WO1994014171A1 - Überspannungsableiter mit einem metalloxid-widerstand - Google Patents

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resistance elements
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oxide resistor
modules
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Johannes Kirch
Hans Leuschner
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C7/00—Non-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
    • H01C7/10—Non-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
    • H01C7/12—Overvoltage protection resistors

Definitions

  • Ive embodiment of a surge arrester which contains column-like stacked resistance elements made of a metal oxide within a housing, which consists essentially of an insulating material.
  • Surge arresters with a metal oxide resistor as a discharge element generally consist of a large number of flat cylindrical resistance elements arranged one above the other in a column-like manner, the column formed from these resistance elements being located within an above and
  • metal oxide arresters In order to increase the energy absorption capacity or to reduce the residual voltage values, it is customary in the case of metal oxide arresters to electrically connect a plurality of resistance columns constructed from individual resistance elements in parallel.
  • the invention creates a surge arrester structure which facilitates the handling and the metrological accessibility of the individual columns. i Starting from a surge arrester with the characteristics
  • the preamble of claim 1 is intended for this purpose in that the resistance elements of each column are 35 in each case are arranged between two holding plates, which in turn are connected by means of insulating holding rods which fix the resistance elements laterally; the columns at the lower end of the insulator are arranged on a board centered on the axis of the insulator.
  • Such an embodiment therefore provides that the individual columns constructed from resistance elements each form an independent module that represents a mechanically stable construction.
  • the required number of each of these modules is placed next to one another in the insulating housing and mechanically and electrically connected and fixed to one another at the two ends by suitable design measures.
  • the standardized, completely identical structure of several modules in this way results in a significant manufacturing simplification.
  • the individual modules are easy to handle during the installation of the surge arrester.
  • the separate construction of the individual resistance columns enables the modules to be displaced relative to one another when the arrester is overloaded, so as to open up a pressure relief channel with the largest possible cross section in the area of the burning arc. This displaceability can be ensured by appropriate design measures at the upper and possibly also at the lower end of the individual columns.
  • FIG. 1 shows a vertical section of the housing with an attachment sees the arrester element
  • Figure 2 shows a cross section through the drain in the region of the lower end.
  • FIG. 1 shows a surge arrester, the housing of which, in a known manner, consists of the ceramic insulator 1 and a metal foot part 2 and a metal head part 3.
  • the housing could also consist of a plastic.
  • a circuit board 4 in the form of a support star, which is fixed by means of a mounting ring 41, this mounting ring simultaneously fixing a membrane 42 and a sealing ring 43.
  • These modules consist of a large number of resistance elements 64 arranged one above the other, which are located between the lower holding plate 61 and the upper holding plate 62, the holding plates being connected to one another by means of three holding rods 63 arranged uniformly distributed on the circumference.
  • a block-like spacer 5 is fastened to the lower holding plate 61, via which the respective columnar module 6 is centered in the cross-like web body 44 in a form-fitting manner.
  • a contact plate 9 is also provided, which, with the interposition of pressure pieces 10, is put under pressure by the pressure ring 11 connected to the head part 3 and the pressure plate 13.
  • the pressure ring 13 also serves to fix the upper membrane 12 and the associated sealing ring.
  • four columnar modules 6 are arranged within the ceramic insulator 1.
  • the holding plates 61 and 62 of the modules are triangular in shape in order to ensure the smallest possible radial expansion of the surge arrester as a whole.

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Abstract

Für einen Überspannungsableiter mit mehrsäuliger Anordnung der Metalloxid-Widerstände innerhalb eines Isolierstoffgehäuses (1) ist vorgesehen, jede Säule (6) aus Widerstandselementen (64) als mechanisch in sich tragfähige Konstruktion auszubilden. Hierzu sind die Widerstandselemente (64) jeder Säule zwischen zwei Halteplatten (61, 62) angeordnet, die über Haltestangen (63) miteinander verbunden sind. Die einzelnen, als 'Module' bezeichneten Säulen (6) sind auf einer am unteren Ende des Isolierstoffgehäuses (1) angeordneten Platine (4, 44) einzeln zentriert angeordnet.

Description

1 Uberspannungsableiter mit einem Metalloxid-Widerstand
Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Schutztechnik für
Energieverteilungsanlagen und befaßt sich mit der konstruk-
«, 5 tiven Ausgestaltung eines Überspannungsabieiters, der innerhalb eines Gehäuses, welches zu einem wesentlichen Teil aus einem Isolierstoff besteht, säulenartig ge¬ stapelte Widerstandselemente aus einem Metalloxid enthält.
10 Uberspannungsableiter mit einem Metalloxidwiderstand als Ableitelement bestehen im allgemeinen aus einer Vielzahl säulenartig übereinander angeordneter flacher zylin¬ drischer Widerstandselemente, wobei die aus diesen Wider¬ standselementen gebildete Säule 'innerhalb eines oben und
15 unten dicht verschlossenen Keramikisolators bzw. Kunst¬ stoffisolators angeordnet ist ("IEEE-Transactions on powerdelivery, Volume PWRD-1, No. 1, January 1986, S. 151 bis 156; Figur 6).
20 Zur Erhöhung des Energieaufnahmevermögens oder zur Redu¬ zierung der Restspannungswerte ist es bei Metalloxid-Ablei- tern üblich, mehrere aus einzelnen Widerstandselementen aufgebaute Widerstandssäulen elektrisch parallel zu schal¬ ten. Hierzu sind innerhalb eines gemeinsamen Isolierstoff-
25 gehauses zwei bis vier Säulen nebeneinander auf einer Trag¬ platte angeordnet, mit deren Hilfe sie in das gemeinsame Gehäuse eingesetzt werden.
Durch die Erfindung wird eine Überspannungsableiterkon- 30 struktion geschaffen, die die Handhabbarkeit und die meß- technische Zugänglichkeit der einzelnen Säulen erleichtert. i Ausgehend von einem Uberspannungsableiter mit den Merkmalen
« des Oberbegriffes des Schutzanspruches 1 ist hierzu vorge- sehen, daß die Widerstandselemente jeder Säule jeweils 35 zwischen zwei Halteplatten angeordnet sind, welche ihrer¬ seits mittels isolierender, die Widerstandselemente seit¬ lich fixierender Haltestangen verbunden sind; dabei sind die Säulen am unteren Ende des Isolators auf einer Platine zentriert zur Achse des Isolators angeordnet.
Eine derartige Ausgestaltung sieht also vor, daß die ein¬ zelnen, aus Widerstandselementen aufgebauten Säulen jeweils ein eigenständiges Modul bilden, das eine mechanisch in sich tragfähige Konstruktion darstellt. Von diesen Modulen wird jeweils die benötigte Anzahl nebeneinander in das Isoliergehäuse gestellt und an den beiden Enden durch geeignete konstruktive Maßnahmen mechanisch und elektrisch miteinander verbunden und fixiert. Durch den auf diese Weise standardisierten, untereinander völlig gleichen Auf¬ bau mehrerer Module erhält man eine wesentliche Fertigungs¬ vereinfachung. Insbesondere sind die einzelnen Module während der Montage des Überspannungsabieiters leicht handhabbar. Weiterhin ist die Möglichkeit gegeben, vor dem kompletten Zusammenbau des Überspannungsabieiters die ein¬ zelnen Module auszumessen und somit die Stromaufteilung zu überprüfen. - Bezüglich des Betriebs eines solchen Überspannungsabieiters ermöglicht der getrennte Aufbau der einzelnen Widerstandssäulen bei Überlastung des Ab- leiters ein Verschieben der Module gegeneinander, um so im Bereich des brennenden Lichtbogens einen Druckent¬ lastungskanal mit größtmöglichen Querschnitt freizugeben. Diese Verschiebbarkeit kann durch entsprechende konstruk¬ tive Maßnahmen am oberen und gegebenenfalls auch am un- teren Ende der einzelnen Säulen gewährleistet sein.
Ein Ausführungsbeispiel des neuen Überspannungsabieiters ist in den Figuren 1 und 2 dargestellt. Dabei zeigt Figur 1 einen Vertikalschnitt des Gehäuses mit einer An- sieht des Ableiterelementes un
Figur 2 einen Querschnitt durch den Abieiter im Bereich des unteren Endes.
Figur 1 zeigt einen Uberspannungsableiter, dessen Gehäuse in bekannter Weise aus dem Keramikisolator 1 und einem me¬ tallenen Fußteil 2 sowie einem metallenen Kopfteil 3 be¬ steht. Das Gehäuse könnte auch aus einem Kunststoff bestehen. Am unteren Ende des Keramikisolators 1 ist eine Platine 4 in Form eines Tragsternes angeordnet, die mittels eines Montageringes 41 fixiert ist, wobei dieser Montagering zugleich eine Membrane 42 und einen Dichtring 43 fixiert. Mit der Platine 4 ist weiterhin ein aufge¬ setzter kreuzartiger Stegkörper 44 verbunden, auf dem sich die säulenartigen Widerstandsmodule 6 abstützen. Diese Module bestehen aus einer Vielzahl übereinander angeordneter Widerstandselemente 64, die sich zwischen der unteren Halteplatte 61 und der oberen Halteplatte 62 be¬ finden, wobei die Halteplatten mittels dreier am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneter Haltestangen 63 mitein¬ ander verbunden sind. An der unteren Halteplatte 61 ist jeweils ein klotzartiger Abstandhalter 5 befestigt, über den der jeweilige säulenartige Modul 6 formschlüssig im kreuzartigen Stegkörper 44 zentriert ist.
An der oberen Halteplatte 62 ist ebenfalls ein Abstandhal¬ ter 7 angeordnet, auf dem eine Druckfeder 8 aufliegt. Ge¬ meinsam für alle säulenartigen Module 6 ist weiterhin eine Kontaktplatte 9 vorgesehen, die unter Zwischenschaltung von Druckstücken 10 von dem mit dem Kopfteil 3 verbundenen Druckring 11 sowie der Druckplatine 13 unter Druck gesetzt wird. Der Druckring 13 dient weiterhin zur Fixierung der oberen Membran 12 und des zugehörigen Dichtringes. Gemäß Figur 2 sind innerhalb des Keramikisolators 1 vier säulenartige Module 6 angeordnet. Die Halteplatten 61 und 62 der Module sind dabei dreieckformig gestaltet, um eine möglichst geringe radiale Ausdehnung des Überspannungsab¬ ieiters als Ganzes zu gewährleisten.

Claims

Patentansprüche
1. Uberspannungsableiter mit einem Isolierstoffgehäuse (1) und mit einem innerhalb des Isolierstoffgeh uses (1) angeordneten Metalloxid-Widerstand, wobei der Metalloxid- Widerstand aus zwei oder mehr elektrisch parallel ge¬ schalteten Säulen aus einer größeren Anzahl von Wider¬ standselementen besteht, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Widerstandselemente (64) jeder Säule (6) jeweils zwischen zwei Halteplatten (61,62) angeordnet sind, die ihrerseits mittels isolierender, die Widerstandselemente seitlich fixierender Haltestangen (63) verbunden sind, wobei die Säulen (6) am. unteren Ende des Isolierstoffge- häuses (1) auf einer Platine (4,44) zentriert zur Achse des Isolierstoffgehäuses (1) angeordnet sind.
2. Uberspannungsableiter nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Halteplatten (61,62) dreieckformig gestaltet sind
PCT/DE1993/001159 1992-12-08 1993-12-02 Überspannungsableiter mit einem metalloxid-widerstand WO1994014171A1 (de)

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