EP2212977A1 - Overvoltage arrester having thermal overload protection - Google Patents

Overvoltage arrester having thermal overload protection

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Publication number
EP2212977A1
EP2212977A1 EP08852515A EP08852515A EP2212977A1 EP 2212977 A1 EP2212977 A1 EP 2212977A1 EP 08852515 A EP08852515 A EP 08852515A EP 08852515 A EP08852515 A EP 08852515A EP 2212977 A1 EP2212977 A1 EP 2212977A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
surge arrester
ventilation channel
melting
electrodes
cover
Prior art date
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Granted
Application number
EP08852515A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2212977B1 (en
Inventor
Rainer Morczinek
Gero Zimmermann
Peter Bobert
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.)
TDK Electronics AG
Original Assignee
Epcos AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Epcos AG filed Critical Epcos AG
Publication of EP2212977A1 publication Critical patent/EP2212977A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP2212977B1 publication Critical patent/EP2212977B1/en
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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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
    • H01T1/15—Details of spark gaps for protection against excessive pressure

Definitions

  • the invention relates to a Studentsnapssabieiter with thermal overload protection and its use and a method for protecting a surge arrester before thermal overload.
  • An object to be solved is to provide a thermal overload protection for a surge arrester and a method that safely and easily protect the surge arrester from thermal overload.
  • the surge arrester has at least two electrodes, wherein at least one of the electrodes has a
  • the surge arrester may be both a two- and a three-electrode arrester, at least one of the outer electrodes being provided with a ventilation channel.
  • the electrodes may be formed as opposing pin electrodes.
  • an electrode may be designed as a tube electrode into which protrudes a pin electrode.
  • the electrodes of the surge arrester are connected together by means of a tubular insulator, preferably a ceramic cylinder, to form a surge arrester.
  • the interior of the surge arrester is gas-tight against the environment. Inside the surge arrester there is a gas.
  • arcing occurs when a certain threshold voltage is exceeded.
  • the arc is maintained by the feeding current as long as the electrical conditions for the arc are met.
  • the arc creates thermal stress on the surge arrester which must not exceed specified values for the surge arrester and its installation environment.
  • the surge arrester is thermally stressed during a load with direct or alternating voltages or with direct or alternating currents. Especially with Blitzcid. Surge currents, the surge arrester is thermally stressed.
  • the fuser is configured to melt when heated.
  • the ventilation channel serves to connect the interior of the surge arrester to an outside area of the surge arrester. When the melting element melts, the atmosphere of the outer region, generally air, passes via the ventilation channel into the interior of the surge arrester and extinguishes the arc. This will break the circuit.
  • the ventilation channel is arranged in a pin electrode.
  • the ventilation channel is arranged in an outer electrode or a tube electrode. Due to the inflow of air into the interior of the surge arrester it is prevented that a thermal overloading leads to an inadmissibly high heating of the surge arrester. By inadmissibly high
  • Heating causes the danger that the surge arrester will catch fire. Overheating of the surge arrester is intentionally prevented by the air supply, since a separation from the circuit takes place when the air flows in.
  • the ventilation duct is preferably closed in one embodiment at its end of the electrode facing the outer region of the overvoltage element by means of a melting element.
  • the melting element has the properties of a low-melting solder.
  • the fusible element has the properties of a brazing alloy.
  • the melting element is formed so that upon heating of the surge arrester, the fuse element has holes through which the air passes into the interior of the surge arrester.
  • the electrodes of the surge arrester have such a large distance that a flashover voltage in air is higher than the predetermined ignition voltage of the surge arrester. In the case of incoming air, no further sparking can therefore occur with the applied voltage, as a result of which the danger of inadmissibly high heating of the surge arrester can be virtually prevented.
  • the Ignition voltage of the ventilated Studentsnapssabieiters thus has a significantly higher value compared to the applied voltage.
  • the ventilation channel is closed with a low-melting solder.
  • the solder thus forms a Lotpfropfen.
  • the surge arrester is closed gas-tight in the functional normal state.
  • the melting element is preferably set up in such a way that the melting element melts and releases the ventilation channel at least so far that the surge arrester is ventilated from outside by means of air supply. The melting temperature of the fusible element allows the temperature at which the surge absorber is vented to be determined and thus separated from the circuit.
  • a cover disk is arranged on the outside of the melting element.
  • the melting element is in this embodiment preferably between the outer end of the ventilation channel and the cover.
  • the cover is preferably made of copper. However, the cover may also consist of another, preferably heat-resistant, material.
  • the cover is mounted in such a way that the functional state of the surge arrester is indicated by the cover. In preferably lying arrangement of the surge arrester, it is thus possible that is indicated by the cover, whether the surge arrester is already ventilated or not. In unventilated, and thus functional state of the surge arrester, the cover is on the fuse. In case of inadmissible heating, the melting element melts, whereby the cover disc detaches from the melting element and in particular by the weight of the cover disc releases from its original position. The cover either falls completely off the electrode or at least moves away from its original position.
  • a mechanical spring is arranged on the cover.
  • the spring is arranged in such a way that the cover disk is released from the melting element or from the original position by the force of the spring and pressed onto a contact element located in the vicinity. Through the contact of the Cover with the contact element, an electrical contact is closed and generates an electrical signal. This electrical signal can be used for further processing, for example, to display the functional state of the surge arrester.
  • the surge arrester is used in a telecommunication device, for example a telecommunication network.
  • a telecommunication device for example a telecommunication network.
  • Surge arrester is not limited in its use to telecommunications networks and can also be used in any other electrical circuit in which high voltages must be dissipated by means of a surge arrester.
  • the surge arrester is suitable for lightning protection applications in which the surge arrester is or can be at mains voltage at least at times.
  • the surge arrester is particularly suitable in the field of network protection, i. in the power supply of buildings (230 V mains), to be used against lightning surges and surges.
  • a load that lasts longer in the event of a fault for example when a mains current is transmitted via a telecommunications network or a network
  • the surge absorber may become excessively hot, possibly resulting in a high voltage Fire would result.
  • a surge arrester as described above, this excessive heating is prevented since, when the surge arrester is vented, there is disconnection from the circuit and the surge arrester cools.
  • a cover plate is released from its original position when the melting element melts.
  • the cover disc thus preferably moves away from its original position on the outside of the electrode.
  • the cover plate is melted during melting of the fusible element
  • FIG. 1 shows an electrode of a surge arrester with a ventilation channel, which is closed with a melting element
  • FIG. 2 shows an electrode of a surge absorber with a cover disc resting on the
  • Melting element is located above the ventilation channel
  • FIG. 3 shows a schematic sketch of a
  • FIG. 4 shows a schematic sketch of an electrode of a surge arrester, in which the
  • Cover is provided with a mechanical spring.
  • FIG. 1 shows a cross-section of a first embodiment of an electrode 1 of a surge arrester.
  • the electrode 1 preferably has a ventilation channel 2 which connects the interior of a surge arrester to the external environment.
  • the ventilation channel 2 is preferably provided at its outer end with a melting element 3, which closes the surge arrester gas-tight.
  • the melting element can be used as a solder plug be educated.
  • the ventilation channel 2 is preferably arranged such that the end face of the electrode 1 in the interior region of the surge arrester has a homogeneous electrode end face. Between the inner faces of the electrodes 1 of a surge arrester, the formation of the spark gap.
  • first bore which leads transversely through the electrode 1 and is open at both ends to the interior of the electrode 1.
  • a perpendicular to the first bore arranged second bore forms together with the first bore the ventilation channel 2.
  • At the outer end of the second bore of the ventilation channel 2 is sealed gas-tight with a fusible element 3.
  • the ventilation duct 2 can have any shape which is suitable for connecting the environment of the surge arrester to the interior, so that air can reach the interior of the surge arrester.
  • the ventilation channel preferably does not terminate in the region of the inner end face of the electrode 1.
  • FIG. 2 shows a further embodiment of the electrode 1 of a surge arrester in cross section.
  • the ventilation channel 2 is closed at the outer end with a melting element 3 and a cover 4 gas-tight.
  • the cover 4 is fixed by the fusible element 3 in its position. In the event of an excessively high heating of the surge arrester, the melting element 3 melts, as a result of which the cover plate 4 is released from the melting element 3. In the case of horizontal installation of the surge arrester, the cover plate 4 would detach from the fusible element 3 in the event of melting of the fusible element 3 and slip or even fall off completely. The position of the cover 4 thus serves as an indicator of whether the Matternapssabieiter is ventilated or is still intact. If the surge arrester is intact, the cover 4 is in its original position on the fusible element 3. If the surge arrester is vented and thus unusable, the cover 4 is at least removed from its original position, or the cover 4 has completely cleared away from it.
  • FIG. 3 shows a schematic sketch of a 2-electrode surge arrester.
  • the surge arrester has two electrodes 1, of which at least one of the two electrodes 1 has a ventilation channel 2.
  • the ventilation channel is sealed gas-tight with a fusible element 3.
  • a tubular cylinder 5 is arranged as an insulator, which together with the two electrodes 1 forms the actual surge arrester.
  • the cylinder 5 is preferably formed of a ceramic material. Together with the two electrodes 1, the cylinder 5 forms a gas-tight closed interior of the surge arrester.
  • the distance between the two electrodes 1 of the surge arrester is so large that a flashover voltage between the two electrodes 1 in air is higher than the predetermined ignition voltage of the surge arrester.
  • FIG. 4 shows an electrode 1 of a further embodiment of the surge arrester in cross section.
  • the ventilation duct 2 of the electrode 1 is provided with a Fused 3 gas-tight.
  • a cover 4 is arranged on the fusible element 3, that between the electrode 1 and the cover 4, a spring 6 is arranged.
  • the cover 4 is fixed by the fusible element 3.
  • the melting element 3 melts.
  • the cover 4 is released from the fusible element 3 and is pressed by the spring 6 on a contact element 7, which is arranged on the end face of the surge arrester.
  • a signal is triggered by the contact element, which is forwarded via a signal line 8 to an evaluation device, which is not shown in this figure.
  • the signal of the contact element 7 is thus suitable, the
  • Melting element is closed, wherein the center electrode has direct contact to the outside. Furthermore, it is also possible to choose the shape and shape of the ventilation duct otherwise than shown.
  • the surge arrester is not limited to the number of schematically illustrated elements. The description of the objects and methods disclosed herein is not limited to the individual specific embodiments. Rather, the features of the individual embodiments, as far as technically feasible, can be combined as desired.

Landscapes

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

Abstract

A surge arrester is described which includes at least two electrodes. At least one of the electrodes includes a ventilation channel. The internal area of the surge arrester is connected to an external area of the surge arrester via the ventilation channel, wherein the ventilation channel is closed by means of a fusible element. The fusible element is preferably arranged at that end of the ventilation channel which faces the external area of the surge element.

Description

Beschreibungdescription
Überspannungsabieiter mit thermischem ÜberlastschutzSurge arrester with thermal overload protection
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter mit thermischem Überlastschutz sowie dessen Verwendung und ein Verfahren zum Schutz eines Überspannungsabieiters vor thermischer Überlastung.The invention relates to a Überspannungsabieiter with thermal overload protection and its use and a method for protecting a surge arrester before thermal overload.
Aus der Druckschrift DE 10059534 Cl ist ein Überspannungsabieiter bekannt.From the document DE 10059534 Cl a Überspannungsabieiter is known.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, einen thermischen Überlastschutz für einen Überspannungsabieiter und ein Verfahren anzugeben, die den Überspannungsabieiter sicher und einfach vor thermischer Überlast schützen.An object to be solved is to provide a thermal overload protection for a surge arrester and a method that safely and easily protect the surge arrester from thermal overload.
Diese Aufgabe wird durch einen Überspannungsabieiter gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a surge arrester according to claim 1.
Des weiteren wird die Aufgabe gemäß einem Verfahren nach Anspruch 11 gelöst.Furthermore, the object is achieved according to a method according to claim 11.
Der Überspannungsabieiter weist wenigstens zwei Elektroden auf, wobei wenigstens eine der Elektroden einenThe surge arrester has at least two electrodes, wherein at least one of the electrodes has a
Belüftungskanal aufweist. Bei dem Überspannungsabieiter kann es sich sowohl um einen Zwei- als auch um einen Dreielektrodenüberspannungsableiter handeln, wobei wenigstens eine der äußeren Elektroden mit einem Belüftungskanal versehen ist. Die Elektroden können als sich gegenüberstehende Stiftelektroden ausgebildet sein. Alternativ kann eine Elektrode als Rohrelektrode ausgeführt sein, in die eine Stiftelektrode hineinragt. Die Elektroden des Überspannungsabieiters sind mittels eines röhrenförmigen Isolators, vorzugsweise eines Keramikzylinders miteinander zu einem Überspannungsabieiter verbunden. Der Innenraum des Überspannungsabieiters ist gegenüber der Umgebung gasdicht verschlossen. Im Innenraum des Überspannungsabieiters befindet sich ein Gas.Has ventilation duct. The surge arrester may be both a two- and a three-electrode arrester, at least one of the outer electrodes being provided with a ventilation channel. The electrodes may be formed as opposing pin electrodes. Alternatively, an electrode may be designed as a tube electrode into which protrudes a pin electrode. The electrodes of the surge arrester are connected together by means of a tubular insulator, preferably a ceramic cylinder, to form a surge arrester. The interior of the surge arrester is gas-tight against the environment. Inside the surge arrester there is a gas.
Im Inneren des Überspannungsabieiter kommt es bei Überschreiten einer bestimmten Grenzspannung zu einem Lichtbogenüberschlag. Der Lichtbogen wird durch den speisenden Strom aufrecht erhalten, solange die elektrischen Bedingungen für den Lichtbogen gegeben sind. Der Lichtbogen erzeugt eine thermische Belastung des Überspannungsabieiters, die für den Überspannungsabieiter und seine Einbau-Umgebung spezifizierte Werte nicht überschreiten darf. Andererseits wird der Überspannungsabieiter bei einer Beanspruchung mit Gleich- oder Wechselspannungen bzw. mit Gleich- oder Wechselströmen thermisch belastet. Insbesondere bei Blitzbzw. Stoßströmen wird der Überspannungsabieiter thermisch belastet.Inside the surge arrester, arcing occurs when a certain threshold voltage is exceeded. The arc is maintained by the feeding current as long as the electrical conditions for the arc are met. The arc creates thermal stress on the surge arrester which must not exceed specified values for the surge arrester and its installation environment. On the other hand, the surge arrester is thermally stressed during a load with direct or alternating voltages or with direct or alternating currents. Especially with Blitzbzw. Surge currents, the surge arrester is thermally stressed.
Das Schmelzelement ist derart eingerichtet, dass es bei Erwärmung schmilzt. Der Belüftungskanal dient dazu, den Innenraum des Überspannungsabieiters mit einem Außenbereich des Überspannungsabieiters zu verbinden. Beim Schmelzen des Schmelzelements gelangt die Atmosphäre des Außenbereichs, in der Regel Luft, über den Belüftungskanal in den Innenraum des Überspannungsabieiters und löscht den Lichtbogen. Dadurch wird der Stromkreis unterbrochen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist der Belüftungskanal in einer Stiftelektrode angeordnet. In einer alternativen Ausführungsform ist der Belüftungskanal in einer Außenelektrode oder einer Rohrelektrode angeordnet. Durch das Einströmen von Luft in den Innenraum des Überspannungsabieiters wird verhindert, dass es durch eine thermische Überbelastung zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsabieiters kommt. Durch unzulässig hoheThe fuser is configured to melt when heated. The ventilation channel serves to connect the interior of the surge arrester to an outside area of the surge arrester. When the melting element melts, the atmosphere of the outer region, generally air, passes via the ventilation channel into the interior of the surge arrester and extinguishes the arc. This will break the circuit. In a particularly advantageous embodiment, the ventilation channel is arranged in a pin electrode. In an alternative embodiment, the ventilation channel is arranged in an outer electrode or a tube electrode. Due to the inflow of air into the interior of the surge arrester it is prevented that a thermal overloading leads to an inadmissibly high heating of the surge arrester. By inadmissibly high
Erwärmung besteht die Gefahr, dass der Überspannungsabieiter in Brand gerät. Durch die Luftzufuhr wird gezielt eine Überhitzung des Überspannungsabieiters verhindert, da bei einströmender Luft eine Trennung vom Stromkreis erfolgt.Heating causes the danger that the surge arrester will catch fire. Overheating of the surge arrester is intentionally prevented by the air supply, since a separation from the circuit takes place when the air flows in.
Der Belüftungskanal ist vorzugsweise in einer Ausführungsform an seinem dem Außenbereich des Überspannungselements zugewandten Endes der Elektrode mittels eines Schmelzelements verschlossen .The ventilation duct is preferably closed in one embodiment at its end of the electrode facing the outer region of the overvoltage element by means of a melting element.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist das Schmelzelement die Eigenschaften eines niedrigschmelzenden Lotes auf. Es ist jedoch auch möglich, dass das Schmelzelement die Eigenschaften eines Hartlotes aufweist.In an advantageous embodiment, the melting element has the properties of a low-melting solder. However, it is also possible that the fusible element has the properties of a brazing alloy.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Schmelzelement so ausgebildet, dass bei Erwärmung des Überspannungsabieiters das Schmelzelement Löcher aufweist, durch die die Luft in den Innenraum des Überspannungsabieiters gelangt.In a preferred embodiment, the melting element is formed so that upon heating of the surge arrester, the fuse element has holes through which the air passes into the interior of the surge arrester.
In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Elektroden des Überspannungsabieiters einen so großen Abstand auf, dass eine Überschlagspannung an Luft höher ist, als die vorgegebene Zündspannung des Überspannungsabieiters. Bei einströmender Luft kann es somit bei der anliegenden Spannung zu keiner weiteren Funkenbildung mehr kommen, wodurch sich die Gefahr einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsabieiters nahezu verhindern lässt. Die Zündspannung des belüfteten Überspannungsabieiters weist somit im Vergleich zur anliegenden Spannung einen wesentlichen höheren Wert auf.In a preferred embodiment, the electrodes of the surge arrester have such a large distance that a flashover voltage in air is higher than the predetermined ignition voltage of the surge arrester. In the case of incoming air, no further sparking can therefore occur with the applied voltage, as a result of which the danger of inadmissibly high heating of the surge arrester can be virtually prevented. The Ignition voltage of the ventilated Überspannungsabieiters thus has a significantly higher value compared to the applied voltage.
Durch das Eindringen von Luft in den Innenraum desDue to the ingress of air into the interior of the
Überspannungsabieiters wird der Überspannungsabieiter somit vom Stromkreis, der durch den Überspannungsabieiter im Normalfall verbunden ist, getrennt.Überspannungsabieiters the surge arrester thus the circuit which is connected by the surge arrester normally disconnected.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Belüftungskanal mit einem niedrig schmelzenden Lot verschlossen. Das Lot bildet also einen Lotpfropfen. Der Überspannungsabieiter ist im funktionsfähigen Normalzustand gasdicht verschlossen. Bei unzulässig hoher Erwärmung ist das Schmelzelement vorzugsweise so eingerichtet, dass das Schmelzelement schmilzt und dem Belüftungskanal zumindest so weit frei gibt, dass der Überspannungsabieiter mittels Luftzufuhr von Außen belüftet wird. Durch die Schmelztemperatur des Schmelzelements lässt sich die Temperatur festlegen, bei der der Überspannungsabieiter belüftet wird, und somit vom Stromkreis getrennt ist.In a preferred embodiment, the ventilation channel is closed with a low-melting solder. The solder thus forms a Lotpfropfen. The surge arrester is closed gas-tight in the functional normal state. In the event of excessively high heating, the melting element is preferably set up in such a way that the melting element melts and releases the ventilation channel at least so far that the surge arrester is ventilated from outside by means of air supply. The melting temperature of the fusible element allows the temperature at which the surge absorber is vented to be determined and thus separated from the circuit.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist Außen an dem Schmelzelement eine Abdeckscheibe angeordnet. Das Schmelzelement befindet sich in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwischen dem äußeren Ende des Belüftungskanals und der Abdeckscheibe.In a further preferred embodiment, a cover disk is arranged on the outside of the melting element. The melting element is in this embodiment preferably between the outer end of the ventilation channel and the cover.
Die Abdeckscheibe besteht vorzugsweise aus Kupfer. Die Abdeckscheibe kann jedoch auch aus einem anderen, vorzugsweise hitzebeständigen, Material bestehen. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die Abdeckscheibe in der Art angebracht, dass durch die Abdeckscheibe der Funktionszustand des Überspannungsabieiters angezeigt wird. Bei vorzugsweise liegender Anordnung des Überspannungsabieiters ist es somit möglich, dass durch die Abdeckscheibe angezeigt wird, ob der Überspannungsabieiter bereits belüftet ist oder nicht. Bei unbelüftetem, und somit funktionsfähigem Zustand des Überspannungsabieiters befindet sich die Abdeckscheibe auf dem Schmelzelement. Bei unzulässiger Erwärmung schmilzt das Schmelzelement, wodurch sich die Abdeckscheibe von dem Schmelzelement löst und insbesondere durch das Gewicht der Abdeckscheibe von ihrer ursprünglichen Position löst. Dabei fällt die Abdeckscheibe entweder komplett von der Elektrode ab oder entfernt sich zumindest von ihrer ursprünglichen Position. Dadurch ist es möglich, aus der Position der Abdeckscheibe mit Bezug auf den Überspannungsabieiter auf dessen Funktionszustand zu schließen. Der Betrachter kann somit durch einen Blick auf die Stirnseite des Überspannungsabieiters sofort feststellen, ob der Überspannungsabieiters noch in intaktem Zustand, also unbelüftet ist, oder ob er in Folge von unzulässig hoher Erwärmung belüftet ist, und somit für seine ursprüngliche Verwendung nicht mehr zur Verfügung steht und ausgetauscht werden muss.The cover is preferably made of copper. However, the cover may also consist of another, preferably heat-resistant, material. In a particularly advantageous embodiment, the cover is mounted in such a way that the functional state of the surge arrester is indicated by the cover. In preferably lying arrangement of the surge arrester, it is thus possible that is indicated by the cover, whether the surge arrester is already ventilated or not. In unventilated, and thus functional state of the surge arrester, the cover is on the fuse. In case of inadmissible heating, the melting element melts, whereby the cover disc detaches from the melting element and in particular by the weight of the cover disc releases from its original position. The cover either falls completely off the electrode or at least moves away from its original position. This makes it possible to close from the position of the cover with respect to the surge arrester to its functional state. The viewer can thus determine immediately by looking at the front of the surge arrester, whether the surge arrester is still intact, so unventilated, or whether it is ventilated as a result of excessive heating, and thus is no longer available for its original use and needs to be replaced.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist an der Abdeckscheibe eine mechanische Feder angeordnet.In a further preferred embodiment, a mechanical spring is arranged on the cover.
Bei geschmolzenem Schmelzelement ist die Feder derart angeordnet, dass die Abdeckscheibe durch die Kraft der Feder von dem Schmelzelement beziehungsweise von der ursprünglichen Position gelöst wird und auf ein in der Nähe befindliches Kontaktelement gedrückt wird. Durch den Kontakt der Abdeckscheibe mit dem Kontaktelement wird ein elektrischer Kontakt geschlossen und ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses elektrische Signal kann zur weiteren Verarbeitung, beispielsweise zur Anzeige des Funktionszustands des Überspannungsabieiters genutzt werden. DerIn the case of a molten melting element, the spring is arranged in such a way that the cover disk is released from the melting element or from the original position by the force of the spring and pressed onto a contact element located in the vicinity. Through the contact of the Cover with the contact element, an electrical contact is closed and generates an electrical signal. This electrical signal can be used for further processing, for example, to display the functional state of the surge arrester. Of the
Überspannungsabieiter ist in dieser Ausführungsform somit auch für eine stehende Anordnung ausgelegt.Überspannungsabieiter is thus designed for a standing arrangement in this embodiment.
Bevorzugt wird der Überspannungsabieiter in einer Telekommunikationseinrichtung, beispielsweise einem Telekommunikationsnetzwerk verwendet. DerPreferably, the surge arrester is used in a telecommunication device, for example a telecommunication network. Of the
Überspannungsabieiter ist in seiner Verwendung nicht auf Telekommunikationsnetzwerke eingeschränkt und kann auch in jeder anderen elektrischen Schaltung verwendet werden, in der hohe Spannungen mittels eines Überspannungsabieiters abgeführt werden müssen. Insbesondere ist der Überspannungsabieiter für Blitzschutzanwendungen geeignet, bei denen der Überspannungsabieiter zumindest zeitweise an Netzspannung liegt, bzw. liegen kann. Der Überspannungsabieiter ist insbesondere dazu geeignet, im Bereich des Netzschutzes, d.h. in der Stromversorgung von Gebäuden (230 V-Netz) , zum Schutz vor Blitzstoßströmen und Überspannungen eingesetzt zu werden.Surge arrester is not limited in its use to telecommunications networks and can also be used in any other electrical circuit in which high voltages must be dissipated by means of a surge arrester. In particular, the surge arrester is suitable for lightning protection applications in which the surge arrester is or can be at mains voltage at least at times. The surge arrester is particularly suitable in the field of network protection, i. in the power supply of buildings (230 V mains), to be used against lightning surges and surges.
Überspannungsabieiter dienen dazu, hohe pulsförmigeSurge Arrester serve to high pulse-shaped
Spannungen von einigen kV und Ströme von einigen kA in sehr kurzer Zeit kurzzuschließen beziehungsweise zur Erde abzuleiten. Eine im Fehlerfall länger andauernde Belastung, zum Beispiel wenn ein Netzstrom über ein Telekommunikationsnetzwerk beziehungsweise einenTo short-circuit voltages of a few kV and currents of a few kA in a very short time or to derive them to ground. A load that lasts longer in the event of a fault, for example when a mains current is transmitted via a telecommunications network or a network
Spannungsabieiter kurzgeschlossen ist (Power Cross) , kann es zu einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsabieiters kommen, was möglicherweise zu einem Brand führen würde. Durch einen wie oben beschriebenen Überspannungsabieiter wird diese übermäßige Erhitzung verhindert, da bei Belüftung des Überspannungsabieiters eine Trennung vom Stromkreis erfolgt und der Überspannungsabieiter abkühlt.If the voltage supply is short-circuited (Power Cross), the surge absorber may become excessively hot, possibly resulting in a high voltage Fire would result. By means of a surge arrester as described above, this excessive heating is prevented since, when the surge arrester is vented, there is disconnection from the circuit and the surge arrester cools.
Des Weiteren wird ein Verfahren zum Schutz eines wie zuvor beschriebenen Überspannungsabieiters vor thermischer Überlastung beschrieben, das die folgenden Schritte aufweist. Wenn sich der Überspannungsabieiter unzulässig stark erwärmt, schmilzt durch die Erwärmung des Überspannungsabieiter das Schmelzelement. Durch das Schmelzen des Schmelzelements wird in einem nächsten Schritt der Überspannungsabieiter durch den Belüftungskanal belüftet und durch Löschen des Lichtbogens der Stromkreis getrennt.Further described is a method of protecting a thermal overload surge absorber as described above comprising the following steps. When the surge arrester heats up excessively, heating the surge arrester melts the fuse. By melting the fusible element, the surge arrester is ventilated through the ventilation channel in a next step and the circuit is disconnected by extinguishing the arc.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird eine Abdeckscheibe bei Schmelzen des Schmelzelements von ihrer ursprünglichen Position gelöst. Bei liegendem Einbau des Überspannungsabieiters entfernt sich die Abdeckscheibe somit vorzugsweise von ihrer ursprünglichen Position auf der Außenseite der Elektrode.In a further preferred method step, a cover plate is released from its original position when the melting element melts. In the case of horizontal installation of the surge arrester, the cover disc thus preferably moves away from its original position on the outside of the electrode.
In einem weiteren bevorzugten Verfahrensschritt wird die Abdeckscheibe bei Schmelzen des Schmelzelements durch dieIn a further preferred method step, the cover plate is melted during melting of the fusible element
Kraft einer Feder auf ein Kontaktelement gedrückt. Durch den Kontakt zwischen der Abdeckscheibe und dem Kontaktelement wird ein elektrisches Signal von dem Kontaktelement erzeugt und weitergeleitet.Pressed force of a spring on a contact element. The contact between the cover and the contact element, an electrical signal is generated by the contact element and forwarded.
Die Anordnung und das Verfahren werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert . Die nachfolgend beschriebenen Zeichnungen sind nicht als maßstabsgetreu aufzufassen. Vielmehr können zur besseren Darstellung einzelne Dimensionen vergrößert, verkleinert oder auch verzerrt dargestellt sein.The arrangement and the method are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and the associated figures. The drawings described below are not to be considered as true to scale. Rather, for better representation, individual dimensions can be enlarged, reduced or distorted.
Gleiche Elemente oder die die gleiche Funktion übernehmen, sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.Like elements or assume the same function are denoted by the same reference numerals.
Figur 1 zeigt eine Elektrode eines Überspannungsabieiters mit Belüftungskanal, der mit einem Schmelzelement verschlossen ist,FIG. 1 shows an electrode of a surge arrester with a ventilation channel, which is closed with a melting element,
Figur 2 zeigt eine Elektrode eines Überspannungsabieiters mit einer Abdeckscheibe, die sich auf demFIG. 2 shows an electrode of a surge absorber with a cover disc resting on the
Schmelzelement über dem Belüftungskanal befindet,Melting element is located above the ventilation channel,
Figur 3 zeigt eine schematische Skizze einesFIG. 3 shows a schematic sketch of a
Zweipunktüberspannungsableiters,Zweipunktüberspannungsableiters,
Figur 4 zeigt eine schematische Skizze einer Elektrode eines Überspannungsabieiters, bei der dieFIG. 4 shows a schematic sketch of an electrode of a surge arrester, in which the
Abdeckscheibe mit einer mechanischen Feder versehen ist.Cover is provided with a mechanical spring.
In der Figur 1 ist eine erste Ausführungsform einer Elektrode 1 eines Überspannungsabieiters in Querschnitt dargestellt. Die Elektrode 1 weist vorzugsweise einen Belüftungskanal 2 auf, der das Innere eines Überspannungsabieiters mit der äußeren Umgebung verbindet. Der Belüftungskanal 2 ist vorzugsweise an seinem äußeren Ende mit einem Schmelzelement 3 versehen, das den Überspannungsabieiter gasdicht verschließt. Das Schmelzelement kann als Lotpfropfen ausgebildet sein. Der Belüftungskanal 2 ist vorzugsweise derart angeordnet, so dass die Stirnfläche der Elektrode 1 im Innenbereich des Überspannungsabieiters eine homogene Elektrodenstirnfläche aufweist. Zwischen den inneren Stirnflächen der Elektroden 1 eines Überspannungsabieiters erfolgt die Bildung der Funkenstrecke. Der Belüftungskanal 2 in der Figur 1 weist eine erste Bohrung auf, die quer durch die Elektrode 1 führt und an beiden Enden zu dem Innenraum der Elektrode 1 hin geöffnet ist. Eine senkrecht zur ersten Bohrung angeordnete zweite Bohrung bildet zusammen mit der ersten Bohrung den Belüftungskanal 2. An dem äußeren Ende der zweiten Bohrung ist der Belüftungskanal 2 mit einem Schmelzelement 3 gasdicht verschlossen.FIG. 1 shows a cross-section of a first embodiment of an electrode 1 of a surge arrester. The electrode 1 preferably has a ventilation channel 2 which connects the interior of a surge arrester to the external environment. The ventilation channel 2 is preferably provided at its outer end with a melting element 3, which closes the surge arrester gas-tight. The melting element can be used as a solder plug be educated. The ventilation channel 2 is preferably arranged such that the end face of the electrode 1 in the interior region of the surge arrester has a homogeneous electrode end face. Between the inner faces of the electrodes 1 of a surge arrester, the formation of the spark gap. The ventilation duct 2 in FIG. 1 has a first bore, which leads transversely through the electrode 1 and is open at both ends to the interior of the electrode 1. A perpendicular to the first bore arranged second bore forms together with the first bore the ventilation channel 2. At the outer end of the second bore of the ventilation channel 2 is sealed gas-tight with a fusible element 3.
Der Belüftungskanal 2 kann jede beliebige Form aufweisen, die dazu geeignet ist, die Umgebung des Überspannungsabieiters mit dem Innenraum zu verbinden, so dass Luft in den Innenraum des Überspannungsabieiters gelangen kann. Der Belüftungskanal endet vorzugsweise nicht im Bereich der inneren Stirnfläche der Elektrode 1.The ventilation duct 2 can have any shape which is suitable for connecting the environment of the surge arrester to the interior, so that air can reach the interior of the surge arrester. The ventilation channel preferably does not terminate in the region of the inner end face of the electrode 1.
Die Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Elektrode 1 eines Überspannungsabieiters im Querschnitt. Der Belüftungskanal 2 ist am äußeren Ende mit einem Schmelzelement 3 und einer Abdeckscheibe 4 gasdicht verschlossen. Die Abdeckscheibe 4 wird durch das Schmelzelement 3 in ihrer Position fixiert. Im Falle einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsabieiters schmilzt das Schmelzelement 3, wodurch sich die Abdeckscheibe 4 von dem Schmelzelement 3 löst. Bei waagrechtem Einbau des Überspannungsabieiters würde sich die Abdeckscheibe 4 in Falle des Schmelzens des Schmelzelements 3 vom Schmelzelement 3 ablösen und verrutschen bzw. sogar ganz abfallen. Die Position der Abdeckscheibe 4 dient somit als Indikator, ob der Überspannungsabieiter belüftet ist oder noch in intaktem Zustand ist. Bei intaktem Zustand des Überspannungsabieiters befindet sich die Abdeckscheibe 4 an ihrer ursprünglichen Position auf dem Schmelzelement 3. Ist der Überspannungsabieiter belüftet und damit unbrauchbar, ist die Abdeckscheibe 4 wenigstens von ihrer ursprünglichen Position entfernt, oder die Abdeckscheibe 4 hat sich vollständig davon entfernt.FIG. 2 shows a further embodiment of the electrode 1 of a surge arrester in cross section. The ventilation channel 2 is closed at the outer end with a melting element 3 and a cover 4 gas-tight. The cover 4 is fixed by the fusible element 3 in its position. In the event of an excessively high heating of the surge arrester, the melting element 3 melts, as a result of which the cover plate 4 is released from the melting element 3. In the case of horizontal installation of the surge arrester, the cover plate 4 would detach from the fusible element 3 in the event of melting of the fusible element 3 and slip or even fall off completely. The position of the cover 4 thus serves as an indicator of whether the Überspannungsabieiter is ventilated or is still intact. If the surge arrester is intact, the cover 4 is in its original position on the fusible element 3. If the surge arrester is vented and thus unusable, the cover 4 is at least removed from its original position, or the cover 4 has completely cleared away from it.
In der Figur 3 ist eine schematische Skizze eines 2- Elektrodenüberspannungsableiters dargestellt. Der Überspannungsabieiter weist in dieser Ausführungsform zwei Elektroden 1 auf, von denen wenigstens eine der beiden Elektroden 1 einen Belüftungskanal 2 aufweist. Der Belüftungskanal ist mit einem Schmelzelement 3 gasdicht verschlossen. Zwischen den beiden Elektroden 1 des Überspannungsabieiters ist als Isolator ein röhrenförmiger Zylinder 5 angeordnet, der zusammen mit den beiden Elektroden 1 den eigentlichen Überspannungsabieiter bildet. Der Zylinder 5 ist vorzugsweise aus einem keramischen Material gebildet. Zusammen mit den beiden Elektroden 1 bildet der Zylinder 5 einen gasdicht abgeschlossenen Innenraum des Überspannungsabieiters. Der Abstand der beiden Elektroden 1 des Überspannungsabieiters ist so groß, dass eine Überschlagsspannung zwischen den beiden Elektroden 1 an Luft höher ist, als die vorgegebene Zündspannung des Überspannungsabieiters .FIG. 3 shows a schematic sketch of a 2-electrode surge arrester. In this embodiment, the surge arrester has two electrodes 1, of which at least one of the two electrodes 1 has a ventilation channel 2. The ventilation channel is sealed gas-tight with a fusible element 3. Between the two electrodes 1 of the surge arrester a tubular cylinder 5 is arranged as an insulator, which together with the two electrodes 1 forms the actual surge arrester. The cylinder 5 is preferably formed of a ceramic material. Together with the two electrodes 1, the cylinder 5 forms a gas-tight closed interior of the surge arrester. The distance between the two electrodes 1 of the surge arrester is so large that a flashover voltage between the two electrodes 1 in air is higher than the predetermined ignition voltage of the surge arrester.
Die Figur 4 zeigt eine Elektrode 1 einer weiteren Ausführungsform des Überspannungsabieiters im Querschnitt. Der Belüftungskanal 2 der Elektrode 1 ist mit einem Schmelzelement 3 gasdicht verschlossen. Eine Abdeckscheibe 4 ist derart auf dem Schmelzelement 3 angeordnet, dass zwischen der Elektrode 1 und der Abdeckscheibe 4 eine Feder 6 angeordnet ist. Die Abdeckscheibe 4 wird durch das Schmelzelement 3 fixiert. Im Falle einer unzulässig hohen Erwärmung des Überspannungsabieiters schmilzt das Schmelzelement 3. Durch die Kraft der Feder 6 wird die Abdeckscheibe 4 vom Schmelzelement 3 gelöst und wird durch die Feder 6 auf ein Kontaktelement 7 gedrückt, das an der Stirnseite des Überspannungsabieiters angeordnet ist. Durch den Kontakt der Abdeckscheibe 4 mit dem Kontaktelement 7 wird durch das Kontaktelement ein Signal ausgelöst, das über eine Signalleitung 8 an eine Auswerteeinrichtung, die in dieser Figur nicht dargestellt ist, weitergeleitet wird. Das Signal des Kontaktelements 7 ist somit geeignet, denFIG. 4 shows an electrode 1 of a further embodiment of the surge arrester in cross section. The ventilation duct 2 of the electrode 1 is provided with a Fused 3 gas-tight. A cover 4 is arranged on the fusible element 3, that between the electrode 1 and the cover 4, a spring 6 is arranged. The cover 4 is fixed by the fusible element 3. In the case of inadmissibly high heating of the surge arrester, the melting element 3 melts. By the force of the spring 6, the cover 4 is released from the fusible element 3 and is pressed by the spring 6 on a contact element 7, which is arranged on the end face of the surge arrester. Through the contact of the cover 4 with the contact element 7, a signal is triggered by the contact element, which is forwarded via a signal line 8 to an evaluation device, which is not shown in this figure. The signal of the contact element 7 is thus suitable, the
Funktionszustand des Überspannungsabieiters direkt oder indirekt in optischer, akustischer oder anderweitiger Form darzustellen .Display the functional state of the surge arrester directly or indirectly in optical, acoustic or other form.
Obwohl in den Ausführungsbeispielen nur eine beschränkteAlthough in the embodiments only a limited
Anzahl möglicher Weiterbildungen des Überspannungsabieiters beschrieben wird, ist dieser nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Es ist prinzipiell möglich, auch einen Dreielektrodenableiter bei der Mittelelektrode mit einem Belüftungskanal zu versehen, der mittels einesThe number of possible developments of the surge arrester is described, this is not limited to these embodiments. It is in principle possible to provide a three-electrode at the center electrode with a ventilation duct, which by means of a
Schmelzelements verschlossen ist, wobei die Mittelelektrode direkten Kontakt nach außen hat. Des Weiteren ist es auch möglich, die Form und die Gestalt des Belüftungskanals anderweitig als dargestellt zu wählen. Der Überspannungsabieiter ist nicht auf die Anzahl der schematisch dargestellten Elemente beschränkt. Die Beschreibung der hier angegebenen Gegenstände und Verfahren ist nicht auf die einzelnen speziellen Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr können die Merkmale der einzelnen Ausführungsformen, soweit technisch sinnvoll, beliebig miteinander kombiniert werden. Melting element is closed, wherein the center electrode has direct contact to the outside. Furthermore, it is also possible to choose the shape and shape of the ventilation duct otherwise than shown. The surge arrester is not limited to the number of schematically illustrated elements. The description of the objects and methods disclosed herein is not limited to the individual specific embodiments. Rather, the features of the individual embodiments, as far as technically feasible, can be combined as desired.
Bezugs zeichenlisteReference sign list
1 Elektrode1 electrode
2 Belüftungskanal2 ventilation duct
3 Schmelzelement3 fusible element
4 Abdeckscheibe4 cover disc
5 Zylinder5 cylinders
6 Feder6 spring
7 Kontaktelernent7 contact persons
8 SignalIeitung 8 signal line

Claims

Patentansprüche claims
1. Überspannungsabieiter, aufweisend wenigstens zwei Elektroden (1), wobei wenigstens eine der Elektroden (1) einen Belüftungskanal (2) aufweist, der einen Innenraum des Überspannungsabieiters mit einem Außenbereich des Überspannungsabieiters verbindet, wobei der Belüftungskanal (2) mittels eines Schmelzelements (3) verschlossen ist.1. Surge arrester comprising at least two electrodes (1), at least one of the electrodes (1) having a ventilation channel (2) connecting an interior of the surge arrester to an outside area of the surge arrester, the ventilation channel (2) being connected by means of a fusible element (3 ) is closed.
2. Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, bei dem das Schmelzelement (3) eingerichtet ist, um bei Erwärmung zu schmelzen, derart, dass Luft durch ein oder mehrere Löcher aus dem Außenbereich über den Belüftungskanal (2) in den Innenraum des Überspannungsabieiters gelangt.2. surge arrester according to claim 1, wherein the fusible element (3) is adapted to melt when heated, such that air passes through one or more holes from the outside via the ventilation channel (2) in the interior of the surge arrester.
3. Überspannungsabieiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen den zwei Elektroden (1) so groß ist, dass eine Überschlagsspannung zwischen den beiden Elektroden (1) an Luft höher ist als die vorgegebene Zündspannung des Überspannungsabieiters .3. surge arrester according to one of the preceding claims, wherein a distance between the two electrodes (1) is so large that a flashover voltage between the two electrodes (1) in air is higher than the predetermined ignition voltage of the surge arrester.
4. Überspannungsabieiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schmelzelement an dem dem Außenbereich des Überspannungselements zugewandten Ende des Belüftungskanals angeordnet ist.4. surge arrester according to one of the preceding claims, wherein the melting element is arranged on the outer region of the overvoltage element facing the end of the ventilation duct.
5. Überspannungsabieiter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schmelzelement den Belüftungskanal verschließt . 5. surge arrester according to one of the preceding claims, wherein the melting element closes the ventilation channel.
6. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem auf der dem Außenbereich zugewandten Seite des Schmelzelements (3) eine Abdeckscheibe (4) angeordnet ist .6. surge arrester according to one of claims 1 to 5, wherein on the outer region facing side of the fusible element (3) a cover plate (4) is arranged.
7. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6, bei dem die Abdeckscheibe (4) einen Funktionszustand des Überspannungsabieiters anzeigt.7. surge arrester according to claim 6, wherein the cover plate (4) indicates a functional state of the surge arrester.
8. Überspannungsabieiter nach Anspruch 6 oder 7, bei dem an der Abdeckscheibe (4) eine mechanische Feder (6) angeordnet ist.8. surge arrester according to claim 6 or 7, wherein on the cover plate (4) a mechanical spring (6) is arranged.
9. Überspannungsabieiter nach Anspruch 8, bei dem die Abdeckscheibe bei geschmolzenem Schmelzelement (3) durch die Kraft der Feder (6) mit einem Kontaktelement (7) verbunden ist.9. surge arrester according to claim 8, wherein the cover plate is connected to the molten melting element (3) by the force of the spring (6) with a contact element (7).
10. Verwendung eines Überspannungsabieiters nach einem der vorhergehenden Ansprüche in einem elektrischen Netz.10. Use of a surge arrester according to one of the preceding claims in an electrical network.
11. Verwendung eines Überspannungsabieiters nach einem der Ansprüche 1 bis 9 in einer Telekommunikationseinrichtung.11. Use of a surge arrester according to one of claims 1 to 9 in a telecommunication device.
12. Verfahren zum Schutz eines Überspannungsabieiters vor thermischer Überlastung, aufweisend einen Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 9 mit folgenden Schritten:, - Schmelzen des Schmelzelementes (3) bei einer thermischen Überlastung,A method of protecting a surge arrester from thermal overload, comprising a surge arrester as claimed in any one of claims 1 to 9, comprising the steps of: - melting the fusible element (3) during a thermal overload,
Belüftung des Überspannungsabieiters durch einen Belüftungskanal (2). Ventilation of the surge arrester through a ventilation channel (2).
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem sich beim Schmelzen des Schmelzelements eine Abdeckscheibe (4) von dem Schmelzelement (3) löst und sich von ihrer ursprünglichen Position entfernt.13. The method of claim 12, wherein upon melting of the fusible element, a cover plate (4) detaches from the fusible element (3) and moves away from its original position.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei die Abdeckscheibe (3) durch die Kraft einer Feder (6) auf ein Kontaktelement14. The method of claim 13, wherein the cover (3) by the force of a spring (6) on a contact element
(7) gedrückt wird. (7) is pressed.
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