EP0231483B1 - Installationseinrichtung mit Überspannungsableiter - Google Patents

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EP0231483B1
EP0231483B1 EP86117071A EP86117071A EP0231483B1 EP 0231483 B1 EP0231483 B1 EP 0231483B1 EP 86117071 A EP86117071 A EP 86117071A EP 86117071 A EP86117071 A EP 86117071A EP 0231483 B1 EP0231483 B1 EP 0231483B1
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EP
European Patent Office
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screw
housing
switching element
consumer
varistor
Prior art date
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Application number
EP86117071A
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English (en)
French (fr)
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EP0231483A1 (de
Inventor
Heinrich Dipl.-Ing. Solleder
Karl-Heinz Stich
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Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/24—Means for preventing insertion of incorrect fuse
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/44—Structural association with a spark-gap arrester
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H85/00—Protective devices in which the current flows through a part of fusible material and this current is interrupted by displacement of the fusible material when this current becomes excessive
    • H01H85/02—Details
    • H01H85/04—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges
    • H01H85/041—Fuses, i.e. expendable parts of the protective device, e.g. cartridges characterised by the type
    • H01H85/048—Fuse resistors
    • H01H2085/0486—Fuse resistors with voltage dependent resistor, e.g. varistor

Definitions

  • the invention relates to an installation device that works per conductor to a consumer to be protected with surge arrester and electrically arranged in series thermally responsive switching element in the manner of a fuse link, in detail according to the preamble of claim 1.
  • the thermal switching element has a display device in the upper contact in one common housing on, essentially from the base and screw cap in the manner of the housing for screw locks.
  • Such an installation device is known (CH-A-557 606).
  • a disk-shaped surge arrester is accommodated in a receptacle housing of the screw locks with the usual fitting elements required for this by changing the housing in a special base. Both components are electrically connected in series. This requires a special common housing.
  • Surge arresters are designed to dissipate overvoltages harmful to sensitive devices from the devices to be protected against earth. Overvoltages can occur due to thunderstorms or switching operations. As many consumers have become more sensitive through the use of electronics, protective measures against overvoltage are becoming increasingly important. Energy supply companies usually use valve arresters in overhead lines that have a spark gap in series connection with a voltage-dependent resistor.
  • surge arresters in the supply networks in order to reliably protect the electrical consumers in individual consumer networks against overvoltages caused by traveling waves from the supply network, the overhead line networks.
  • surge arresters in the meter distribution of a consumer network, that is to say close to the consumer (EP-Al-0 046 545).
  • the surge arrester can be based on a display device then easily checked for proper condition. That would be questioned, for example, if such surge arresters were housed in the blocked house connection box.
  • Surge arresters themselves can become damaged if they are overloaded, as can occur due to lightning strikes nearby. They are then more or less permanently permeable to operational earth, against which they are intended to discharge overvoltages, so that due to the finite resistances in consumer networks, the further outer conductors of a consumer network connected to operational earth can be raised to such a high voltage that the insulation and the electronic ones Facilities in the other consumer branches of the consumer network and also operators could be endangered. It is therefore necessary to switch off defective surge arresters. This avoids incorrect shutdowns of the consumer network even in the case of surge arresters that are permanently highly permeable due to their deficiency. These can occur through upstream fuses, which can lead to unpleasant faults on the consumer side.
  • cooling and freezing devices or heating controls that are connected in the consumer branch concerned could fail.
  • Larger faulty shutdowns can also occur when using residual current circuit breakers, which register the currents flowing down to earth in defective surge arresters and then switch off all consumer branches to which the relevant residual current circuit breaker is assigned.
  • An electrical installation device which is provided with a spark gap for protection against overvoltage, a voltage-dependent resistor and a disconnecting device connected in series in a common housing made of insulating material (EP-Al-0 046 545).
  • This installation device works in particular with a thermal and with an electromagnetic overcurrent release in conjunction with other components, as are customary in circuit breakers. It should be able to be installed in meter distributors in the consumer network.
  • the invention has for its object to develop an installation device with surge arresters, in which the tried and tested system of fuses for switching off defective surge arresters is used without the need for special receiving parts, and to avoid false triggering with regard to consumers.
  • the described object is achieved by an installation device according to the patent claim.
  • a varistor with the shape of a commercially available fitting screw in the receptacle housing for the thermal switching element within the overall receptacle housing is used as the surge arrester.
  • the thermal switching element is provided in the manner of a fuse link with a fuse element which is matched in a manner known per se in terms of its response to the surge arrester.
  • the fuse element for switching off a defective surge arrester is inevitably arranged in the secondary branch to the consumer to be protected.
  • the receptacle housing for the surge arrester is formed from a base and screw cap in the same way as the housing for screw locks.
  • a varistor with the shape of a fitting screw, which is arranged in the base of the receptacle housing, serves as the surge arrester.
  • a display device in the contact cap of the insert body indicates whether the thermal switching element is intact. This also indicates whether the varistor is OK.
  • the varistor in the form of a fitting screw is in electrical contact with the lower contact of the receiving housing and with the lower contact cap of the thermal switching element.
  • the contact cap the insert body is in turn in connection with the upper contact of the receiving housing.
  • the fuse element in the insert body can be adapted relatively precisely to the operating requirements of the surge arrester, as is made possible by the many years of knowledge in fuse protection.
  • the invention is based on the knowledge that surge arresters respond relatively rarely, but should be set relatively precisely in their response behavior to a trouble-free operation of consumer networks, which is made possible by the fuse element.
  • the receiving housing can advantageously be constructed in the manner of a switch protection device. As a result, the operational safety of such circuit breaker devices on the market can be used, after which the insert body can be replaced when the device is in a de-energized state, which is not completely achieved with conventional screw locks.
  • FIG 1 an installation device is illustrated, which works with a switch protection device, which is partially shown in longitudinal section.
  • a varistor in the form of a fitting screw together with a fitting insert body is shown schematically and partly in longitudinal section.
  • the installation device has a receptacle housing 1 made of a base or receptacle housing 2 for an insert body or a thermal switching element 4 and a screw cap 3. Such housings are common in screw locks.
  • a fuse element 6 according to FIG. 2 is accommodated in the thermal switching element 4 in the manner of fuse links for screw-type fuses.
  • a varistor 5 in the form of a fitting screw acts as a surge arrester.
  • Varistor 5 and fuse element 6 are electrically connected in series between the bottom contact of the receiving housing and its top contact in the screw cap.
  • the thermal switching element has a contact cap 7 and a contact cap 8.
  • One end of the fuse element 6 is guided to a display device 9. It can be manufactured in a manner customary for fuse links for screw locks.
  • a display plate can be blown off under spring pressure when the fusible link 6 melts and releases its end leading to the display device.
  • the receptacle housing 1 is constructed as a switch protection device.
  • a cover 10 is folded over the screw cap 3 and, when opened, mechanically separates switch contacts 11 which are located in the current path of the circuit breaker device between the connection terminals 12 and 13.
  • the switch contacts 11 are opened and the receiving housing 2 for the thermal switching element 4 switched voltage-free.
  • Such circuit breaker devices are on the market (DE-C-29 15 170).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Installationseinrichtung, die je Leiter zu einem zu schützenden Verbraucher mit Überspannungsableiter und elektrisch in Reihe angeordnetem thermisch ansprechendem Schaltglied nach Art eines Sicherungseinsatzes arbeitet, im einzelnen nach Gattungsbegriff von Patentanspruch 1. Das thermische Schaltglied weist eine Anzeigevorrichtung im Oberkontakt in einem gemeinsamen Aufnahmegehäuse auf, im wesentlichen aus Sockel und Schraubkappe nach Art des Gehäuses bei Schraubsicherungen.
  • Eine derartige Installationseinrichtung ist bekannt (CH-A-557 606). Nach der bekannten Einrichtung ist in einem Aufnahmegehäuse der Schraubsicherungen mit den dazu erforderlichen üblichen Paßorganen durch Abänderung des Gehäuses in einem besonderen Sockel ein scheibenförmiger Überspannungsableiter untergebracht. Beide Bauteile sind elektrisch in Reihe geschaltet. Hierbei ist ein besonderes gemeinsames Aufnahmegehäuse erforderlich.
  • Überspannungsableiter sollen für empfindliche Verbraucher schädliche Überspannungen vor den zu schützenden Einrichtungen gegen Erde ableiten. Überspannungen können durch Gewitter oder Schaltvorgänge auftreten. Da viele Verbraucher durch den Einsatz von Elektronik empfindlicher geworden sind, gewinnen Schutzmaßnahmen gegen Überspannung zunehmend an Bedeutung. Üblicherweise setzen Energieversorgungsunternehmen Ventilableiter in Freileitungen ein, die eine Funkenstrecke in Serienschaltung mit einen spannungsabhängigen Widerstand aufweisen.
  • Es hat sich gezeigt, daß es nicht genügt, Überspannungsableiter 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 Zählerverteilung eines Verbrauchernetzes, also nahe am Verbraucher, zu installieren (EP-Al-0 046 545). Die Überspannungsableiter können anhand einer Anzeigevorrichtung dann leicht auf ihren ordnungsgemäßen Zustand überprüft werden. Das wäre beispielsweise infrage gestellt, wenn solche Überspannungsableiter im versperrten Hausanschlußkasten untergebracht würden.
  • Überspannungsableiter können bei Überlastung, wie sie durch nahe Blitzeinschläge auftreten kann, selbst schadhaft werden. Sie werden dann gegen Betriebserde, gegen die sie Überspannungen ableiten sollen, mehr oder weniger dauerhaft durchlässig, so daß wegen der endlichen Widerstände in Verbrauchernetzen die mit der Betriebserde verbundenen weiteren Außenleiter eines Verbrauchernetzes auf so hohe Spannung angehoben werden können, daß die Isolation und die elektronischen Einrichtungen in den weiteren Verbraucherzweigen des Verbrauchernetzes und auch Bedienungspersonen gefährdet werden könnten. Es ist daher erforderlich, schadhafte Überspannungsableiter abzuschalten. Dadurch vermeidet man auch bei infolge ihrer Schadhaftigkeit dauerhaft stark durchlässigen Überspannungsableitern Fehlabschaltungen des Verbrauchernetzes. Diese können durch vorgeordnete Sicherungen auftreten, was verbraucherseitig zu unangenehmen Störungen führen kann. So könnten Kühl- und Gefriereinrichtungen oder Heizungssteuerungen ausfallen, die im betroffenen Verbraucherzweig 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 einschlägige Fehlerstromschutzschalter zugeordnet ist.
  • Es ist eine elektrische Installationseinrichtung bekannt, die zum Schutz gegen Überspannung mit einer Funkenstrecke, einem spannungsabhängigen Widerstand und einer Trennvorrichtung in Serienschaltung in einem gemeinsamen Gehäuse aus Isolierstoff arbeitet (EP-Al-0 046 545). Diese Installationseinrichtung arbeitet insbesondere mit einem thermischen und mit einem elektromagnetischen Überstromauslöser in Verbindung mit weiteren Bauteilen, wie sie bei Leitungsschutzschaltern gebräuchlich sind. Sie soll in Zählerverteilungen im Verbrauchernetz installiert werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Installationseinrichtung mit Überspannungsableitern zu entwickeln, bei der auf das bewährte System der Schmelzsicherungen zum Abschalten schadhafter Überspannungsableiter zurückgegriffen wird, ohne besondere Aufnahmeteile zu benötigen, und Fehlauslösungen hinsichtlich der Verbraucher zu vermeiden.
  • Die Lösung der geschilderten Aufgabe erfolgt nach der Erfindung durch eine Installationseinrichtung nach Patentanspruch. Danach ist als Überspannungsableiter jeweils ein Varistor mit der Gestalt einer handelsüblichen Paßschraube im Aufnahmegehäuse für das thermische Schaltglied innerhalb des Gesamtaufnahmegehäuses eingesetz. Das thermische Schaltglied ist nach Art eines Sicherungseinsatzes mit einem in seinem Ansprechverhalten auf den Überspannungsableiter in an sich bekannter Weise abgestimmten Schmelzleiter versehen. Der Schmelzleiter zum Abschalten eines schadhaften Überspannungableiters ist hierbei zwangsläufig im Nebenzweig zum zu schützenden Verbraucher angeordnet. Das Aufnahmegehäuse für den Überspannungsableiter wird aus Sockel und Schraubkappe nach Art des Gehäuses bei Schraubsicherungen gebildet. Als Überspannungsableiter dient jeweils ein Varistor mit der Gestalt einer Paßschraube, der im Sockel des Aufnahmegehäuses angeordnet ist.
  • In der Kontaktkappe des Einsatzkörpers zeigt eine Anzeigevorrichtung an, ob das thermische Schaltglied intakt ist. Damit wird zugleich angezeit, ob der Varistor in Ordnung ist. Der Varistor mit der Gestalt einer Paßschraube steht mit dem Unterkontakt des Aufnahmegehäuses und mit der Kontaktunterkappe des thermischen Schaltglieds in elektrischem Kontakt. Die Kontaktoberkappe des Einsatzkörpers steht wiederum mit dem Oberkontakt des Aufnahmegehäuses in Verbindung.
  • Bei einer solchen Installationseinrichtung kann der Schmelzleiter im Einsatzkörper relativ genau auf die Betriebserfordernisse des Überspannungsableiters abgestimmt werden, wie es das langjährige Wissen bei Schmelzsicherungen ermöglicht. Der Erfindung liegt dabei die Erkenntnis zugrunde, 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.
  • Es ist zwar gebräuchlich, bei Installationseinrichtungen, die zwischen einer Verbraucherzweigleitung und der Betriebserde einen Überspannungsableiter eingeschaltet haben, vorgeordnet im Zweigleiter zum gewöhnlichen Schutz von Verbrauchern eine Sicherung in der Verteilung des Verbrauchernetzes vozusehen. Eine derartige Schmelzsicherung ist jedoch im Verbraucherzweig selbst und nicht in einem Nebenzweig eingeschaltet und nicht auf den Überspannungsableiter, sondern auf den Verbraucher abgestimmt. Sie soll bei einem schadhaften Verbraucher abschalten. Da eine derartige Sicherung bei Überspannungen, die der Überspannungsableiter gegen Erde ableiten soll, nicht ansprechen sollte, kann sie in den meisten Fällen bei einem schadhaft gewordenen Überspannungsableiter nicht ansprechen.
  • Bei einer bekannten Einschubleiste mit Überspannungsableitern im Zweiwegebetrieb können Einsatzkörper, die einen Überspannungsableiter mit einer Lotperle als Schmelzelement in Reihe zwischen den Anschlußelektroden aufnehmen, eingesetzt werden (EP-A1-0 062 090). 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 verhältnismäßig engen Toleranzen ansprechen und eine Schaltstrecke unterbrechen. Diese Eigenschaften von Schmelzleitern werden bei der Einrichtung nach der Erfindung gerade genutzt.
  • Da bei der Gestalt einer Paßschraube, wie sie bei Schraubsicherungen gebräuchlich sind, um nur Schmelzeinsätze einer zulässigen Nennstromstärke einsetzen zu können, verhältnismäßig viel Raum für den Varistor zur Verfügung steht, lassen sich handelsübliche Varistoren unterbringen. Es ist ihm lediglich ein Gehäuse zu geben, das der Kontur einer Paßschraube entspricht, in die nur die Kontaktunterkappen zulässiger Einsatzkörper einpassen. Dadurch ist gewährleistet, daß nicht Schmelzeinsätze mit ungeeignetem Auslöseverhalten eingesetzt werden können.
  • Das Aufnahmegehäuse kann vorteilhafterweise nach Art einer Schaltersicherungseinrichtung aufgebaut sein. Dadurch läßt sich die Betriebssicherheit von derartigen auf dem Markt befindlichen Schaltersicherungseinrichtungen nutzen, wonach der Einsatzkörper im spannungsfreien Zustand der Einrichtung ausgewechselt werden kann, was bei üblichen Schraubsicherungen nicht so vollkommen erreicht wird.
  • Die Erfindung soll nun anhand von in der Zeichnung grob schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert werden:
  • In Figur 1 ist eine Installationseinrichtung veranschaulicht, die mit einer Schaltersicherungseinrichtung arbeitet, die teilweise im Längsschnitt dargestellt ist. In Figur 2 ist ein Varistor in Form einer Paßschraube zusammen mit einem einpassenden Einsatzkörper schematisch und zum Teil im Längsschnitt wiedergegeben.
  • Die Installationseinrichtung nach Figur 1 weist ein Aufnahmegehäuse 1 aus Sockel bzw. Aufnahmegehäue 2 für einen Einsatzkörper bzw. ein thermisches Schaltglied 4 und Schraubkappe 3 auf. Solche Gehäuse sind bei Schraubsicherungen gebräuchlich. Im thermischen Schaltglied 4 nach Art von Sicherungseinsätzen bei Schraubsicherungen ist ein Schmelzleiter 6 nach Figur 2 untergebracht. Ein Varistor 5 mit der Gestalt einer Paßschraube wirkt als Überspannungsableiter. Varistor 5 und Schmelzleiter 6 sind in Reihe zwischen dem Unterkontakt des Aufnahmegehäuses und dessen Oberkontakt in der Schraubkappe elektrisch verbunden. Hierzu weist das thermische Schaltglied eine Kontaktkappe 7 und eine Kontaktkappe 8 auf. Ein Ende des Schmelzleiters 6 ist zu einer Anzeigevorrichtung 9 geführt. Sie kann in einer bei Sicherungseinsätzen für Schraubsicherungen gebräuchlichen Weise gefertigt sein. So kann ein Anzeigeplättchen unter Federdruck abgesprengt werden, wenn der Schmelzleiter 6 durchschmilzt und sein zur Anzeigevorrichtung führendes Ende freigibt.
  • Das Aufnahmegehäuse 1 ist im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 als Schaltersicherungseinrichtung aufgebaut. Über die Schraubkappe 3 ist ein Deckel 10 geklappt, der beim Öffnen über eine Mechanik Schaltkontakte 11 trennt, die im Strompfad der Schaltersicherungseinrichtung zwischen den Anschlußklemmen 12 und 13 liegen. Wenn der Deckel 10 hochgeklappt wird, werden die Schaltkontakte 11 geöffnet und das Aufnahmegehäuse 2 für da thermische Schaltglied 4 spannungsfrei geschaltet. Derartige Schaltersicherungseinrichtungen sind auf dem Markt (DE-C-29 15 170).

Claims (1)

  1. Installationseinrichtung, die je Leiter zu einem zu schützenden Verbraucher mit Überspannungsableiter und elektrisch in Reihe angeordnetem thermisch ansprechendem Schaltglied (4) nach Art eines Sicherungseinsatzes mit Anzeigevorrichtung im Oberkontakt in einem gemeinsamen Aufnahmegehäuse (1), im wesentlichen aus Sockel und Schraubkappe (3) nach Art des Gehäuses bei Schraubsicherungen, arbeitet,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Überspannungsableiter jeweils ein Varistor (5) mit der Gestalt einer handelsüblichen Paßschraube im Aufnahmegehäuse (2) für das thermische Schaltglied (4) innerhalb des Aufnahmegehäuses (1) eingesetz ist und daß das thermische Schaltglied (4) nach Art eines Sicherungseinsatzes einen in seinem Ansprechverhalten auf den Überspannungableiter in an sich bekannter Weise abgestimmten Schmelzleiter enthält.
EP86117071A 1985-12-20 1986-12-08 Installationseinrichtung mit Überspannungsableiter Expired - Lifetime EP0231483B1 (de)

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