EP2600358B1 - Surge absorber - Google Patents

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EP2600358B1
EP2600358B1 EP20110191743 EP11191743A EP2600358B1 EP 2600358 B1 EP2600358 B1 EP 2600358B1 EP 20110191743 EP20110191743 EP 20110191743 EP 11191743 A EP11191743 A EP 11191743A EP 2600358 B1 EP2600358 B1 EP 2600358B1
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EP
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Grant
Patent type
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cable
housing
plug
surge arrester
characterized
Prior art date
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Active
Application number
EP20110191743
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German (de)
French (fr)
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EP2600358A1 (en )
Inventor
Bernhard Doser
Denis Buergi
Lutz Gebhardt
Nils Weiss
Peter Dubach
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ABB Technology AG
Original Assignee
ABB Technology AG
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    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01CRESISTORS
    • H01C7/00Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
    • H01C7/10Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material voltage responsive, i.e. varistors
    • HELECTRICITY
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    • H01C7/12Overvoltage protection resistors
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    • H01C7/12Overvoltage protection resistors
    • H01C7/123Arrangements for improving potential distribution

Description

    TECHNISCHES GEBIET TECHNICAL FIELD
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Überspannungsableiter mit einem berührungsgeschützten Gehäuse und einem im Gehäuse angeordneten spannungsbegrenzenden Aktivteil nach Patentanspruch 1. The present invention relates to a surge arrester with a touch-proof housing and, arranged in the housing overvoltage limiting the active part according to Claim. 1
  • Für Anwendungen im Spannungsbereich bis zu 44 kV ist ein solcher berührungsgeschützter Überspannungsableiter im allgemeinen als Steckableiter ausgeführt. For applications in the voltage range up to 44 kV, such a touch-proof surge arrester is generally carried out as as plug. Er kann dann mit Hilfe einer standardisierten Steckverbindung an eine vor Überspannung zu schützende, berührungsgeschützte Hochspannungsanlage, beispielsweise eine gasisolierte Schaltanlage oder einen Transformator, angeschlossen werden. It can then be connected by means of a standardized plug-in connection to a front overvoltage to be protected, non-protected high-voltage system, such as a gas-insulated switchgear or a transformer. Für Anlagen, die in einem höheren Spannungsbereich betrieben werden, sind standardisierte Stromverbindungen, die insbesondere als Steckverbindung ausgeführt sind, im allgemeinen nicht verfügbar. For systems that operate at a higher voltage range, are not available standard power connections that are especially designed as a plug-in connection, in general.
  • STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
  • Ausführungsformen des berührungsgeschützten Überspannungsableiters der vorgenannten Art sind in Embodiments of the touch-protected surge arrester of the abovementioned type are described in EP 1 083 579 B1 EP 1083579 B1 , . EP 1 383 142 B1 EP 1383142 B1 und and DE 10 2007 027 411 A1 DE 10 2007 027 411 A1 beschrieben. described. Die beschriebenen Überspannungsableiter weisen jeweils ein isoliermittelgefülltes, berührungsgeschütztes Gehäuse auf, in dem ein spannungsbegrenzendes Aktivteil angeordnet ist, welches einen als Säule ausgebildeten Stapel von Varistorelementen aufweist. The surge arrester described each have a isoliermittelgefülltes, touch-proof housing in which a voltage-active part is arranged which has a column formed as a stack of varistor elements. Das Aktivteil ist durch die Wand des Gehäuses hindurch mit einem als Steckteil einer Steckverbindung ausgebildeten Stromanschluss verbunden. The active part is connected through the wall of the housing with a plug-in part designed as a plug connection power connector. Dieser Stromanschluss befindet sich ausserhalb des isoliermittelgefüllten Gehäuses und kann daher unter Bildung der Steckverbindung mit dem Steckteil einer ebenfalls berührungsgeschützt ausgebildeten Hochspannungsanlage verbunden werden. This power supply is located outside the housing isoliermittelgefüllten and therefore can be connected to the male part of a touch protected also formed high-voltage system to form the connector.
  • CN 201859724 U CN 201859724 U beschreibt einen steckbar ausgeführten Überspannungsableiter mit einem Ableiterkörper, der über ein abgeschirmtes, flexibles Kabel mit einem als Steckkontakt ausgebildeten Stromanschluss verbunden ist. describes a pluggable surge arrester executed with an arrester body, which is connected via a screened, flexible cable with a plug contact formed as a power supply. Der Steckkontakt ist Teil eines Steckteils mit einem vom Ableiterkörper weg sich verjüngenden Isolierteil. The plug contact is part of a male member having a tapered from the arrester body away insulating. Beim Einbau des Überspannungsableiters kann der Ableiterkörper in einem kleinen Montageraum praktisch beliebig positioniert werden und kann dann das Steckteil mit Hilfe einer Spannvorrichtung mit Vorspannung in einer Steckverbindung festgesetzt werden. When mounting of the surge arrester of the arrester body can be positioned almost anywhere in a small mounting space, and then the male member by means of a clamping device with pretension in a plug connection can be fixed.
  • DARSTELLUNG DER ERFINDUNG SUMMARY OF THE INVENTION
  • Der Erfindung, wie sie in Patentanspruche 1 angegeben ist, liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich trotz geringen Platzbedarfs durch eine grosse Betriebssicherheit auszeichnet. The invention as set forth in patent claims 1, its object is to provide a surge arrester of the type mentioned, which is characterized despite small space requirement by a high operational reliability.
  • Gemäss der vorliegenden Erfindung wird ein Überspannungsableiter bereitgestellt mit einem berührungsgeschützten Gehäuse, einem im Gehäuse angeordneten spannungsbegrenzenden Aktivteil, das einen als Varistorsäule ausgebildeten Stapel von Varistorelementen aufweist, und mit einem ausserhalb des Gehäuses angeordneten und mit der Varistorsäule elektrisch leitend verbundenen Stromanschluss zum Anschliessen einer vor Überspannung zu schützenden, berührungsgeschützten Hochspannungsanlage. According to the present invention is provided with a touch-proof housing, one arranged in the housing overvoltage limiting the active part, which has a designed as a varistor stack of varistor elements, a surge arrester and arranged with an outside of the housing and the varistor is electrically conductively connected power connector for connecting a front overvoltage to be protected, non-protected high-voltage installation. Die elektrisch leitende Verbindung zwischen der Varistorsäule und dem Stromanschluss ist als Kabelleiter eines flexiblen Hochspannungskabels ausgeführt. The electrically conductive connection between the varistor and the power connector is designed as a cable conductors of a flexible high voltage cable. Das Hochspannungskabel weist zwei Kabelabschnitte auf, von denen ein im Inneren des Gehäuses angeordneter erster Abschnitt abschirmungsfrei ausgebildet ist, und ein ausserhalb des Gehäuses angeordneter zweiter Kabelabschnitt eine den Kabelleiter und eine Kabelisolation umgebende elektrisch leitende Abschirmung aufweist, welche zum einen mit dem Gehäuse und zum anderen mit einer berührungsgeschützten Kapselung der Hochspannungsanlage elektrisch leitend verbindbar ist. The high voltage cable comprises two cable sections, one of which is arranged in the interior of the housing first section is formed shield free, and an outside of the housing disposed second cable portion having a cable conductor and a cable insulation surrounding electrically conductive shield, which on the one hand to the housing and on the other is provided with a touch-protected encapsulation of the high-voltage installation electrically conductively connected. Das Gehäuse nimmt eine Vorrichtung auf zum Dämpfen von Schwingungen, die von aussen in die Varistorsäule eingeleitet werden. The housing receives a device for damping vibrations which are introduced from the outside in the varistor column.
  • Beim Überspannungsableiter nach der Erfindung kann der Stromanschluss gegenüber dem Aktivteil und damit auch gegenüber dem Gehäuse des Ableiters praktisch beliebig positioniert werden. When surge arrester according to the invention, the electrical connection with respect to the active part and are positioned so that practically any desired also relative to the housing of the arrester can. Er kann daher in der Nähe einer stationären Hochspannungsanlage an einem frei wählbaren Ort in platzsparender Weise aufgestellt und mechanisch festgesetzt werden. It can therefore be placed in the vicinity of a stationary high-voltage system at an arbitrary location in space-saving manner and mechanically fixed. Durch geeignetes Positionieren des Stromanschlusses infolge einer reversiblen Verformung des Hochspannungskabels kann der Stromanschluss des nun stationären Überspannungsableiters elektrisch leitend mit der Hochspannungsanlage verbunden werden. By suitably positioning the terminal current as a result of reversible deformation of the high-voltage cable of the power connector of the now stationary surge arrester can be electrically conductively connected to the high-voltage installation. Es kann so Platz eingespart werden. It can thus save space. Ausserhalb des Überspannungsableiters, etwa in der Hochspannungsanlage erzeugte Stösse oder Schwingungen, die als Biegekraft oder Schwingung den Überspannungsableiter mechanisch unzulässig stark belasten könnten, werden durch das Zusammenwirken des flexiblen Hochspannungskabels und der Dämpfungsvorrichtung an der die bruchgefährdeten keramischen Varistorelemente enthaltenden Varistorsäule wirksam reduziert und gegebenenfalls fast vollständig unterdrückt. Outside of the surge arrester, for example in high-voltage system generated shocks or vibrations, which could weigh as bending force or vibration the surge arrester mechanically unacceptable degree, be at the risk of fracture ceramic varistor elements containing varistor effectively reduced by the cooperation of the flexible high-voltage cable and the damping device and, optionally, almost completely suppressed. Da die Dämpfungsvorrichtung zudem von aussen direkt ins Gehäuse eingeleitete Kräfte, die etwa durch mechanische Beanspruchung des Gehäuses oder durch Erdbeben erzeugt werden, wirksam dämpft, erhöht sich so die Betriebssicherheit des Überspannungsableiters wesentlich. Since the damping device also, effectively damps outside introduced directly into the housing forces that are generated as by mechanical stress of the housing or by earthquakes, the operational reliability of the surge arrester is increased so much.
  • Ein allseitiger Schutz des Aktivteil vor unzulässiger mechanischer Beanspruchung wird erreicht, wenn die Dämpfungsvorrichtung einen die Varistorsäule einbettenden Dämpfungskörper aus mindestens einem inkompressiblen, gummiartig verformbaren Material aufweist. An all-round protection of the active part from excessive mechanical stress is achieved when the damping device comprises a damping body embedding the varistor column of at least one non-compressible, rubber-like deformable material. Weist der Dämpfungskörper einen Isolator auf, so kann ein sonst erforderliches Isoliermittel zwischen dem Aktivteil und dem Gehäuse eingespart werden. the damping body comprises an insulator, so an otherwise required insulation means between the active part and the housing can be saved. Zugleich kann dann durch Aufbringen einer auf dem elektrischen Potential des Gehäuses gehaltenen elektrisch leitenden Schicht auf die Oberfläche des Isolators das bei Betrieb des Ableiters im Inneren seines Gehäuses wirkende starke elektrische Feld zuverlässig gesteuert werden, wodurch sich die Betriebssicherheit des Ableiters weiter erhöht. At the same time acting during operation of the arrester in the interior of its housing a strong electric field can be reliably controlled then by applying a held at the electrical potential of the housing electrically conductive layer on the surface of the insulator, whereby the operational reliability of the arrester further increased.
  • Zur Steuerung des vorgenannten starken elektrischen Feldes kann zumindest um den abschirmungsfrei ausgebildeten ersten Kabelabschnitt oder die Varistorsäule ein ringförmig ausgebildetes erstes Feldsteuerelement geführt sein. To control the above-mentioned high electric field around the shield free formed first cable section or the varistor an annularly formed first field control element can be at least out. Zur Verbesserung der Betriebssicherheit enthält dieses Feldsteuerelement ein von einer polymeren Matrix und einem in die Matrix eingebetteten Füllstoff gebildetes Material, das bei Belastung mit einem elektrischen Gleichfeld oder einem elektrischen Wechselfeld von bis zu 100 Hz zumindest eine Dielektrizitätszahl zwischen 5 und 45 oder eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist. To improve the reliability of this field control element contains an image formed by a polymeric matrix and an embedded in the matrix filler material that when subjected to a DC electric field or an alternating electric field of up to 100 Hz, at least a dielectric constant between 5 and 45, or a nonlinear current having voltage characteristic. Zur Verbessung des Dämpfungsverhalten und damit zur weiteren Verbesserung der Betriebssicherheit ist das Material des ersten Feldsteuerelements inkompressibel und gummielastisch verformbar. For the improvement of active damping behavior and thus to further improve the operational reliability, the material of the first field control element is incompressible and elastic deformable.
  • Das erste Feldsteuerelement kann um die Varistorsäule geführt und auf dem Potential des in die Kabelisolation eingebetteten Kabelleiters gehalten sein. The first field control element can be guided around the varistor column and held at the potential of the embedded into the cable insulation cable conductor. Zur Verbesserung der Feldsteuerung kann ein zweites Feldsteuerelement vorgesehen sein, welches um den ersten Kabelabschnitt geführt und auf dem Potential des Gehäuses gehalten ist. To improve the field control a second field control element can be provided, which is guided around the first cable section and held at the potential of the housing.
  • Das erste Feldsteuerelement kann auch um den ersten Kabelabschnitt geführt und auf dem Potential des Gehäuses gehalten sein. The first field control element can also be guided to the first cable portion and maintained at the potential of the housing.
  • Eine leicht zu fertigende, betriebssichere Stromübertragung wird mit einer im Gehäuse angeordneten Steckverbindung erreicht mit einem mit dem Kabelleiter des ersten Kabelabschnitts elektrisch leitend verbundenen ersten Steckkontakt und einem mit einer Anschlussarmatur des Aktivteils elektrisch leitend verbundenen zweiten Steckkontakt. An easy to manufacture, reliable power transmission is with a disposed in the housing connector accomplished with a to the cable conductor of the first cable section is electrically conductively connected first plug contact and a second plug contact electrically conductively connected with a connecting fitting of the active part. Mit Vorteil enthält der erste oder der zweite Steckkontakt eine Kontakttulpe mit mindestens einem Spiralkontakt. Advantageously, the first or the second plug contact includes a contact tulip having at least one spiral contact.
  • Dadurch, dass mindestens eines der Varistorelemente der Varistorsäule als Hochfeldelement ausgeführt ist und bei Beaufschlagung mit einem Stossstrom von 10 kA der Wellenform 8/20 µs eine Restspannung von mindestens 450 V/mm aufweist, kann die Höhe der Varistorsäule auch bei Überspannungsableitern, die für hohe Nennspannungen dimensioniert sind, klein gehalten werden. Characterized in that at least one of the varistor the varistor column is designed as a high-field element and upon application of a surge current of 10 kA of the waveform of 8/20 microseconds has a residual stress of at least 450 V / mm, the height of the varistor may also in surge arresters, the high nominal voltages are sized to be kept small. Hierdurch wird die mechanische Festigkeit der Säule bei vorgegebener Nennspannung und dementsprechend auch die Betriebssicherheit des Ableiters verbessert. Thereby, the mechanical strength of the column at predetermined nominal voltage and, accordingly, the operational reliability of the arrester is improved.
  • Das Hochspannungskabel kann einen durch die Kapselung in das mit einem Isoliermittel gefüllte Innere der Hochspannungsanlage führbaren, abschirmungsfrei ausgebildeten dritten Abschnitt des Hochspannungskabels aufweisen, und der Stromanschluss kann an einem freien Ende des dritten Kabelabschnitts angebracht und als Verbindungsteil für eine im Isoliermittel der Hochspannungsanlage angeordneten Stromverbindung ausgebildet sein. The high-voltage cable can feasible one hand by the encapsulation in the filled with an insulating interior of the high-voltage installation, having shielding freely formed third portion of the high-voltage cable, and the power connector may be attached to a free end of the third cable section, and formed as a connecting part for a disposed in the isolation means of the high-voltage system power connection be.
  • Der Stromanschluss kann als Steckkontakt ausgebildet sein, der Steckkontakt kann Teil eines auf dem Potential des Gehäuses gehaltenen, berührungsgeschützten Steckteils einer Kabelsteckverbindung mit der Hochspannungsanlage sein, das Steckteil kann ein elastisch verformbares Isolierteil aufweisen, und in das Isolierteil kann ein auf dem Potential des Gehäuses gehaltenes drittes Feldsteuerelement eingebettet sein, das ringförmig um einen in die Kapselung der Hochspannungsanlage führbaren, abschirmungsfrei ausgebildeten dritten Abschnitt des Hochspannungskabels geführt ist. The power connection may be designed as a plug contact, the plug contact may be part of held at the potential of the housing, touch-proof plug portion of a plug-in cable connection to the high-voltage installation, the plug member may comprise an elastically deformable insulating member and the insulating member may be a kept at the potential of the housing third field control element to be embedded, the ring can be converted to a in the encapsulation of the high-voltage installation, shielding freely formed third portion of the high-voltage cable is led.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
  • Diese und andere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung, in denen auf die nachfolgenden Figuren Bezug genommen wird: These and other features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments in which reference is made to the following Figures of the invention:
  • Fig.1 Fig.1
    eine Aufsicht auf einen längs einer Achse A geführten Schnitt durch eine Ausführungsform eines Überspannungsableiters nach der Erfindung, der mit Hilfe eines flexiblen Hochspannungskabels elektrisch leitend mit einer Hochspannungsanlage verbunden werden kann, a plan view of along an axis A guided section through an embodiment of a surge arrester according to the invention, which can be electrically conductively connected by means of a flexible high voltage cable to a high-voltage installation,
    Fig.2 Fig.2
    eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer Verbindungsstelle des Überspannungsableiters nach a plan view of a section through a first embodiment of a junction of the surge arrester according to Fig.1 Fig.1 mit der Hochspannungsanlage, und with the high-voltage system, and
    Fig.3 Figure 3
    eine Aufsicht auf einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der Verbindungsstelle des Überspannungsableiters nach a plan view of a section through a second embodiment of the junction of the surge arrester according to Fig.1 Fig.1 mit der Hochspannungsanlage. with the high-voltage system.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG WAYS OF IMPLEMENTING THE INVENTION
  • Der in in Fig.1 Fig.1 dargestellte Überspannungsableiter weist ein längs einer Achse A ausgerichtetes, vorwiegend zylinderförmiges Gehäuse 10 auf. Surge arrester shown comprises a along an axis A aligned predominantly cylindrical housing 10th Das Gehäuse ist berührungsgeschützt ausgeführt und besteht aus Metall, wie etwa Aluminium, einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, beispielsweise einem mit Leitfähigkeitsruss gefüllten Polyäthylen, oder einem Isolierstoff, der mit elektrisch leitfähigem Material, beispielsweise einem Metall oder einem elektrisch leitfähigen Kunststoff, beschichtet ist. The housing is protected against contact and made of metal, such as aluminum, an electrically conductive plastic, for example a container filled with conductive carbon black, polyethylene, or an insulating material coated with electrically conductive material such as a metal or an electrically conductive plastic. Das Gehäuse ist nur schematisch dargestellt und weist ein Mantelrohr 11 auf, an dessen unteres Ende ein Boden 12 und an dessen oberes Ende ein Deckel 13 angesetzt ist. The housing is only shown schematically and has a casing tube 11 at whose lower end a bottom 12 and at its upper end, a cover is attached. 13
  • Im Inneren des Gehäuses 10 ist ein in Richtung der Achse A ausgerichtetes, säulenförmiges Aktivteil 20 angeordnet. Inside the housing 10 in an aligned direction of the axis A, columnar active part 20 is arranged. Wie im einleitend angegebenen Stand der Technik beschrieben, enthält das Aktivteil 20 einen als Säule 21 ausgebildeten Stapel von Varistorelementen, etwa auf der Basis von Metalloxid, wie insbesondere ZnO, sowie eine das Aktivteil 20 nach oben resp. As described in the introduction above prior art, the active part 20 includes a column 21 formed as a stack of varistor elements, for example based on metal oxide such as ZnO in particular, and a the active part 20 upwards resp. nach unten abschliessende Metallarmatur 22 resp. after final bottom metal fitting 22, respectively. 23 sowie eine nicht dargestellte Spannvorrichtung, die die beiden Metallarmaturen und damit auch die einzelnen Varistorelemente unter Bildung von Kontaktkraft zur Varistorsäule 21 verspannt. 23 as well as a clamping device not shown, which clamps the two metal fittings, and thus also the individual varistor elements to form contact force to the varistor 21st Die Metallarmatur 23 ist über einen gegebenenfalls isoliert aus dem Gehäuse 10 geführten Stromleiter 24 mit Erdpotential verbindbar. The metal fitting 23 is connected via an optionally isolated from the housing 10 out conductor 24 connected to ground potential. Die Metallarmatur 22 ist über eine Steckverbindung 40 mit einem Kabelleiter 35 eines flexiblen Hochspannungskabels 30, das durch einen vom Deckel 13 bestimmten Wandabschnitt des Gehäuses 10 hindurch nach aussen geführt ist, mit einem ausserhalb des Gehäuses angeordneten, in den The metal fitting 22 is disposed via a plug connector 40 having a cable conductor 35 of a flexible high voltage cable 30 which is guided by a particular from the lid 13 wall portion of the housing 10 through to the outside with an outside of the housing, in the Figuren 2 und 3 Figures 2 and 3 dargestellten Stromanschluss 31 elektrisch leitend verbunden. Power connector 31 shown electrically connected.
  • Aus Out Fig.1 Fig.1 ist ersichtlich, dass das Hochspannungskabel 30 einen aus dem Gehäuse 10 herausgeführten, mit einer Kabelabschirmung 34 abgeschirmten Kabelabschnitt 32 und einen im Inneren des Gehäuse 10 angeordneten Kabelabschnitt 33 aufweist. It can be seen that the high voltage cable 30 led out from the housing 10 a shielded cable having a cable shield 34 and a portion 32 disposed inside the housing 10. Cable portion 33 has. Die Abschirmung 34 umfasst im allgemeinen einen elastisch verformbaren Metallmantel und eine Kabelleitschicht, die auf einer den Kabelleiter 35 einbettenden Kabelisolation 36 aufgebracht ist. The shield 34 generally includes an elastically deformable metal sheath and a Kabelleitschicht, which is applied to the cable conductor of a cable insulation 35 embedding 36th Ersichtlich ist die Abschirmung 34 elektrisch leitend mit dem auf Erdpotential gehaltenen Gehäuse 10 verbunden. Apparent the shield 34 is electrically conductively connected to the ground potential held on housing 10th Die Verbindung wird durch einen Flansch 14 erreicht, der zentrisch am Deckel 13 angeordnet ist und durch den das Hochspannungskabel 30 gasdicht ins Innere des Gehäuses 10 geführt ist. The connection is achieved by a flange 14 which is arranged centrally on the lid 13 and through which the high-voltage cable 30 is guided gas-tight in the interior of the housing 10th Es wird so ein Berührungsschutz des ausserhalb des Gehäuse angeordneten, abgeschirmt ausgebildeten Kabelabschnitts 32 erreicht. shielded cable section is formed of the arranged outside the housing as a contact protection achieved 32nd Der Abschnitt 33 ist frei von der Abschirmung 34 gehalten und besteht im wesentlichen aus dem Kabelleiter 35 und einer den Kabelleiter einhüllenden Kabelisolation 36. Ersichtlich ist das untere Ende des Kabelleiters 35 elektrisch leitend in einem als Kontaktstift ausgebildetes Steckteil 41 der Steckverbindung 40 befestigt. The portion 33 is kept free from the shield 34 and consists essentially of the cable conductor 35 and the cable conductor enveloping cable insulation 36. It can be seen electrically conductively secures the lower end of the cable conductor 35 in a constructed as a contact pin insertion part 41 of the connector 40th Ein in die Anschlussarmatur 22 integriertes Steckteil 42 ist als Kontakttulpe ausgebildet und weist einen den Kontaktstift kontaktierenden Spiralkontakt 43 aus einem nach Art eines Kreistorus gewundenen Federdraht auf. An integrated in the connection fitting 22 male part 42 is designed as a contact tulip and has a contact pin contacting the spiral contact 43 of a wound-type of Kreistorus spring wire.
  • Im Inneren des Gehäuses 10 ist auch ein Feldsteuerelement 25 angeordnet, welches während des Betriebs des Ableiters das zwischen der Varistorsäule 21 und dem auf Erdpotential befindlichen Mantelrohr 11 wirkende elektrische Feld steuert. Inside the housing 10, a field control element 25 is arranged, which controls the acting between the varistor 21 and the casing tube 11 located at ground potential electric field during operation of the arrester. Das Feldsteuerelement ist mit der Metallarmatur 22 elektrisch leitend verbunden und befindet sich daher auf dem elektrischen Potential des Kabelleiters 35. Es ist im wesentlichen axialsymmetrisch ausgebildet und ist ringförmig um die Varistorsäule 21 herumgeführt. The field control element is electrically conductively connected to the metal fitting 22 and, therefore, is at the electrical potential of the cable conductor 35. It is axially symmetrical substantially annular and is guided around the varistor 21st Es kann neben einer auf dem Potential des Kabelleiters 35 gehaltenen Elektrode auch weitere gegenüber dieser Elektrode elektrisch isoliert gehaltene Metall- resp. It may in addition to a maintained at the potential of the cable conductor 35 resp electrode metal also electrically insulated from the electrode held. elektrisch leitende Kunststoffschichten enthalten, die im wesentlichen in koaxialer Anordnung um diese Elektrode geführt sind. contain electrically conductive plastic layers, which are guided substantially in a coaxial arrangement around this electrode. Dieses Feldsteuerelement schirmt bei Betrieb des Ableiters Varistorelemente ab, die einem besonders starken elektrischen Feld ausgesetzt sind. This box control shields during operation of the arrester varistor elements, which are subjected to particularly strong electric field.
  • Die Steuerung des elektrischen Feldes zwischen dem nicht abgeschirmten Abschnitt 33 des Hochspannungskabels 30 und dem Gehäuse 10 wird mit einem auf dem elektrischen Potential des Gehäuses 10 gehaltenen, ringförmigen Feldsteuerelement 37 erreicht. The control of the electric field between the unshielded portion 33 of the high voltage cable 30 and the housing 10 is achieved with a maintained at the electric potential of the housing 10, annular field control 37th Dieses Feldsteuerelement ist mit dem Deckel 13 elektrisch leitend verbunden und befindet sich daher wie das Gehäuse 10 im allgemeinen auf Erdpotential. This field control element is electrically conductively connected to the cover 13 and is therefore as the housing 10 is generally at ground potential. Das Feldsteuerelement 37 kann wie das Feldsteuerelement 24 aufgebaut sein und ist um den nicht abgeschirmten Kabelabschnitt 33 im wesentlichen axialsymmetrisch herumgeführt. The field control element 37 can be constructed as the field control element 24 and is guided around the unshielded cable portion 33 substantially axially symmetrical.
  • Wie den as the Figuren 2 und 3 Figures 2 and 3 entnommen werden kann, dient der Stromanschluss 31 dem elektrischen Anschliessen einer vor Überspannung zu schützenden und im allgemeinen stationären Hochspannungsanlage 50 mit einer berührungsgeschützten Kapselung 51, die zumindest mit einem gasförmigen, flüssigen oder festen Isoliermittel 52 gefüllt ist, wie typischerweise einer gasisolierten gekapselten Schaltanlage oder einem isoliermittelgefüllten Apparat, wie etwa einem mit Isolieröl gefüllten Transformator. can be removed, the power supply 31 serves the electrical connection of a prior surge one to be protected and stationary in general high-voltage system 50 having a touch-protected encapsulation 51, which is at least filled with a gaseous, liquid or solid insulating means 52, such as typically a gas-insulated encapsulated switchgear or isoliermittelgefüllten apparatus such as a container filled with insulating transformer. Überschreitet eine an der Hochspannungsanlage 50 anliegende Hochspannung einen definierten Wert, so begrenzt das Aktivteil 20 die anliegende Spannung auf diesen Wert. Exceeds a voltage applied to the high-voltage system 50 high voltage a defined value, so limiting the active part 20, the voltage applied to this value. In einem den Stromanschluss 31, den Kabelleiter 35, das Aktivteil 20 und den Stromleiter 24 enthaltenden Stromkreis fliesst dann ein Ableitstrom zur Erde. In the power connector 31, the cable conductor 35, the active part 20 and the conductor 24 containing circuit then flows a leakage current to earth.
  • Wie in As in Fig.2 Fig.2 dargestellt, kann der am freien Ende des abschirmungsfrei ausgebildeten Kabelabschnitts 33 angeordnete Stromanschluss 31 als Verbindungsteil für eine im Inneren der isoliermittelgefüllten Kapselung 51, dh im Isoliermittel 52, angeordnete Stromverbindung ausgebildet sein. shown, which is arranged at the free end of the cable shielding portion 33 formed free flow port 31 as a connection part for the interior of the enclosure 51 may isoliermittelgefüllten, ie in the insulating 52, arranged current connection may be formed. Eine solche Stromverbindung wird mit Vorteil bei der Fertigung der Hochspannungsanlage 50 realisiert, etwa mittels einer Verschraubung, die den ins Innere der Kapselung 51 geführten Stromanschluss 31 an einem Stromanschluss eines nicht dargestellten Aktivteils der Hochspannungsanlage 50 unmittelbar elektrisch leitend festsetzt. Such a power connection is realized with advantage in the manufacture of the high-voltage system 50, for example by means of a screw connection, which directly electrically conductively fix the guided into the interior of the enclosure 51 power supply 31 to a power terminal of an active part of the high voltage system 50 is not shown. Hierbei wird der abgeschirmte Abschnitt 32 des Hochspannungskabels gasdicht ins Innere der Kapselung 51 geführt und mit Hilfe eines an der Kapselung 51 angeordneten Flansches 53 gehalten. Here, the shield portion 32 of the high voltage cable in a gastight manner into the interior of the enclosure 51 guided and held by means of an enclosure 51 arranged at the flange 53rd Ein auf dem elektrischen Potential der Kabelabschirmung 34 wie auch der damit elektrisch leitend verbundenen Kapselung 51 gehaltenes Feldsteuerelement 38 dient der Steuerung des im Inneren der Kapselung 51 zwischen einem frei von der Abschirmung 34 gehaltenen Abschnitt 39 des Hochspannungskabels 30 und der Kapselung 51 wirkenden elektrischen Feldes. A held at the electrical potential of the cable shield 34 as well as the thus electrically conductively connected encapsulation 51 field control 38 is used to control the inside of the enclosure 51 acting between a freely held by the shield 34 section 39 of the high voltage cable 30 and the encapsulation 51 electric field. Eine solche Verbindung kann mit vergleichsweise einfachen Mitteln gefertigt werden und zeichnet sich durch eine hohe Betriebssicherheit aus. Such a connection can be made by relatively simple means, and is characterized by a high reliability.
  • Wie in As in Fig.3 Figure 3 dargestellt, kann der am freien Ende des abschirmungsfrei ausgebildeten Kabelabschnitts 33 angeordnete Stromanschluss 31 auch in eines zweier Steckteile 61, 62 einer Kabelsteckverbindung 60 integriert sein. shown, which is arranged at the free end of the cable shielding portion 33 formed free flow connection 31 of a cable 62 connector 60 may be integrated in one of two plug-in parts 61. Der gestrichelt dargestellte Stromanschluss 31 ist ersichtlich als Kontaktstift ausgebildet und ist Teil des als Stecker ausgebildeten Steckteils 61. Dieses Steckteil weist ein elastisch verformbares, Isolierteil 63 auf, das die Hochspannungsisolation zwischen dem Steckkontakt 31 und der Abschirmung 34 des Kabelabschnitts 32 resp. The power connection 31 shown in dashed lines is seen constructed as a contact pin and is part of the male part 61 formed as a plug, this plug-in part has an elastically deformable insulating member 63, the high voltage insulation between the plug contact 31 and the shield 34 of the cable portion 32, respectively. der Kapselung 50 sicherstellt. the enclosure 50 ensures. In das Isolierteil 63 ist das auf dem Potential des Gehäuses 10 gehaltene ringförmige Feldsteuerelement 38 eingebettet. In the insulating member 63 which is embedded held at the potential of the housing 10 annular box control 38th
  • Beim Verbinden wird das den Stromanschluss 31 enthaltende Steckteil 61 mit dem als Steckkontakt ausgebildeten Stromanschluss 31 voran durch eine nicht bezeichnete Öffnung der elektrisch leitenden, geerdeten Kapselung 51 der Hochspannungsanlage 50 in das ersichtlich als Steckbuchse ausgeführte Steckteil 62 geführt. When joining is conducted the power connector 31 containing connector part 61 with the designed as a plug contact power connector 31 preceded by a non-designated opening of the electrically conductive, grounded enclosure 51 of the high voltage system 50 in the visible designed as a female connector plug-in part 62nd Dieses Steckteil weist einen als Tulpe ausgeführten Steckkontakt 64 und ein Isolierteil 65 auf. This plug-in part has a plug-in contact is designed as a tulip 64 and an insulating 65th Beim Einführen des Steckteils 61 in die Anlage 50 resp. Upon insertion of the male part 61 respectively in the plant 50th in die Steckbuchse 62 werden die beiden Isolierteile 63, 65 an konischen Auflageflächen so stark elastisch verformt, dass dazwischen in dielektrisch vorteilhafter Weise kein Luftspalt verbleibt. in the female connector 62, the two insulating members 63, 65 deformed elastically so strong at the conical contact surfaces that therebetween remains in dielectrically advantageously no air gap. Anstelle eines von den beiden konischen Auflageflächen gebildeten Innenkonus kann die Steckverbindung auch einen Aussenkonus aufweisen. Instead of a formed by the two conical bearing surfaces inner cone plug connection may also include an outer cone.
  • Ein besonderer Vorteil der Steckverbindung 60 besteht darin, dass Spannungsprüfungen der Hochspannungsanlage in einfacher Weise vor Ort durchgeführt werden können. A particular advantage of the connector 60 is that stress tests of the high-voltage system can be carried out easily on site. Nach Entfernen des Steckteils 61 kann am Steckteil 62 eine Prüfspannung angelegt werden und können dann verschiedenen Spannungsprüfungen leicht ausgeführt werden. After removal of the plug portion 61, a test voltage may be applied to the plug portion 62 and various voltage tests can then be performed easily.
  • Beim Einbau des Überspannungsableiters in die Hochspannungsanlage 50 wird der Überspannungsableiter zunächst an einem geeigneten Ort mechanisch festgesetzt und anschliessend der Stromanschluss 31 elektrisch leitend mit einem Stromleiter der Hochspannungsanlage 50 verbunden. When mounting of the surge arrester in the high-voltage system 50, the surge arrester is first mechanically fixed in a suitable place and then the power supply 31 is electrically conductively connected to a current conductor of the high-voltage installation 50th Da der Stromanschluss durch elastisches Verformen des Hochspannungskabels 30 gegenüber dem Gehäuse 10 praktisch beliebig positionierbar ist, kann der Ableiter in der Nähe der im allgemeinen stationären Hochspannungsanlage an einem frei wählbaren Ort in platzsparender Weise aufgestellt und mechanisch festgesetzt werden. Since the current terminal by elastic deformation of the high voltage cable 30 is practically positioned anywhere relative to the housing 10, the arrester in the vicinity can the be placed generally stationary high-voltage system at an arbitrary location in space-saving manner and fixed mechanically.
  • Durch eine starke Verbiegung oder durch übermässige Schwingbewegungen des Hochspannungskabels hervorgerufene und vom Kabelabschnitt 32 auf den Kabelabschnitt 33 übertragene Kräfte werden mit einer im Inneren des Gehäuses 10 angeordneten Vorrichtung 70 gedämpft. caused by a strong bending or by excessive swinging movements of the power cable and transmitted from the cable section 32 on the cable section 33 forces are damped with a disposed inside the housing 10 device 70th Diese Dämpfungsvorrichtung enthält einen die Varistorsäule 21 einbettenden Dämpfungskörper 71 aus mindestens einem inkompressiblen, gummiartig verformbaren Material. This damping device includes a varistor 21, the embedding damping body 71 of at least one non-compressible, rubber-like deformable material.
  • Der Dämpfungskörper 71 weist einen den grössten Teil des Gehäuses 10 ausfüllenden Isolator 72 auf. The damping body 71 has a housing 10 the greater part of the filling on insulator 72nd Dieser Isolator enthält ein gegebenenfalls mit einem oder mehreren Zusatzstoffen gefülltes Elastomer, wie typischerweise Silicon oder EPDM. This insulator contains an optionally filled with one or more additives elastomer such as typically silicone or EPDM. Der Isolator 72 bettet das Aktivteil 20 ein und isoliert es gegenüber dem Gehäuse 10 elektrisch. The insulator 72 embeds the active part 20 a and isolates it from the housing 10 electrically. Eine auf der Oberfläche des Isolators 72 angebrachte Schicht 73 aus elektrisch leitendem Material, wie typischerweise Leitlack, die auf dem elektrischen Potential des Gehäuses gehalten ist, sorgt dafür, dass sich zwischen dem Isolator 72 und dem Gehäuse 10 kein elektrisches Feld aufbauen kann. A mounted on the surface of the insulator 72 layer 73 of electrically conductive material, such as typically conductive paint, which is held at the electric potential of the housing ensures that can build up 72 and the housing 10, no electric field between the insulator.
  • Von der Hochspannungsanlage 50 ausgehende mechanische Kräfte, die etwa als Biegekraft oder Schwingung den Überspannungsableiter mechanisch unzulässig stark belasten könnten, werden durch das Zusammenwirken des flexiblen Hochspannungskabels 30 und der Dämpfungsvorrichtung 70 wirksam reduziert und sind dann an der die bruchgefährdeten keramischen Varistorelemente enthaltenden Varistorsäule 21 fast vollständig unterdrückt. emanating from the high-voltage system 50, mechanical forces, which might impact mechanically unacceptable degree about a bending force or vibration the surge arrester are effectively reduced by the cooperation of the flexible high voltage cable 30 and the damping device 70 and then at the risk of fracture ceramic varistor elements containing varistor 21 almost completely suppressed. Da die Dämpfungsvorrichtung 70 zudem von aussen direkt ins Gehäuse 10 eingeleitete Kräfte, die etwa durch mechanische Beanspruchung des Gehäuses oder durch Erdbeben erzeugt werden, wirksam dämpft, erhöht sich so die Betriebssicherheit des Überspannungsableiters wesentlich. Since the damping device 70 also dampens effectively externally introduced directly into the housing 10 forces that are generated as by mechanical stress of the housing or by earthquakes, the operational reliability of the surge arrester is increased so much.
  • Eine Verbesserung der Dämpfung und damit eine weitere Erhöhung der Betriebssicherheit wird dadurch erreicht, dass die Feldsteuerelemente 25 und 37 in den Isolator 72 eingebettet sind. An improvement of the attenuation, and thus a further increase of the operational safety is achieved in that the field control elements are embedded in the insulator 72 and 25 37th Eine besonders gute Dämpfung wird erreicht, wenn die im allgemeinen aus Metall geformten Feldsteuerelemente aus einem inkompressiblen gummiartig verformbaren Material gebildet sind, das eine polymere Matrix und einen in die Matrix eingebetteten Füllstoff enthält, und das bei Belastung mit einem elektrischen Gleichfeld oder einem elektrischen Wechselfeld von bis zu 100 Hz zumindest eine Dielektrizitätszahl zwischen 5 und 45 oder eine nichtlineare Strom-Spannungs-Kennlinie aufweist. A particularly good damping is achieved when the molded metal in the general field control elements are formed from a compressible rubber-like deformable material containing a polymeric matrix and an embedded in the matrix filler, and when subjected to a DC electric field or an alternating electric field of up to 100 Hz has at least a dielectric constant between 5 and 45 or a non-linear current-voltage characteristic. Geeignete Füllstoffe sind typischerweise Leitfähigkeitsruss, Titanate, wie Bariumtitanat, oder Mikrovaristoren, wie metalloxid-dotiertes und gesintertes Zinkoxid. Suitable fillers are typically conductive carbon black, titanates such as barium titanate or microvaristors, such as metal oxide-doped zinc oxide and sintered. Da sich die Bruchbelastung der Varistorsäule 21 mit zunehmender Säulenlange erheblich vergrössert, werden die von der Hochspannungsanlage 50 ausgehenden oder anderweitig erzeugten Kräfte besonders wirksam in Überspannungsableitern gedämpft, die eine vergleichsweise hohe Varistorsäule 21 aufweisen und für Spannungen höher 44 kV, vorzugsweise höher 100 kV, dimensioniert sind. Since the breaking load of the varistor 21 increases significantly with increasing column length, 50 emanating from the high-voltage installation or otherwise generated forces are particularly effective attenuated in surge arresters having a relatively high varistor column 21, and for voltages higher 44 kV, preferably higher 100 kV dimensioned are. Dadurch, dass mindestens eines der Varistorelemente der Varistorsäule 21 ein sogenanntes Hochfeldelement, dh ein Varistorelement ist, das bei Beaufschlagung mit einem Stossstrom von 10 kA der Wellenform 8/20 µs eine Restspannung von mindestens 450 V/mm aufweist, wird die Varistorsäule 21 zusätzlich verkürzt und so die Betriebssicherheit des Ableiters weiter erhöht. Characterized in that at least one of the varistor the varistor column 21, a so-called high-field element, that is, a varistor is provided with a shock current of 10 kA of the waveform of 8/20 microseconds has a residual stress of at least 450 V / mm when acted upon, the varistor column 21 is additionally shortened and so increases the operational reliability of the arrester.
  • BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 10 10
    Gehäuse casing
    11 11
    Mantelrohr casing pipe
    12 12
    Boden ground
    13 13
    Deckel cover
    14 14
    Flansch flange
    20 20
    Aktivteil active part
    21 21
    Varistorsäule varistor
    22, 23 22, 23
    Metallarmaturen metal fittings
    24 24
    Stromleiter conductor
    25 25
    Feldsteuerelement Field control
    30 30
    Hochspannungskabel High voltage cables
    31 31
    Stromanschluss, Steckkontakt Electricity, plug contact
    32 32
    abgeschirmter Kabelabschnitt shielded cable section
    33 33
    abschirmungsfreier Kabelabschnitt shielding free cable section
    34 34
    Abschirmung shielding
    35 35
    Kabelleiter cable conductor
    36 36
    Kabelisolation cable insulation
    37, 38 37, 38
    Feldsteuerelement Field control
    39 39
    abschirmungsfreier Kabelabschnitt shielding free cable section
    40 40
    Steckverbindung connector
    41, 42 41, 42
    Steckteile Steckteile
    43 43
    Spiralkontakt spiral contact
    50 50
    Hochspannungsanlage High-voltage system
    51 51
    Kapselung encapsulation
    52 52
    Isoliermittel insulation
    53 53
    Flansch flange
    60 60
    Steckverbindung connector
    61, 62 61, 62
    Steckteile Steckteile
    63 63
    Isolierteil Insulation
    64 64
    Steckkontakt plug contact
    65 65
    Isolierteil Insulation
    70 70
    Dämpfungvorrichtung damping device
    71 71
    Dämpfungskörper damping body
    72 72
    Isolator insulator
    73 73
    elektrisch leitende Schicht electrically conductive layer
    A A
    Achse axis

Claims (15)

  1. Surge arrester comprising a housing (10) with protection against electric shock, a voltage-limiting active part (20), which is arranged in the housing and has a stack of varistor elements formed as a varistor column (21), and comprising an electrical connection (31), which is arranged outside the housing and is electrically conductively connected to the varistor column (21) for connecting a high-voltage installation (50) which has protection against electric shock and is intended to be protected from overvoltage, wherein the electrically conductive connection between the varistor column (21) and the electrical connection (31) is in the form of a cable conductor (35) of a flexible high-voltage cable (30), wherein the high-voltage cable (30) has two cable sections (32, 33), of which a first section (33), which is arranged in the interior of the housing (10), is formed without a shield, and a second cable section (32), which is arranged outside the housing (10), has an electrically conductive shield (34), which surrounds the cable conductor (35) and cable insulation (36) and is electrically conductively connectable firstly to the housing (10) and secondly to an encapsulation (51), with protection against electric shock, of the high-voltage installation (50), and wherein the housing accommodates a damping apparatus (70) for damping oscillations which are introduced into the varistor column (21) from the outside.
  2. Surge arrester according to Claim 1, characterized in that the damping apparatus (70) has a damping body (71) consisting of at least one incompressible material which is deformable in rubber-like fashion, said damping body embedding the varistor column (21).
  3. Surge arrester according to Claim 2, characterized in that the damping body (71) has an insulator (72).
  4. Surge arrester according to Claim 3, characterized in that an electrically conductive layer (73) kept to the electrical potential of the housing (10) is applied to the surface of the insulator (72).
  5. Surge arrester according to one of Claims 1 to 4, characterized in that a ring-shaped first field control element (25, 37) is guided at least around the first cable section (33) or the varistor column (21).
  6. Surge arrester according to Claim 5, characterized in that the field control element (25, 37) contains a material formed from a polymer matrix and a filler embedded in the matrix, said material having at least a dielectric constant of between 5 and 45 or a nonlinear current-voltage characteristic during loading with an electrical DC field or an electrical AC field of up to 100 Hz.
  7. Surge arrester according to either of Claims 5 and 6, characterized in that the material of the first field control element (25, 37) is incompressible and deformable in rubber-elastic fashion.
  8. Surge arrester according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the first field control element (25) is guided around the varistor column (21) and is kept to the potential of the cable conductor (35) embedded in the cable insulation (36).
  9. Surge arrester according to Claim 8, characterized in that a second field control element (37) is provided, which is guided around the first cable section (33) and is kept to the potential of the housing (10).
  10. Surge arrester according to one of Claims 5 to 7, characterized in that the first field control element (37) is guided around the first cable section (33) and is kept to the potential of the housing (10).
  11. Surge arrester according to one of Claims 1 to 10, characterized in that a plug-type connection (40) is provided in the housing (10), said plug-type connection comprising a first plug-type contact (41) which is electrically conductively connected to the cable conductor (35) of the first cable section (33) and a second plug-type contact (42) which is electrically conductively connected to a connection fitting (22) of the active part (20).
  12. Surge arrester according to Claim 11, characterized in that the first plug-type contact (41) or the second plug-type contact (42) contains a contact tulip with at least one spiral contact (43).
  13. Surge arrester according to one of Claims 1 to 12, characterized in that at least one of the varistor elements of the varistor column (21) has a residual voltage, based on the physical height of the at least one varsitor element, of at least 450 V/mm when a surge current of 10 kA having the waveform 8/20 µs is applied.
  14. Surge arrester according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the high-voltage cable (30) has a third section (39) of the high-voltage cable (30), which third section is formed without a shield, and in that the electrical connection (31) is fitted at one free end of the third cable section (39) and is formed as connecting part.
  15. Surge arrester according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the electrical connection (31) is in the form of a plug-type contact, in that the plug-type contact (31) is part of a plug-type part (61) of a cable plug-type connection (60) to the high-voltage installation (50), said plug-type part (61) having protection against electric shock and being kept to the potential of the housing (10), in that the plug-type part (61) has an elastically deformable insulating part (63), and in that a third field control element (38) is embedded in the insulating part (63), said third field control element being held to the potential of the housing (10) and being guided in the form of a ring around a third section (39) of the high-voltage cable (30), which third section is formed without a shield.
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