EP2789062B1 - Surge arrester - Google Patents
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- H01T4/00—Overvoltage arresters using spark gaps
- H01T4/06—Mounting arrangements for a plurality of overvoltage arresters
Definitions
- the invention relates to a surge arrester according to the preamble of claim 1.
- surge arresters As pluggable device combination of a lower part or housing base and a plug-in module or insert part.
- the housing base has connection terminals for contacting the electrical conductors and a receptacle for the insert part to be used, whereas at least one overvoltage protection element is arranged in the insert part.
- the electrical connection between the insert and the housing base is usually via plug contacts.
- an overvoltage protection element is arranged in the insert part.
- Such surge arresters are each allowed for certain maximum dissipative currents.
- a disadvantage of such known surge arresters that the technical complexity of their implementation and the corresponding costs increase disproportionately with increasing maximum dissipatable current.
- the DE 10 2007 042 991 A1 describes an overvoltage protection device, wherein in the U-shaped receptacle a plurality of protective elements can be arranged in parallel.
- the WO 2008/003532 A1 describes a base part for receiving two surge arresters, which can be arranged parallel to each other in the U-shaped receptacle of the base part.
- the DE 699 04 274 T2 describes a surge arrester, which has two varistors connected in parallel in one insert part, one of the two varistors serving as a reserve.
- the object of the invention is therefore to provide a surge arrester of the type mentioned, with which the mentioned disadvantages can be avoided, and with which easily and with little financial and technical effort safely high currents can be derived.
- Fig. 1 shows a surge arrester 1 comprising a device base (2) with a U-shaped insert receiving part 5, wherein the device base 2 is provided for attachment to a mounting rail, wherein in the insert part receptacle 5 at least two insert parts 3 are arranged, each of the insert parts 3 at least one overvoltage protection element having.
- Surge arresters 1 serve to protect electrical installations and / or people from electrical overvoltages which propagate on an electrical line. In particular, the vulnerability but also the importance of computers has led to a widespread use of surge arresters 1.
- Surge arresters 1 are generally designed as components which produce a very high-resistance or insulating connection between at least one phase or an outer conductor of an electrical network, in particular an electrical supply network, and a neutral conductor or a further phase of the network , If no overvoltage occurs, virtually no current flows through the surge arrester 1, and the function of the subsequent network is not affected by the presence of the surge arrester 1.
- the surge arrester 1 When an overvoltage occurs, the surge arrester 1 forms within a very short time a very low-impedance transition between the phase and the neutral conductor or another phase, and thus bypasses the subsequent network.
- the surge arrester 1 has at least one overvoltage protection element, which is preferably designed as a varistor. Due to the low resistance when an overvoltage occurs, correspondingly high currents can flow through the surge arrester 1.
- Surge arresters 1 also have, in addition to a stated or specific nominal voltage, a specified or stated current-carrying capacity.
- Surge arresters 1 have a modular construction, and comprise a device base 2 and an insert part 3.
- the device base 2 is provided for mounting on a mounting rail, such as a hat rail, and has for this purpose a corresponding mounting rail receptacle 25 and the necessary mounting means 26.
- the device base 2 has at least one first and one second connection terminal 27.
- the Fig. 1 shows a surge arrester 1 for the protection of a single-phase electrical network.
- the relevant surge arrester 1 has in each case two terminals 27 on the input side and on the output side. It can be provided to connect the two terminals 27 on one side in parallel, such as a distribution rail. However, it can also be provided that the two connection terminals 27 of one side in the device base 2 are short-circuited, so that in each case only one of the connection terminals 27 of one side has to be connected.
- the device base 2 preferably has a multi-part device base housing 28, which is formed from an insulating material.
- the device base 2 has a substantially U-shaped insert part receptacle 5 for the insert part 3, whereby a differently configured insert part receptacle 5 can be provided, for example in the form of a recess closed on the circumference.
- the insert part receptacle 5 has a first and a second side part 13, 14, as well as a base part 20 connecting them, and is formed substantially opposite to a lower part 30 of the insert part 3, which is intended to be inserted into the insert part receptacle 5 to become.
- the insert part receptacle 5 preferably in the region of the base part 20 are - also not shown - arranged inner contacts for contacting the insert part 3.
- an insertion region is preferably arranged on the first and / or second side part 13, 14.
- the insert part 3 has according to the illustrated preferred embodiment, an insert part housing 4 made of an insulating material, which is preferably formed of several parts.
- the insert part housing 4 encloses the insert part 3 substantially completely and on all sides, wherein only the areas for contacting with the device base 2 as well as for display means are designed without insert parts.
- the insert 3 is designed as a fully functional electrotechnical component, and can be checked or removed as such electrotechnically.
- the insert part 3 furthermore has electrical contact pins 32, which protrude from the insert part housing 4, for making contact with the inner contacts of the device base 2.
- each of the insert parts 3 has at least one overvoltage protection element.
- a device base 2 and two insert parts 3 are essentially treated, as these also in Fig. 1 is shown.
- Surge arresters 1 with more than two insert parts 3 may also be provided, in particular with three or four insert parts 3.
- the two insert parts 3 are each formed as a complete and functional insert parts 3, and in particular each have an insert part housing 4, which in each case also has a side wall, against which the two insert parts 3 abut each other.
- the two insert parts 3 are each independent electrical devices which can be removed as such or tested by a testing agency.
- the surge arrester 1 has a significantly higher current carrying capacity than a conventional surge arrester 1 with only one insert part 3. It is provided in this context that the overvoltage protection elements in each insert 3 each one Have higher current carrying capacity than the current carrying capacity of the entire surge arrester 1 divided by the number of inserts 3. The respective current carrying capacity is listed on the surge arrester.
- the overvoltage protection elements in the individual insert parts used are paired with regard to their parameters, in particular with regard to the turn-on voltage and the actual internal resistance. It is preferred provided to select and pair those overvoltage protection elements from a set of overvoltage protection elements, which have predeterminably small deviations of said parameters.
- the at least two insert parts 3 are arranged parallel to one another in the insert part receptacle 5.
- the space utilization within a distribution cabinet can be positively exploited.
- This also has an advantageous effect on the wiring of the two insert parts 3.
- the two insert parts 3 are arranged in the insert part receptacle 5 as in each case physically separate insert parts 3. Therefore, the two insert parts 3 are not connected to each other.
- This is a particularly simple structure, with the use of standard components is particularly supported. It may be provided in this, as well as in the further context, preferably, that on a front side 35 of the at least two insert parts 3, a common cap 36 is arranged. As a result, the two insert parts can be held together and it is a uniform or holistic appearance supported.
- the at least two insert parts 3 connected to each other, in particular riveted, are. It is provided in particular that the two insert parts 3 are connected after their separate completion. This can ensure that the respective insert parts 3 are not used in other surge arresters 1.
- Each of the insert parts 3 preferably has in each case a function display 37, which indicates the functional readiness of the overvoltage protection element, and is coupled to it for this purpose. It is particularly preferred that the function displays 37 of the two separate insert parts 3 are coupled. This can be achieved that only a display informs a user about the operational readiness of the surge arrester.
- the function displays 37 are coupled in such a way that the failure of one of the overvoltage protection elements indicates an entire failure of the surge arrester 1, and an exchange of the insert parts 3 is required. This allows the Safety in electrical systems can be improved.
- a cap 36 it is preferably provided that the cap 36 has a viewing window 38, to view a function display 37. It is provided that the one function display 37 is visible, indicating the state of both overvoltage protection element.
Description
Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a surge arrester according to the preamble of
Es ist bekannt, Überspannungsableiter als steckbare Gerätekombination aus einem Unterteil bzw. Gehäusesockel und einem Steckmodul bzw. Einsatzteil zu bilden. Der Gehäusesockel weist Anschlussklemmen zur Kontaktierung der elektrischen Leiter sowie eine Aufnahme für den einzusetzenden Einsatzteil auf, wohingegen im Einsatzteil wenigstens ein Überspannungsschutzelement angeordnet ist. Die elektrische Verbindung zwischen dem Einsatzteil und dem Gehäusesockel erfolgt in der Regel über Steckkontakte. In dem Einsatzteil ist ein Überspannungsschutzelement angeordnet. Derartige Überspannungsableiter sind jeweils für bestimmte maximal ableitbare Ströme zugelassen. Nachteilig an derartigen bekannten Überspannungsableitern ist, dass der technische Aufwand für deren Umsetzung sowie die entsprechenden Kosten mit zunehmender maximal ableitbarer Stromstärke unproportional ansteigen.It is known to form surge arresters as pluggable device combination of a lower part or housing base and a plug-in module or insert part. The housing base has connection terminals for contacting the electrical conductors and a receptacle for the insert part to be used, whereas at least one overvoltage protection element is arranged in the insert part. The electrical connection between the insert and the housing base is usually via plug contacts. In the insert part, an overvoltage protection element is arranged. Such surge arresters are each allowed for certain maximum dissipative currents. A disadvantage of such known surge arresters that the technical complexity of their implementation and the corresponding costs increase disproportionately with increasing maximum dissipatable current.
Die
Die
Die
Die Veröffentlichung "Improving current sharing between parallel varistors" (Putrus et al.) beschreibt eine Möglichkeit um die Stromaufteilung zwischen parallel geschalteten Varistoren des selben Typs zu verbessern, indem zu jedem der Varistoren jeweils ein niederohmiger Leistungswiderstand in Serie geschaltete wird.The publication "Improving current sharing between parallel varistors" (Putrus et al.) describes a possibility to improve the current sharing between parallel-connected varistors of the same type by connecting a low-resistance power resistor in series to each of the varistors.
Aufgabe der Erfindung ist es daher einen Überspannungsableiter der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem die genannten Nachteile vermieden werden können, und mit welchem einfach und mit geringem finanziellen und technischen Aufwand sicher hohe Ströme abgeleitet werden können.The object of the invention is therefore to provide a surge arrester of the type mentioned, with which the mentioned disadvantages can be avoided, and with which easily and with little financial and technical effort safely high currents can be derived.
Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Patentanspruches 1 erreicht.This is achieved by the features of
Dadurch kann einfach und mit geringem finanziellen und technischen, insbesondere fertigungstechnischen, Aufwand ein Überspannungsableiter gebildet werden, welcher eine hohe Strombelastbarkeit aufweist.This can be easily and with little financial and technical, especially manufacturing technology, effort a surge arrester are formed, which has a high current carrying capacity.
Die Unteransprüche betreffen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims relate to further advantageous embodiments of the invention.
Ausdrücklich wird hiermit auf den Wortlaut der Patentansprüche Bezug genommen, wodurch die Ansprüche an dieser Stelle durch Bezugnahme in die Beschreibung eingefügt sind und als wörtlich wiedergegeben gelten.It is hereby expressly referred to the wording of the claims, whereby the claims at this point are incorporated by reference into the description and are considered to be reproduced verbatim.
Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigeschlossenen Zeichnungen, in welchen eine lediglich bevorzugte Ausführungsform beispielhaft dargestellt ist, näher beschrieben. Dabei zeigt:
-
Fig. 1 einen Überspannungsableiter in axonometrischer Darstellung; -
Fig. 2 ein Paket aus zwei Einsatzteilen in axonometrischer Darstellung; und -
Fig. 3 ein einzelner Einsatzteil in axonometrischer Darstellung.
-
Fig. 1 a surge arrester in axonometric representation; -
Fig. 2 a package of two inserts in axonometric representation; and -
Fig. 3 a single insert in axonometric representation.
Dadurch kann einfach und mit geringem finanziellen und technischen, insbesondere fertigungstechnischen, Aufwand ein Überspannungsableiter 1 gebildet werden, welcher eine hohe Strombelastbarkeit aufweist.This can be simple and with little financial and technical, in particular manufacturing technology, effort a
Erfindungsgemäße Überspannungsableiter 1 dienen zum Schutz elektrischer Anlagen und/oder Menschen vor elektrischen Überspannungen, welche sich auf einer elektrischen Leitung ausbreiten. Vor allem die Anfälligkeit aber auch die Wichtigkeit von Computern hat zu einer großen Verbreitung von Überspannungsableitern 1 geführt. Überspannungsableiter 1 sind in der Regel als Bauelemente ausgebildet, welche eine - bei Netzspannung - sehr hochohmige bzw. isolierende Verbindung zwischen wenigstens einer Phase bzw. einem Außenleiter eines elektrischen Netzes, insbesondere einem elektrischen Versorgungsnetz, und einem Neutralleiter bzw. einer weiteren Phase des Netzes herstellen. Sofern keine Überspannung auftritt, fließt praktisch kein Strom über den Überspannungsableiter 1, und die Funktion des nachfolgenden Netzes ist durch das Vorhandensein des Überspannungsableiters 1 nicht beeinflusst. Bei einer auftretenden Überspannung bildet der Überspannungsableiter 1 innerhalb sehr kurzer Zeit einen sehr niederohmigen Übergang zwischen der Phase und dem Neutralleiter bzw. einer weiteren Phase, und überbrückt derart das nachfolgende Netz. Der Überspannungsableiter 1 weist hierzu wenigstens ein Überspannungsschutzelement auf, welches bevorzugt als Varistor ausgebildet ist. Durch den geringen Widerstand bei Auftreten einer Überspannung, kann es zum Fließen entsprechend hoher Ströme über den Überspannungsableiter 1 kommen.
Überspannungsableiter 1 weisen zusätzlich zu einer angeführten bzw. spezifischen Nennspannung auch weiters eine spezifizierte bzw. angeführte Strombelastbarkeit auf.
Erfindungsgemäße Überspannungsableiter 1 weisen einen modularen Aufbau auf, und umfassen einen Gerätesockel 2 und einen Einsatzteil 3.
Der Gerätesockel 2 ist zur Anordnung an einer Montageschiene, etwa einer Hutprofilschiene, vorgesehen, und weist hiezu eine entsprechende Montageschienenaufnahme 25 sowie die notwendigen Montagemittel 26 auf. Zur Verbindung mit dem zu schützenden elektrischen Netz weist der Gerätesockel 2 wenigstens eine erste und eine zweite Anschlussklemme 27 auf. Die
Der Gerätesockel 2 bevorzugt ein mehrteiliges Gerätesockelgehäuse 28 auf, welches aus einem Isolierstoff gebildet ist.The device base 2 preferably has a multi-part device base housing 28, which is formed from an insulating material.
Der Gerätesockel 2 weist eine im Wesentlichen u-förmige Einsatzteilaufnahme 5 für den Einsatzteil 3 auf, wobei auch eine anders ausgestaltete Einsatzteilaufnahme 5 vorgesehen sein kann, etwa in Form einer umfangseitig geschlossenen Vertiefung. Die Einsatzteilaufnahme 5 weist gemäß der bevorzugten Ausführungsform einen ersten und einen zweiten Seitenteil 13, 14, sowie einen diese verbindenden Basisteil 20 auf, und ist im Wesentlichen gegengleich zu einem Unterteil 30 des Einsatzteils 3 ausgebildet, welcher dazu vorgesehen ist, in die Einsatzteilaufnahme 5 eingeführt zu werden. In der Einsatzteilaufnahme 5, vorzugsweise im Bereich des Basisteils 20 sind - ebenfalls nicht dargestellte - innere Kontakte zur Kontaktierung des Einsatzteils 3 angeordnet. Um das Einführen des Einsatzteils 3 in die Einsatzteilaufnahme 5 zu vereinfachen, ist bevorzugt an dem ersten und/oder zweiten Seitenteil 13, 14 jeweils ein Einführbereich angeordnet.The device base 2 has a substantially U-shaped
Der Einsatzteil 3 weist gemäß der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ein Einsatzteilgehäuse 4 aus einem Isolierstoff auf, welches bevorzugt mehrteilig ausgebildet ist. Das Einsatzteilgehäuse 4 umschließt den Einsatzteil 3 dabei im Wesentlichen vollständig und allseitig, wobei lediglich die Bereiche für die Kontaktierung mit dem Gerätesockel 2 sowie für Anzeigemittel einsatzteilgehäusefrei ausgebildet sind. Der Einsatzteil 3 ist als elektrotechnisch voll funktionsfähiger Bauteil ausgebildet, und kann als solcher elektrotechnisch geprüft bzw. abgenommen werden. Der Einsatzteil 3 weist weiters elektrische Kontaktstifte 32 auf, welche aus dem Einsatzteilgehäuse 4 vorstehen, zur Kontaktierung der inneren Kontakte des Gerätesockels 2.The
Es ist vorgesehen, dass in der Einsatzteilaufnahme 5 wenigstens zwei Einsatzteile 3 angeordnet sind, wobei jeder der Einsatzteile 3 wenigstens ein Überspannungsschutzelement aufweist.It is envisaged that in the
In weiterer Folge wird im Wesentlichen eine Anordnung aus einem Gerätesockel 2 und zwei Einsatzteilen 3 behandelt, wie diese auch in
Die beiden Einsatzteile 3 sind jeweils als vollständige und funktionsfähige Einsatzteile 3 ausgebildet, und weisen insbesondere jeweils ein Einsatzteilgehäuse 4 auf, welches jeweils auch eine Seitenwand aufweist, an der die beiden Einsatzteilen 3 aneinander anliegen. Dadurch sind die beiden Einsatzteile 3 jeweils eigenständige elektrische Vorrichtungen die als solche auch abgenommen bzw. durch eine Prüfstelle geprüft werden können.The two
Durch eine Parallelschaltung der wenigstens zwei Einsatzteile 3 kann erreicht werden, dass der Überspannungsableiter 1 eine deutlich höhere Strombelastbarkeit aufweist, als ein herkömmlicher Überspannungsableiter 1 mit lediglich einem Einsatzteil 3. Dabei ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass die Überspannungsschutzelemente in den einzelnen Einsatzteilen 3 jeweils eine höhere Strombelastbarkeit aufweisen, als die Strombelastbarkeit des gesamten Überspannungsableiters 1 geteilt durch die Anzahl der Einsatzteile 3. Die jeweilige Strombelastbarkeit ist dabei auf dem Überspannungsableiter angeführt. Durch die schaltungstechnische Parallelanordnung der Überspannungsschutzelemente wird deren jeweilige Strombelastung reduziert. Aufgrund von Bauteiltoleranzen wird es dabei selbst bei identischen angegebenen Bauteilparametern in der Regel nicht zu einer völlig gleichmäßigen Aufteilung der Ströme über die einzelnen Überspannungsschutzelemente kommen. Durch die Vergrößerung der jeweiligen Strombelastbarkeit kann dies vorteilhaft ausgeglichen werden.By a parallel connection of the at least two
In diesem Zusammenhang ist bevorzugt vorgesehen, dass die Überspannungsschutzelemente in den einzelnen verwendeten Einsatzteilen hinsichtlich deren Parametern, insbesondere hinsichtlich der Durchschaltspannung und des tatsächlichen Innenwiderstandes, gepaart sind. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, diejenigen Überspannungsschutzelemente aus einer Menge an Überspannungsschutzelementen auszuwählen und zu paaren, welche vorgebbar geringe Abweichungen besagter Parameter aufweisen.In this connection, it is preferably provided that the overvoltage protection elements in the individual insert parts used are paired with regard to their parameters, in particular with regard to the turn-on voltage and the actual internal resistance. It is preferred provided to select and pair those overvoltage protection elements from a set of overvoltage protection elements, which have predeterminably small deviations of said parameters.
Bevorzugt ist - wie auch dargestellt - vorgesehen, dass die wenigstens zwei Einsatzteile 3 parallel nebeneinander in der Einsatzteilaufnahme 5 angeordnet sind. Dadurch kann die Raumausnützung innerhalb eines Verteilerschrankes positiv ausgenutzt werden. Dies wirkt sich auch vorteilhaft auf die Beschaltung der beiden Einsatzteile 3 aus.Preferably, as also shown, it is provided that the at least two
Es kann vorgesehen sein, dass die beiden Einsatzteile 3 in der Einsatzteilaufnahme 5 als jeweils körperliche getrennte Einsatzteile 3 angeordnet sind. Daher, dass die beiden Einsatzteile 3 nicht miteinander verbunden sind. Dies stellt einen besonders einfachen Aufbau dar, wobei die Verwendung von Standardbauteilen besonders unterstützt wird. Es kann in diesem, sowie im weiteren Zusammenhang bevorzugt vorgesehen sein, dass auf einer Frontseite 35 der wenigstens zwei Einsatzteile 3 eine gemeinsame Abdeckkappe 36 angeordnet ist. Dadurch können die beiden Einsatzteile zusammengehalten werden und es wird ein einheitliches bzw. ganzheitliches Erscheinungsbild unterstützt.It can be provided that the two
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die wenigstens zwei Einsatzteile 3 miteinander verbunden, insbesondere vernietet, sind. Dabei ist insbesondere vorgesehen, dass die beiden Einsatzteile 3 nach deren separaten Fertigstellung verbunden werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass die jeweiligen Einsatzteile 3 nicht in anderen Überspannungsableitern 1 zum Einsatz kommen.It is preferably provided that the at least two
Bevorzugt weist jeder der Einsatzteile 3 jeweils eine Funktionsanzeige 37 auf, welche die Funktionsbereitschaft des Überspannungsschutzelement anzeigt, und hiezu mit diesem gekoppelt ist. Besonders bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Funktionsanzeigen 37 der beiden separaten Einsatzteile 3 gekoppelt sind. Dadurch kann erreicht werden, dass lediglich eine Anzeig einen Benutzer über die Betriebsbereitschaft des Überspannungsableiters informiert. Die Funktionsanzeigen 37 sind dabei derart gekoppelt, dass der Ausfall eines der Überspannungsschutzelemente einen gesamten Ausfall des Überspannungsableiters 1 anzeigt, und ein Austausch der Einsatzteile 3 erforderlich ist. Dadurch kann die Sicherheit in elektrischen Anlagen verbessert werden.Each of the
Sofern eine Abdeckkappe 36 vorgesehen ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Abdeckkappe 36 ein Sichtfenster 38 aufweist, zur Ansicht einer Funktionsanzeige 37. Dabei ist vorgesehen, dass diejenige Funktionsanzeige 37 sichtbar ist, welche den Zustand beider Überspannungsschutzelement anzeigt.If a
Claims (7)
- Surge arrester (1) comprising a device base (2) with a U-shaped insertion part receiver (5) wherein the device base (2) is provided to be fixed at an assembly rail, wherein in the insertion part receiver (5) are disposed at least two insertion parts (3), wherein each of the insertion parts (3) has at least one surge protection element, characterised in that the at least two insertion parts (3) are connected in parallel, and that the surge protection elements in the individual insertion parts (3) each have a higher current capacity than the current capacity of the entire surge arrester (1) divided by the number of the insertion parts (3).
- Surge arrester (1) according to claim 1, characterised in that the at least two insertion parts (3) are disposed parallel next to one another in the insertion part receiver (5).
- Surge arrester (1) according to one of claims 1 or 2, characterised in that on the front side (35) of the at least two insertion parts (3) is disposed a shared lid (36).
- Surge arrester (1) according to one of claims 1 to 3, characterised in that the insertion parts (3) each have a function display (37) and that the function displays (37) are coupled.
- Surge arrester (1) according to one of claims 3 or 4, characterised in that the lid (36) has a viewing window (38) for viewing a function display (37).
- Surge arrester (1) according to one of claims 1 to 5, characterised in that the surge protection element is formed as a varistor.
- Surge arrester (1) according to one of claims 1 to 6, characterised in that the at least two insertion parts (3) are connected with one another, in particular riveted.
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