WO2001006522A2 - Überspannungsableiter - Google Patents

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WO2001006522A2
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Gundolf Barenthin
Ingo Gottschalk
Bernd Kruska
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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
    • H01C7/105—Varistor cores

Definitions

  • the invention relates to a surge arrester with a stack of at least one leakage resistance, each of which has a conductive surface coating on its end faces and is arranged between two connection electrodes.
  • Such a surge arrester with discharge resistors for example made of zinc oxide, which each have an electrically conductive coating on their end faces, is widely known from the prior art.
  • a stack of surge arrester For transportation, a stack of surge arrester must also be held together in a mechanically stable manner.
  • the difficulty here is to dose the conductive adhesive in such a way that it does not escape between the bleeder resistors during manufacture and adheres to the jacket side, which can lead to flashovers during operation.
  • the present invention has for its object to provide a type of surge arrester of the type mentioned, which ensures electrical contacting of the bleeder resistors in a simple manner and at the same time the stack is reliably held together without causing dielectric problems by electrically conductive adhesive.
  • the object is achieved in that the discharge resistors (and the connection electrodes) are held together by a layer of an electrically insulating adhesive arranged between them and are contacted with one another by a plurality of elevations of a metallic layer arranged in the region of the end faces penetrating the layer of the adhesive ,
  • This adhesive layer is penetrated by elevations of the metallic layer, which ensures a conductive connection through the adhesive between the adjacent discharge resistors.
  • the stack is advantageously strongly compressed axially before the adhesive hardens.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the metallic layer is formed by the surface coating of the bleeder resistors and the elevations are present on the surface coating due to the surface roughness. are and the layer of glue after pressing the
  • the conductive surface coating on the end faces of the bleeder resistors consists, for example, of aluminum and is flame-sprayed (Schoop layer) or of silver and is then applied by screen printing.
  • the surface coating is provided with a certain surface roughness, which results in irregular elevations and depressions. If two such layers are now pressed together, electrical contact areas arise at least at the points of the elevations on one side which meet the other surface coating. None changes here if there is an adhesive layer between the bleeder resistors during the compression, which has not yet hardened.
  • the compression force can be reduced because the insulating adhesive holds the leakage resistors axially together.
  • the stack is held together on the one hand by the adhesive, and, on the other hand, contact is made in the axial direction between the different discharge resistances through the insulating adhesive.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the metallic layer is formed by a metal foil inserted between two arrester resistors, on both sides of which elevations are provided and that the metal foil on each side between the Elevations has a layer of an electrically insulating adhesive.
  • contact foils consist, for example, of copper or aluminum and have pimple-shaped elevations on both sides of their surface.
  • the nub-shaped elevations can be pointed or rounded.
  • contact foils are intended to be inserted between two conductive bodies and to produce an electrically conductive contact.
  • the metal foil carries certain amounts of an insulating adhesive on both surfaces, which are in particular in the areas between the knobs.
  • Each of the bleeder resistors has an electrically conductive surface coating on its side facing the metal foil, for example a flame-sprayed aluminum layer with which the metal foil is in electrical contact and to which the insulating adhesive also adheres well.
  • the metal foil consists of copper.
  • Such a metal foil made of copper has the necessary
  • the invention can also be advantageously configured in that the metal foil consists of aluminum.
  • FIG. 1 schematically shows a surge arrester in longitudinal section
  • FIG. 2 schematically shows a connection between two adjacent discharge resistors
  • Figure 3 schematically shows a connection between two bleeder resistors with a metal foil.
  • bleeder resistors 1, 2, 3 are shown, which are arranged axially one behind the other in a stack.
  • the stack of bleeder resistors is arranged between two connection electrodes 4, 5, each of which has connection devices 6, 7.
  • the connection electrodes 4, 5 are connected to one another by means of insulating rods 8 and are axially compressed, the insulating rods being distributed around the circumference of the conductor stack.
  • the ends of the insulating rods 8 are glued or crimped in the connecting electrodes 4, 5.
  • the stack is potted with an elastomer 9 together with the connecting electrodes and the insulating rods 8, the potting body also having insulating screens 10, 11.
  • the area between two is shown in more detail in FIG.
  • Discharge resistors 1, 2 shown.
  • Each of the bleeder resistors has a so-called Schoop layer on its end faces 12, 13.
  • H. a metallic coating that is applied by flame spraying.
  • the Schoop layers have a certain irregularity of their surface, which a certain surface roughness, i. H. also the existence of elevations and depressions conditional.
  • a layer of electrically insulating adhesive 14 is now applied between two bleeder resistors and the bleeder resistors are all axially pressed together, so that the elevations of the Schoop layers 15, 16 each pass through the adhesive layers 14 into the opposite one Press in the surface coating and thus create contact areas. These contact areas are sufficient for contacting and also for conducting the leakage current in the surge arrester.
  • FIG. 3 shows a likewise possible embodiment in which a metal foil 19, which consists of copper and has elevations 20, 21 on its two surfaces, is arranged between the Schoop layers 17, 18, which are only shown schematically there. Insulating adhesive 22, 23 is located in the spaces between the elevations 20, 21.
  • the arrester stack When assembling the arrester stack, the latter is pressed axially, so that the elevations 20, 21 of the metal foil 19 are different Press into the respective metallic surface coatings 17, 18 on both sides and thus create contact areas.
  • the insulating adhesive located on the metal foil 19 is brought into connection with the respective surface coatings 17, 18 in the areas 22, 23 between the elevations 20, 21, so that the insulating adhesive holds the leakage resistors 24, 25 together by means of the metal foil 19.
  • the discharge stack is so stable after assembly that it can be easily transported and also meets the electrical requirements in operation.

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Abstract

Die verschiedenen Ableitwiderstände (1, 2, 24, 25) eines Überspannungsableiters werden durch einen isolierenden Kleber (14, 22, 23) zusammengehalten, wobei mikroskopische oder makroskopische Erhebungen (20, 21) einer zwischen benachbarten Ableitwiderständen angeordneten metallischen Schicht sich durch den Kleber hindurchdrücken und Kontaktbereiche erzeugen.

Description

Beschreibung
Uberspannungsableiter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Uberspannungsableiter mit einem Stapel aus wenigstens einem Ableitwiderstand, der an seinen Stirnseiten jeweils eine leitende Oberflächenbe- schichtung aufweist und zwischen zwei Anschlußelektroden angeordnet ist.
Ein derartiger Uberspannungsableiter mit Ableitwiderständen, beispielsweise aus Zinkoxid, die jeweils auf ihren Stirnseiten eine elektrisch leitende Beschichtung tragen, ist aus dem Stand der Technik vielfältig bekannt.
Im Betrieb muß eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den verschiedenen Ableitwiderständen gewährleistet sein, was beispielsweise dadurch geschieht, daß die Ableitwiderstände axial zusammengedrückt werden.
Für den Transport muß ein Stapel eines Überspannungsableiters ebenfalls mechanisch stabil zusammengehalten werden.
Es ist bekannt, mehrere Ableitwiderstände mittels eines elek- trisch leitenden Klebers zu einem Stapel miteinander zu verkleben.
Hierbei liegt die Schwierigkeit darin, den leitenden Kleber so zu dosieren, daß er bei der Herstellung nicht zwischen den Ableitwiderständen austritt und an deren Mantelseite haften bleibt, was im Betrieb zu Überschlägen führen kann. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Uberspannungsableiter der eingangs genannten Art eine Bauart zu schaffen, die eine elektrische Kontaktierung der Ableitwiderstände auf einfache Art gewährleistet und bei der gleichzeitig der Stapel zuverlässig zusammengehalten wird, ohne daß durch elektrisch leitenden Klebstoff dielektrische Probleme entstehen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der/die Ableitwiderstände (und die Anschlußelektroden) durch eine zwischen ihnen angeordnete Schicht eines elektrisch isolierenden Klebers zusammengehalten und durch eine Vielzahl von die Schicht des Klebers durchdringende Erhebungen einer im Bereich der Stirnseiten angeordneten metallischen Schicht miteinander kontaktiert sind.
Durch die Verwendung eines elektrisch isolierenden Klebers ist das Austreten des Klebers zwischen den Ableitwiderständen dielektrisch ungefährlich. Andererseits entsteht eine elek- trisch isolierende Kleberschicht zwischen jeweils benachbarten Ableitwiderständen.
Diese Kleberschicht wird durch Erhebungen der metallischen Schicht durchdrungen, die eine leitende Verbindung durch den Kleber hindurch zwischen den benachbarten Ableitwiderständen gewährleistet. Um einen möglichst großflächigen Kontakt herzustellen, wird der Stapel vorteilhaft axial vor dem Erhärten des Klebers stark komprimiert.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die metallische Schicht durch die Oberflächenbeschichtung der Ableitwiderstände gebildet ist und die Erhebungen durch die Oberflächenrauhigkeit an der Oberflächenbeschichtung vorhan- den sind und die Schicht des Klebers nach dem Verpressen der
Ableitwiderstände durchdringen.
Die leitende Oberflächenbeschichtung auf den Stirnseiten der Ableitwiderstände besteht beispielsweise aus Aluminium und ist flammengespritzt (Schoopschicht) oder aus Silber und ist dann durch Siebdruck aufgetragen.
Die Oberflächenbeschichtung ist hierdurch mit einer gewissen Oberflächenrauhigkeit versehen, wodurch unregelmäßige Erhöhungen und Vertiefungen entstehen. Werden nun zwei solche Schichten zusammengedrückt, so entstehen zumindest an den Stellen der Erhöhungen einer Seite, die auf die jeweils andere Oberflächenbeschichtung treffen, elektrische Kontaktbe- reiche. Hieran ändert sich auch nichts, wenn während des Kom- primierens eine Kleberschicht zwischen den Ableitwiderständen vorhanden ist, die noch nicht erhärtet ist.
Nach dem Verpressen der Ableitwiderstände kann die Kompres- sionskraft herabgesetzt werden, da der isolierende Kleber die Ableitwiderstände axial zusammenhält.
Auf diese Weise wird einerseits durch den Kleber der Stapel zusammengehalten, andererseits findet in Axialrichtung eine Kontaktierung zwischen den verschiedenen Ableitwiderständen durch den isolierenden Kleber hindurch statt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die metallische Schicht durch eine zwischen jeweils zwei Ableiterwiderständen eingefügte Metallfolie gebildet ist, auf deren beiden Seiten Erhebungen vorgesehen sind und daß die Metallfolie auf beiden Seiten jeweils zwischen den Erhebungen eine Schicht eines elektrisch isolierenden Klebers aufweist .
Es sind sog. Kontaktfolien bekannt, die beispielsweise aus Kupfer oder aus Aluminium bestehen und noppenförmige Erhebungen an beiden Seiten ihrer Oberfläche tragen. Die noppenför- migen Erhebungen können spitz oder abgerundet ausgebildet sein.
Diese Kontaktfolien sind dazu vorgesehen, zwischen zwei leitenden Körpern eingefügt zu werden und einen elektrisch leitfähigen Kontakt herzustellen.
Die Metallfolie trägt auf beiden Oberflächen bestimmte Mengen eines isolierenden Klebers, die sich insbesondere in den Bereichen zwischen den Noppen befinden.
Wird eine derartige Metallfolie zwischen zwei Ableitwiderständen verpreßt, so wird mittels der Erhebungen eine Kontak- tierung zu beiden Seiten vermittelt und mittels des isolierenden Klebers wird die Metallfolie zu jeder Seite mit einem Ableitwiderstand fest verbunden.
Dabei trägt jeder der Ableitwiderstände auf seiner der Me- tallfolie zugewandten Seite eine elektrisch leitende Oberflä- chenbeschichtung, beispielsweise eine flammengespritzte Aluminiumschicht, mit der die Metallfolie in elektrischem Kontakt steht und an der auch der isolierende Kleber gut haftet.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Metallfolie aus Kupfer besteht. Eine derartige Metallfolie aus Kupfer weist die notwendige
Duktilität bei hervorragenden Kontakteigenschaften auf.
Die Erfindung kann auch vorteilhaft dadurch ausgestaltet wer- den, daß die Metallfolie aus Aluminium besteht.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrieben.
Dabei zeigt
Figur 1 im Längsschnitt schematisch einen Uberspannungsableiter, Figur 2 schematisch eine Verbindung zwischen zwei benachbar- ten Ableitwiderständen und
Figur 3 schematisch eine Verbindung zwischen zwei Ableitwiderständen mit einer Metallfolie.
In der Figur 1 sind Ableitwiderstände 1, 2, 3 dargestellt, die axial hintereinander in einem Stapel angeordnet sind. Der Stapel von Ableitwiderständen ist zwischen zwei Anschlußelektroden 4, 5 angeordnet, die jeweils Anschlußeinrichtungen 6, 7 aufweisen. Die Anschlußelektroden 4, 5 sind mittels Isolierstäben 8 miteinander verbunden und axial zusammengepreßt, wobei die Isolierstäbe am Umfang des Ableiterstapels verteilt sind. Die Enden der Isolierstäbe 8 sind in den Anschlußelektroden 4, 5 verklebt oder vercrimpt.
Der Stapel ist gemeinsam mit den Anschlußelektroden und den Isolierstäben 8 mit einem Elastomer 9 vergossen, wobei der Vergußkörper auch Isolierschirme 10, 11 aufweist. In der Figur 2 ist detaillierter der Bereich zwischen zwei
Ableitwiderständen 1, 2 dargestellt. Jeder der Ableitwiderstände trägt auf seinen Stirnseiten 12, 13 jeweils eine sog. Schoopschicht, d. h. eine metallische Beschichtung, die durch Flammenspritzen aufgebracht ist. In der Figur 2 sind diese
Beschichtungen jeweils nur auf einer Seite der entsprechenden Ableitwiderstände 1, 2 dargestellt.
Die Schoopschichten weisen eine gewisse Unregelmäßigkeit ihrer Oberfläche auf, die eine bestimmte Oberflächenrauhigkeit, d. h. auch das Vorhandensein von Erhebungen und Vertiefungen bedingt.
Bei der Montage des Stapels von Ableitwiderständen wird nun eine Schicht eines elektrisch isolierenden Klebers 14 jeweils zwischen zwei Ableitwiderständen aufgebracht und die Ableitwiderstände werden alle gemeinsam axial verpreßt, so daß die Erhebungen der Schoopschichten 15, 16 sich jeweils durch die Kleberschichten 14 hindurch in die jeweils gegenüberliegende Oberflächenbeschichtung einpressen und somit Kontaktbereiche erzeugen. Diese Kontaktbereiche reichen für eine Kontaktierung und auch für die Leitung des Ableitstroms in dem Uberspannungsableiter aus .
Figur 3 zeigt eine ebenfalls mögliche Ausführungsform, bei der zwischen den Schoopschichten 17, 18 die dort nur schematisch dargestellt sind, eine Metallfolie 19 angeordnet ist, die aus Kupfer besteht und auf ihren beiden Oberflächen Erhebungen 20, 21 aufweist. In den Zwischenräumen zwischen den Erhebungen 20, 21 befindet sich isolierender Kleber 22, 23.
Bei der Montage des Ableiterstapels wird dieser axial verpreßt, so daß die Erhebungen 20, 21 der Metallfolie 19 sich zu beiden Seiten in die jeweiligen metallischen Oberflächen- beschichtungen 17, 18 eindrücken und somit Kontaktbereiche schaffen.
Gleichzeitig wird der auf der Metallfolie 19 befindliche Isolierkleber in den Bereichen 22, 23 zwischen den Erhebungen 20, 21 mit den jeweiligen Oberflächenbeschichtungen 17, 18 in Verbindung gebracht, so daß der isolierende Kleber vermittels der Metallfolie 19 die Ableitwiderstände 24, 25 zusammenhält.
Der Ableitstapel ist nach der Montage so stabil, daß er ohne weiteres transportiert werden kann und genügt auch den elektrischen Anforderungen im Betrieb.

Claims

Patentansprüche
1. Uberspannungsableiter mit einem Stapel aus wenigstens einem Ableitwiderstand (1,2,3,24,25), der an seinen Stirn- Seiten (12,13) jeweils eine leitende Oberflächenbeschichtung (15,16,17,18) aufweist und zwischen zwei Anschlußelektroden (4,5) angeordnet ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der/die Ableitwiderstände (1,2,3,24,25) und die Anschluß- elektroden (4,5) durch eine zwischen ihnen angeordnete Schicht eines elektrisch isolierenden Klebers (14,22,23) zusammengehalten und durch eine Vielzahl von die Schicht des Klebers (14,22,23) durchdringenden Erhebungen (20,21) einer im Bereich der Stirnseiten (12,13) angeordneten metallischen Schicht (15,16,19) miteinander kontaktiert sind.
2. Überspannunsableiter 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 metallische Schicht durch die Oberflächenbeschichtung der Ableitwiderstände gebildet ist und die Erhebungen durch die Oberflächenrauhigkeit an der Oberflächenbeschichtung (15,16) vorhanden sind und die Schicht des Klebers (14) nach dem Verpressen der Ableitwiderstände (1,2) durchdringen.
3. 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 metallische Schicht (19) durch eine zwischen jeweils zwei Ableiterwiderständen (24,25) eingefügte Metallfolie gebildet ist, auf deren beiden Seiten Erhebungen (20,21) vorgesehen sind und daß die Metallfolie (19) auf beiden Seiten jeweils zwischen den Erhebungen (20,21) eine Schicht des elektrisch isolierenden Klebers (22,23) aufweist.
4. Uberspannungsableiter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallfolie (19) aus Kupfer besteht.
5. Uberspannungsableiter nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Metallfolie (19) aus Aluminium besteht.
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