EP0962037A1 - Gasgefüllter überspannungsableiter mit äusserer kurzschlusseinrichtung - Google Patents

Gasgefüllter überspannungsableiter mit äusserer kurzschlusseinrichtung

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EP0962037A1
EP0962037A1 EP98916804A EP98916804A EP0962037A1 EP 0962037 A1 EP0962037 A1 EP 0962037A1 EP 98916804 A EP98916804 A EP 98916804A EP 98916804 A EP98916804 A EP 98916804A EP 0962037 A1 EP0962037 A1 EP 0962037A1
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EP
European Patent Office
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short
shorting bar
surge arrester
electrodes
insulator
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EP98916804A
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Jürgen Boy
Peter Bobert
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TDK Electronics AG
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Siemens AG
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    • 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 is in the field of electrical components and can be used in the structural design of a gas-filled surge arrester which is provided with an external short-circuit device.
  • Such short-circuiting devices are common both with two-electrode and with three-electrode surge arresters. They serve to protect the surge arrester during long-term loads;
  • Such a short-circuit device generally contains a structural element that can be melted at higher temperatures, with the aid of which the two electrodes or the central electrode and one or both end electrodes are short-circuited.
  • a spring contact and an arrester contact are arranged electrically parallel to the two electrodes, the spring contact being kept at a distance from the arrester contact by means of a spacer which rests on the insulator of the arrester and softens at elevated temperature.
  • This spacer consists of a glass fiber reinforced plastic which is dimensionally stable at normal operating temperature and softens at elevated temperature, for example made of polycarbonate (EP 0 548 587 AI).
  • an external short-circuit device is also known, which is provided for those applications in which a large number of arresters are arranged in chambers of a magazine or a cassette made of insulating plastic.
  • the short-circuit device in the form of an axial surge arrester non-protruding, electrically conductive stirrups with two right-angled ends are each arranged in a separate chamber located directly next to the respective drain, forming the holding device of the stirrups, one chamber wall forming the fusible spacer.
  • the bracket is pre-shaped so that a spring force is exerted on its angled ends when the bracket is inserted into the chamber, under the action of which the ends of the spring bracket penetrate the chamber wall in the event of an overload (EP 0 312 729 AI).
  • an external short-circuit device which consists of a clip which is placed on the center electrode and consists of an open ring, one end of which forms a short-circuiting bracket together with laterally formed arms.
  • the free ends of the two arms are held radially at a distance from the end electrodes of the conductor by means of a spacer made of a fusible insulating material which is arranged between the center electrode and the shorting bar.
  • the free ends of the two arms can be provided with special contacts.
  • the contacts mentioned can also be coated with an insulating coating (US Pat. No. 4,984,125 A).
  • the free ends of the two arms of the shorting bar are angled such that they rest on the circumferential edge of the respective electrode, the free ends in the area of the contact point have a heat-fusible insulating coating (FR-A-2 670 624).
  • the invention lies
  • the object of the invention is to design the short-circuiting device in such a way that it protrudes radially as little as possible over the surge arrester, ensures reliable contacting and is easy to assemble.
  • the spacer is arranged between the middle part of the shorting bar and the insulator.
  • Such a configuration of the short-circuiting device makes use of the known (US 4,984,125) construction of a short-circuiting device, but in this case the clip is not on an electrode, but - in a likewise known manner (FR-A-2 670 624) - on the between two Insulator located on electrodes.
  • the shorting bar is arranged floating; This can have an advantageous effect in tight installation conditions (magazine or cassette) insofar as no disturbing short circuit can occur when the shorting bar is contacted on one side with a potential-carrying contact terminal.
  • the spacer Since the spacer is arranged between the shorting bar and the insulator, the spacer can be made relatively thin; a relatively inexpensive thermoplastic can also be used for the spacer, since the insulator heats up with a delay compared to the electrodes to be short-circuited.
  • a surge arrester designed according to the invention with a short-circuiting device is thus characterized by a very compact and space-saving design with regard to the insertion of a larger number of such arresters in cassettes, the short-circuiting device being able to consist of one or two parts and, due to its simple design, easily being different Arrester geometries is adaptable.
  • the short-circuit device can also be retrofitted become; it can also be exchanged after a response, provided the actual operator is still intact.
  • the short-circuit device designed according to the invention can be used for both two-electrode and three-electrode arresters.
  • each of the two present in such arresters is to be equipped with two insulators with a short-circuit device of the present embodiment.
  • the open, snap-on ring of the new short-circuiting device can consist of a heat-resistant plastic or an electrically less conductive, resilient metal (e.g. spring steel or a copper alloy), with one end of the open ring being a metallic, electrically very good conductor (e.g. made of copper) ) Shorting bar is attached or otherwise attached.
  • the open ring preferably consists of the same material as the actual shorting bar and is formed in one piece therewith, the open ring for forming the shorting bar being provided at one end with two laterally formed tabs. To improve contact, these tabs can be slightly angled at their free ends.
  • a fusible plastic part can be used as a spacer for the short-circuit device in a known manner.
  • a spacer made of a solder material can also be used.
  • These spacers can have the shape of a rivet, for example, which is attached to the middle part of the bracket.
  • a plastic clip placed on the middle part of the bracket can also be used.
  • FIGS. 1 to 6 Exemplary embodiments of the invention are shown in FIGS. 1 to 6. It shows 1 shows a gas-filled surge arrester with two electrodes equipped with a short-circuit device, FIG. 2 shows the short-circuit device without arrester, FIG. 3 shows a surge arrester in which the spacer of the short-circuit device consists of a rivet, and FIG. 4 shows a surge arrester with a short-circuit device in which the spacer consists of a plastic clip,
  • Figure 5 shows a short-circuit device with special
  • Embodiment of the electrodes of the arrester and FIG. 6 a three-electrode arrester with two short-circuit devices placed on the two insulators.
  • FIG. 1 shows a surge arrester 1, which consists of the insulator 2 and the two end electrodes 3 and 4.
  • a short-circuiting device 10 is placed on the insulator 2 and consists of an open ring 11 made of spring-hard metal and separately shown in FIG. 2 and an insulating spacer 20.
  • the open ring 11 is formed at one end as a shorting bar 12 and has a flat middle section and two laterally formed tabs 14 and 15 which are slightly angled at the ends.
  • the axial length of the shorting bar 12 is selected so that the shorting bar does not protrude axially beyond the surge arrester (see also FIG. 5).
  • the spacer 20 could also consist of a solder material.
  • the short-circuit device for the conductor 1 also consists of an open ring which can be snapped onto the insulator of the conductor, a plastic rivet 21 being used as a spacer for the actual short-circuiting bracket 13 is provided, which is fixed in a bore of the central part 13 of the shorting bar.
  • a plastic clip 22 can be used as a spacer, which is pushed onto the central part 13 of the shorting bar.
  • the electrodes 31 and 32 of the surge arrester are provided with a larger outside diameter than the insulator 2. This makes it unnecessary to wind down the ends of the actual short-circuit device 16 at the ends.
  • FIG. 6 shows an arrester in which a central electrode 5 is arranged between the end electrodes 3 and 4, the arrester having two insulators 6 and 7.
  • a short-circuiting device 10 is placed on each isolator, as is also used for the conductor according to FIG. 1.

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Abstract

Als Einrichtung zum äußeren Kurzschließen zweier Elektroden (3, 4) eines gasgefüllten Überspannungsableiters (1) dient eine federnde Klammer (11) in Form eines offenen Ringes (11), die auf den Isolator (2) zwischen den beiden Elektroden (3, 4) aufgesetzt ist und deren eines Ende (13) mit zwei seitlich angeformten Laschen (14, 15) den Kurzschlußbügel (12) bildet. Ein zwischen den Kurzschlußbügel und den Isolator eingefügter Abstandhalter (20) aus schmelzbarem Material hält die Laschen (14, 15) in radialem Abstand zu den Elektroden (3, 4). Ein derartiger Überspannungsableiter ist insbesondere zur Anordnung in Kassetten zur Aufnahme einer Vielzahl von Ableitern geeignet.

Description

Beschreibung
Gasgefüllter Uberspannungsableiter mit äußerer Kurzschlußeinrichtung
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektrischen Bauelemente und ist bei der konstruktiven Ausgestaltung eines gasgefüllten Überspannungsabieiters anzuwenden, der mit einer äußeren Kurzschlußeinrichtung versehen ist. Derartige Kurz- Schlußeinrichtungen sind sowohl bei Zwei-Elektroden- als auch bei Drei-Elektroden-Überspannungsableitern üblich. Sie dienen zum Schutz des Überspannungsabieiters bei Langzeitbelastungen; eine solche Kurzschlußeinrichtung enthält in aller Regel ein bei höheren Temperaturen schmelzbares Konstruktionsele- ment, mit dessen Hilfe die beiden Elektroden bzw. die Mittelelektrode und eine oder beide Endelektroden kurzgeschlossen werden.
Bei einem bekannten Zwei-Elektrodenableiter dieser Art sind elektrisch parallel zu den beiden Elektroden ein Federkontakt und ein Ableiterkontakt angeordnet, wobei der Federkontakt vom Ableiterkontakt mittels eines am Isolator des Abieiters anliegenden und bei erhöhter Temperatur erweichenden Abstandhalters auf Abstand gehalten wird. Dieser Abstandhalter be- steht aus einem bei normaler Betriebstemperatur dimensionsstabilen und bei erhöhter Temperatur erweichenden, glasfaserverstärkten Kunststoff, beispielsweise aus Polycarbonat (EP 0 548 587 AI) .
Für Zwei-Elektroden-Ableiter ist weiterhin eine äußere Kurzschlußeinrichtung bekannt, die für solche Anwendungsfälle vorgesehen ist, bei denen eine größere Anzahl von Abieitern in Kammern eines aus isolierendem Kunststoff bestehenden Magazins oder einer Kassette angeordnet sind. Die Kurzschluß- einrichtung in Form eines den Uberspannungsableiter axial nicht überragenden, elektrisch leitfähigen Bügels mit zwei rechtwinklig abgewinkelten Enden wird dabei jeweils in einer unmittelbar neben dem jeweiligen Abieiter liegenden, die Halteeinrichtung des Bügels bildenden separaten Kammer angeord- net, wobei die eine Kammerwand den schmelzbaren Abstandhalter bildet. Der Bügel ist dabei so vorgeformt, daß auf seine abgewinkelten Enden beim Einsetzen des Bügels in die Kammer eine Federkraft ausgeübt wird, unter deren Einwirkung die Enden des Federbügels im Überlastfall die Kammerwand durchdringen (EP 0 312 729 AI) .
Für Drei-Elektroden-Ableiter ist eine äußere Kurzschlußeinrichtung bekannt, die aus einer auf die Mittelelektrode aufgesetzten Klammer aus einem offenen Ring besteht, dessen ei- nes Ende zusammen mit seitlich angeformten Armen einen Kurzschlußbügel bildet. Die freien Enden der beiden Arme werden mittels eines zwischen Mittelelektrode und Kurzschlußbügel angeordneten Abstandhalters aus einem schmelzbaren Isolierstoff radial auf Abstand zu den Endelektroden des Abieiters gehalten. Die freien Enden der beiden Arme können dabei mit speziellen Kontakten versehen sein. Anstelle der Verwendung eines Abstandhalters zwischen Mittelelektrode und Kurzschlußbügel können die erwähnten Kontakte auch mit einem isolierenden Überzug beschichtet sein (US 4,984,125 A) . - Bei einer ähnlich ausgestalteten äußeren Kurzschlußeinrichtung, die sowohl für Drei- als auch für Zwei-Elektroden-Ableiter verwendet werden kann, sind die freien Enden der beiden Arme des Kurzschlußbügels derart abgewinkelt, daß sie an der umlaufenden Kante der jeweiligen Elektrode anliegen, wobei die freien Enden im Bereich der Kontaktstelle einen unter Wärmezufuhr schmelzbaren Isolierüberzug aufweisen (FR-A-2 670 624) .
Ausgehend von einem gasgefüllten Uberspannungsableiter der letztgenannten Art, charakterisiert durch die Merkmale des Oberbegriffes des Patentanspruches 1, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Kurzschlußeinrichtung so auszubilden, daß sie den Uberspannungsableiter radial möglichst wenig überragt, eine sichere Kontaktgabe gewährleistet und leicht montierbar ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß der Abstandhalter zwischen dem Mittelteil des Kurzschluß- bügels und dem Isolator angeordnet ist.
Eine derartige Ausgestaltung der Kurzschlußeinrichtung macht von dem an sich bekannten (US 4,984,125) Aufbau einer Kurzschlußeinrichtung Gebrauch, jedoch wird hierbei die Klammer nicht auf eine Elektrode, sondern - in ebenfalls bekannter Weise (FR-A-2 670 624) - auf den zwischen zwei Elektroden be- findlichen Isolator aufgesetzt. Dadurch ist der Kurzschlußbügel potentialfrei angeordnet; dies kann sich bei engen Einbauverhältnissen (Magazin oder Kassette) insofern vorteilhaft auswirken, als bei einseitiger Kontaktgabe des Kurschlußbügels mit einer potentialführenden Kontaktklemme kein stören- der Kurzschluß auftreten kann. - Da der Abstandhalter zwischen dem Kurzschlußbügel und dem Isolator angeordnet wird, kann der Abstandhalter relativ dünn ausgebildet werden; im übrigen kann für den Abstandhalter ein relativ preiswerter thermoplastischer Kunststoff verwendet werden, da der Isola- tor sich gegenüber den kurzzuschließenden Elektroden verzögert erhitzt.
Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Uberspannungsableiter mit Kurzschlußeinrichtung zeichnet sich somit durch einen sehr kompakten und hinsichtlich der Einfügung einer größeren Anzahl solcher Abieiter in Kassetten sehr platzsparenden Aufbau aus, wobei die Kurzschlußeinrichtung aus ein oder zwei Teilen bestehen kann und in Folge ihrer einfachen Gestaltung leicht an unterschiedliche Ableitergeometrien anpaßbar ist. Die Kurzschlußeinrichtung kann auch nachträglich montiert werden; sie kann auch nach einem Ansprechen ausgetauscht werden, sofern der eigentliche Abieiter noch intakt ist.
Die gemäß der Erfindung ausgebildete Kurzschlußeinrichtung kann sowohl für Zwei-Elektroden- als auch für Drei- Elektroden-Ableiter verwendet werden. Bei Drei-Elektroden- Ableitern ist jeder der beiden bei solchen Abieitern vorhanden zwei Isolatoren mit einer Kurzschlußeinrichtung der vorliegenden Ausgestaltung zu bestücken.
Der offene, aufschnappbare Ring der neuen Kurzschlußeinrichtung kann aus einem wärmebeständigen Kunststoff oder einem elektrisch weniger gut leitenden, federnden Metall (z.B. Federstahl oder einer Kupferlegierung) bestehen, wobei auf das eine Ende des offenen Ringes ein metallener, elektrisch sehr gut leitfähiger (z.B. aus Kupfer) Kurzschlußbügel aufgesetzt oder anderweitig befestigt ist. Vorzugsweise besteht der offene Ring aber aus dem gleichen Material wie der eigentliche Kurzschlußbügel und ist mit diesem einstückig ausgebildet, wobei der offene Ring zur Bildung des Kurzschlußbügels an dem einem Ende mit zwei seitlich angeformten Laschen versehen ist. Zur Verbesserung der Kontaktgabe können diese Laschen an ihren freien Enden leicht abgewinkelt sein.
Als Abstandhalter für die Kurzschlußeinrichtung kommt in bekannter Weise ein schmelzbares Kunststoffteil in Betracht. In gleicher Weise kann auch ein Abstandhalter aus einem Lotmaterial verwendet werden. Diese Abstandhalter können beispielsweise die Form eines Nietes haben, der am Mittelteil des Bü- gels befestigt wird. Alternativ kann auch ein auf das Mittelteil des Bügels aufgesetzter Kunststoffklipp verwendet werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren 1 bis 6 dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 einen mit einer Kurzschlußeinrichtung bestückten gasgefüllten Uberspannungsableiter mit zwei Elektroden, Figur 2 die Kurzschlußeinrichtung ohne Abieiter, Figuren 3 einen Uberspannungsableiter, bei dem der Ab- standhalter der Kurzschlußeinrichtung aus einer Niet besteht, Figur 4 einen Uberspannungsableiter mit einer Kurzschlußeinrichtung, bei der der Abstandhalter aus einem Kunststoffklipp besteht,
Figur 5 eine Kurzschlußeinrichtung mit besonderer
Ausgestaltung der Elektroden des Abieiters und Figur 6 einen Drei-Elektroden-Ableiter mit zwei auf die beiden Isolatoren aufgesetzten Kurzschlußeinrichtungen .
Figur 1 zeigt einen Uberspannungsableiter 1, der aus dem Isolator 2 und den beiden Endelektroden 3 und 4 besteht. Auf den Isolator 2 ist eine Kurzschlußeinrichtung 10 aufgesetzt, die aus einem in Figur 2 separat dargestellten offenen Ring 11 aus federhartem Metall und einem isolierenden Abstandhalter 20 besteht. Der offene Ring 11 ist dabei an seinem einen Ende als Kurzschlußbügel 12 ausgebildet und weist ein eben verlau- fendes Mittelteil und zwei seitlich angeformte, an den Enden leicht abgewinkelte Laschen 14 und 15 auf. Die axiale Länge des Kurzschlußbügels 12 ist dabei so gewählt, daß der Kurzschlußbügel den Uberspannungsableiter axial nicht überragt (siehe auch Figur 5) . - Der Abstandhalter 20 könnte auch aus einem Lotmaterial bestehen.
Gemäß Figur 3 besteht die Kurzschlußeinrichtung für den Abieiter 1 ebenfalls aus einem offenen, auf den Isolator des Abieiters aufschnappbaren Ring, wobei als Abstandhalter für den eigentlichen Kurzschlußbügel 13 ein Kunststoffniet 21 vorgesehen ist, der in einer Bohrung des Mittelteiles 13 des Kurzschlußbügels fixiert ist. - Gemäß Figur 4 kann als Abstandhalter ein Kunststoffklipp 22 verwendet werden, der auf das Mittelteil 13 des Kurzschlußbügels aufgeschoben ist.
Gemäß Figur 5 sind die Elektroden 31 und 32 des Überspannungsabieiters mit einem größeren Außendurchmesser als der Isolator 2 versehen. Dadurch erübrigt es sich, die Enden der eigentlichen Kurzschlußeinrichtung 16 an den Enden abzuwin- kein.
Figur 6 zeigt einen Abieiter, bei dem zwischen den Endelektroden 3 und 4 noch eine Mittelelektrode 5 angeordnet ist, wobei der Abieiter zwei Isolatoren 6 und 7 aufweist. Auf je- den Isolataor ist eine Kurzschlußeinrichtung 10 aufgesetzt, wie sie auch für den Abieiter gemäß Figur 1 verwendet ist.

Claims

Patentansprüche
1. Gasgefüllter Uberspannungsableiter mit wenigstens zwei Elektroden und mit einem zwischen zwei Elektroden angeord- neten Isolator und mit einer Überlastsicherung in Form einer äußeren Kurzschlußeinrichtung, bei dem die Kurzschlußeinrichtung aus einem elektrisch leitfähigen, in Achsrichtung des Überspannungsabieiters verlaufenden Kurzschlußbügel besteht, dessen Enden mittels einer eine Federkraft ausübenden Halteeinrichtung und eines bei
Wärmezufuhr schmelzbaren Abstandhalters in einem radialen Abstand zu den Elektroden gehalten werden, und bei dem die Halteeinrichtung aus einem auf den Isolator aufschnappbaren offenen Ring aus einem streifenförmigen, federnden Material besteht, an dessen einem Ende der Kurzschlußbügel angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandhalter (20,23) zwischen dem Mittelteil (13) des Kurzschlußbügels (12) und dem Isolator (2) angeordnet ist.
2. Uberspannungsableiter nach Patentanspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der aufschnappbare offene Ring (11) aus Metall besteht und einstückig mit dem Kurzschlußbügel (12) ausgebildet ist, wobei der offene Ring an dem kurzschlußseitigen Ende mit zwei seitlich angeformten Laschen (14,15) versehen ist.
3. Uberspannungsableiter nach Patentanspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Kurzschlußbügel (12) den Uberspannungsableiter axial nicht überragt und daß die Enden (14,15) des Kurzschlußbügels (12) leicht abgewinkelt sind.
4. Uberspannungsableiter nach Patentanspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandhalter aus einem am Mittelteil (13) des Kurzschlußbügels befestigten Niet (21) aus einem Kunststoff oder aus einem Lotmaterial besteht.
5. Uberspannungsableiter nach Patentanspruch 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Abstandhalter aus einem auf das Mittelteil (13) des Kurzschlußbügels aufgesetzten Kunststoffklipp (22) besteht.
6. Uberspannungsableiter nach einem der Patentansprüche 1 bis 5 mit drei Elektroden (3,4,5) und zwei Isolatoren (6,7), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein zweiter, gleichartiger Kurzschlußbügel (10) auf den zweiten Isolator (6) aufgesetzt ist.
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