated light that works with a switch protection device ar, which is partially shown in longitudinal section. In Fig. 2, a circuit diagram for an opto-electronic display device is shown for an insert body for the installation device according to Fig. 1. In Fig. 3 is an insert body in longitudinal section Darge provides.

Die Installationseinrichtung arbeitet mit einer Schalter sicherungseinrichtung 1 nach Fig. 1. Sie bildet ein Auf nahmegehäuse aus Sockel 2 und Schraubkappe 3, in dessen Aufnahmeraum ein Einsatzkörper 4 eingesetzt ist. Der Ein satzkörper 4, der im wesentlichen die Gestalt eines Si cherungseinsatzes aufweist, nimmt als Überspannungsab leiter einen Varistor 5, nach Fig. 2, und als thermisches Schaltglied einen Schmelzleiter 6 zwischen der Kontakt unterkappe 7 und der Kontaktoberkappe 8 auf. Durch einen Isolierring 14 ist der Unterkontakt 15 der Schaltersiche rungseinrichtung nach Fig. 1 gegen Kontaktgabe zu Siche rungseinsätzen gesperrt. Um zu einen Einsatzkörper 4 Kon taktgabe zu ermöglichen, weist dieser eine einpassend geformte Kontaktunterkappe 7 auf.The installation device works with a switch fuse device 1 according to FIG. 1. It forms a receiving housing on base 2 and screw cap 3 , in the receiving space of which an insert body 4 is inserted. The A set body 4 , which has the shape of a Si fuse insert, takes as a surge arrester a varistor 5 , as shown in FIG. 2, and as a thermal switching element a fuse element 6 between the contact lower cap 7 and the upper contact cap 8 . By means of an insulating ring 14 , the sub-contact 15 of the switch fuse device according to FIG. 1 is blocked against contacting fuse inserts. In order to allow an insert body 4 contact, this has a suitably shaped contact lower cap 7 .

Der Varistor 5 und der Schmelzleiter 6 sind nach Fig. 2 in Reihe zwischen der Kontaktunterkappe 7 und der Kon taktoberkappe 8 elektrisch verbunden. Um schadhafte Varistoren 5, bei denen der Schmelzleiter 6 anspricht, zu erkennen, ist eine Anzeigevorrichtung 9 vorgesehen. Sie ist vorteilhafterweise eine opto-elektronische An zeigevorrichtung nach Fig. 2, die elektrisch zum Schmelz leiter 6 parallel angeordnet ist. Sie besteht im einzel nen aus einer Leuchtdiode 16 mit parallelgeschalteter Gleichrichterdiode 17, zu denen in Reihe ein Begren zungswiderstand 18 angeordnet ist. The varistor 5 and the fuse element 6 are electrically connected in accordance with FIG. 2 in series between the contact cap 7 and the contact cap 8 . In order to detect defective varistors 5 , in which the fuse element 6 responds, a display device 9 is provided. It is advantageously an optoelectronic display device according to FIG. 2, which is arranged electrically in parallel with the fusible conductor 6 . It consists in single NEN of a light emitting diode 16 with a rectifier diode 17 connected in parallel, to which a limiting resistor 18 is arranged in series.

Die Schaltersicherungseinrichtung 1 nach Fig. 1 weist einen Deckel 10 auf, der über die Schraubkappe 3 klappt und der beim Öffnen über eine Mechanik Schaltkontakte 11 trennt. Diese liegen im Strompfad der Schaltersicherungs einrichtung zwischen den Anschlußklemmen 12 und 13. Wenn der Deckel 10 hochgeklappt wird, werden die Schaltkontakte 11 geöffnet und der Unterkontakt 15 des Sockels spannungs frei geschaltet. Der Einsatzkörper 4 kann dann spannungs frei im Aufnahmeraum ausgewechselt werden. Derartige Schaltersicherungseinrichtungen sind bekannt (DE-C-29 15 170).The switch securing device 1 of FIG. 1 has a lid 10 which works on the screw cap 3 and separates when opening via a mechanical switching contacts 11. These are in the current path of the circuit breaker device between the terminals 12 and 13th When the cover 10 is folded up, the switch contacts 11 are opened and the sub-contact 15 of the base is disconnected from the power supply. The insert body 4 can then be replaced without tension in the receiving space. Such switch protection devices are known (DE-C-29 15 170).

Der Einsatzkörper 4 nach Fig. 3 weist ein zylindrisches Gehäuse 19 aus Isoliermaterial auf, in dem an seiner Kontaktunterkappe 7 der Varistor 5 anschließt. Er ist mit einer Kontaktplatte 20 abgedeckt. Der verbleibende Innen raum nimmt einen zylindrischen Körper 21 aus Isoliermate rial auf, der auf der Kontaktplatte 20 aufsteht und einen schraubenförmig aufgebrachten Schmelzleiter 6 trägt. Der Schmelzleiter ist mit der Kontaktunterkappe 7 und mit der Kontaktoberkappe 8 elektrisch verbunden. Im Inneren des zylindrischen Körpers 21 ist eine opto-elektronische An zeigevorrichtung 9 angeordnet, deren Leuchtdiode 16 in einer Ausnehmung der Kontaktoberkappe 8 in einer Halterung 22 aus elektrisch leitendem Material angeordnet ist. Die se Halterung ist zwischen der Kontaktoberkappe 8 und dem oberen Rand des zylindrischen Körpers 21 eingespannt.The insert body 4 according to FIG. 3 has a cylindrical housing 19 made of insulating material, in which the varistor 5 connects to its lower contact cap 7 . It is covered with a contact plate 20 . The remaining inner space receives a cylindrical body 21 made of insulating material, which stands on the contact plate 20 and carries a helically arranged fuse element 6 . The fuse element is electrically connected to the lower contact cap 7 and to the upper contact cap 8 . Inside the cylindrical body 21 , an optoelectronic display device 9 is arranged, the light-emitting diode 16 of which is arranged in a recess 22 of the contact cap 8 in a holder 22 made of electrically conductive material. The holder is clamped between the contact cap 8 and the upper edge of the cylindrical body 21 .

Claims

1. Installation device that responds to each conductor to a consumer to be protected with surge arrester and electrically arranged in series, the switching element works in a common receptacle housing, characterized in that a switch fuse device ( 1 ) is used as the receptacle housing, otherwise in a set for a fuse The intended receiving space is an insert body ( 4 ), which can be used essentially with the shape of a fuse link, which contains a varistor ( 5 ) as a surge arrester between the contact lower cap ( 7 ) and the upper contact cap ( 8 ) and a fuse element ( 6 ) as a thermal switching element, the sub-contact ( 15 ) the switch fuse device is blocked by an insulating ring ( 14 ) against contact to fuse links and the contact to an insert body ( 4 ) is carried out by an appropriately shaped contact cap ( 7 ).

2. Installation device according to claim 1, characterized in that the one set body ( 4 ) receives an opto-electronic device ( 9 ) which is arranged electrically parallel to the fuse element ( 6 ).

3. Installation device according to claim 1, characterized in that the one set body ( 4 ) has a cylindrical housing ( 19 ) made of insulating material, in which at its contact sub-cap ( 7 ) the varistor ( 5 ) connects, which is by a contact plate ( 20) is covered and a cylindrical body (21) material absorbs the remaining interior space of insulating, which rests on the contact plate and carries a helically-applied fuse element (6), the clock-top cap with the contact sub-cap (7) and with the Kon (8) electrically is connected, and that in the interior of the cylindrical body ( 21 ), the opto-electronic display device ( 9 ) is arranged, the light-emitting diode ( 16 ) in a recess of the upper contact cap ( 8 ) in a holder ( 22 ) made of electrically conductive material which is clamped between the upper contact cap ( 8 ) and the upper edge of the cylindrical body ( 21 ).

4. Installation device according to claim 3, characterized in that the optoelectronic display device ( 9 ) from the light-emitting diode ( 16 ), parallel rectifier diode ( 17 ) and both in series connected limiting resistor ( 18 ), which consists of the contact plate ( 20 ) connected is.