EP0225840A1 - Surge arrester with a connector part for medium tension switch systems - Google Patents

Surge arrester with a connector part for medium tension switch systems Download PDF

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EP0225840A1
EP0225840A1 EP86730158A EP86730158A EP0225840A1 EP 0225840 A1 EP0225840 A1 EP 0225840A1 EP 86730158 A EP86730158 A EP 86730158A EP 86730158 A EP86730158 A EP 86730158A EP 0225840 A1 EP0225840 A1 EP 0225840A1
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EP
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arrester
stack
surge arrester
plug
shield electrode
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EP86730158A
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Manfred Dipl.-Ing. Brill
Johannes Kirch
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01TSPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T4/00Overvoltage arresters using spark gaps
    • H01T4/16Overvoltage arresters using spark gaps having a plurality of gaps arranged in series
    • H01T4/20Arrangements for improving potential distribution
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B17/00Insulators or insulating bodies characterised by their form
    • H01B17/26Lead-in insulators; Lead-through insulators
    • H01B17/28Capacitor type

Definitions

  • the present invention has for its object to provide a surge arrester with plug connector for medium-voltage switchgear in a simple manner so that the required space is low.
  • the insulating bushing closes off the grounded cylindrical housing and extends only above the conductor stack surrounded by SF6, the voltage-side end of which is electrically conductively connected to an annular shield electrode with a rounded end edge , which surrounds the upper part of the arrester stack at a distance.
  • the shield electrode is advantageously formed from sheet metal in a hood-like manner, the end edge being bent back to form a curve, its manufacture is simplified.
  • a pressed or cast part made of a plastic with conductive fillers could also be used as the shield electrode.
  • the conductivity of the elastic plastic in particular, could also be achieved by a conductive coating. Combinations between metal and conductive plastic are also possible.
  • An overvoltage arrester which is to be installed in a simple manner in medium-voltage switchgear, consists of a plug connection part 1 and an arrester part 2, which forms a self-contained component.
  • the arrester part 2 has a cylindrical, grounded, metallic housing 3, which contains the arrester stack 4.
  • the housing 3 has an upper flange part 5, in which the insulating bushing 6 is arranged.
  • the lower end of the cylindrical housing 3 is closed by a cover 7, which as Holding device for the arrester stack 4 serves and carries the steel spring 8, which causes a spring-loaded elastically yielding storage of the arrester stack 4.
  • the arrester stack 4 consists of stacked, in a suitable manner with each other, for. B. by gluing, connected disks of zinc oxide.
  • the lower end of the arrester stack 4 is held and grounded by the cover 7 with the steel spring 8, while the upper, voltage-side end 9 of the arrester stack 4 is connected to the conductor 10 passing through the insulating bushing 6.
  • the shield electrode 11 is arranged at this upper voltage-side end 9 of the arrester stack 4, which is designed like a hood and the rear wall 12 of which is also penetrated by the conductor 10.
  • the shield electrode 11 is self-centering.
  • the shield electrode 11 is pressed from sheet metal. Its end edge 13 is bent back to form a curve, so that the rounded end of the shield electrode 11, which is favorable in terms of the electrical field, is obtained without great expenditure of material.
  • the cover 7 is fitted gas-tight into the cylindrical housing 3 and also contains an overpressure relief device 14 in the form of an overpressure membrane.
  • the fastening of the upper flange part 5 on the cylindrical housing 3 and the fitting of the insulating bushing 6 on the flange part 5 is also designed to be gas-tight.
  • a further improvement in the voltage control can be brought about by an inner curvature 15 of the upper flange part 5 which is adapted to the shape of the rear wall 12 of the shield electrode 11 len, as well as by rounding the insulating bushing 6 on its surface projecting into the housing 3 or the flange part 5.
  • voltage-controlling pads 16 are also provided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Gas-Insulated Switchgears (AREA)

Abstract

The surge arrester with a plug connector part (1) is used in medium voltage switching stations. Its arrester stack (4) is in an earthed casing (3) filled with SF6, which is sealed at the top by an insulating bushing (6). In addition the live end (9) of the arrester stack (4) is surrounded by a hoodlike shielding electrode (11) with a rounded rim (13). <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit Steckanschlußteil für Mittelspannungsschaltanlagen, bei dem der Ableiterstapel federbelastet in einem gasdicht abge­schlossenen, mit Gas gefüllten, zylindrischen Gehäuse ange­ordnet ist und der zum Ableiterstapel führende Leiter eine isolierende Durchführung, die an das Steckanschlußteil an­schließt, durchsetzt und mit dem Leiter des Steckanschluß­teils in Kontakt steht.The invention relates to a surge arrester with plug-in connection part for medium-voltage switchgear, in which the arrester stack is arranged spring-loaded in a gas-tight, gas-filled, cylindrical housing and the conductor leading to the arrester stack has an insulating bushing which connects to the plug-in connection part, passes through and with Head of the plug connector is in contact.

Ein derartiger Überspannungsableiter ist aus der DE-OS 34 11 735 bekannt. Bei diesem bekannten Überspannungs­ableiter mit Steckanschlußteil umgibt die isolierende Durch­führung, die von dem zum Ableiterstapel führenden Leiter durchsetzt wird, topfartig das gasdicht abgeschlossene Ge­häuse, in dem sich der Ableiterstapel befindet. Dieses Gehäu­se besteht aus einem an den Enden verschlossenem Porzellan­rohr und ist mit Gas, nämlich Stickstoff gefüllt. Es weist außerdem eine Überdruckentlastungsvorrichtung auf. An dem von der isolierenden Durchführung umgebenen Ableiterteil des bekannten Überspannungsableiters werden jeweils in beliebi­ger Weise anders ausgebildete Steckanschlußteile für Mittel­spannungsschaltanlagen so angeschlossen, daß der Leiter des Steckanschlußteils mit dem zum Ableiterstapel führenden Lei­ter in Kontakt steht. Die Steckanschlußteile sind insbeson­dere mit einem Konus versehen und können auch abgewinkelt ausgebildet sein.Such a surge arrester is known from DE-OS 34 11 735. In this known surge arrester with plug-in connection part, the insulating bushing which is penetrated by the conductor leading to the arrester stack surrounds the gas-tightly sealed housing in which the arrester stack is located. This housing consists of a porcelain tube closed at the ends and is filled with gas, namely nitrogen. It also has an overpressure relief device. To the surge arrester part of the known surge arrester, which is surrounded by the insulating bushing, plug connectors for medium-voltage switchgear assemblies of different design are connected in such a way that the conductor of the plug connector part is in contact with the conductor leading to the arrester stack. The plug connection parts are in particular provided with a cone and can also be angled.

Auf diese Weise wird bei dem bekannten Überspannungsableiter ein und derselbe Ableiterteil mit verschiedenen Steckan­schlußteilen verbunden, so daß der Überspannungsableiter in einfacher Weise in vorhandene Anlagen eingebaut bzw. ausge­tauscht werden kann. Durch die besondere kontruktive Gestal­tung der isolierenden Durchführung, die noch das Gehäuse des Ableiterstapels allseitig umgibt, ist aber der Raumbedarf für den Ableiterteil verhältnismäßig groß.In this way, in the known surge arrester, one and the same arrester part is connected to different plug connection parts, so that the surge arrester in can be easily installed or replaced in existing systems. Due to the special constructive design of the insulating bushing, which still surrounds the housing of the arrester stack on all sides, the space required for the arrester part is relatively large.

Weiterhin ist es aus der GB-PS 13 14 597 bekannt, bei Über­spannungsableitern für Hochspannung, deren Ableiterstapel sich in einem mit SF₆ gefülltem Gehäuse befindet, ringförmi­ge Schirmelektroden mit abgerundeten Abschlußkanten vorzu­sehen, die elektrisch leitend mit dem spannungsseitigen Ende des Ableiterstapels verbunden sind und den oberen Teil des Ableiterstapels mit Abstand umgeben. Diese bekannte Feld­steuerung ermöglicht einen kleineren Durchmesser für das Gehäuse des Überspannungsableiters.Furthermore, it is known from GB-PS 13 14 597, for surge arresters for high voltage, the arrester stack of which is located in a housing filled with SF₆, to provide annular shield electrodes with rounded end edges, which are electrically conductively connected to the voltage-side end of the arrester stack and the upper ones Surround part of the arrester stack at a distance. This known field control enables a smaller diameter for the housing of the surge arrester.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter mit Steckanschlußteil für Mittelspan­nungsschaltanlagen in einfacher Weise so auszubilden, daß der erforderliche Raumbedarf gering ist.The present invention has for its object to provide a surge arrester with plug connector for medium-voltage switchgear in a simple manner so that the required space is low.

Zur Lösung dieser Aufgabe schließt bei einem Überspannungsab­leiter mit Steckanschlußteil der eingangs beschriebenen Art gemäß der Neuerung die isolierende Durchführung das geerdete zylindrische Gehäuse ab und erstreckt sich nur oberhalb des von SF₆ umgebenen Ableiterstapels, dessen spannungsseitiges Ende elektrisch leitend mit einer ringförmigen Schirmelektro­de mit abgerundeter Abschlußkante verbunden ist, die den oberen Teil des Ableiterstapels mit Abstand umgibt.To solve this problem, in the case of a surge arrester with a plug connection part of the type described in the innovation, the insulating bushing closes off the grounded cylindrical housing and extends only above the conductor stack surrounded by SF₆, the voltage-side end of which is electrically conductively connected to an annular shield electrode with a rounded end edge , which surrounds the upper part of the arrester stack at a distance.

Der Raumbedarf dieses Überspannungsableiters wird mithin allein durch den zwischen den Ableiterstapel und dem geerde­ten zylindrischen Gehäuse erforderlichen Abstand bestimmt, der klein wählbar ist, weil das Gehäuseinnere mit SF₆ ge­füllt ist und die Spannung am spannungsseitigen Ende mittels einer ringförmigen Schirmelektrode gesteuert wird. Dadurch kann die bei einer Füllung mit SF₆ , allein oder in Mischung mit anderen Gasen, gegebene hohe Spannfestigkeit wirkungs­voll ausgenutzt werden. Der Ableiterteil eines so aufgebau­ten Überspannungsableiter ist außerdem ein abgeschlossenes Bauteil, das jeweils mit einem beliebigen, unterschiedlich ausgebildeten Steckanschlußteil versehen werden kann.The space requirement of this surge arrester is therefore determined solely by the distance required between the arrester stack and the grounded cylindrical housing, which can be selected small because the interior of the housing is filled with SF₆ and the voltage at the voltage-side end is controlled by means of an annular shield electrode. Thereby the high tensile strength given when filling with SF₆, alone or in a mixture with other gases, can be used effectively. The arrester part of a surge arrester constructed in this way is also a closed component, which can be provided with any differently designed plug connection part.

Eine besonders leicht zu montierende Schirmelektrode erhält man, wenn diese in zweckmäßiger Weise eine Rückwand auf­weist, die von dem zum Ableiterstapel führenden Leiter durch­setzt ist. Die Schirmelektrode kann somit selbstzentrierend ausgebildet sein.A particularly easy-to-install shield electrode is obtained if it expediently has a rear wall which is penetrated by the conductor leading to the stack of conductors. The shield electrode can thus be designed to be self-centering.

Wenn mit Vorteil die Schirmelektrode haubenartig aus Blech geformt ist, wobei die Abschlußkante eine Rundung bildend zu­rückgebogen ist, vereinfacht sich ihre Herstellung. Es könn­te aber auch ein Preß- oder Gußteil aus einen Kunststoff mit leitenden Füllstoffen als Schirmelektrode eingesetzt werden. Die Leitfähigkeit des insbesondere elastischen Kunststoffes könnte auch durch einen leitenden Überzug erreicht werden. Auch Kombinationen zwischen Metall und leitenden Kunststoff sind möglich.If the shield electrode is advantageously formed from sheet metal in a hood-like manner, the end edge being bent back to form a curve, its manufacture is simplified. However, a pressed or cast part made of a plastic with conductive fillers could also be used as the shield electrode. The conductivity of the elastic plastic, in particular, could also be achieved by a conductive coating. Combinations between metal and conductive plastic are also possible.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des in der Figur als Ausführungsbeispiel im Längsschnitt dargestellten Überspan­nungsableiters mit Steckanschlußteil noch näher erläutert.In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the surge arrester with plug-in connection part shown in the figure as an exemplary embodiment in longitudinal section.

Ein Überspannungsableiter, der in einfacher Weise in Mittel­spannungsschaltanlagen eingebaut werden soll, besteht aus einem Steckanschlußteil 1 und einem Ableiterteil 2, der ein in sich abgeschlossenes Bauteil bildet. Dazu hat der Ablei­terteil 2 ein zylindrisches, geerdetes, metallisches Gehäu­se 3, das den Ableiterstapel 4 enthält. Das Gehäuse 3 weist einen oberen Flanschteil 5 auf, in dem die isolierende Durch­führung 6 angeordnet ist. Das untere Ende des zylindrischen Gehäuses 3 ist durch einen Deckel 7 verschlossen, der als Haltevorrichtung für den Ableiterstapel 4 dient und die Stahlfeder 8 trägt, welche eine federbelastet elastisch nachgebende Lagerung des Ableiterstapels 4 bewirkt.An overvoltage arrester, which is to be installed in a simple manner in medium-voltage switchgear, consists of a plug connection part 1 and an arrester part 2, which forms a self-contained component. For this purpose, the arrester part 2 has a cylindrical, grounded, metallic housing 3, which contains the arrester stack 4. The housing 3 has an upper flange part 5, in which the insulating bushing 6 is arranged. The lower end of the cylindrical housing 3 is closed by a cover 7, which as Holding device for the arrester stack 4 serves and carries the steel spring 8, which causes a spring-loaded elastically yielding storage of the arrester stack 4.

Der Ableiterstapel 4 besteht aus aufeinandergeschichteten, in geeigneter Weise miteinander, z. B. durch Verklebung, verbundenen Scheiben aus Zinkoxid. Das untere Ende des Ab­leiterstapels 4 ist durch den Deckel 7 mit der Stahlfeder 8 gehalten und geerdet, während das obere, spannungsseitige Ende 9 des Ableiterstapels 4 mit dem die isolierende Durch­führung 6 durchsetzenden Leiter 10 verbunden ist. Außerdem ist an diesem oberen spannungsseitigen Ende 9 des Ableiter­stapels 4 die Schirmelektrode 11 angeordnet, die haubenartig ausgebildet ist und deren Rückwand 12 von dem Leiter 10 eben­falls durchsetzt wird. Dadurch ist die Schirmelektrode 11 selbstzentrierend. Zwecks einfacher Fertigung wird die Schirmelektrode 11 aus Blech gedrückt. Ihre Abschlußkante 13 ist eine Rundung bildend zurückgebogen, so daß sich ohne gro­ßen Materialaufwand der in Hinblick auf das elektrische Feld günstige abgerundete Abschluß der Schirmelektrode 11 ergibt.The arrester stack 4 consists of stacked, in a suitable manner with each other, for. B. by gluing, connected disks of zinc oxide. The lower end of the arrester stack 4 is held and grounded by the cover 7 with the steel spring 8, while the upper, voltage-side end 9 of the arrester stack 4 is connected to the conductor 10 passing through the insulating bushing 6. In addition, the shield electrode 11 is arranged at this upper voltage-side end 9 of the arrester stack 4, which is designed like a hood and the rear wall 12 of which is also penetrated by the conductor 10. As a result, the shield electrode 11 is self-centering. For the purpose of simple production, the shield electrode 11 is pressed from sheet metal. Its end edge 13 is bent back to form a curve, so that the rounded end of the shield electrode 11, which is favorable in terms of the electrical field, is obtained without great expenditure of material.

Durch die mit Hilfe der Schirmelektrode 11 erzielte günstige Spannungssteuerung und durch das zur Füllung des zylindri­schen Gehäuses 3 verwendete elektronegative Isoliergas, nämlich SF₆, läßt sich der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 3 sehr klein halten. Wegen der Gasfüllung ist der Deckel 7 gasdicht in das zylindrische Gehäuse 3 eingepaßt und enthält auch eine Überdruckentlastungseinrichtung 14 in Form einer Überdruckmembran. Auch die Befestigung des oberen Flanschteils 5 am zylindrischen Gehäuse 3 und die Einpassung der isolierenden Durchführing 6 am Flanschteil 5 ist jeweils gasdicht ausgebildet.By the cheap voltage control achieved with the help of the shield electrode 11 and by the electronegative insulating gas used to fill the cylindrical housing 3, namely SF₆, the diameter of the cylindrical housing 3 can be kept very small. Because of the gas filling, the cover 7 is fitted gas-tight into the cylindrical housing 3 and also contains an overpressure relief device 14 in the form of an overpressure membrane. The fastening of the upper flange part 5 on the cylindrical housing 3 and the fitting of the insulating bushing 6 on the flange part 5 is also designed to be gas-tight.

Eine weitere Verbesserung der Spannungssteuerung läßt sich durch eine der Form der Rückwand 12 der Schirmelektrode 11 angepaßte innere Wölbung 15 des oberen Flanschteils 5 erzie­ len, sowie durch eine Abrundung der isolierenden Durchfüh­rung 6 an ihrer, in das Gehäuse 3 bzw. den Flanschteil 5 hin­einragenden Oberfläche. Im Innern der isolierenden Durchfüh­rung 6 sind außerdem spannungssteuernde Beläge 16 vorgesehen.A further improvement in the voltage control can be brought about by an inner curvature 15 of the upper flange part 5 which is adapted to the shape of the rear wall 12 of the shield electrode 11 len, as well as by rounding the insulating bushing 6 on its surface projecting into the housing 3 or the flange part 5. In the interior of the insulating bushing 6, voltage-controlling pads 16 are also provided.

Die obere Außenfläche 17 der isolierenden Durchführung 6 ist konisch ausgebildet, und bildet die Verbindungsstelle zum Steckanschlußteil 1. Die Verbindung zwischen der Durchfüh­rung 6 und dem Steckanschlußteil 1 erfolgt spaltfrei und soll insbesondere lösbar sein. Der die Durchführung 6 durch­setzende Leiter 10 endet an der oberen Außenfläche 17 und steht dort mit dem Ende des den Steckanschlußteil 1 durch­setzenden Leiters 18 in Verbindung, wobei der galvanische Kontakt sichergestellt ist. Am oberen Flanschteil 5 sind außerdem an mehreren längs des Umfanges gleichmäßig verteil­te Stellen Befestigungsaugen 19 vorgesehen, welche sowohl die isolierende Durchführung 6 als auch den Rand des Steck­anschlußteils 1 umfassen. Mit Hilfe dieser Befestigungs­augen 19 kann der überspannungsableiter in geeigneter Weise an der Mittelspannungsschaltanlage angebracht und festgelegt werden.The upper outer surface 17 of the insulating bushing 6 is conical and forms the connection point to the plug-in connector part 1. The connection between the bushing 6 and the plug-in connector part 1 is gap-free and should in particular be detachable. The conductor 10 passing through the bushing 6 ends on the upper outer surface 17 and is there connected to the end of the conductor 18 passing through the plug-in connection part 1, the galvanic contact being ensured. Fastening eyes 19 are also provided on the upper flange part 5 at a plurality of points which are uniformly distributed along the circumference and comprise both the insulating bushing 6 and the edge of the plug-in connection part 1. With the aid of these attachment eyes 19, the surge arrester can be attached and fixed in a suitable manner on the medium-voltage switchgear.

Der im dargestellten Ausführungsbeispiel verwendete Steckan­schlußteil 1 ist geradlinig mit einem Außenkonus ausgebil­det. Es können aber auch anders geformte Steckanschlußteile oder Adapterteile zur Zwischenschaltung verwendet werden, die dann ebenfalls an der oberen Außenfläche der Durchfüh­rung 6 und somit am Ableiterteil 2 befestigt werden.The plug-in connector part 1 used in the exemplary embodiment shown is linear with an outer cone. However, differently shaped plug connection parts or adapter parts can also be used for the intermediate connection, which are then also fastened to the upper outer surface of the bushing 6 and thus to the arrester part 2.

Claims (4)

1. Überspannungsableiter mit Steckanschlußteil (1) für Mittelspannungsschaltanlagen, bei dem der Ableiterstapel (2) federbelastet in einem gasdicht abgeschlossenen, mit Gas gefüllten, zylindrischen Gehäuse (3) angerdnet ist und der zum Ableiterstapel (2) führende Leiter (10) eine isolierende Durchführung (6), die an das Steckanschlußteil (1) an­schließt, durchsetzt und mit dem Leiter (18) des Steckan­schlußteils (1) in Kontakt steht, dadurch ge­kennzeichnet, daß die isolierende Durchfüh­rung (6) das geerdete zylindrische Gehäuse (13) abschließt und sich nur oberhalb des von SF₆ umgebenen Ableitersta­pels (4) erstreckt, dessen spannungsseitiges Ende (9) elek­trisch leitend mit einer ringförmigen Schirmelektrode (11) mit abgerundeter Abschlußkante (13) verbunden ist, die den oberen Teil (9) des Ableiterstapels (4) mit Abstand umgibt.1. Surge arrester with plug-in connection part (1) for medium-voltage switchgear, in which the arrester stack (2) is spring-loaded in a gas-tight, gas-filled, cylindrical housing (3) and the conductor (10) leading to the arrester stack (2) is an insulating bushing (6), which connects to the plug connection part (1), passes through and is in contact with the conductor (18) of the plug connection part (1), characterized in that the insulating bushing (6) closes the grounded cylindrical housing (13) and is extends only above the arrester stack (4) surrounded by SF₆, the voltage-side end (9) of which is connected in an electrically conductive manner to an annular shield electrode (11) with a rounded end edge (13), which separates the upper part (9) of the arrester stack (4) surrounds. 2. Überspannungsableiter mit Steckanschluß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektrode (11) eine Rückwand (12) aufweist, die von dem zum Ableiterstapel (4) führenden Leiter (10) durchsetzt ist.2. Surge arrester with plug connection according to claim 1, characterized in that the shield electrode (11) has a rear wall (12) which is penetrated by the conductor (10) leading to the arrester stack (4). 3. Überspannungsableiter mit Steckanschluß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schirmelektride (11) haubenartig aus Blech geformt ist, wobei die Abschlußkante (13) eine Rundung bildend zurückge­bogen ist.3. Surge arrester with plug connection according to claim 2, characterized in that the shielding electrode (11) is shaped like a hood from sheet metal, the end edge (13) being bent back to form a curve. 4. Überspannungsableiter nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Schirmelektrode (11) benachbarten Teile (15) des Gehäu­ses (3, 5) und /oder der Durchführung (6) in ähnlicher Weise abgerundet verlaufende Flächen aufweisen.4. Surge arrester according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the shield electrode (11) adjacent parts (15) of the housing (3, 5) and / or the implementation (6) in a similar manner have rounded surfaces.
EP86730158A 1985-11-05 1986-10-16 Surge arrester with a connector part for medium tension switch systems Withdrawn EP0225840A1 (en)

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