EP1566869A1

EP1566869A1 - Störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil

Info

Publication number: EP1566869A1
Application number: EP04405094A
Authority: EP
Inventors: Bernhard Doser; Robert Hauser; Markus Staubil
Original assignee: ABB Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2004-02-19
Filing date: 2004-02-19
Publication date: 2005-08-24
Anticipated expiration: 2024-02-19
Also published as: EP1566869B1; ATE367670T1; PT1566869E; ES2290656T3; AU2005200514A1; AU2005200514B2; ZA200501412B; DE502004004354D1

Abstract

Das störlichtbogengeschützte elektrische Bauteil weist einen säulenförmigen Isolator auf, ein am Isolatorkopf vorgesehenes und auf Hochspannungspotential führbares erstes Stromleitersystem und ein am Isolatorfuss vorgesehenes und auf Erdpotential führbares zweites Stromleitersystem. Beide Stromleitersysteme enthalten jeweils eine Lichtbogenelektrode zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen den beiden Stromleitersystemen auftretenden Störlichtbogens. Mindestens eine der beiden Lichtbogenelektroden (4) ist nach Art eines Bechers ausgebildet ist und weist in die Becherwand (12) eingeformte und den Becherrand (9) bildende Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) auf. Der Störlichtbogen wird wirkungsvoll abgeleitet, wenn die Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) jeweils zwei in Umfangsrichtung der Becherwand (12) aufeinanderfolgende Fingerabschnitte (b, c; b',c'; b", c") aufweisen, von denen ein becherrandferner Abschnitt (b') eines ersten der Finger (23) und die Achse (2) zueinander windschief angeordnet sind und ein becherrandbildender Abschnitt (c) eines zweiten der Finger (22) mit Abstand in axialer Richtung zum becherrandfernen Abschnitt (b') in der Becherwand gehalten ist. <IMAGE>

Description

TECHNISCHES GEBIET

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem störlichtbogengeschützten elektrischen Bauteil nach dem gemeinsamen Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 5. Die Erfindung betrifft auch eine für dieses Bauteil bestimmte Lichtbogenelektrode.

Das Bauteil weist einen als Säule ausgeführten Isolator auf, an dessen Kopf ein auf Hochspannungspotential führbares erstes Stromleitersystem befestigt ist. Am Isolatorfuss ist ein auf Erdpotential führbares zweites Stromleitersystem befestigt. Erstes und das zweites Stromleitersystem weisen jeweils eine Lichtbogenelektrode auf zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen erstem und zweitem Stromleitersystem auftretenden Störlichtbogens. Mindestens eine beider Lichtbogenelektroden ist nach Art eines Bechers ausgebildet. In die Becherwand sind mindestens zwei den Becherrand bildende Lichtbogenfinger eingeformt. Ein bei einer unerwünschten Entladung zwischen beiden Stromleitersystemen gebildeter Störlichtbogen wird auf den Becherrand kommutiert. Unter der Wirkung des Magnetfeldes des den Störlichtbogen speisenden und im Becherrand zum Lichtbogen geführten Stroms wird der überwiegend axial ausgerichtete Störlichtbogen in Rotation versetzt und im Stromnulldurchgang gelöscht.

STAND DER TECHNIK

Mit dem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik von störlichtbogengeschützten elektrischen Bauteilen Bezug, wie er in EP 1 283 575 A1 beschrieben ist. Ein in diesem Stand der Technik offenbartes und als Überspannungsableiter ausgebildetes Bauteil enthält zwei durch einen säulenförmigen Freiluftisolator voneinander elektrisch isoliert gehaltene und auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befindliche Stromleitersysteme. Jedes dieser Stromleitersysteme weist eine Lichtbogenelektrode auf zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen den beiden Stromleitersystemen auftretenden Störlichtbogens. Die beiden Lichtbogenelektroden sind becherförmig ausgebildet. In die Wand jedes Bechers sind mehrere Lichtbogenfinger eingeformt, welche Abschnitte des Becherrands bilden. Der in diesen Abschnitten zum Fusspunkt des Störlichtbogens fliessende Speisestrom des Lichtbogens sorgt dafür, dass am Fusspunkt des Lichtbogens ein radial gerichtetes magnetisches Feld wirkt. Der Lichtbogen wird daher mit einer tangential gerichteten elektrodynamischen Kraft beaufschlagt und entlang dem Becherrand um den Isolator rotiert bis der Lichtbogen erlischt.

Auch bei einem aus US 5,903,427 A vorbekannten störlichtbogengeschützten elektrischen Bauteil hält ein säulenförmiger Freiluftisolator zwei gegeneinander elektrisch isolierte und auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befindliche Stromleitersysteme. Jedes dieser Systeme enthält jeweils einen als offene, ringförmige Schleife ausgeführten und im Bereich des Isolatorkopfes bzw. des Isolatorfusses mit Abstand um den Isolator geführten Leiterabschnitt. Tritt während des Betriebs des Bauteils in einer Hochspannungsanlage - etwa bedingt durch einen Blitzschlag oder durch einen Schaltvorgang - ein unerwünschter Störlichtbogen am Bauteil auf, so wird der Störlichtbogen in einen die Leiterabschnitte als Lichtbogenelektroden enthaltenden Stompfad geführt. Der Störlichtbogen ist nun überwiegend axial ausgerichtet und fusst auf den beiden in Umfangsrichtung geführten, ringförmigen Lichtbogenelektroden. Aufgrund von elektromagnetischen Kräften rotiert der Störlichtbogen auf den Lichtbogenelektroden fussend solange um den Isolator des Bauteils bis er im Nulldurchgang des Störlichtbogenstroms gelöscht ist. Das Bauteil ist so vor der erodierenden und korrodierenden Wirkung des Störlichtbogens geschützt.

Ein als Überspannungsableiter ausgeführtes weiteres störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil ist in US 6,018,453 A angegeben. Auch bei diesem Bauteil werden unerwünschte Störlichtbögen auf zwei in Richtung einer Achse des Bauteils voneinander beabstandete Lichtbogenelektroden kommutiert, zur Rotation um die Achse gezwungen und so im Stromnulldurchgang gelöscht. Im Unterschied zum vorgenannten Stand der Technik sind bei diesem Bauteil jedoch die beiden Lichtbogenelektroden jeweils als Platte ausgebildet und sind in die Platten jeweils eine Vielzahl von überwiegend radial geführten Schlitzen eingeformt.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen definiert ist, löst die Aufgabe, ein störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem durch geeignete Ausbildung einer Lichtbogenelektrode die Wirkung von Störlichtbögen besonders wirksam unterdrückt wird.

Bei einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung weisen die Lichtbogenfinger jeweils zwei in Umfangsrichtung der Becherwand aufeinanderfolgende Fingerabschnitte auf, von denen ein becherrandferner Abschnitt eines ersten der Finger und die Achse zueinander windschief angeordnet sind und ein becherrandbildender Abschnitt eines zweiten der Finger mit Abstand in axialer Richtung zum becherrandfernen Abschnitt in der Becherwand gehalten ist. Wegen dieser Anordnung und Ausbildung der Lichtbogenfinger baut sich über dem gesamten Becherrand am Fusspunkt des Störlichtbogens ein starkes, überwiegend radial gerichtetes Magnetfeld auf. Es wirkt so auf den am Becherrand gehaltenen Fusspunkt des Lichtbogens stets eine grosse, tangential gerichtete, elektrodynamische Kraft, welche eine Rotation des Lichtbogenfusspunktes bis zum Erlöschen des Lichtbogen im Stromnulldurchgang veranlasst. Die Stetigkeit der Kraft ist dadurch gegeben, dass im Lichtbogenfusspunkt unabhängig von dessen aktueller Position auf dem Becherrand beständig ein radial gerichtetes starkes Magnetfeld aufrecht erhalten bleibt. Selbst beim Übergang von einem Finger auf den im Umfangsrichtung folgenden Finger bleibt dieses Magnetfeld erhalten, da mindestens einer der beiden übereinanderliegenden Fingerabschnitte vorwiegend in tangentialer Richtung fliessenden Strom mit gleichem Richtungssinn aufnimmt, welcher sich am Lichtbogenfusspunkt als vorwiegend axial geführter Lichtbogenstrom fortsetzt.

Eine vergleichsweise geringe Zahl an Lichtbogenfingern wird benötigt, wenn der becherrandbildende Abschnitt der Lichtbogenfinger vorwiegend tangential geführt ist. Die vorwiegend tangentiale Führung umfasst auch Krümmungen der becherrandbildenden Abschnitte in axialer Richtung.

In einer fertigungstechnisch besonders einfachen Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung sind die Lichtbogenfinger auf ihrer gesamten Länge und die Achse zueinander windschief angeordnet.

Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des Bauteils nach der Erfindung weisen die Lichtbogenfinger jeweils zwei vorwiegend tangential geführte Abschnitte auf, von denen einer am Becherboden angesetzt ist und der andere den Becherrand bildet, weist jeder Lichtbogenfinger einen zumindest in axialer Richtung geführten Mittelabschnitt auf, der den becherbodenseitigen Abschnitt mit dem becherrandbildenden Abschnitt verbindet, und ist der becherrandbildende Abschnitt eines ersten der Finger mit Abstand in axialer Richtung zum becherbodenseitigen Abschnitt eines zweiten der Finger in der Becherwand gehalten. Wegen dieser Anordnung und Ausbildung der Lichtbogenfinger baut sich über dem gesamten Becherrand am Fusspunkt des Störlichtbogens ein besonders starkes, überwiegend radial gerichtetes Magnetfeld auf. Es wird so dem den Störlichtbogen speisenden und sich im Störlichtbogen fortsetzenden Strom am Übergang von einem Finger zum anderen eine besonders gut ausgebildete Schleife aufgezwungen, die zu einem hohen radialen Magnetfeld führt und somit die Stromkommutation an der Übergangsstelle wesentlich erleichtert.

Mit Vorteil ist der Mittelabschnitt nicht nur in axialer Richtung, sondern zugleich auch in tangentialer Richtung geführt. Der Mittelabschnitt und die Achse sind dann zueinander windschief angeordnet. Der becherbodenseitige Abschnitt und der schiefgestellte Mittelabschnitt sorgen dann beim Übergang vom Mittelabschnitt auf den Becherrand für eine gute Stromschleifenbildung und damit für das erwünscht starke radiale Magnetfeld am Lichtbogenfusspunkt.

Ein ausreichend starkes Magnetfeld an der Übergangsstelle von einem Finger zum anderen kann auch dann erreicht werden, wenn der Mittelabschnitt überwiegend axial und gegebenenfalls radial geführt ist. Allerdings sollte dann der becherbodenseitige Abschnitt nur durch einen gegenüber dem Durchmesser des Abschnitts verhältnismässig schmalen Luftspalt vom becherrandbildenden Abschnitt getrennt sein, da sonst die radiale Komponente des Magnetfeldes am Ort des Lichtbogenfusspunktes zu gering werden kann.

Bei einer wirtschaftlich besonders vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemässen Bauteils ist die am Isolatorkopf vorgesehene Lichtbogenelektrode von einem das erste elektrische Potential zuführenden Stromanschluss gebildet. Diese Ausführungsform weist zugleich den Vorteil auf, dass ein Auswandern des Störlichtbogens von der sonst am Isolatorkopf vorgesehenen und Drehsinn aufweisenden Elektrode auf den Stromanschluss infolge der thermischen Wirkung des Störlichtbogens vermieden wird.

Gegenläufige Rotationen der Lichtbogenfusspunkte werden erreicht, wenn die am Isolatorkopf angeordnete Lichtbogenelektrode einen anderen Drehsinn aufweist als die am Isolatorfuss angeordnete Lichtbogenelektrode. Diese gegenläufigen Bewegungen führen zu einer besonders wirkungsvolle magnetischen Beblasung des Störlichtbogens.

Im allgemeinen ist beim erfindungsgemässen Bauteil der Isolator hohl ausgeführt und ist ein axial durch den Isolator geführtes Aktivteil vorgesehen. Daher sind besonders bevorzugte Bauteile sind Freiluftdurchführungen, Überspannungsableiter, insbesondere mit einem Aktivteil auf der Basis Metalloxid, Stromwandler, Spannungwandler oder Schalter. Hat das Bauteil hingegen nur stützende Funktion, so kann der Isolator aber auch massiv ausgebildet sein.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen des Bauteils nach der Erfindung sind nachfolgend beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigt:

Fig. 1: eine Seitenansicht eines als Überspannungsableiter ausgeführten Bauteils nach der Erfindung mit zwei Lichtbogenelektroden 4, 7, welche jeweils sechs Lichtbogenfinger enthalten,
Fig. 2: eine Seitenansicht der Lichtbogenelektrode 4 des Überspannungsableiters gemäss Fig.1, und
Fig.3: eine Aufsicht auf die Lichtbogenelektrode 4,
Fig.4: eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Lichtbogenelektrode 4, welche anstelle von sechs lediglich zwei Lichtbogenfinger enthält,
Fig.5: in perspektivischer Ansicht eine weitere Ausführungsform der Lichtbogenelektrode 4 mit sechs Lichtbogenfingern, jedoch mit gegenüber der Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 abgeänderten Lichtbogenfingern, und
Figuren 6 bis 9: weitere Ausführungsformen der Lichtbogenelektrode 4.

WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Der in Fig.1 dargestellte Überspannungsableiter weist einen nach Art einer Säule ausgeführten und beispielsweise von einem Polymer, etwa auf der Basis Epoxy oder Silikon, oder einer Keramik, etwa einem Porzellan, gebildeten Freiluftisolator 1 auf. Der Isolator ist hohl ausgebildet und weist ein längs einer Achse 2 (Säulenachse) angeordnetes, aus der Figur nicht ersichtliches Aktivteil auf mit mindestens einem nichtlinearen Widerstandselement, vorzugsweise auf der Basis von Metalloxid, wie insbesondere Zinkoxid.

Am Isolatorkopf ist ein auf ein erstes elektrisches Potential, beispielsweise Hochspannungspotential, führbares erstes Stromleitersystem vorgesehen. Das erste Stromleitersystem ist elektrisch leitend mit dem Kopfende des Aktivteils verbunden und weist einen mit einer Hochspannungsleitung verbindbaren Stromanschluss 3 und eine nach Art eines Bechers ausgebildete Lichtbogenelektrode 4 auf, welche nach unten zum Isolatorfuss hin geöffnet konzentrisch zur Achse 2 ausgerichtet ist. Diese Elektrode kann beispielsweise durch Giessen oder materialabhebend, etwa durch Drehen und Fräsen, gefertigt werden. Die Lichtbogenelektrode 4 ist konzentrisch umgeben von einer nach oben abgeschlossenen Abdeckhaube 5. Am Isolatorfuss ist ein auf ein zweites elektrisches Potential, beispielsweise Erdpotential, führbares zweites Stromleitersystem vorgesehen. Das zweite Stromleitersystem ist elektrisch leitend mit dem Fussende des Aktivteils verbunden und weist einen mit einem Erdleiter verbindbaren Stromanschluss 6 und eine nach Art eines Bechers ausgebildete Lichtbogenelektode 7 auf, welche nach oben zum Isolatorkopf hin geöffnet konzentrisch zur Achse 2 ausgerichtet ist. Die Lichtbogenelektrode 7 ist konzentrisch umgeben von einer nach oben abgeschlossenen Abdeckhaube 8. Die beiden Lichtbogenelektroden 4 und 7 bestehen aus elektrisch gutleitendem Material, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, etwa Messing. In besonders vorteilhafter Weise kann dieses Material Graphit oder ein anderes besonders abbrandfestes Material umfassen. Zumindest der nach unten weisende Rand 9 der Lichtbogenelektrode 4 bzw. der nach oben weisende Rand 10 der Lichtbogenelektrode 7 sind aus abbrandfestem Material gefertigt, beispielsweise einem hochschmelzenden Messing, einer Kupfer-Wolfram- oder Kupfer-Chrom-Legierung. Die beiden Lichtbogenelektroden 4 und 7 sind zueinander spiegelsymmetrisch angeordnet.

Der Aufbau der Lichtbogenelektrode 4 ist aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich. Diesen Figuren kann entnommen werden, dass die Lichtbogenelektrode 7 einen Becherboden 11 aufweist sowie eine sich an den Becherboden anschliessende und in Richtung der Achse 2 der Säule erstreckte Becherwand 12, in die sechs den Becherrand 9 bildende gleichartig ausgebildete und durch Luftspalte 13 voneinander beabstandete Lichtbogenfinger eingeformt sind. Aus der Fig.2 sind nur die vier Finger 21, 22, 23 und 24 ersichtlich. Diese Finger sind jeweils überwiegend in Umfangsrichtung erstreckt und weisen jeweils drei in axialer Richtung voneinander beabstandete und in Umfangsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte auf. Die drei Abschnitte sind nur für die beiden Finger 22 und 23 aus Fig.2 ersichtlich und sind der Reihe nach mit den Bezugszeichen a, b, c bzw. a', b', c' bezeichnet. Ein mit dem Bezugszeichen a bzw. a' markierter Abschnitt der Finger 22, 23 setzt am Boden 11 an und ist ebenso tangential geführt wie ein becherrandbildender Abschnitt c bzw. c'. Die beiden Abschnitte a und c bzw. a' und c' sind durch einen vorwiegend tangential, jedoch schief zur Achse 2, geführten, becherrandfernen Abschnitt b bzw. b' miteinander verbunden. Abschnitt b bzw. b' und Achse 2 sind zueinander windschief angeordnet. Der becherrandferne Abschnitt b' des Fingers 23 und der becherrandbildende Abschnitt c des Fingers 22 sind ebenso wie der becherrandferne Abschnitt b des Fingers 22 und ein becherrandbildender Abschnitt c" des Fingers 21 bzw. wie ein becherrandferner Abschnitt b" des Fingers 24 und der becherrandbildender Abschnitt c' des Fingers 23 übereinander mit axialem Abstand in der Becherwand 12 gehalten. Zentrisch zur Achse 2 ist im Becherboden 12 eine Öffnung 14 vorgesehen, durch die ein Abschnitt des lediglich in Fig.1 dargestellten Stromanschlusses 6 geführt ist.

Die Wirkungsweise dieses Überspannungsableiters ist wie folgt:

Tritt bei Betrieb des Überspannungsableiters in einer Hochspannungsanlage zwischen den Stromanschlüssen 3 und 6 am Aktivteil und/oder am Isolator 1 ein unerwünschter Störlichtbogen auf, so werden dessen Fusspunkte unter der Wirkung seines eigenen magnetischen Feldes jeweils an die Becherränder 9, 10 geführt. Der Lichtbogenstrom fliesst dann vom Stromanschluss 3 , den Becherboden 11, die Lichtbogenfinger, beispielsweise 21, 22, 23 oder 24, den Becherrand 9, den Lichtbogen, den Becherrand 10 und die Lichtbogenelektrode 7 zum Stromanschluss 6. Da die Becherränder 9, 10 gegenüber den Becherböden 11 voneinander einen vergleichsweise geringen Abstand aufweisen, wird durch die Becherränder eine geringe Schlagweite bestimmt und ist so ein sicheres Fussen des Lichtbogens und damit ein guter thermischer Schutz gewährleistet. Zudem wirkt auf den am Becherrand 9 gehaltenen Fusspunkt 15 des Lichtbogens (Fig.2) stets eine tangential gerichtete, grosse elektrodynamische Kraft, welche eine Rotation des Lichtbogens bis zu dessen Erlöschen im Stromnulldurchgang veranlasst. Die Stetigkeit der Kraft ist dadurch gegeben, dass im Lichtbogenfusspunkt 15 unabhängig von seiner Positionierung auf dem Becherrand 9 beständig ein radial nach innen gerichtetes starkes Magnetfeld aufrecht erhalten wird. Diese Stetigkeit ergibt sich aus der zuvor beschriebenen Ausbildung und Anordnung der Lichtbogenfinger. Fusst der Lichtbogen auf dem Abschnitt c des Fingers 22, so fliesst im Abschnitt c ein in Fig. 2 durch einen Pfeil bezeichneter Strom I, welcher sich im axial gerichteten Lichtbogen (als gezackter Pfeil in Fig. 1 dargestellt) fortsetzt. Der Strom bildet daher am Lichtbogenfusspunkt 15 eine gut ausgebildete Stromschleife und erzeugt am Ort des Fusspunktes 15 ein vom Betrachter weg, d.h. radial nach innen, gerichtetetes starkes Magnetfeld. Auf den Lichtbogen wirkt im Gegenuhrzeigersinn eine tangential gerichtete Kraft, welche den Fusspunkt 15 an den die beiden Finger 22 und 23 trennenden Luftspalt 13 führt. Unabhängig davon, ob der Fusspunkt 15 den Luftspalt noch nicht, teilweise oder bereits vollständig überwunden hat, bleibt das radial nach innen gerichtete Magnetfeld erhalten, da mindestens einer der beiden Abschnitte b' und c den Strom I aufnimmt. An dem dem Abschnitt c zugewandten Ende des Abschnitts c' bildet sich nach dem Kommutieren des Stroms I zwar keine so ausgeprägte Stromschleife aus wie an dem dem Abschnitt c' zugewandten Ende des Abschnitts c, da der Strom I im Abschnitt b' ja schräg zur Achse 2 geführt ist. Diese Stromschleife reicht aber aus, um ein das Weiterlaufen des Lichtbogenfusspunktes 15 bewirkendes, ausreichend grosses radiales Magnetfeld zu erzeugen.

Im Unterschied zur Ausführungsform der Lichtbogenelektrode gemäss den Figuren 2 und 3 weist die gemäss Fig.4 ausgeführte Lichtbogenelektrode 4 lediglich zwei Lichtbogenfinger 22 und 23 auf. Bei dieser Elektrode sind die becherrandfernen und becherrandbildenden Abschnitte b, c' und b', c beider Finger 22 und 23 wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit axialem Abstand zueinander angeordnet, so dass diese Ausführungsform die gleichen vorteilhaften Wirkungen aufweist. Fertigungstechnisch lässt sich diese Elektrode - allerdings auf Kosten der mechanischen Stabilität der Lichtbogenfinger - besonders einfach realisieren.

Durch den am Becherrand 11 ansetzenden, tangential geführten Abschnitt a' wird bei den Ausführungsformen nach den Figuren 2 bis 4 die Schleifenbildung verbessert und damit das radiale Magnetfeld erhöht. Weist der Luftspalt 13 zwischen zwei Lichtbogenfingern, beispielsweise 22, 23, nur eine verhältnismässig geringe Breite auf, so reicht das radiale Magnetfeld selbst dann aus, wenn der becherrandferne Abschnitt b' und Achse 2 nicht mehr windschief zueinander angeordnet sind, sondern der Abschnitt b' ohne tangentiale Komponente überwiegend axial (je nach Wandneigung auch mit radialer Komponente) geführt ist. Eine solche Ausführungsform der Elektrode 4 ist aus Fig.5 ersichtlich. Die durch den Übergang vom Abschnitt a' auf den senkrecht daran ansetzenden Anspruch b' bedingte Stromschleife erzeugt ein Magnetfeld, dessen Komponente in radialer Richtung ausreicht, um den Lichtbogenfusspunkt auf dem Becherrand 9 am Übergang von einem Lichtbogenfinger 23 zum benachbarten 22 weiterzuführen.

Die Lichtbogenfinger, z. B. 22 bis 23, müssen nicht notwendigerweise einen ausschliesslich tangential geführten becherrandbildenden Fingerabschnitt c bzw. c' aufweisen. Schleifenbildung und ein ausreichend hohes Radialfeld werden auch dann noch erreicht, wenn die Lichtbogenfinger und die Achse 12 zueinander windschief angeordnet sind (Ausführungsform der Elektrode 4 gemäss Fig.6) oder wenn nur der becherrandferne Abschnitt b, b' und die Achse 2 windschief zueinander angeordnet sind, der becherrandbildende Abschnitt c, c' jedoch tangential (Ausführungsform der Elektrode 4 gemäss Fig.7) oder gekrümmt geführt ist (Ausführungsform der Elektrode 4 gemäss Fig.7 mit gestrichelt gezeichnetem becherrandbildendem Abschnitt c' des Lichtbogenfingers 23'). Wichtig ist jedoch, dass becherrandbildender c und becherrandferner Abschnitt b' aufeinanderfolgender Lichtbogenfinger 22, 23 übereinander mit axialem Abstand in der Becherwand 11 gehalten sind.

Bei den in den Figuren 6 und 7 dargestellten Ausführungsformen der Elektrode 4 setzen die Lichtbogenfinger mit dem schief zur Achse 2 geführten Abschnitt b, b' am Becherboden 11 an. Der bei den Ausführungsformen gemäss den Figuren 2 bis 5 vorhandene tangential geführte Abschnitt a, a' kann daher grundsätzlich entfallen, da im allgemeinen die Abschnitte b, c und b', c' aufeinanderfolgender Lichtbogenfinger 22, 23 bei Stromfluss ein ausreichend hohes radiales Magnetfeld bereitstellen können.

Durch die beiden aus einem isolierenden Material, wie vorzugsweise einem Polymer auf der Basis Silikon, Epoxy, Polycarbonat oder Polyamid, dem mit Vorteil Füllstoffe, wie insbesondere flammhemmende Magerstoffe, zugesetzt sind, werden die Lichtbogenelektrode 4, 7 vor Berührung, beispielsweise durch Tiere oder durch herabfallendes Gut, geschützt. Zugleich wird auch die Umgebung vor der Einwirkung von aufgeheiztem Material geschützt, welches unter der Wirkung des Störlichtbogens gegebenenfalls vom Bauteil weggeschleudert wird und ein nicht unerhebliches Brandrisiko darstellt. Derart geschützte Bauteile können daher problemlos in Trockengebieten mit brandgefährdeter Vegetation, wie vertrocknetes Gras oder Buschwerk, eingesetzt werden.

Bei den Ausführungsformen der Elektrode 4 gemäss den Figuren 8 und 9 sind in den Becherboden 11 sechs Materialausnehmungen 16 eingeformt, welche jeweils in einen der Luftspalte 13 münden. Diese Ausführungsformen der Elektrode können in einfacher Weise durch Stanzen und Kaltverformen eines Blechs, gebildet werden, beispielsweise durch Stanzen eines flachen, die Materialausnehmungen enthaltenden Vorläuferkörpers 25 der Elektrode aus dem Blech und anschliessendes Verbiegen eines zwischen je zwei Materialausnehmungen 16 befindlichen Blechlappens unter Bildung von sechs Kontaktfingern und der dazwischen angeordneten Luftspalte 13 (aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in den Figuren 8 und 9 nur vier Finger 21 bis 24 bezeichnet). Hierbei kann in fertigungstechnisch besonders einfacher Weise ein nach Art eines Polygons ausgeführter Becherboden 11 erreicht werden, an dessen Ecken jeweils eine der Materialausnehmungen 16 angeordnet ist (Ausführungsform nach Fig. 8 mit einem nach Art eines Polygons ausgebildeten Becherrand). Es kann aber auch eine Ausführungsform der Elektrode 4 erreicht werden mit einer entsprechend der Ausführungsform gemäss den Figuren 2 bis 5 kreisrunden Ausbildung des Becherrandes 9.

Die Becherwand 12 ist in allen dargestellten Ausführungsbeispielen überwiegend um einen Winkel von 90° gegenüber dem Becherboden11 geneigt, kann aber auch, ohne die zuvor beschriebenen vorteilhaften Wirkungen zu verlieren, einen davon abweichenden Winkel von höchstens 150° und mindestens 30° einschliessen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1: Isolator
2: Achse
3, 6: Stromanschlüsse
4, 7: Lichtbogenelektroden
5,8: Abdeckhauben
9, 10: Becherränder
11: Becherboden
12: Becherwand
13: Luftspalte
14: Öffnung
15: Lichtbogenfusspunkt
16: Materialausnehmungen
21, 22, 23, 24: Lichtbogenfinger
25: Vorläuferkörper
a, a', a", b, b', c, c', c": Abschnitte der Lichtbogenfinger
I: Speisestrom des Lichtbogens

Claims

Störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil mit

einem nach Art einer Säule ausgebildeten Isolator (1),

einem am Isolatorkopf vorgesehenen und auf ein ersten elektrisches Potential führbaren ersten Stromleitersystem, und mit

einem am Isolatorfuss vorgesehenen und auf ein zweites elektrisches Potential führbaren zweiten Stromleitersystem,

bei dem das erste und das zweite Stromleitersystem jeweils eine Lichtbogenelektrode (4, 7) aufweisen zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen erstem und zweitem Stromleitersystem auftretenden Störlichtbogens, und bei dem mindestens eine der beiden Lichtbogenelektroden (4, 7) nach Art eines Bechers ausgebildet ist und mindestens zwei in die Becherwand (12) eingeformte und den Becherrand (9) bildende Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) jeweils zwei in Umfangsrichtung der Becherwand (12) aufeinanderfolgende Fingerabschnitte (b, c; b',c'; b", c") aufweisen, von denen ein becherrandferner Abschnitt (b') eines ersten der Finger (23) und die Achse (2) zueinander windschief angeordnet sind und ein becherrandbildender Abschnitt (c) eines zweiten der Finger (22) mit Abstand in axialer Richtung zum becherrandfernen Abschnitt (b') in der Becherwand (12) gehalten ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der becherrandbildende Abschnitt (c, c', c") der Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) vorwiegend tangential geführt ist.
Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenfinger (22, 23) und die Achse (2) zueinander windschief angeordnet sind.
Störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil mit

einem nach Art einer Säule ausgebildeten Isolator (1),

einem am Isolatorkopf vorgesehenen und auf ein ersten elektrisches Potential führbaren ersten Stromleitersystem, und mit

einem am Isolatorfuss vorgesehenen und auf ein zweites elektrisches Potential führbaren zweiten Stromleitersystem, bei dem das erste und das zweite Stromleitersystem jeweils eine Lichtbogenelektrode (4, 7) aufweisen zur Aufnahme eines bei einer Entladung zwischen erstem und zweitem Stromleitersystem auftretenden Störlichtbogens, und bei dem mindestens eine der beiden Lichtbogenelektroden (4, 7) nach Art eines Bechers ausgebildet ist und mindestens zwei in die Becherwand (12) eingeformte und den Becherrand (9) bildende Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) aufweist,

dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) jeweils zwei vorwiegend tangential geführte Abschnitte (a, c; a', c'; a", c") aufweisen, von denen einer (a, a', a") am Becherboden (11) angesetzt ist und der andere (c, c', c") den Becherrand (9) bildet,
dass jeder Lichtbogenfinger (21, 22, 23, 24) einen zumindest in axialer Richtung geführten Mittelabschnitt (b, b', b") aufweist, der den becherbodenseitigen Abschnitt (a, a', a") mit dem becherrandbildenden Abschnitt (c, c', c") verbindet, und
dass der becherrandbildende Abschnitt (c) eines ersten der Finger (22) mit Abstand in axialer Richtung zum becherbodenseitigen Abschnitt (a') eines zweiten der Finger (23) in der Becherwand (12) gehalten ist.
Bauteil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (b, b', b") zusätzlich auch tangential geführt ist.
Bauteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelabschnitt (b, b', b") überwiegend axial und gegebenenfalls radial geführt ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Becherboden (11) mindestens zwei Materialausnehmungen (16) eingeformt sind, welche jeweils in einen zwischen dem ersten (23) und dem zweiten (22) oder dem dritten Kontaktfinger (24) vorgesehenen Luftspalt (13) münden.
Bauteil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherrand (11) Kreis- oder Polygonform aufweist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Becherboden (11) nach Art eines Polygons ausgeführt ist, an dessen Ecken jeweils eine der Materialausnehmungen (16) angeordnet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Becherwand (12) um einen Winkel zwischen 30° und 150° gegenüber dem Becherboden (11) geneigt angeordnet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die am Isolatorkopf vorgesehene Lichtbogenelektrode (4) von einem das erste elektrische Potential zuführenden Stromanschluss (3) gebildet ist.
Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die am Isolatorkopf angeordnete Lichtbogenelektrode (4) einen anderen Drehsinn aufweist als die am Isolatorfuss angeordnete Lichtbogenelektrode (7).
Lichtbogenelektrode (4, 7) für ein störlichtbogengeschütztes elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 12.