EP0548587A1 - Überspannungsschutzvorrichtung - Google Patents

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Publication number
EP0548587A1
EP0548587A1 EP92120318A EP92120318A EP0548587A1 EP 0548587 A1 EP0548587 A1 EP 0548587A1 EP 92120318 A EP92120318 A EP 92120318A EP 92120318 A EP92120318 A EP 92120318A EP 0548587 A1 EP0548587 A1 EP 0548587A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
protection device
contact
spacer
surge
melting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP92120318A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Alex Bosshard.
Jörg Zollinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cerberus AG
Original Assignee
Cerberus AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cerberus AG filed Critical Cerberus AG
Publication of EP0548587A1 publication Critical patent/EP0548587A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure

Definitions

  • the invention relates to a surge protection device with a gas-filled surge arrester, in which there are at least two electrodes in a gas-tight housing, between which an electrically conductive connection is formed when overvoltage conditions occur, and with a thermal protection device, the surge arrester, which consists of a spring contact, an arrester contact and there is a spacer located between the two contacts which softens at elevated temperature and which creates a galvanic connection between the electrodes of the surge arrester when the surge protection device is overloaded,
  • surge protective devices are generally known. Their main task is to protect electrical devices, devices or systems against overvoltages caused by lightning, high-voltage line contact or similar. arise to protect.
  • a surge arrester which in principle consists of a gas-filled spark gap, in which at least two electrodes face each other in a gas-tight, insulated housing at a short distance and normally separate electrically conductive system parts. If overvoltages occur, which could endanger the system, a gas discharge forms between the electrodes, whereby the voltage across the protected system is reduced to the operating voltage of the gas discharge.
  • fusible elements are used, which melt when such overloads occur and either cause a permanent short circuit on or in the surge arrester or trigger another mechanism, for example a spring-loaded short-circuit bar, which establishes the short-circuit connection; these devices are referred to as “failsafe devices” or “thermal protectors”.
  • An example of a failsafe device in which a short-circuit connection is created within a gas-filled surge arrester is the surge arrester according to DE-A1-28'28'591, in which at least one of the electrodes spaced apart from one another is provided with a metal plate which melts when overloaded and creates a galvanic connection between the electrodes.
  • a failsafe device with an external short-circuit mechanism is described in DE-A1-27'38'077.
  • an additional air gap device is placed parallel to the ionizable gap, which has a melting device made of fusible material, which melts in the event of a persistent overvoltage and creates a melted path of current-conducting material between the electrodes of the overvoltage protection device.
  • DE-A1-19'22'823 describes a further failsafe device with an external short-circuit mechanism.
  • a soft solder pill is arranged next to the one electrode and holds a bracket, which is in electrically conductive connection with the other electrode, at a distance from the first electrode in the operating state.
  • the soft solder pill melts and the bracket causes the external short circuit by contact with the first electrode.
  • a solder plate can also be used.
  • a button arrester for discharging overvoltages is described, which is inserted into a holder with opposing contact springs and in which at least on one side between the metallic end piece of the button arrester and the contact spring Solder plate is arranged.
  • the latter failsafe devices have in common that the short-circuit connection is not made by the material of the metallic solder, but that an additional device effects the electrical contact by melting the solder.
  • the short-circuit connection is often made (such as the surge arresters according to DE-U1-89'10'383 and '384) via an electrical conductor in the form of a spring.
  • a major disadvantage of the known failsafe surge arrester is that when a solder pill is used, it causes contamination of the nearby system parts by melting metal.
  • the invention has for its object to provide an overvoltage protection device of the type mentioned, which avoids the disadvantages of the known overvoltage protection devices and in particular to create an overvoltage protection device which, with a simple design, both at low currents (e.g. ⁇ 4 A) Guarantees a safe short circuit even with large currents (up to approx. 20 A) and has sufficient current carrying capacity.
  • Another object of the invention is to provide an overvoltage protection device in which the triggering of the thermal protection device does not contaminate apparatus parts in the vicinity of the overvoltage protection device.
  • Another object of the invention is to provide an overvoltage protection device which does not damage the holder and housing in the event of a short circuit and which can be pulled out of the socket after the response.
  • a preferred embodiment of the surge protection device is that the light-melting metal, which is applied to the contact springs, tin or an alloy melting at a temperature of ⁇ 300 ° C, preferably a tin / lead alloy, in particular an alloy of 63 wt. % Tin and 37% by weight lead.
  • the metal can be applied to the contact springs by plating, by melting or - preferably - galvanically.
  • the easily melting metal is applied in a layer thickness of at least 10 ⁇ m, in particular of at least 100 ⁇ m.
  • a further preferred embodiment of the surge protection device according to the invention consists in that the spacer consists of a glass fiber reinforced plastic which is dimensionally stable at normal operating temperature (up to approx. 80 ° C) and which softens slightly at elevated temperature and which is so far at a temperature of 150 to 200 ° C softens that it is compressed by the spring pressure of the contact spring so that the conductor contact and the spring contact touch. It is particularly preferred that the spacer consists of a polycarbonate and that approximately 10% glass fibers are contained in the spacer.
  • the overvoltage protection device shown in cross section on an enlarged scale in FIG. 1 consists of a commercially available, gas-filled surge arrester 1 (for example a UC 245 button arrester from CERBERUS, Switzerland) and a thermal protection device 6, 7, 8, 9.
  • gas-filled surge arrester 1 for example a UC 245 button arrester from CERBERUS, Switzerland
  • the button arrester 1 consists of a tubular ceramic insulator 11, in which the electrodes 4, 5 made of metal are inserted gas-tight at both ends.
  • the gas discharge space 13 thus formed is filled with an inert gas (e.g. an inert gas such as argon or neon).
  • An activation mass 2 for reducing the ignition voltage to a desired stable, low value is applied to the electrodes 4, 5.
  • 11 ignition aids made of electrically conductive material (e.g. graphite) are attached to the inside of the housing.
  • These lines of ignition 3 are arranged along surface lines parallel to the axis of the surge arrester and alternately connected to one of the electrodes 4, 5 and insulated from the counter electrode 5, 4.
  • the thermal protection device consists of a conductor contact 6 and a spring contact 7 held by a spacer 8 softening at an elevated temperature at a distance from the conductor contact 6.
  • the spring contact 7 is biased with a force of approximately 15 N.
  • an approximately 100 ⁇ m thick coating 9 made of a light-melting metal is applied to the side facing the conductor contact 6.
  • the spacer 8 consists of an insulating plastic.
  • a suitable material that is sufficiently dimensionally stable at normal temperature and softens at a temperature in the range from 150 to 200 ° C. is a polycarbonate that is reinforced with about 10% by weight of glass fibers. The content of glass fibers prevents the polycarbonate from dripping out of the overvoltage protection device at higher temperatures and contaminating apparatus parts.
  • the metallic coating 9 on the spring contact 7 consists of a tin / lead alloy consisting of 63% by weight of lead and 37% by weight of tin.
  • Other tin / lead alloys or a pure tin plating are also suitable for the purposes of the invention.
  • the overvoltage protection device works in such a way that there is normally no electrically conductive connection between the electrodes 4, 5.
  • a gas discharge is formed in the gas discharge space 13 of the surge arrester 1 between the electrodes 4, 5, as a result of which the voltage across the protected system is reduced to the operating voltage of the gas discharge.
  • the surge arrester 1 heats up so much that the spacer 8 softens and brings the contact spring 7 into conductive connection with the contact spring 6.
  • the coating 9 of easily melting metal on the contact spring 7 creates a permanent electrically conductive connection between the contact springs 6, 7 and thus between the electrodes 4, 5 of the surge arrester 1.
  • the spacer 8 becomes soft, but cannot drip down because of the glass fibers it contains, which prevents contamination of other parts of the apparatus.
  • the composition of the polycarbonate is chosen so that the spacer 8 softens before a serious risk to the apparatus to be protected occurs.
  • the anti-spying device can be inserted in a socket (not shown), with which it can be inserted into a holder of the apparatus to be protected. Due to the inventive design of the overvoltage protection device, this version can be removed from the holder without difficulty if the device has responded when an overvoltage occurs.
  • FIG. 2 Another embodiment of an overvoltage protection device according to the invention is shown in FIG. 2 on an enlarged scale (partially) in cross section. It consists of two surge arresters 1 (e.g. the UC 245 button arrester from CERBERUS) and serves to protect two electrical connections that are to be protected against earth.
  • the two button arresters 1 are firmly connected with their one electrode 5 to a contact rail 12 which has an earth fault during operation.
  • the button arrester 1 analogous to the embodiment according to FIG. 1, is connected to one arrester contact 6 each. Via these arrester contacts 6, the electrodes 4 of the surge arrester 1 can be connected to the systems to be protected via contacts and lines (not shown).
  • the overvoltage protection device can also be mounted in a socket (not shown) which can be inserted into a correspondingly designed holder for the apparatus to be protected.
  • a contact spring 7 is mounted on the contact rail 12 and has two resilient ends; these are designed such that they face correspondingly shaped ends of the conductor contacts 6 and are normally electrically separated from these conductor contacts by the spacers 8.
  • the ends of the contact springs 7 are provided on the surface opposite the conductor contacts 6 with a coating of a tin / lead alloy (63% by weight of tin, 37% by weight of lead).
  • the spacers 8 consist of an insulating plastic which softens at a temperature in the range from 150 to 200 ° C., for example a polycarbonate, which is reinforced with about 10% by weight of glass fibers. The content of glass fibers prevents the polycarbonate from dripping out of the overvoltage protection device at higher temperatures and contaminating apparatus parts.
  • At least one of the two surge arresters 1 forms a gas discharge between the electrodes 4, 5, as a result of which the voltage across the protected system is reduced to the operating voltage of the gas discharge. If the overvoltage conditions persist for a long time so that the system to be protected could be endangered, the surge arresters 1 heat up so much that the spacers 8 soften and the contact spring 7 comes into conductive connection with the arrester contacts 6.
  • the coating 9 of easily melting metal on the ends of the contact spring 7 creates a permanent, electrically conductive connection between the conductor contacts 6 and the spring contact 7 and thus between the electrodes 4, 5 of the surge arrester 1.
  • the spacers 8 become soft, but can - even if they melt at an elevated temperature - not drip down because of the glass fibers contained therein, which prevents contamination of other parts of the apparatus.

Landscapes

  • Fuses (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

Eine Überspannungsschutzvorrichtung mit erhöhter Fehlersicherheit besteht aus einem einem an sich bekannten gasgefüllten Überspanungsableiter (1) und einer Thermoschutzvorrichtung (6, 7, 8), die aus einem Federkontakt (7), der durch einen bei erhöhter Temperatur erweichenden Abstandhalter (8) im Abstand von einem Ableiterkontakt (6) gehalten wird, besteht und die bei Überlastung der Überspannungsschutzvorrichtung eine galvanische Verbindung zwischen den Elektroden (4, 5) des Überspannungsableiters (1) herstellt. Der Abstandhalter (8) besteht aus einem Kunststoff, vorzugsweise aus einem Polycarbonat, der bei einer Temperatur von 150 - 200°C erweicht und ca. 10 % Glasfasern enthält, die verhindern, daß schmelzender Kunststoff die Apparatur verunreinigt. Die Thermoschutzvorrichtung (6, 7, 8) weist mindestens an einem der Kontakte (6, 7) einen Überzug aus einem leichtschmelzenden Metall (9) oder einer leichtschmelzenden Metallegierung auf, die bei Herstellung des elektrischen Kontaktes schmilzt und eine gut leitende, dauerhafte Verbindung zwischen den Kontakten bewirkt. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überspannungsschutzvorrichtung mit einem gasgefüllten Überspanungsableiter, bei dem sich in einem gasdichten Gehäuse mindestens zwei Elektroden, zwischen denen sich bei Auftreten von Überspannungsbedingungen eine elektrisch leitende Verbindung ausbildet, gegenüberstehen und mit einer Thermoschutzvorrichtung den Überspannungsableiter, die aus einem Federkontakt, einem Ableiterkontakt und einem zwischen den beiden Kontakten befindlichen, bei erhöhter Temperatur erweichenden Abstandhalter besteht und die bei Überlastung der Überspannungsschutzvorrichtung eine galvanische Verbindung zwischen den Elektroden des Überspannungsableiters herstellt,
       Solche Überspannungsschutzvorrichtungen sind allgemein bekannt. Ihre wesentliche Aufgabe besteht darin, elektrische Geräte, Vorrichtungen oder Anlagen gegen Überspannungen, die durch Blitzschlag, Hochspannungsleitungskontakt o.ä. entstehen, zu schützen. Diese Aufgabe können sie dadurch erfüllen, daß sie einen Überspannungsableiter aufweisen, der im Prinzip aus einer gasgefüllten Funkenstrecke besteht, in der sich in einem gasdichten, isolierten Gehäuse mindestens zwei Elektroden in kurzem Abstand gegenüberstehen und im Normalfall elektrisch leitfähige Anlagenteile trennen. Bei Auftreten von Überspannungen, welche die Anlage gefährden könnten, bildet sich zwischen den Elektroden eine Gasentladung aus, wodurch die an der geschützten Anlage liegende Spannung auf die Brennspannung der Gasentladung herabgesetzt wird.
  • Wenn die Überspannungsbedingungen längere Zeit bestehen bleiben, so daß die Funkenstrecke fortlaufend von einem Strom durchflossen wird, kann es vorkommen, daß der Überspanungsableiter so stark erhitzt wird, daß er zerstört wird und seine Funktion nicht mehr ausüben kann; dies würde auch zur Zerstörung der zu schützenden Anlagen führen. Außerdem würde dadurch eine erhebliche Brandgefahr entstehen.
  • Zur Vermeidung dieser Gefahren werden schmelzbare Elemente verwendet, welche bei Auftreten solcher Überlasten schmelzen und entweder einen dauernden Kurzschluß am oder im Überspannungsableiter hervorrufen oder einen anderen Mechanismus, z.B eine federbelastete Kurzschlußschiene, auslösen, welche die Kurzschlußverbindung herstellt; diese Vorrichtungen werden als "Failsafe-Einrichtungen" oder "Thermoschutzvorrichtungen" bezeichnet.
  • Ein Beispiel für eine Failsafe-Einrichtung, bei der innerhalb eines gasgefüllten Überspannungsableiters eine Kurzschlußverbindung geschaffen wird, ist der Überspannungsableiter gemäß DE-A1-28'28'591, bei dem mindestens eine der im Abstand voneinander angeordneten Elektroden mit einem Metallplättchen versehen ist, das bei Überlastung schmilzt und eine galvanische Verbindung zwischen den Elektroden herstellt.
  • Eine Failsafe-Einrichtung mit einem äußeren Kurzschlußmechanismus ist in der DE-A1-27'38'077 beschrieben. Bei dieser Einrichtung ist parallel zu dem ionisierbaren Spalt eine Zusatzluftspaltvorrichtung gelegt, die eine Schmelzvorrichtung aus schmelzbarem Material aufweist, welches im Falle einer anhaltenden Überspannung schmilzt und einen geschmolzenen Pfad aus stromleitendem Material zwischen den Elektroden der Überspannungsschutzvorrichtung herstellt.
  • In der DE-A1-19'22'823 ist eine weitere Failsafe-Einrichtung mit einem äußeren Kurzschlußmechanismus beschrieben. Bei dieser Einrichtung ist neben der einen Elektrode eine Weichlotpille angeordnet, die einen Bügel, der in elektrisch leitender Verbindung mit der anderen Elektrode steht, im Betriebszustand im Abstand von der ersten Elektrode hält. Bei Erwärmung des Überspannungsableiters durch Überlastung schmilzt die Weichlotpille und der Bügel führt durch Berührung mit der ersten Elektrode den äußeren Kurzschluß herbei.
  • An Stelle einer Weichlotpille kann auch eine Lotplatte verwendet werden. Beispielsweise ist in dem DE-U1-89'10'382 ein ein Knopfableiter zum Ableiten von Überspannungen beschrieben, der in einen Halter mit sich gegenüberliegenden Kontaktfedern eingesetzt ist und bei dem mindestens auf der einen Seite zwischen dem metallischen Endstück des Knopfableiters und der Kontaktfeder eine Lotplatte angeordnet ist. Die zuletztgenannten Failsafe-Einrichtungen haben gemeinsam, daß die Kurzschlußverbindung nicht durch das Material des metallischen Lots erfolgt, sondern daß durch das Schmelzen des Lots eine zusätzliche Vorrichtung den elektrischen Kontakt bewirkt. Die Kurzschlußverbindung erfolgt dabei häufig (wie z.B. bei den Überspannungsableitern gemäß DE-U1-89'10'383 und '384) über einen elektrischen Leiter in Form einer Feder.
  • Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Failsafe-Überspannungsableiter besteht darin, daß sie bei Verwendung einer Lotpille durch schmelzendes Metall eine Verunreinigung der in der Nähe befindlichen Anlageteile verursachen.
  • Ein weiterer Nachteil der vorgenannten Überspannungsschutzvorrichtungen besteht darin, daß bei den Thermoschutzvorrichtungen der elektrische Kontakt über eine verhältnismäßig kleine Berührungsfläche - manchmal sogar über eine Berührungslinie oder über einen Berührungspunkt - erfolgt. Dadurch entsteht eine hohe Stromdichte an der Übergangsstelle, wodurch sich ein Lichtbogen ausbilden kann, der die Kontaktfeder verbrennt und die Kurzschlußverbindung unwirksam macht. Dies bedeutet eine erhöhte Brandgefahr.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine Überspannungsschutzvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die Nachteile der bekannten Überspannungsschutzvorrichtungen vermeidet und insbesondere eine Überspannungsschutzvorrichtung zu schaffen, die bei einfacher Konstruktion sowohl bei kleinen Strömen (z.B <4 A) als auch bei großen Strömen (bis ca. 20 A) sicheren Kurzschluß gewährleistet und eine ausreichende Stromtragbarkeit aufweist.
  • Eine andere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Überspannungsschutzvorrichtung zu schaffen, bei der durch das Auslösen der Thermoschutzvorrichtung keine Verunreinigung von Apparateteilen in der Umgebung der Überspannungsschutzvorrichtung erfolgt.
  • Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Überspannungsschutzvorrichtung zu schaffen, welche bei Kurzschluß Halter und Gehäuse nicht beschädigt und die nach dem Ansprechen aus der Fassung gezogen werden kann.
  • Schließlich besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Überspannungsschutzvorrichtung zu schaffen, bei der die Auslösung durch Temperaturanstieg, unabhängig von der Stromform erfolgt.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Überspannungsschutzvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß auf mindestens einen der Kontakte der Thermoschutzvorrichtung ein Überzug aus einem leichtschmelzenden Metall aufgebracht wird, welches bei Stromdurchgang schmilzt und eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten herstellt.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung besteht darin, daß das leichtschmelzende Metall, welches auf die Kontaktfedern aufgetragen wird, Zinn oder eine bei einer Temperatur von <300°C schmelzende Legierung, vorzugsweise eine Zinn/Blei-Legierung, insbesondere eine Legierung aus 63 Gew.-% Zinn und 37 Gew.-% Blei, ist. Dabei kann das Metall durch Plattieren, durch Aufschmelzen oder - vorzugsweise - galvanisch auf die Kontaktfedern aufgebracht werden. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird das leichtschmelzende Metall in einer Schichtdicke von mindestens 10 µm, insbesondere von mindestens 100 µm, aufgebracht.
  • Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung besteht darin, daß der Abstandhalter aus einem bei normaler Betriebstemperatur (bis ca. 80°C) formstabilen, bei erhöhter Temperatur leicht erweichenden, glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der bei einer Temperatur von 150 bis 200°C so weit erweicht, daß er durch den Federdruck der Kontaktfeder zusammengedrückt wird, so daß sich Ableiterkontakt und Federkontakt berühren. Besonders bevorzugt wird, daß der Abstandhalter aus einem Polycarbonat besteht und daß ca. 10 % Glasfasern in dem Abstandhalter enthalten sind.
  • Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen
    • Figur 1
    im Querschnitt eine erfindungsgemäße Überspannungsschutzvorrichtung mit einem Überspannungsableiter und einer Thermoschutzvorrichtung und
    Figur 2
    (teilweise) im Querschnitt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung mit zwei Überspannungsableitern.
  • Die in Figur 1 in vergrößertem Maßstab im Querschnitt dargestellte Überspannungsschutzvorrichtung besteht aus einem handelsüblichen, gasgefüllten Überspannungsableiter 1 (z.B. einem Knopfableiter UC 245 der Fa. CERBERUS, Schweiz) und einer Thermoschutzvorrichtung 6, 7, 8, 9.
  • Der Knopfableiter 1 besteht aus einem rohrförmigen Keramikisolator 11, in den an beiden Enden die aus Metall hergestellten Elektroden 4, 5 gasdicht eingefügt sind. Der dadurch gebildete Gasentladungsraum 13 ist mit einem Inertgas (z.B. einem Edelgas, wie Argon oder Neon) gefüllt. Auf die Elektroden 4, 5 ist eine Aktivierungsmasse 2 zur Herabsetzung der Zündspannung auf einen gewünschten stabilen niedrigen Wert aufgebracht. Um eine definierte niedrige Zündspannung bei raschem Spannungsanstieg zu erhalten, sind auf der Innenseite des Gehäuses 11 Zündhilfen aus elektrisch leitendem Material (z.B. aus Graphit) angebracht. Diese Zündstriche 3 sind entlang von Mantellinien parallel zur Achse des Überspannungsableiters angebracht und abwechselnd mit einer der Elektroden 4, 5 verbunden und von der Gegenelektrode 5, 4 isoliert.
  • Die Thermoschutzvorrichtung besteht aus einem Ableiterkontakt 6 und einem durch einen bei einer erhöhten Temperatur erweichenden Abstandhalter 8 im Abstand von dem Ableiterkontakt 6 gehaltenen Federkontakt 7. Der Federkontakt 7 ist mit einer Kraft von etwa 15 N vorgespannt. Am vorderen Ende des Federkontakts 7 ist auf der dem Ableiterkontakt 6 zugewandten Seite ein etwa 100 µm dicker Überzug 9 aus einem leichtschmelzenden Metall aufgetragen.
  • Der Abstandhalter 8 besteht aus einem isolierenden Kunststoff. Ein geeignetes Material, das bei Normaltemperatur eine genügend dimensionsstabil ist und bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 200°C erweicht, ist ein Polycarbonat, das mit etwa 10 Gew.-% Glasfasern verstärkt ist. Durch den Gehalt an Glasfasern wird verhindert, daß das Polycarbonat bei höheren Temperaturen aus der Überspannungsschutzvorrichtung heraustropft und Apparateteile verunreinigt.
  • Der metallische Überzug 9 auf dem Federkontakt 7 besteht aus einer Zinn/Blei-Legierung, die aus 63 Gew.-% Blei und 37 Gew.-% Zinn besteht. Andere Zinn/Blei-Legierungen oder ein Überzug aus reinem Zinn sind für die Zwecke der Erfindung ebenfalls geeignet.
  • Die Überspannungsschutzvorrichtung arbeitet so, daß im Normalfall keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Elektroden 4, 5 besteht. Beim Auftreten von Überspannungsbedingungen bildet sich im Gasentladungsraum 13 des Überspannungsableiters 1 zwischen den Elektroden 4, 5 eine Gasentladung aus, wodurch die an der geschützten Anlage liegende Spannung auf die Brennspannung der Gasentladung herabgesetzt wird.
  • Wenn die Überspanpungsbedingungen längere Zeit anhalten, so daß eine Gefährdung der zu schützenden Anlage zu befürchten ist, erhitzt sich der Überspannungsableiter 1 so stark, daß der Abstandhalter 8 erweicht und die Kontaktfeder 7 in leitende Verbindung mit der Kontaktfeder 6 bringt. Durch den Überzug 9 aus leichtschmelzendem Metall auf der Kontaktfeder 7 wird eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung zwischen den Kontaktfedern 6, 7 und damit zwischen den Elektroden 4, 5 des Überspannungsableiters 1 bewirkt. Der Abstandhalter 8 wird zwar weich, kann aber wegen der darin enthaltenen Glasfasern nicht herabtropfen, wodurch eine Verschmutzung anderer Apparateteile verhindert wird. Die Zusammensetzung ders Polycarbonats wird so gewählt, daß eine Erweichung des Abstandhalters 8 eintritt, bevor eine ernsthafte Gefährdung der zu schützenden Apparatur auftritt.
  • Die Überspaunungsschutzvorrichtung kann in eine (nicht dargestellte) Fassung eingesetzt werden, mit der sie in eine Halterung der zu schützenden Apparatur eingesetzt werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Überspannungsschutzvorrichtung kann diese Fassung ohne Schwierigkeiten aus der Halterung entfernt werden, wenn die Vorrichtung beim Auftreten einer Überspannung angesprochen hat.
  • Eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Überspannungsschutzvorrichtung ist in Figur 2 in vergrößertem Maßstab (teilweise) im Querschnitt dargestellt. Sie besteht aus zwei Überspannungsableitern 1 (z.B. den Knopfableitern UC 245 der Fa. CERBERUS) und dient zum Schutz von zwei elektrischen Anschlüssen, die gegen Erde abgesichert werden sollen. Die beiden Knopfableiter 1 sind mit ihrer einen Elektrode 5 fest mit einer Kontaktschiene 12 verbunden, die im Betrieb Erdschluß hat. Mit ihren anderen Elektroden 4 sind die Knopfableiter 1, analog der Ausführungsform gemäß Figur 1, mit je einem Ableiterkontakt 6 verbunden. Über diese Ableiterkontakte 6 können die Elektroden 4 der Überspannungsableiter 1 über (nicht dargestellte) Kontakte und Leitungen mit den zu schützenden Anlagen verbunden werden. Die Überspannungsschutzvorrichtung kann auch in eine (nicht dargestellte) Fassung montiert sein, die in eine entsprechend ausgebildete Halterung der zu schützenden Apparatur eingesetzt werden kann.
  • Zwischen den beiden Knopfableitern 1 ist auf der Kontaktschiene 12 eine Kontaktfeder 7 montiert, die zwei federnd ausgebildeten Enden aufweist; diese sind so ausgebildet, daß sie entsprechend geformten Enden der Ableiterkontakte 6 gegenüberstehen und im Normalfall durch die Abstandhalter 8 von diesen Ableiterkontakten elektrisch getrennt sind. Die Enden der Kontaktfedern 7 sind auf der den Ableiterkontakten 6 gegenüberliegenden Flächen mit einem Überzug aus einer Zinn/Blei-Legierung (63 Gew.-% Zinn, 37 Gew.-% Blei) versehen. Die Abstandhalter 8 bestehen wie bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 aus einem isolierenden Kunststoff, der bei einer Temperatur im Bereich von 150 bis 200°C erweicht, z.B. einem Polycarbonat, das mit etwa 10 Gew.-% Glasfasern verstärkt ist. Durch den Gehalt an Glasfasern wird verhindert, daß das Polycarbonat bei höheren Temperaturen aus der Überspannungsschutzvorrichtung heraustropft und Apparateteile verunreinigt.
  • Beim Auftreten von Überspannungsbedingungen bildet sich zwischen den Elektroden 4, 5 mindestens eines der beiden Überspannungsableiter 1 eine Gasentladung aus, wodurch die an der geschützten Anlage liegende Spannung auf die Brennspannung der Gasentladung herabgesetzt wird. Wenn die Überspannungsbedingungen längere Zeit anhalten, so daß eine Gefährdung der zu schützenden Anlage auftreten könnte, erhitzen sich die Überspannungsableiter 1 so stark, daß die Abstandhalter 8 erweichen und die Kontaktfeder 7 in leitende Verbindung mit den Ableiterkontakten 6 kommt. Durch den Überzug 9 aus leichtschmelzendem Metall auf den Enden der Kontaktfeder 7 wird eine dauerhafte elektrisch leitende Verbindung zwischen den Ableiterkontakten 6 und dem Federkontakt 7 und damit zwischen den Elektroden 4, 5 der Überspannungsableiter 1 bewirkt. Die Abstandhalter 8 werden zwar weich, können aber - selbst wenn sie bei erhöhter Temperatur schemelzen sollten - wegen der darin enthaltenen Glasfasern nicht herabtropfen, wodurch eine Verschmutzung anderer Apparateteile verhindert wird.
  • Abwandlungen der vorbeschriebenen Konstruktion sind im Rahmen der Erfindung gemäß den Ansprüchen möglich und dem Fachmann geläufig.
    Bezugszeichen
    Überspannungsableiter (Knopfableiter) 1 Surge arrester
    Aktivierungsmasse 2 Activating compound
    Zündhilfe (Zündstrich) 3 Ignition aid (ignition line)
    Elektrode 4 Electrode
    Elektrode 5 Electrode
    Ableiterkontakt 6 Arrester contact
    Federkontakt 7 Spring contact
    Abstandhalter 8 Spacer pill
    leichtschmelzendes Metall 9 Easily fusible metal
    Keramikisolator 11 Ceramic insulator
    Kontaktschiene 12 Contact bar
    Gasentladungsraum 13 Discharge region

Claims (6)

  1. Überspannungsschutzvorrichtung mit einem gasgefüllten Überspannungsableiter (1), bei dem sich in einem gasdichten Gehäuse mindestens zwei Elektroden (4, 5), zwischen denen sich bei Auftreten von Überspannungsbedingungen eine elektrisch leitende Verbindung ausbildet, gegenüberstehen und mit einer Thermoschutzvorrichtung (6, 7, 8), die aus einem Federkontakt (7), einem Ableiterkontakt (6) und einem zwischen den beiden Kontakten (6, 7) befindlichen, bei erhöhter Temperatur erweichenden Abstandhalter (8) besteht und die bei Überlastung der Überspannungsschutzvorrichtung (6, 7, 8) eine galvanische Verbindung zwischen den Elektroden (4, 5) des Überspannungsableiters (1) herstellt, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einen der Kontakte (6, 7) der Thermoschutzvorrichtung (6, 7, 8) ein Überzug aus einem leichtschmelzenden Metall (9) aufgebracht ist, welches bei Stromdurchgang schmilzt und eine dauerhafte elektrische Verbindung zwischen den beiden Kontakten (6, 7) herstellt.
  2. Überspannungsschutzvorrichtung gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das leichtschmelzende Metall (9) Zinn oder eine bei einer Temperatur von <300°C schmelzende Legierung, vorzugsweise eine Zinn/Blei-Legierung, insbesondere eine Legierung aus 63 Gew.-% Zinn und 37 Gew.-% Blei, ist.
  3. Überspannungsschutzvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das leichtschmelzende Metall (9) durch Plattieren, durch Aufschmelzen oder - vorzugsweise - galvanisch auf die Kontaktfedern aufgebracht ist.
  4. Überspannungsschutzvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das leichtschmelzende Metall (9) in einer Schichtdicke von mindestens 10 µm, vorzugsweise von mindestens 100 µm, aufgebracht ist.
  5. Überspannungsschutzvorrichtung gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (8) aus einem bei normaler Betriebstemperatur dimensionsstabilen und bei erhöhter Temperatur erweichenden, glasfaserverstärkten Kunststoff besteht und daß ca. 10 % Glasfasern in dem Abstandhalter (8) enthalten sind.
  6. Überspannungsschutzvorrichtung gemäß Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandhalter (8) aus einem Kunststoff, der bei einer Temperatur von 150 - 200°C erweicht, vorzugsweise aus einem Polycarbonat, besteht.
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