EP3131098A1

EP3131098A1 - Gekapselter überspannungsableiter

Info

Publication number: EP3131098A1
Application number: EP15180760.9A
Authority: EP
Inventors: Markus Sulitze
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2015-08-12
Publication date: 2017-02-15
Anticipated expiration: 2035-08-12
Also published as: KR20170020266A; JP6343309B2; KR102014247B1; EP3131098B1; JP2017038056A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Überspannungsableiter (1). Dieser weist ein in einem fluiddichten Gehäuse (2) zwischen zwei Endarmaturen (7) angeordnetes Aktivteil, mit mehreren Ableitelementen (4, 40, 41, 42, 43) auf, die in zumindest drei parallelen Säulen (100, 200, 300) nebeneinander angeordnet sind. Dabei sind mehrere vertikal beabstandete Zwischenstücke (5, 50) derart in die Säulen (100, 200, 300) eingefügt, dass jedes durch einen eine elektrische Längsverbindung herstellenden Säulenabschnitt (101, 102, 201, 202, 301) einer ersten Säule (100, 200, 300) durchsetzt ist. Eine zweite und dritte Säule (100, 200, 300) sind in vertikal beabstandete Säulenabschnitte (101, 102, 201, 202, 301) unterteilt, wobei das Zwischenstück (5, 50) eine elektrische Querverbindung zwischen horizontal nebeneinander angeordneten Säulenabschnitten (101, 102, 201, 202, 301) der zweiten und dritten Säule (100, 200, 300) herstellt. Das Gehäuse (2) weist eine Hochspannungsdurchführung (6) auf, die eine elektrische Verbindung gegen das Gehäuse (2) isoliert von außen in das Gehäuse (2) hineinführt, wobei eine Endarmatur (7) mittels eines Kontaktstiftes (10) mit der Hochspannungsdurchführung (6) elektrisch verbindbar ist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kontaktstift (10) mittels einer von außerhalb des Gehäuses (2) betätigbaren Trennvorrichtung (20) derart in vertikaler Richtung verschiebbar ist, dass die Verbindung zwischen der Endarmatur (7) und der Hochspannungsdurchführung (6) trennbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen durch ein fluiddichtes Gehäuse gekapselten Überspannungsableiter gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Überspannungsableiter sind Schutzsysteme beispielsweise für Schaltanlagen, die bei auftretenden Überspannungen durch Blitzeinschlag oder Fehlfunktionen anderer Teilsysteme diese Überspannungen zur Masse hin ableiten und so andere Bauteile der Schaltanlage schützen.
Ein derartiger Überspannungsableiter umfasst ein oder mehrere Aktivteile, die jeweils eine aus einzelnen zylindrischen Ableitelementen aufgebaute Säule aufweisen. Ableitelemente zeichnen sich durch einen spannungsabhängigen Widerstand aus. Bei niedrigen Spannungen wirken diese als Isolatoren. Ab einer bestimmten Schwellenspannung, die materialabhängig ist, zeigen sie eine gute Leitfähigkeit. Häufig werden Ableitelemente aus Metalloxiden wie Zinkoxid hergestellt. Die Säule wird an beiden Enden von Endarmaturen begrenzt, die den elektrischen Kontakt zur Schaltanlage und zur Masse herstellen. Um einen guten elektrischen Kontakt auch unter mechanischer Belastung zu gewährleisten, muss das Aktivteil unter Druck zusammengehalten werden. Dies kann erfolgen, indem Zugelemente beispielsweise ein Rohr, Seile oder Stäbe vorzugsweise aus glasfaserverstärktem Kunststoff in den Endarmaturen unter Zug eingespannt werden. Die Zugelemente umgeben dabei die Säule.
Für den Einsatz in gasisolierten Schaltanlagen weisen Überspannungsableiter ein gekapseltes, fluiddichtes Gehäuse auf, das das Aktivteil umgibt. Das Gehäuse ist dabei zur Erhöhung der Durchschlagfestigkeit mit einem Fluid, meist Schwefelhexafluorid, gefüllt. Das Gehäuse besteht aus einem leitfähigen Material beispielsweise aus einem Metall und ist elektrisch geerdet. Eine Endarmatur des Aktivteils ist über einen durch das Gehäuse geführten Kontakt geerdet. Die andere Endarmatur ist über eine Durchführung mit einem an der Außenseite des Gehäuses befindlichen Kontakt elektrisch verbunden, der dem Anschluss an die Schaltanlage dient.
Soll die Schaltanlage elektrisch getestet werden, so muss wegen der dann auftretenden hohen Spannungen der Überspannungsableiter von der Schaltanlage getrennt werden. Andernfalls würde der Überspannungsableiter die Spannung zur Erde ableiten und das Messergebnis würde verfälscht.
Die Trennung von der Schaltanlage kann erfolgen, indem eine elektrische Verbindung im Inneren des Gehäuses getrennt wird. Dazu muss das Gehäuse geöffnet werden, wobei Schwefelhexafluorid austritt. Um dies zu vermeiden werden Überspannungsableiter mit einer Trennvorrichtung ausgestattet, die es erlaubt, das Aktivteil elektrisch von der Schaltanlage zu trennen, ohne dabei das Gehäuse zu öffnen.
Bekannt sind solche Überspannungsableiter beispielsweise aus der DE 10 2011 077 394 A1 . Dort ist ein einsäuliges Aktivteil in einem fluiddichten Gehäuse angeordnet. Eine bewegliche Steuerhaube dient hier als Trennvorrichtung. Für hohe Spannungen kann das Aktivteil allerdings, bis zu mehreren Metern lang werden.
Aus der US 4,814,936 A1 ist ein Überspannungsableiter mit einem aus vier Säulen bestehenden Aktivteil bekannt. Die Säulen sind rotationssymmetrisch um eine Längsachse in einem Quadrat angeordnet. Diese Ausführung ist kompakt, verfügt aber nicht über eine Trennvorrichtung.
Aus der WO 2014/173462 A1 ist ein Überspannungsableiter mit einem auf drei in einer Reihe angeordneten Säulen aufgeteiltem Aktivteil bekannt, der über keine Trennvorrichtung verfügt.
Aus der US 3,412,273 (A ) ist ein Überspannungsableiter in einem isolierenden Gehäuse bekannt, bei dem ein Aktivteil aus drei elektrisch untereinander verbundenen Säulen aufgebaut ist. Die drei Säulen sind durch Porzellanscheiben in Säulenabschnitte unterteilt. Die Verbindung zwischen den Säulen wird durch metallische Platten auf den Porzellanscheiben hergestellt. Nachteilig hieran ist, dass ein solcher Überspannungsableiter schwierig zu montieren ist, und dass er über keine Trennvorrichtung verfügt.
Nachteilig am bekannten Stand der Technik ist, dass Überspannungsableiter für hohe Spannungen entweder sehr lang und einfach aufgebaut oder kompakt und komplex aufgebaut und daher aufwändig zu montieren sind. Eine zusätzliche Trennvorrichtung macht den Aufbau noch komplizierter.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen kompakten Überspannungsableiter anzugeben, der über eine Trennvorrichtung verfügt und der leicht herzustellen ist.
Die Aufgabe wird mit den Mitteln der Erfindung gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Dabei ist ein Überspannungsableiter vorgesehen, der ein in einem fluiddichten Gehäuse angeordnetes Aktivteil aufweist. Das Gehäuse ist dabei aus einem elektrisch leitenden Material und ist im Betriebszustand geerdet. Das Aktivteil umfasst mehrere zwischen zwei Endarmaturen angeordnete Ableitelemente, die zu zumindest drei nebeneinander angeordneten, zueinander parallelen Säulen gestapelt sind. Die Säulen erstrecken sich dabei in eine vertikale Richtung. Mehrere vertikal beabstandete Zwischenstücke sind derart in die Säulen eingefügt, dass jedes Zwischenstück durch einen eine elektrische Längsverbindung herstellenden Säulenabschnitt einer ersten Säule durchsetzt ist. Außerdem unterteilt jedes Zwischenstück eine zweite und dritte Säule in vertikal beabstandete Säulenabschnitte. Dabei ist das Zwischenstück derart ausgestaltet, dass es eine elektrische Querverbindung zwischen horizontal nebeneinander angeordneten Säulenabschnitten der zweiten und dritten Säule miteinander herstellt. Die Bezeichnung erste, zweite und dritte Säule bezieht sich dabei auf ein bestimmtes Zwischenstück. Eine Säule, die bezogen auf ein erstes Zwischenstück als erste Säule gilt, kann bezogen auf ein zweites Zwischenstück als zweite oder auch als dritte Säule gelten. Das Gehäuse weist eine Hochspannungsdurchführung auf, die eine elektrische Verbindung gegen das Gehäuse isoliert von außen in das Gehäuse hineinführt. Eine der Endarmaturen ist mittels eines Kontaktstiftes mit der Hochspannungsdurchführung verbindbar.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kontaktstift mittels einer von außerhalb des Gehäuses betätigbaren Trennvorrichtung derart in vertikaler Richtung verschiebbar ist, dass die Verbindung zwischen der Endarmatur und der Hochspannungsdurchführung trennbar ist.
Durch die Zwischenstücke wird ein Strompfad mäanderförmig durch alle Säulen des Aktivteils geführt. Ein entsprechendes Aktivteil ist nur etwa ein Drittel so lang, wie ein einsäuliges Aktivteil derselben Spannungsklasse und sehr kompakt. Die Zwischenstücke erlauben eine einfache Montage, da sie lediglich beim Stapeln der Ableitelemente in bestimmten Abständen in die Säulen eingefügt werden. Die Trennvorrichtung erlaubt eine einfache Trennung des Aktivteils von der Schaltanlage, ohne das Gehäuse zu öffnen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist die Trennvorrichtung eine mit dem Kontaktstift verbundene Schubstange und eine mit einer außerhalb des Gehäuses angeordneten Betätigungseinrichtung verbundene Drehachse auf. Schubstange und Drehachse sind durch eine Gewindemutter miteinander gekoppelt. Eine solche Trennvorrichtung ist besonders einfach aufgebaut und leicht zu montieren.
Bevorzugt ist dabei die Gewindemutter in einer Durchgangsöffnung, zumindest eines, besonders bevorzugt mehrerer Zwischenstückes oder Zwischenstücken derart geführt, dass die Gewindemutter verdrehfest und vertikal beweglich in dem/den Zwischenstück/en gelagert ist. Vorzugsweise ist die Durchgangsöffnung mittig im Zwischenstück angeordnet. Hierdurch ist eine besonders einfache Führung der Antriebsvorrichtung erreicht.
In einer bevorzugten Ausführung weist das Aktivteil drei Säulen auf, die in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet sind. Das Zwischenstück weist dabei eine Spiegelsymmetrie bezüglich einer horizontalen Achse auf. Eine solche geometrische Anordnung der Säulen ist besonders kompakt. Sie erlaubt die Anordnung der Trennvorrichtung in ihrer geometrischen Mitte. Die spiegelsymmetrischen Zwischenstücke, die dadurch ermöglicht werden, erlauben es eine einzige Sorte von Zwischenstücken an unterschiedlichen Stellen des Aktivteils einzusetzen. Die Zwischenstücke müssen dazu lediglich um eine vertikale Achse gedreht werden.
In einer weiterhin bevorzugten Ausführung umgreift ein Zwischenstück alle drei Säulen von außen. Vorzugsweise gilt dies für alle Zwischenstücke. Die Zwischenstücke stabilisieren die Anordnung von Säulen dadurch horizontal, was auch die Montage erleichtert.
Vorteilhaft sind die Endarmaturen mittels mehrerer Zugelemente miteinander verbunden. Zumindest einige, das heißt wenigstens zwei, bevorzugt drei, dieser Zugelemente sind von den Zwischenstücken horizontal umschlossen. Die Zwischenstücke weisen also Öffnungen auf, durch die die Zugelemente hindurch verlaufen. Dies erlaubt, insbesondere bei einer dreieckigen Anordnung, auch zwischen den Säulen Zugelemente anzuordnen, was die Stabilität des Aktivteils erhöht. Besonders bevorzugt sind die Zugelemente einstückig, besonders bevorzugt als einstückige Stange ausgeführt, wobei die Enden der einstückigen Zugelemente in den Endarmturen eingespannt sind. Besonders vorteilhaft sind mehrere Zugstangen derart horizontal außerhalb der Zwischenstücke angeordnet, dass sie die Zwischenstücke von außen stützen. Dies stabilisiert das Aktivteil horizontal und erleichtert die Montage.
Besonders bevorzugt ist jede der drei Säulen von mehreren, bevorzugt zumindest vier Zugelementen umgeben, wobei jeweils zumindest ein Zugelement zwischen zwei Säulen angeordnet ist, und diese beiden Säulen sich dieses Zugelement teilen. Ist beispielsweise bei einer dreieckigen Anordnung der Säulen jede Säule von genau vier Zugelementen umgeben, sind drei der Zugelemente demnach innen, also zwischen jeweils zwei Säulen angeordnet und sechs Zugelemente außen, also außerhalb eines die Säulen horizontal außen umschreibenden Kreises, angeordnet. Somit lässt sich ein Aktivteil mit drei Säulen mit nur 9 Zugelementen aufbauen, was die Konstruktion stark vereinfacht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass jedes Zwischenstück einen Isolierteller und eine darauf aufliegende Kontaktplatte zur Herstellung der Querverbindung aufweist. Der Isolierteller lässt sich beispielsweise kostengünstig aus Gießharz fertigen, die Kontaktplatte, die elektrisch leitfähig ist und eine hohe Stromtragfähigkeit aufweist, kann beispielsweise als Stanzteil aus Aluminium oder Stahl hergestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist auf einer Auflagefläche der Kontaktplatte eine elektrisch leitende Schicht auf den Isolierteller aufgebracht ist. Auf den Teil der Oberfläche des Isoliertellers, auf den bei der Montage die Kontaktplatte aufgelegt wird, wird vorher eine elektrisch leitende Schicht, beispielsweise als leitfähiger Lack, aufgebracht. Diese leitfähige Schicht verhindert Teilentladungen an eventuellen Unebenheiten bei denen die Kontaktplatte nicht vollständig eben auf dem Isolierteller aufliegt und dadurch Luft oder Isolationsfluid eingeschlossen wird.
Ferner wird bevorzugt, dass ein Wulst auf dem Isolierteller die Auflagefläche der Kontaktplatte begrenzt. Der Wulst erstreckt sich von der Stirnseite des Isoliertellers in vertikaler Richtung. Der Wulst dient als horizontale Führung der Säulenabschnitte und erleichtert so die Montage.
Weiterhin wird bevorzugt, dass sich die elektrisch leitende Schicht zumindest teilweise auf den Wulst erstreckt. Die leitende Schicht erstreckt sich also von der horizontalen entlang des Wulstes auch in die vertikale Richtung auf der Innenseite des Wulstes. Die leitende Schicht bildet so eine Art Wanne, in der die Kontaktplatte liegt. Die Kanten der Kontaktplatte werden dadurch effektiv abgeschirmt, so dass Teilentladungen durch den Spitzeneffekt vermieden werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1: eine Teilschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters,
Figur 2: eine schematische Darstellung eines Aktivteils,
Figur 3: einen Längsschnitt eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters,
Figur 4: einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters,
Figur 5: eine perspektivische Darstellung eines Aktivteils,
Figur 6: eine weitere perspektivische Darstellung eines Aktivteils.

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figur 1 zeigt eine Teilschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters 1. In einem fluiddichten Gehäuse 2 ist ein Aktivteil 3 angeordnet. Das Gehäuse 2 erstreckt sich im Wesentlichen zylinderförmig entlang einer Längsachse 30, die eine vertikale Richtung definiert. Richtungen senkrecht zur Längsachse 30 sind horizontale Richtungen. Das Gehäuse 2 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Material und wird bei Einbau in eine Schaltanlage geerdet. Das Gehäuse 2 ist auf einer Hochspannungsseite mit einer Hochspannungsdurchführung 6 versehen, die eine elektrische Verbindung von außerhalb des Gehäuses 2 ins Innere des Gehäuses 2 herstellt. Ein Durchführungsisolator 17 isoliert die Hochspannungsdurchführung 6 gegen das Gehäuse 2.
Auf einer Erdseite ist das Gehäuse 2 mit einem Gehäusedeckel 8 verschlossen. Durch den Gehäusedeckel 8 ist einerseits eine Drehachse 21, andererseits eine nur schematisch dargestellte elektrische Erdverbindung 25 geführt. Beide sind fluiddicht durch den Gehäusedeckel 8 geführt, die elektrische Erdverbindung 25 ist außerdem elektrisch gegen den Gehäusedeckel 8 isoliert.
In dem Gehäuse 2 ist ein Aktivteil 3 angeordnet. Das Aktivteil 3 umfasst mehrere Säulen 100, 200, 300, von denen die Säule 300 wegen der Schnittdarstellung nicht sichtbar ist. Die Säulen 100, 200, 300 sind jeweils aus aufeinander gestapelten Ableitelementen 4 aufgebaut. In die Säulen 100, 200, 300 sind vertikal beabstandet Zwischenstücke 5 eingefügt. Auf der Hochspannungsseite wird das Aktivteil 3 durch eine Endarmatur 7 begrenzt. Ein Kontaktstift 10 ist mit der Endarmatur 7 elektrisch verbunden, beispielsweise über Kontaktlamellen 14, und in dieser in vertikaler Richtung beweglich geführt. Die Hochspannungsdurchführung 6 weist auf der Innenseite des Gehäuses 2 eine Kontaktbuchse 12 mit einer Bohrung auf. Im Betriebszustand des Überspannungsableiters 1 ist ein Ende des Kontaktstiftes 10 in diese Bohrung eingeführt. Kontaktlamellen 14 sorgen für eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktstift 10 und Kontaktbuchse 12. Somit ist das Aktivteil 3 über seine Endarmatur 7, den Kontaktstift 10 und die Kontaktbuchse 12 mit der Hochspannungsdurchführung 6 verbunden. Ist der Überspannungsableiter 1 in eine Schaltanlage eingebaut, ist dadurch der elektrische Kontakt des Aktivteils 3 zur Schaltanlage hergestellt.
Auf der Erdseite kann das Aktivteil 3 durch eine ähnliche Endarmatur begrenzt sein, Hier wird diese aber durch den Gehäusedeckel 8 gebildet. Zwischen den Endarmaturen, beziehungsweise, wie hier dargestellt, zwischen der Endarmatur 7 und dem Gehäusedeckel 8 sind Zugelemente 9 gespannt, die die Säulen 100, 200, 300 unter Zug zusammenhalten. Die Endarmatur 7 ist mit einer Säule 300 mittels einer (hier nicht sichtbaren) Kontaktscheibe 15 elektrisch verbunden. Die Säulen 100, 200 sind gegen die Endarmatur 7 durch Isolierscheiben 13 elektrisch isoliert. Auf der Erdseite ist das endständige Ableitelement 4 der Säule 100 mit der Erdverbindung 25 verbunden. Die Erdverbindung 25 wird elektrisch isoliert gegen den Deckel 8 mittels einer nicht dargestellten Durchführung durch diesen hindurchgeführt.
Alle Säulen 100, 200, 300 sind gegen den Gehäusedeckel 8 mittels Isolierscheiben 13 isoliert.
Mittels einer Trennvorrichtung 20 kann das Aktivteil 3 von der Hochspannungsdurchführung 6 getrennt werden. Die Trennvorrichtung 20 umfasst eine außerhalb des Gehäuses 2 angeordnete Betätigungsvorrichtung 24, die manuell oder elektromotorisch ausgeführt sein kann, eine Drehachse 21, die von der Betätigungsvorrichtung 24 angetrieben und fluiddicht durch den Gehäusedeckel 8 in das Gehäuse 2 hinein geführt ist, eine Schubstange 22 und einen mit dieser verbundenen Kontaktstift 10. Schubstange 22 und Drehachse 21 sind mittels eines Getriebes, das hier als Gewindemutter 23 ausgeführt ist, gekoppelt. Das Getriebe setzt eine Drehbewegung der Drehachse 21 in eine lineare Bewegung der Schubstange 22 entlang der Längsachse 30 um. Wenn mittels der Betätigungsvorrichtung 24 die Drehachse 21 gedreht wird, führt ein Außengewinde am Ende der Drehachse 21, das in ein Innengewinde der Gewindemutter 23 eingreift, dazu, dass die Gewindemutter 23 entlang der Längsachse 30 in Richtung Gehäusedeckel 8 bewegt wird. Die Gewindemutter 23 ist dabei verdrehfest in einer Öffnung eines oder mehrerer Zwischenstücke 5 gelagert und in vertikaler Richtung geführt. Um ein Verkanten der Gewindemutter 23 zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn diese in zumindest zwei Zwischenstücken 5 geführt ist. Die Gewindemutter 23 überträgt ihre Bewegung in vertikaler Richtung auf die Schubstange 22, die ihrerseits den Kontaktstift 10 in gleicher Weise bewegt, bis schließlich der Kontaktstift 10 aus seiner Führung in der Kontaktbuchse 12 heraus bewegt wird und damit die elektrische Verbindung zur Hochspannungsdurchführung 6 getrennt wird. Das Aktivteil 3 ist nun nicht mehr elektrisch mit der Hochspannungsdurchführung 6 verbunden. Falls der Überspannungsableiter 1 in eine Schaltanlage eingebaut ist, wird dadurch das Aktivteil 3 von der Schaltanlage getrennt. Die Schaltanlage kann dann getestet werden. Nach dem Ende der Tests wird durch eine entgegengesetzte Betätigung der Betätigungsvorrichtung 24 die elektrische Verbindung wieder hergestellt, indem der Kontaktstift 10 in seine Ausgangslage in der Kontaktbuchse 12 zurück bewegt wird. Der Überspannungsableiter 1 ist dann wieder betriebsbereit.
Die Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Aktivteils 3 eines erfindungsgemäßen Überspannungsableiters, insbesondere die elektrische Verschaltung der Ableitelemente 4, 40. Das dargestellte Aktivteil 3 entspricht dem aus Figur 1, ist allerdings stark schematisiert dargestellt. Die dreieckige Anordnung aus Figur 1 ist hier zur besseren Darstellung der Verschaltung in eine Ebene aufgeklappt dargestellt. Das Aktivteil 3 ist aus drei Säulen 100, 200, 300 zusammengesetzt. Die Säule 100 entspricht der linken, die Säule 200 der rechten der beiden sichtbaren Säulen in der Figur 1. Die Säule 300 ist in der Figur 1 verdeckt. Jede Säule 100, 200, 300 weist mehrere aufeinander gestapelte Ableitelemente 4, 40, 41, 42, 43 auf, von denen hier nur einige mit Bezugszeichen versehen sind. Jede Säule 100, 200, 300 ist durch mehrere Zwischenstücke 5, 50 in einzelne Säulenabschnitte 101, 102, 201, 202, 301 unterteilt. Die einzelnen Ableitelemente 4, 40, 41, 42, 43 aller Säulen 100, 200, 300 sind direkt oder indirekt elektrisch miteinander verbunden. Dabei ist mit einer direkten Verbindung zweier Ableitelemente 4, 40, 41, 42, 43 ein direkter elektrischer Kontakt zweier Ableitelemente 4, 40, 41, 42, 43 miteinander oder eine elektrische Verbindung mittels eines guten elektrischen Leiters, beispielsweise eines Metalls. Eine elektrische Verbindung, die weitere Ableitelemente 4, 40, 41, 42, 43 umfasst würde im Sinne der Erfindung als indirekt angesehen. Beispielsweise ist das Ableitelement 41 mit beiden Ableitelementen 42 direkt elektrisch verbunden. In einem Fall durch direkten Kontakt, im anderen durch die Kontaktplatte 52. Mit den beiden Ableitelementen 43 ist das Ableitelement 41 nur indirekt verbunden, weil im Strompfad 11 zwischen diesen jeweils weitere Ableitelemente 4, 42 angeordnet sind.
Die drei Säulen 100, 200, 300 des Aktivteils 3 erstrecken sich jeweils in der vertikalen Richtung und sind in der horizontalen Richtung parallel in einem gleichseitigen Dreieck angeordnet.
Mittels der Zwischenstücke 5, 50 wird der Strompfad 11 mäanderförmig durch alle Ableitelemente 4, 40, 41, 42 ,43 aller drei Säulen 100, 200, 300 des Aktivteils 3 geführt. Die Zwischenstücke 5, 50 sind in vertikaler Richtung voneinander beabstandet in die Säulen 100, 200, 300 eingefügt. Jedes Zwischenstück 5, 50 teilt die Säulen 100, 200, 300 in jeweils zwei Säulenabschnitte 101, 102, 201, 202, 301. So teilt das Zwischenstück 50 die Säule 100 in die Säulenabschnitte 101, 102. Diese sind durch das Zwischenstück 50 vertikal voneinander beabstandet auf gegenüberliegenden Seiten des Zwischenstücks 50 angeordnet. Ebenso teilt das Zwischenstück 50 die Säule 200 in die Säulenabschnitte 201, 202. Der Säulenabschnitt 301 der Säule 300 durchsetzt das Zwischenstück 50 und stellt eine elektrische Längsverbindung zu den benachbarten Zwischenstücken 5 her. Jedes Zwischenstück 5, 50 weist einen scheibenartigen Isolierteller 51 aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise Gießharz, auf. Auf gegenüberliegenden Flächen der Stirnseiten des Zwischenstücks 5, 50 ist jeweils eine Kontaktplatte 52, 53, beispielsweise aus einem leitfähigen Material wie Aluminium, aufgebracht. Diese Kontaktplatte 52, 53 stellt jeweils eine elektrische Querverbindung zwischen Säulenabschnitten unterschiedlicher Säulen her. So stellt die Kontaktplatte 52 eine elektrische Querverbindung zwischen dem Säulenabschnitt 101 der Säule 100 und dem Säulenabschnitt 201 der Säule 200 her. Zwischen den Säulenabschnitten 201 der Säule 200 und 301 der Säule 300 stellt das Zwischenstück 50 keine elektrische Verbindung her, da die entsprechenden Stellen seiner Stirnfläche elektrisch isolierend wirken. Auf der der Kontaktplatte 52 gegenüberliegenden Stirnseite des Zwischenstücks 50 ist ebenfalls eine Kontaktplatte 53 aufgebracht. Diese verbindet die Säulenabschnitte 102 der Säule 100 und 202 der Säule 200 elektrisch miteinander. Im Bereich der Säule 300 weist das Zwischenstück 50 eine Durchgangsöffnung 55 auf, die von dem Säulenabschnitt 301 der Säule 300 durchsetzt ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen Details des Überspannungsableiters 1 aus der Figur 1.
Die Figur 4 zeigt, wie die Gewindemutter 23 in einer zentralen Öffnung 57 des Zwischenstückes 5 geführt ist. Die Gewindemutter 23 weist einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt auf. Der Querschnitt der zentralen Öffnung 57 ist derart gestaltet, dass sich die Gewindemutter 23 an mehreren Stellen mit ihrer Mantelfläche auf der Innenseite der zentralen Öffnung 57 des Zwischenstücks 5 so abstützt, dass sie verdrehfest im Zwischenstück 5 gelagert ist. In der vertikalen Richtung ist die Gewindemutter 23 jedoch beweglich. Sie wird bei ihrer Bewegung von zumindest zwei Zwischenstücken 5 horizontal geführt, wodurch ein Verkanten verhindert wird. Die zentrale Öffnung 57 ist außerdem so gestaltet, dass zwischen jeweils zwei Säulen 100, 200, 300 angeordnete Zugelemente 9 durch diese hindurch verlaufen. Die Zwischenstücke 5 lassen sich so leicht beim Zusammenbau auf die Zugelemente 9 auffädeln. Weitere Zugelemente 9 verlaufen außerhalb der Zwischenstücke 5. Sie sind so angeordnet, dass sie die Zwischenstücke 5 von außen stützen und so das Aktivteil 3 in horizontaler Richtung stabilisieren.
Die Zwischenstücke 5 sind so gestaltet, dass sie alle drei Säulen 100, 200, 300 von außen umgreifen. Außen sind die Zwischenstücke 5 von einem umlaufenden Wulst 56 des Isoliertellers 51 begrenzt. Der Wulst 56 erstreckt sich dabei in vertikaler Richtung von jeder Stirnfläche des Isoliertellers 51. Der Wulst 56 bietet so eine Führung in horizontaler Richtung für die Ableitelemente 4.
Horizontal gegenüber der Durchgangsöffnung 55 ist auf einen Teil der Stirnfläche des Isoliertellers 51 eine Kontaktplatte 52, 53 aufgelegt. Jede der Kontaktplatten 52, 53 verbindet die Auflageflächen der Ableitelemente 4 zweier Säulen, hier 100 und 200, miteinander und stellt so eine elektrische Verbindung dieser Säulen miteinander her. Die gesamte Auflagefläche ist von dem Wulst 56 umrahmt, so dass die Auflagefläche eine vom Wulst 56 begrenzte Vertiefung bildet. Die Auflagefläche der Kontaktplatten 52, 53 auf dem Isolierteller 51 sind mit einer leitfähigen Schicht 54, beispielsweise einem leitfähigen Lack, versehen. Diese Schicht 54 erstreckt sich auch teilweise in vertikale Richtung entlang des Wulstes 56 und gewährleistet so eine elektrische Abschirmung der Kanten der Kontaktplatten 52, 53. Die Schicht 54 verhindert außerdem Teilentladungen, die andernfalls bei Unebenheiten entstehen können, an denen Isolierteller 51 und Kontaktplatte 52, 53 nicht vollständig aufeinander aufliegen und eine Luftblase einschließen. Die Schicht 54 bewirkt, dass solche Luftblasen von Flächen gleichen Potentials umgeben sind, so dass keine Teilentladungen auftreten können.
Bevorzugt sind die Zwischenstücke 5 spiegelsymmetrisch zu einer horizontalen Spiegelachse 60 gestaltet, die mittig durch die Durchgangsöffnung 55 verläuft. Die Kontaktplatten 52, 53 sind damit ebenfalls spiegelsymmetrisch zu dieser Achse 60.
Die Figuren 5 und 6 zeigen eine Explosionsdarstellung eines vereinfachten Aktivteils 3. Zur besseren Darstellung sind hier insbesondere die Zugelemente 9 und die Trennvorrichtung 20 weggelassen. Die Zwischenstücke 5 sind ebenfalls vereinfacht dargestellt, insbesondere sind sie ohne Durchgangsöffnungen 55 und die zentrale Öffnung 57 gezeigt.

Claims

Überspannungsableiter (1) mit einem in einem fluiddichten Gehäuse (2) zwischen zwei Endarmaturen (7) angeordneten Aktivteil, das mehrere Ableitelemente (4, 40, 41, 42, 43) aufweist, die in zumindest drei parallelen Säulen (100, 200, 300) nebeneinander angeordnet sind,
wobei mehrere vertikal beabstandete Zwischenstücke (5, 50) derart in die Säulen (100, 200, 300) eingefügt sind, dass jedes durch einen eine elektrische Längsverbindung herstellenden Säulenabschnitt (101, 102, 201, 202, 301) einer ersten Säule (100, 200, 300) durchsetzt ist,
und eine zweite und dritte Säule (100, 200, 300) in vertikal beabstandete Säulenabschnitte (101, 102, 201, 202, 301) unterteilt, wobei das Zwischenstück (5, 50) eine elektrische Querverbindung zwischen horizontal nebeneinander angeordneten Säulenabschnitten (101, 102, 201, 202, 301) der zweiten und dritten Säule (100, 200, 300) herstellt,
wobei das Gehäuse (2) eine Hochspannungsdurchführung (6) aufweist, die eine elektrische Verbindung gegen das Gehäuse (2) isoliert von außen in das Gehäuse (2) hineinführt und wobei eine Endarmatur (7) mittels eines Kontaktstiftes (10) mit der Hochspannungsführung (6) elektrisch verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kontaktstift (10) mittels einer von außerhalb des Gehäuses (2) betätigbaren Trennvorrichtung (20) derart in vertikaler Richtung verschiebbar ist, dass die Verbindung zwischen der Endarmatur (7) und der Hochspannungsdurchführung (6) trennbar ist.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Trennvorrichtung (20) eine mit dem Kontaktstift (10) verbundene Schubstange (22) und eine mit einer außerhalb des Gehäuses (2) angeordneten Betätigungseinrichtung (24) verbundene Drehachse (21) aufweist, wobei Schubstange (22) und Drehachse (21) durch eine Gewindemutter (23) miteinander gekoppelt sind.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Gewindemutter (23) in einer Durchgangsöffnung (55) zumindest eines Zwischenstückes (5, 50) derart geführt ist, dass die Gewindemutter (23) verdrehfest und vertikal beweglich dem Zwischenstück (5, 50) gelagert ist.
Überspannungsableiter (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktivteil (3) drei in einem gleichseitigen Dreieck angeordnete Säulen (100, 200, 300) aufweist, wobei das Zwischenstück (5, 50) um eine horizontale Achse (60) spiegelsymmetrisch ist.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest ein Zwischenstück (5, 50) alle drei Säulen (100, 200, 300) horizontal von außen umgreift.
Überspannungsableiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass
die Endarmaturen (7) mittels mehrerer Zugelemente (9) miteinander verbunden sind, von denen zumindest einige von den Zwischenstücken (5, 50) horizontal umschlossen sind.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Zugelemente (9) derart außerhalb der Zwischenstücke (5, 50) angeordnet sind, dass sie die Zwischenstücke (5, 50) von außen stützen.
Überspannungsableiter (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
jedes Zwischenstück (5, 50) einen Isolierteller (51) und eine darauf aufliegende Kontaktplatte (52, 53) zur Herstellung der Querverbindung aufweist.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
auf einer Auflagefläche der Kontaktplatte (52, 53) eine elektrisch leitende Schicht (54) auf den Isolierteller (51) aufgebracht ist.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Wulst (56) auf dem Isolierteller (51) die Auflagefläche der Kontaktplatte (52, 53) begrenzt.
Überspannungsableiter (1) nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich die elektrisch leitende Schicht (54) zumindest teilweise auf den Wulst erstreckt.