WO2013117176A1 - Überspannungsableiter - Google Patents

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WO2013117176A1
WO2013117176A1 PCT/DE2012/001081 DE2012001081W WO2013117176A1 WO 2013117176 A1 WO2013117176 A1 WO 2013117176A1 DE 2012001081 W DE2012001081 W DE 2012001081W WO 2013117176 A1 WO2013117176 A1 WO 2013117176A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
surge arrester
actuator
connection
parts
conductor
Prior art date
Application number
PCT/DE2012/001081
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen SCHURWANZ
Jürgen PRÖPPER
Wolfgang Breithaupt
Jürgen Trinkwald
Original Assignee
Obo Bettermann Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Obo Bettermann Gmbh & Co. Kg filed Critical Obo Bettermann Gmbh & Co. Kg
Priority to CN201280050115.0A priority Critical patent/CN104081600B/zh
Priority to IN2196CHN2014 priority patent/IN2014CN02196A/en
Priority to EP12805922.7A priority patent/EP2812963B1/de
Priority to SI201230605A priority patent/SI2812963T1/sl
Publication of WO2013117176A1 publication Critical patent/WO2013117176A1/de

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01T—SPARK GAPS; OVERVOLTAGE ARRESTERS USING SPARK GAPS; SPARKING PLUGS; CORONA DEVICES; GENERATING IONS TO BE INTRODUCED INTO NON-ENCLOSED GASES
    • H01T1/00—Details of spark gaps
    • H01T1/14—Means structurally associated with spark gap for protecting it against overload or for disconnecting it in case of failure

Definitions

  • the invention relates to a surge arrester, which is connected between a phase conductor and an N conductor or PE conductor, with
  • At least one spark gap and at least one further electrical component connected in series therewith.
  • Surge arresters are known in a wide variety of designs.
  • DE 10 2010 021 155 A 1 discloses a surge arrester having a spark gap and an electrical component connected in series therewith. Such sparking current spark gaps are used to avoid damage as a result of
  • Surge arrester for example, between the phase conductor and the PE conductor one to
  • Overvoltage protection element arranged an electrical conductor with a surrounding this conductor insulating part. If the insulating part of a brief temperature load, as occurs in the event of an overvoltage event is applied, so holds the insulating component. At higher temperatures, which may result, for example, as a result of a short circuit, or during prolonged exposure to heat, the insulating material part or it becomes electrically conductive, so that then a conductive connection between the electrodes
  • Surge arrester is certainly loaded with high temperatures when a short circuit occurs.
  • the invention has the object, a
  • the invention proposes that one of the connection components for the phase conductor or N conductor or PE conductor from two mutually electrically isolated, spaced apart
  • Contact part is associated with a mechanical adjusting means, which is suitable and intended to adjust the contact part of the connecting the two parts first layer in a connection interrupting the second layer, and that the adjusting means is adjustable by means of an actuator from the first to the second position which is triggered by that a short-circuit current flows over the surge arrester.
  • connection components for the phase conductor or for the N conductor or the PE conductor is realized from two parts which are electrically insulated from one another and optionally also
  • the contact part in turn is combined with a mechanical adjusting means, which is suitable and intended to adjust the contact part from the basic position in which the two parts are electrically connected to each other in a breaker position in which the connection between the two parts is interrupted.
  • the adjusting means is adjusted for example by means of an actuator from the first to the second position and it is thereby triggered that a short-circuit current on the
  • the surge arrester In the event of an overvoltage, the surge arrester is briefly exposed to a high voltage, whereby, however, the actuating means is not yet triggered and thus the contact part remains in the connecting position. Only then, if the spark gap is defective, ie a short circuit on the surge arrester adjusts, is caused by the short circuit current of the
  • Parts of the first connection component is connected directly to phase, N or PE and the second of these parts of the first connection component via the
  • Contact part electrically connected to the first part is that the second part with the second
  • Connection component is connected by an electrical circuit consisting of a parallel circuit of a slow fuse on the one hand and a resistor and the actuator on the other.
  • Connection component is connected by an electrical circuit consisting of a parallel circuit of a slow fuse on the one hand and a resistor and the actuator on the other. This ensures that in the normal case, ie at a
  • Actuator triggers after a few half-waves. This will disconnect the connection and others
  • the sluggish fuse is dimensioned so that they one
  • Overvoltage event case withstands, in the case of longer flowing a short-circuit current on the surge arrester but separates.
  • the actuator is an electrically triggerable gas generator.
  • Adjusting means to adjust in the second position and to adjust the contact part in the interrupting second position.
  • a preferred embodiment is seen in that the electrical circuit is constructed with the switching elements, switching paths and the actuator on a control board.
  • the entire electrical circuit is constructed on a control board, which has corresponding switching paths and with corresponding
  • Connection elements can be connected to the relevant contact parts of the surge arrester.
  • the electrical circuit with the switching elements and the actuator is constructed.
  • the complete control board can be easily integrated into the surge arrester or in its housing, so that the assembly can be done in a simple manner and in a small footprint.
  • the actuator protrudes into a cavity of an insulating component which is arranged between the two mutually electrically isolated, spaced-apart parts, and which forms or receives the mechanical adjusting means in the form of a slide.
  • the actuator preferably projects in the form of the gas generator.
  • the actuator in the insulating component, for example at one end, the actuator preferably projects in the form of the gas generator.
  • Adjusting means arranged in the form of a slider.
  • the slider is in triggering the actuator from the insulating component in the direction of the front of the mouth located contact part adjusted, so that the
  • Contact part is a contact plate, which is clamped between the two spaced apart, isolated parts, or an electrically conductive wire, which is held on one of the parts and releasably secured to the other.
  • Adjusting means quasi pivots about the second end portion and is removed from the first end, so that a separation of the connection takes place, but the contact plate is still held at the second end portion of the connection component, so that it is not lost and within the entire component of the surge protection could lead to malfunction or the like.
  • Connecting conductor has, which are contacted with a circuit board. This is preferably as a gas generator
  • Board inserted and can be contacted there, for example by soldering.
  • connection conductors which are directed from the insulating component to the
  • Housing part of the surge arrester is guided displaceably and by the adjusting means from a normal position to a defect display position
  • the signaling pin off the housing part protrudes optically recognizable and / or in the connected by the signaling pin a installed in the housing part microswitch, which is connected to a remote signaling means in electrical
  • spark gap is possible.
  • the adjusting means is not only acted on the contact part, but in addition is on the contact part or by the actuating means itself to a
  • Housing part of the surge arrester is guided displaceably. In the normal position is the
  • Signaling pin for example, within the housing. In the event of a defect, the signaling pin is pushed out of the housing part, so that it protrudes optically recognizable from the housing part. Additionally or alternatively, the signaling pin cooperates with a microswitch installed in the housing part, which in the event of a fault, that is to say with an adjusted microswitch
  • Signaling pin is connected by the signaling pin and is in electrical communication with a remote signal display, so that alternatively or additionally a remote indication of the state of the surge arrester is possible.
  • the adjusting means is guided in a guide which surrounds at least one shaft of the actuating means that the actuating means or has its shaft resilient leg portions which are surrounded in the normal position of the actuating means of parts of the guide and held unexpanded and are pushed out of the guide in the defect position, are spread and form a remindiolossperre for the actuating means, which is supported at the mouth of the guide ,
  • Setting means forms, guided in a guide and surrounded by this. In the normal case, that is, when the slider is not yet pushed out by the actuator, the resilient leg portions of the slider or the shaft of the slider are through the guide
  • Spark gap connected in series component is at least one electrical element with two electrodes and disposed therebetween granules of electrically conductive material, wherein the element is surrounded by a heat-resistant Isolierstoffffhülle.
  • Such a component is known per se from DE 10 2010 021 155 A1.
  • Such an element including spark gap may be provided in a singular form. But it is also possible to connect several such elements in series to these surge arrester for
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a
  • FIG. 6 is a block diagram
  • Figure 7 is a detail in a first
  • Figure 8 shows the detail in a second
  • a surge arrester 1 is shown, which is connected between a phase conductor L and an N or PE conductor.
  • the phase conductor L and the N- or PE conductor is only
  • Surge arrester at least one spark gap and at least one more in series
  • connection component for the phase conductor L consists of two mutually electrically insulated, spaced-apart, electrically conductive parts 3,4, which are in electrical contact with each other by a contact part 5.
  • the contact part 5 is associated with a mechanical adjusting means 6, which is suitable and intended, the contact part 5, from which the two parts 3,4 connecting the first layer, in particular can be clearly seen in Figure 2, in a
  • connection interrupting second layer which is particularly well visible in Figure 3, to adjust.
  • the mechanical adjusting means 6 is adjustable by means of an actuator 7 from the first to the second position.
  • This actuator 7 can be activated and
  • the first of the two mutually electrical parts 3 of the first connection component is connected directly to phase L and the second of these parts, namely the part 4, is only over the
  • the second part 4 is connected to the second connection part 8, which in
  • the sluggish fuse 9 is dimensioned so that it withstands an overvoltage event case, but disconnects in the event of a longer flow of a short-circuit current over the surge arrester.
  • Actuator 7 higher impedance than the fuse 9, so that in the normal case in the event of an overvoltage event the current flows through the fuse 9, while in the case of a defective spark gap, so a
  • the actuator 7 is an electrically triggerable gas generator.
  • the electrical circuit as shown in Figure 6 is constructed with the switching elements, switching paths and the actuator 7 on a control board 13, which is shown for example in Figure 5a to 5c.
  • the connection contacts for connection to the corresponding parts 4 and 8 are formed by a spring contact 14 which is contacted with the part 8, and with a contact screw 15 which is contacted with the part 4.
  • the actuator 7 projects into a cavity 16 of an insulating component 17, which is arranged between the mutually spaced-apart parts 3, 4 which are electrically insulated from one another and which receives the mechanical adjusting means 6 in the form of a slide.
  • the contact part 5 is a contact plate, which is preferably biased between the two
  • the actuator 7 has an electrical end facing away from the actuating means 6 that it has confirmed
  • the actuator 7 is provided with connecting conductors which protrude out of the insulating component 17 in the opposite direction to the adjusting means 6 and are contacted there with the circuit board 13, wherein the insulating component 17 has or forms a funnel-like receptacle 20 for the actuator 7, which expands towards the actuating means 6.
  • This serves for the simplified positioning and assembly of the actuator 7, for example, with the
  • Adjusting means 6 can be mounted as an auxiliary tool.
  • the adjusting means 6 can indirectly via the contact part 5 or directly, as shown in the embodiment, in the second position, for example according to Figure 3, to a signaling pin 21st acting in a housing part 22 of the
  • Surge arrester 1 is displaceably guided and by the adjusting means 6 from a normal position according to Figure 2 in a defect display position according to Figure 3 is adjustable.
  • the front end of the signaling pin 21 protrudes from the housing part 22 optically recognizable.
  • the actuating means 6 has for actuating the signaling pin projections 23 which act on a wedge surface 24 of the signaling pin 21 to move it in the drawing upwards. The displacement takes place against the force of a biasing spring 25, which is supported on the one hand on the housing part 22 and on the other hand on a shoulder 26 of the signaling pin.
  • the signaling pin 21 may additionally or alternatively also with a in the housing part 22nd
  • micro switch installed so that the microswitch is actuated or switched when the signaling pin in the
  • Microswitch and a connected control circuit in a further display device for example in a remote display, a signal is triggered to signal the deficiency state of the surge arrester 1.
  • the adjusting means 6 is guided as a slide in a guide 27 of the insulating member 17, said guide having a groove 28 which cooperates with a guide rib 29 of the slider (6), so that a
  • the guide 28 surrounds the shaft of the actuating means 6 designed as a slide.
  • This shaft has resilient leg portions 30, which in the
  • the component connected in series with the spark gap of the surge arrester 1 may be an electrical element having two electrodes and granules of electrically conductive material disposed therebetween, this element being surrounded by a heat-resistant insulating material sheath.
  • a number of such elements may be arranged in series, as can be seen, for example, from the comparison of FIGS.
  • the invention provides a highly functional means available to ensure an interruption of the possible current flow between the phase conductor and the neutral or PE conductor in case of a defect of the spark gap of the surge arrester 1.

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Thermistors And Varistors (AREA)

Abstract

Um einen Überspannungsableiter (1), der zwischen einen Phasenleiter (L) und einen N-Leiter (N) oder PE-Leiter (PE) geschaltet ist, und zwar mit mindestens einer Funkenstrecke und mindestens einem weiteren dazu in Reihe geschalteten elektrischen Bauteil, zu schaffen, der bei einem Kurzschluss der Funkenstrecke eine Auftrennung des Kurzschlusskreises realisiert, ohne dass dazu die erhöhte Temperatur des Überspannungsableiters ausgenutzt wird, wird vorgeschlagen, dass eines der Anschlussbauteile für den Phasenleiter oder N-Leiter oder PE-Leiter aus zwei voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten Teilen (3, 4) besteht, die durch ein Kontaktteil (5) miteinander in elektrischer Verbindung stehen, dass dem Kontaktteil (5) ein mechanisches Stellmittel (6) zugeordnet ist, welches dazu bestimmt ist, das Kontaktteil (5) aus der die beiden Teile (3, 4) verbindenden ersten Lage in eine die Verbindung unterbrechende zweite Lage zu verstellen, und dass das Stellmittel (6) mittels eines Aktuators (7) aus der ersten in die zweite Lage verstellbar ist, der dadurch auslösbar ist, dass ein Kurzschlussstrom über den Überspannungsabieiter (1) fließt.

Description

Überspannungsabieiter Die Erfindung betrifft einen Überspannungsabieiter, der zwischen einen Phasenleiter und einen N-Leiter oder PE-Leiter geschaltet ist, und zwar mit
mindestens einer Funkenstrecke und mindestens einem weiteren dazu in Reihe geschalteten elektrischen Bauteil.
Überspannungsabieiter sind in unterschiedlichsten Bauarten bekannt. Beispielsweise aus der DE 10 2010 021 155 A 1 ist ein Überspannungsabieiter mit einer Funkenstrecke und einem weiter dazu in Reihe geschalteten elektrischen Bauteil bekannt. Solche blit zstromtragfähige Funkenstrecken werden zur Vermeidung von Schäden in Folge eines
Blitzeinschlages oder eines sonstigen
Überspannungsereignisses eingesetzt. Die
Funkenstrecken werden zum transienten
Potentialausgleich eingesetzt, wobei auch der nachfolgende Netzfolgestrom gelöscht werden soll. Sofern bei einem solchen Überspannungsabieiter die Funkenstrecke defekt ist, nämlich einen Kurzschluss bildet, so fließt ständig Strom über den
Überspannungsabieiter, der beispielsweise zwischen den Phasenleiter und den PE-Leiter eines zu
schützenden Systems angeschlossen ist, wodurch sich Elemente des Überspannungsabieiters infolge des hochohmigen Kurzschlusses aufheizen. Dies führt zu einer Beschädigung, nicht nur des
Überspannungsabieiters, sondern auch der umgebenden elektrischen Bauteile und Anlagenteile. In der angegebenen Druckschrift ist ein
Überspannungsabieiter angegeben, der einerseits ein gutes Ansprechverhalten und ein gutes
Folgestromlöschvermögen aufweist, der andererseits aber im Falle eines Kurzschlusses der Funkenstrecke Schäden an dem Überspannungsabieiter oder
benachbarten Anlageteilen vermeiden sollen.
Hierzu ist zwischen zwei Elektroden des
Überspannungsschutzelementes ein elektrischer Leiter mit einem diesen Leiter umgebenden Isolierstoffteil angeordnet. Sofern das Isolierstoffteil einer kurzzeitigen Temperaturbelastung, wie sie im Falle eines Überspannungsereignisses auftritt, beaufschlagt wird, so hält das Isolierbauteil stand. Bei höheren Temperaturen, die sich beispielsweise infolge eines Kurzschlusses ergeben können, oder bei längerer Temperaturbelastung zerfällt das Isolierstoffteil oder es wird elektrisch leitend, so dass dann eine leitende Verbindung zwischen den Elektroden
hergestellt ist.
Durch den Stromfluss über den Uberspannungsableiter wird erreicht, dass die in den Schaltkreis des
Überspannungsabieiters geschaltete elektrische
Sicherung auslöst und den Stromkreis auftrennt, so dass eine übermäßige Erhitzung infolge des
Kurzschlusses der Funkenstrecke vermieden wird. Der in dieser Druckschrift geschilderten Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass im Kurzschlussfall eine wesentliche Erwärmung des Überspannungsableiters auftritt und die Erwärmung des Überspannungsableiters dazu genutzt wird, eine entsprechende Schaltfunktion zu realisieren.
Dies bedeutet aber, dass nach wie vor der
Überspannungsabieiter durchaus mit hohen Temperaturen belastet ist, wenn ein Kurzschluss auftritt.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
Überspannungsabieiter gattungsgemäßer Art zu
schaffen, der bei einem Kurzschluss der Funkenstrecke eine Auftrennung des beispielsweise zwischen
Phasenleiter und PE-Leiter bestehenden
Kurzschlusskreises realisiert, ohne dass dazu die erhöhte Temperatur des Überspannungsableiters ausgenutzt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass eines der Anschlussbauteile für den Phasenleiter oder N-Leiter oder PE-Leiter aus zwei voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten
Teilen besteht, die durch ein Kontaktteil miteinander in elektrischer Verbindung stehen, dass dem
Kontaktteil ein mechanisches Stellmittel zugeordnet ist, welches dazu geeignet und bestimmt ist, das Kontaktteil aus der die beiden Teile verbindenden ersten Lage in eine die Verbindung unterbrechende zweite Lage zu verstellen, und dass das Stellmittel mittels eines Aktuators aus der ersten in die zweite Lage verstellbar ist, der dadurch auslösbar ist, dass ein Kurzschlussstrom über den Überspannungsabieiter fließt.
Gemäß der Erfindung ist eines der Anschlussbauteile für den Phasenleiter oder für den N-Leiter oder den PE-Leiter aus zwei Teilen realisiert, die voneinander elektrisch isoliert und gegebenenfalls auch
beabstandet sind. Diese beiden Teile stehen über ein Kontaktteil miteinander in elektrisch leitender
Verbindung. Das Kontaktteil wiederum ist mit einem mechanischen Stellmittel kombiniert, welches dazu geeignet und bestimmt ist, das Kontaktteil aus der Grundstellung, in der die beiden Teile miteinander elektrisch verbunden sind, in eine Unterbrecherlage zu verstellen, in der die Verbindung zwischen den beiden Teilen unterbrochen ist. Das Stellmittel wird beispielsweise mittels eines Aktuators aus der ersten in die zweite Lage verstellt und es ist dadurch auslösbar, dass ein Kurzschlussstrom über den
Überspannungsabieiter fließt. Im Normalzustand, wenn also die Funkenstrecke korrekt arbeitet, fließt kein Strom über den Uberspannungsableiter. Im
Überspannungsfall wird der Uberspannungsableiter kurz mit einer hohen Spannung beaufschlagt, wodurch aber das Stellmittel noch nicht ausgelöst wird und somit das Kontaktteil in der Verbindungslage verbleibt. Nur dann, wenn die Funkenstrecke defekt ist, sich also ein Kurzschluss über den Uberspannungsableiter einstellt, wird durch den Kurzschlussstrom der
Aktuator ausgelöst, der wiederum das Stellmittel betätigt und das Kontaktteil aus der Verbindungslage in die unterbrochene Lage verstellt. Damit ist im Kurzschlussfall eine sehr schnelle
Unterbrechung des Kurzschlussstromkreises erreicht, wobei diese Unterbrechung nicht davon abhängig ist, dass sich der Überspannungsabieiter erwärmt, sondern schon ein kurzzeitig fließender Kurzschlussstrom führt zur Auslösung und zur Trennung der Elemente voneinander durch Verstellung des Kontaktteiles.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass das das erste Teil der beiden voneinander elektrisch isolierten
Teile des ersten Anschlussbauteiles direkt an Phase, N oder PE angeschlossen ist und das zweite dieser Teile des ersten Anschlussbauteiles über das
Kontaktteil mit dem ersten Teil elektrisch verbunden ist, dass das zweite Teil mit dem zweiten
Anschlussbauteil durch eine elektrische Schaltung verbunden ist, die aus einer Parallelschaltung einer trägen Sicherung einerseits und einem Vorwiderstand und dem Aktuator andererseits besteht.
Die Besonderheit hierbei ist, dass das zweite Teil des ersten Anschlussbauteiles mit dem zweiten
Anschlussbauteil durch eine elektrische Schaltung verbunden ist, die aus einer Parallelschaltung einer trägen Sicherung einerseits und einem Vorwiderstand und dem Aktuator andererseits besteht. Hierdurch wird erreicht, dass im Normalfall, also bei einer
funktionstüchtigen Funkenstrecke im Falle eines Blitzstromereignisses oder Überspannungsereignisses ein Strom über die träge Sicherung fließt, ohne dass diese Sicherung auftrennt . Andererseits fließt im Falle eines Kurzschlusses der Funkenstrecke ein Strom über die Sicherung. Dieser wird so groß, dass die Sicherung auftrennt. Hierdurch wird ein Strom in den eigentlichen, vorzugsweise hochohmigen Parallelzweig mit Vorwiderstand und Aktuator getrieben. Der
Aktuator löst nach wenigen Stromhalbwellen aus. Damit wird die Verbindung getrennt und weiterer
Stromfluss unterbunden.
Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der
Parallelschaltung Vorwiderstände in Serienschaltung vorgeschaltet sind.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die träge Sicherung so dimensioniert ist, dass sie einem
Überspannungsereignisfall standhält, im Falle des längeren Fließens eines Kurzschlussstromes über den Überspannungsabieiter aber auftrennt.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung wird darin gesehen, dass der Aktuator ein elektrisch auslösbarer Gasgenerator ist.
Solche Gasgeneratoren sind im Stand der Technik an sich bekannt, insbesondere bei der
Sicherheitsausstattung von Automobilen,
beispielsweise zur Betätigung von Airbags oder anderen sicherheitsrelevanten Einrichtungsteilen. Ein solcher Gasgenerator ist äußerst kleinbauend, kann also in einfacher Weise in einen
Überspannungsabieiter integriert werden, wobei andererseits das durch diesen erzeugbare Gasvolumen relativ groß ist, so dass es ausreicht, um das
Stellmittel in die zweite Lage zu verstellen und das Kontaktteil in die unterbrechende zweite Lage zu verstelle . Eine bevorzugte Ausbildung wird darin gesehen, dass die elektrische Schaltung mit den Schaltelementen, Schaltpfaden und dem Aktuator auf einer Steuerplatine aufgebaut ist.
Hierbei ist die gesamte elektrische Schaltung auf einer Steuerplatine aufgebaut, die entsprechende Schaltpfade aufweist und die mit entsprechenden
Anschlusselementen an die relevanten Kontaktteile des Überspannungsabieiters angeschlossen werden kann. Auf der Steuerplatine ist die elektrische Schaltung mit den Schaltelementen und dem Aktuator (insbesondere Gasgenerator) aufgebaut. Die komplette Steuerplatine kann in einfacher Weise in den Überspannungsabieiter beziehungsweise in dessen Gehäuse integriert werden, so dass die Montage in einfacher Weise und bei geringem Platzbedarf erfolgen kann.
Eine weitere Besonderheit wird darin gesehen, dass der Aktuator in einen Hohlraum eines Isolierbauteiles hineinragt, welches zwischen den beiden voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten Teilen, angeordnet ist und welches das mechanische Stellmittel in Form eines Schiebers bildet oder aufnimmt .
Hierbei ragt in das Isolierbauteil, beispielsweise an einem Ende der Aktuator in Form vorzugsweise des Gasgenerators hinein. Andererseits ist in dem
Hohlraum des Isolierbauteiles das mechanische
Stellmittel in Form eines Schiebers angeordnet. Der Schieber wird bei Auslösung des Aktuators aus dem Isolierbauteil in Richtung auf das vor dessen Mündung befindliche Kontaktteil verstellt, so dass das
Kontaktteil aus der verbindenden ersten Lage in die unterbrechende zweite Lage verstellt wird. Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das
Kontaktteil ein Kontaktblech ist, welches zwischen den beiden voneinander isolierten, beabstandeten Teilen eingespannt ist, oder eine elektrisch leitende Litze, die an einem der Teile gehalten und am anderen lösbar befestigt ist.
Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass das
Kontaktblech mit einem ersten Endbereich am ersten Teil des ersten Anschlussbauteils lösbar geklemmt ist und mit einem zweiten Endbereich am zweiten Teil des ersten Anschlussbauteils schwenkbar gehalten ist.
Diese Ausgestaltung dient insbesondere dazu, dass das Kontaktblech bei Auslösung des mechanischen
Stellmittels quasi um den zweiten Endbereich schwenkt und aus dem ersten Endbereich entfernt wird, so dass eine Trennung der Verbindung stattfindet, dabei aber das Kontaktblech weiterhin an dem zweiten Endbereich an dem Anschlussbauteil gehalten ist, so dass es nicht verloren geht und innerhalb des Gesamtbauteiles des Überspannungsschutzableiters zu Fehlfunktionen oder dergleichen führen könnte.
Eine weitere Besonderheit wird darin gesehen, dass der Aktuator an seinem dem von ihm betätigbaren
Stellmittel abgewandten Ende elektrische
Anschlussleiter aufweist, die mit einer Platine kontaktiert sind. Hierbei ist der vorzugsweise als Gasgenerator
ausgebildete Aktuator an einem Endbereich mit zwei elektrischen Anschlussleitern ausgestattet, die in einfacher Weise in entsprechende Kontakte einer
Platine eingesteckt und dort kontaktiert werden können, beispielsweise durch Verlötung.
Eine weitere Besonderheit wird darin gesehen, dass der Aktuator mit Anschlussleitern versehen ist, die aus dem Isolierbauteil entgegengerichtet zum
Stellmittel herausragen und dort mit einer Platine kontaktiert sind und dass das Isolierbauteil eine trichterartige Aufnahme für den Aktuator aufweist oder bildet, die sich zum Stellmittel hin erweitert.
Durch diese Ausgestaltung ist die Montage
erleichtert, da der Aktuator in einfacher Weise in der korrekten Lage in die trichterartige Aufnahme des Isolierbauteils eingeschoben werden kann, so dass dessen Anschlussleiter aus einer entsprechenden
Öffnung oder aus Lochungen am Boden des
Isolierbauteiles herausragen. Es ist somit das
Zuführen und Einführen des Aktuators in den Hohlraum des Isolierbauteiles vereinfacht und eine richtige Lageposition sichergestellt.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, dass das Stellmittel mittelbar über das
Kontaktteil oder unmittelbar in der zweiten Lage auf einen Signalisierungsstift einwirkt, der in einem
Gehäuseteil des Überspannungsabieiters verschieblich geführt ist und durch das Stellmittel aus einer Normalstellung in eine Defektanzeigestellung
verstellbar ist, in der der Signalisierungsstift aus dem Gehäuseteil optisch erkennbar vorragt und/oder in der durch den Signalisierungsstift ein im Gehäuseteil installierter Mikroschalter geschaltet ist, der mit einem Fernsignalisierungsmittel in elektrischer
Verbindung steht.
Hierdurch wird erreicht, dass eine optische
Signalisierung des Fehlerzustandes oder auch eine Fernanzeige des Fehlerzustandes des
Überspannungsabieiters nach Auftreten eines
Kurzschlussfalles infolge eines Defektes der
Funkenstrecke ermöglicht ist. Durch das Stellmittel wird nicht nur auf das Kontaktteil eingewirkt, sondern zusätzlich wird über das Kontaktteil oder auch durch das Stellmittel selbst auf einen
Signalisierungsstift eingewirkt, der in einem
Gehäuseteil des Überspannungsabieiters verschieblich geführt ist. In der Normalstellung liegt der
Signalisierungsstift beispielsweise innerhalb des Gehäuses. Im Defektfall wird der Signalisierungsstift aus dem Gehäuseteil ausgeschoben, so dass er optisch erkennbar aus dem Gehäuseteil vorragt. Zusätzlich oder alternativ wirkt der Signalisierungsstift mit einem im Gehäuseteil installierten Mikroschalter zusammen, der im Fehlerfall, also bei verstelltem
Signalisierungsstift durch den Signalisierungsstift geschaltet ist und mit einer Fernsignalanzeige in elektrischer Verbindung steht, so dass alternativ oder zusätzlich eine Fernanzeige des Zustandes des Überspannungsabieiters ermöglicht ist.
Zudem ist bevorzugt vorgesehen, dass das Stellmittel in einer Führung geführt ist, die zumindest einen Schaft des Stellmittels umgibt, dass das Stellmittel oder sein Schaft federnde Schenkelteile aufweist, die in der Normalstellung des Stellmittels von Teilen der Führung umgeben und ungespreizt gehalten sind und in der Defektstellung aus der Führung ausgeschoben sind, aufgespreizt sind und eine Rückbewegungssperre für das Stellmittel bilden, die sich an der Mündung der Führung abstützt.
Hierbei ist der Schieber, der das mechanische
Stellmittel bildet, in einer Führung geführt und von dieser umgeben. Im Normalfall, wenn also der Schieber noch nicht durch den Aktuator ausgeschoben ist, werden die federnden Schenkelteile des Schiebers oder des Schaftes des Schiebers durch die Führung
zusammengedrückt gehalten. Sofern der Schieber durch den Aktuator in die Defektstellung verschoben wird, ist er soweit verschoben, dass die federnden
Schenkelteile aus der Führung ausgeschoben sind und aufgrund der materialimmanenten Federung aufgespreizt sind. Hierdurch wird eine Rückbewegungssperre für den Schieber gebildet, da sich die aufgespreizten
Schenkelteile an der Mündung der Führung abstützen. Ein Prellen des Schiebers wird damit vermieden und somit die Qualität des Überspannungsabieiters verbessert .
Zudem kann vorgesehen sein, dass das zu der
Funkenstrecke in Reihe geschaltete Bauteil mindestens ein elektrisches Element mit zwei Elektroden und zwischen diesen angeordneten Granulat aus elektrisch leitfähigem Werkstoff ist, wobei das Element von einer temperaturfesten Isolierstofffhülle umgeben ist . Ein solches Bauteil ist an sich aus der DE 10 2010 021 155 A 1 bekannt.
Ein solches Element samt Funkenstrecke kann in singulärer Form vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, mehrere solcher Elemente in Reihe zu schalten, um diese Überspannungsabieiter für
unterschiedliche Spannungsfälle einsetzbar zu gestalten .
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im Folgenden näher
beschrieben. Es zeigt: Figur 1 eine erste Ausführungsform eines
Überspannungsabieiters in
Seitenansicht, teilweise aufgebrochen; eine zweite Ausführungsform in
gleicher Ansicht in einer ersten
Funktionssteilung; desgleichen in einer zweiten
FunktionsStellung; eine Variante in einer Ansicht ähnlich Figur 1 gesehen;
eine Einzelheit in Vorderansicht, Rückansicht und Seitenansicht;
Figur 6 ein Prinzipschaltbild; Figur 7 eine Einzelheit in einer ersten
Funktionsläge;
Figur 8 die Einzelheit in einer zweiten
Funktionslage;
Figur 9 eine Einzelheit von unten gesehen;
Figur 10 eine Einzelheit ebenfalls von unten gesehen;
Figur 11 die Einzelheit von oben gesehen.
In der Zeichnung ist ein Überspannungsabieiter 1 gezeigt, der zwischen einen Phasenleiter L und einen N- oder PE-Leiter geschaltet ist. Der Phasenleiter L und der N- beziehungsweise PE-Leiter ist nur
symbolisch dargestellt. Ferner weist der
Überspannungsabieiter mindestens eine Funkenstrecke und mindestens ein weiteres dazu in Reihe
geschaltetes elektrisches Bauteil auf. Diese
Komponenten sind schematisch bei 2 angegeben. Der Aufbau solcher Komponenten ist an sich bekannt.
Beispielsweise wird hierzu auf die
DE 10 2010 021 155 A 1 verwiesen. Im
Ausführungsbeispiel besteht das Anschlussbauteil für den Phasenleiter L aus zwei voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten, elektrisch leitenden Teilen 3,4, die durch ein Kontaktteil 5 miteinander in elektrisch leitender Verbindung stehen. Dem Kontaktteil 5 ist ein mechanisches Stellmittel 6 zugeordnet, welches dazu geeignet und bestimmt ist, das Kontaktteil 5, aus der die beiden Teile 3,4 verbindenden ersten Lage, die insbesondere in Figur 2 gut ersichtlich ist, in eine die
Verbindung unterbrechende zweite Lage, die in Figur 3 besonders gut ersichtlich ist, zu verstellen. Das mechanische Stellmittel 6 ist mittels eines Aktuators 7 aus der ersten in die zweite Lage verstellbar.
Dieser Aktuator 7 ist dadurch aktivierbar und
auslösbar, dass im Falle eines Defektes der
Funkenstrecke ein Kurzschlussstrom über den
Überspannungsabieiter 1 fließt.
Insbesondere ist das erste der beiden voneinander elektrischen Teile 3 des ersten Anschlussbauteiles direkt an Phase L angeschlossen und das zweite dieser Teile, nämlich das Teil 4, ist nur über das
Kontaktteil 5 mit dem ersten Teil 3 elektrisch leitend verbunden. Das zweite Teil 4 ist mit dem zweiten Anschlussteil 8, welches im
Ausführungsbeispiel an den N- oder PE-Leiter
angeschlossen ist, durch eine elektrische Schaltung verbunden, deren Schaltungsaufbau in Figur 6 gezeigt ist. Es handelt sich hierbei um eine
Parallelschaltung einer trägen Sicherung 9 einerseits und andererseits einem Vorwiderstand 10 und dem
Aktuator 7. Zudem sind dieser Parallelschaltung noch Vorwiderstände 11, 12 in Serienschaltung
vorgeschaltet .
Die träge Sicherung 9 ist so dimensioniert, dass sie einem Überspannungsereignisfall standhält, im Falle des längeren Fließens eines Kurzschlussstromes über den Überspannungsabieiter aber auftrennt.
Insbesondere ist der Vorwiderstand 10 vor dem
Aktuator 7 hochohmiger als die Sicherung 9, so dass im Normalfall im Falle eines Überspannungsereignisses der Strom über die Sicherung 9 fließt, während im Fall einer defekten Funkenstrecke, also eines
Kurzschlusses der Funkenstrecke, der Strom zwar zunächst über die Sicherung 9 fließt. Dieser Strom wird aber so groß, dass die träge Sicherung dann auftrennt. Hierdurch wird ein Strom in den eigentlich hochohmigen Parallelzweig mit Vorwiderstand 10 und Aktuator 7 getrieben. Der Aktuator 7 löst nach wenigen Stromhalbwellen aus. Somit wird dann das Stellmittel 6 in die zweite Lage verstellt und das Kontaktteil 5, aus der die Teile 3,4 verbindenden Lage in die unterbrechende zweite Lage verstellt.
Vorzugsweise ist der Aktuator 7 ein elektrisch auslösbarer Gasgenerator.
Die elektrische Schaltung, wie sie in Figur 6 gezeigt ist, ist mit den Schaltelementen, Schaltpfaden und dem Aktuator 7 auf einer Steuerplatine 13 aufgebaut, die beispielsweise in Figur 5a bis Figur 5c gezeigt ist. Die Anschlusskontakte zur Verbindung mit den entsprechenden Teilen 4 beziehungsweise 8 sind durch einen Federkontakt 14 gebildet, der mit dem Teil 8 kontaktiert ist, sowie mit einer Kontaktschraube 15, die mit dem Teil 4 kontaktiert ist.
Im Ausführungsbeispiel ragt der Aktuator 7 in einen Hohlraum 16 eines Isolierbauteils 17 hinein, welches zwischen den voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten Teilen 3,4 angeordnet ist und welches das mechanische Stellmittel 6 in Form eines Schiebers aufnimmt. Das Kontaktteil 5 ist ein Kontaktblech, welches vorzugsweise vorgespannt zwischen den beiden
voneinander isolierten beabstandeten Teilen 3,4 eingespannt ist. Mit einem ersten Endbereich 18 ist dieses Kontaktblech am ersten Teil 3 des ersten
Anschlussbauteiles lösbar geklemmt gehalten,
beispielsweise in einer Nut, während es mit einem zweiten Endbereich 19 am zweiten Teil 4 des ersten Anschlussbauteiles schwenkbar gehalten ist, so dass es in der Unterbrechungslage zwar von dem Teil 3 weggeschwenkt ist, aber an dem Teil 4 noch
unverlierbar gehalten ist.
Wie beispielsweise in Figur 5 c ersichtlich, weist der Aktuator 7 an seinem dem von ihm bestätigten Stellmittel 6 abgewandten Ende elektrische
Anschlussleiter auf, die mit der Platine 13
beziehungsweise deren Kontaktpfaden kontaktiert sind.
Wie beispielsweise in Figur 1 ersichtlich, ist der Aktuator 7 mit Anschlussleitern versehen, die aus dem Isolierbauteil 17 entgegengerichtet zum Stellmittel 6 herausragen und dort mit der Platine 13 kontaktiert sind, wobei das Isolierbauteil 17 eine trichterartige Aufnahme 20 für den Aktuator 7 aufweist oder bildet, die sich zum Stellmittel 6 hin erweitert. Dies dient der vereinfachten Positionierung und Montage des Aktuators 7, der beispielsweise auch mit dem
Stellmittel 6 als Hilfswerkzeug montiert werden kann.
Das Stellmittel 6 kann mittelbar über das Kontaktteil 5 oder auch unmittelbar, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, in der zweiten Lage, beispielsweise gemäß Figur 3, auf einen Signalisierungsstift 21 einwirken, der in einem Gehäuseteil 22 des
Überspannungsabieiters 1 verschieblich geführt ist und durch das Stellmittel 6 aus einer Normalstellung gemäß Figur 2 in eine Defektanzeigestellung gemäß Figur 3 verstellbar ist. In dieser Stellung ragt das vordere Ende des Signalisierungsstiftes 21 aus dem Gehäuseteil 22 optisch erkennbar vor. Das Stellmittel 6 weist zur Betätigung des Signalisierungsstiftes Vorsprünge 23 auf, die auf eine Keilfläche 24 des Signalisierungsstiftes 21 einwirken, um diesen in der Zeichnung nach oben zu verschieben. Die Verschiebung erfolgt gegen die Kraft einer Vorspannfeder 25, die sich einerseits am Gehäuseteil 22 und andererseits an einem Absatz 26 des Signalisierungsstiftes abstützt. Der Signalisierungsstift 21 kann zusätzlich oder alternativ auch mit einem im Gehäuseteil 22
installierten Mikroschalter kombiniert sein, so dass der Mikroschalter betätigt wird oder geschaltet ist, wenn der Signalisierungsstift in der
Defektanzeigestellung ist, so dass dann über den
Mikroschalter und einen angeschlossenen Steuerkreis in einer weiteren Anzeigeeinrichtung, beispielsweise in einer Fernanzeige ein Signal ausgelöst wird, um den Mangelzustand des Überspannungsabieiters 1 zu signalisieren.
Wie beispielsweise in Figur 10 ersichtlich, ist das Stellmittel 6 als Schieber in einer Führung 27 des Isolierteiles 17 geführt, wobei diese Führung eine Nut 28 aufweist, die mit einer Führungsrippe 29 des Schiebers (6) zusammenwirkt, so dass ein
verwechslungsfreies Einsetzen möglich ist. Darüber hinaus umgibt die Führung 28 den Schaft des als Schieber ausgebildeten Stellmittels 6. Dieser Schaft weist federnde Schenkelteile 30 auf, die in der
Normalstellung des Stellmittels 6 von Teilen der Führung 27 umgeben sind und ungespreizt gehalten werden. In der Defektstellung sind diese
Schenkelteile 30 aus der Führung 27 herausgeschoben und aufgrund materialeigener Federelastizität
aufgespreizt , so dass eine Rückbewegungssperre für das Stellmittel 6 gebildet ist. Das zu der Funkenstrecke des Überspannungsabieiters 1 in Reihe geschaltete Bauteil kann ein elektrisches Element mit zwei Elektroden und zwischen diesem angeordneten Granulat aus elektrisch leitfähigem Werkstoff sein, wobei dieses Element von einer temperaturfesten Isolierstoffhülle umgeben ist. Es können aber auch mehrere solche Elemente in Reihe angeordnet sein, wie dies beispielsweise aus der Gegenüberstellung der Figuren 1 zum
Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und 3 ersichtlich ist.
Die Erfindung stellt ein äußerst funktionstüchtiges Mittel zur Verfügung, um im Falle eines Defektes der Funkenstrecke des Überspannungsabieiters 1 eine Unterbrechung des möglichen Stromflusses zwischen dem Phasenleiter und dem Null- beziehungsweise PE-Leiter sicherzustellen .
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel. Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.

Claims

Patentansprüche :
Überspannungsableiter (1), der zwischen einen Phasenleiter (L) und einen N-Leiter (N) oder PE-Leiter (PE) geschaltet ist, und zwar mit mindestens einer Funkenstrecke und mindestens einem weiteren dazu in Reihe geschalteten elektrischen Bauteil, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Anschlussbauteile für den
Phasenleiter oder N-Leiter oder PE-Leiter aus zwei voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten Teilen (3,4,) besteht, die durch ein Kontaktteil (5)
miteinander in elektrischer Verbindung stehen, dass dem Kontaktteil (5) ein mechanisches
Stellmittel (6) zugeordnet ist, welches dazu geeignet und bestimmt ist, das Kontaktteil (5) aus der die beiden Teile (3,4) verbindenden ersten Lage in eine die Verbindung
unterbrechende zweite Lage zu verstellen, und dass das Stellmittel (6) mittels eines
Aktuators (7) aus der ersten in die zweite Lage verstellbar ist, der dadurch auslösbar ist, dass ein Kurzschlussstrom über den
Überspannungsabieiter (1) fließt.
Überspannungsabieiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das das erste Teil (3) der beiden voneinander elektrisch isolierten Teile (3,4) des ersten Anschlussbauteiles direkt an Phase, N oder PE angeschlossen ist und das zweite dieser Teile (3,4) des ersten
Anschlussbauteiles über das Kontaktteil (5) mit dem ersten Teil (3) elektrisch verbunden ist, dass das zweite Teil (4) mit dem zweiten
Anschlussbauteil (8) durch eine elektrische Schaltung verbunden ist, die aus einer
Parallelschaltung einer trägen Sicherung (9) einerseits und einem Vorwiderstand (10) und dem
Aktuator (7) andererseits besteht.
Überspannungsabieiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Parallelschaltung Vorwiderstände (11,12) in Serienschaltung vorgeschaltet sind.
Überspannungsabieiter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die träge
Sicherung (9) so dimensioniert ist, dass sie einem Überspannungsereignisfall standhält, im Falle des Fließens eines längeren
Kurzschlussstromes über den
Überspannungsabieiter (1) aber auftrennt.
Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aktuator (7) ein elektrisch auslösbarer
Gasgenerator ist.
Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung mit den Schaltelementen, Schaltpfaden und dem Aktuator (7) auf einer Steuerplatine (13) aufgebaut ist.
Überspannungsabieiter nach einem der Ansp 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aktuator (7) in einen Hohlraum (16) eines Isolierbauteiles (17) hineinragt, welches zwischen den beiden voneinander elektrisch isolierten, voneinander beabstandeten Teilen (3,4), angeordnet ist und welches das
mechanische Stellmittel (6) in Form eines
Schiebers bildet oder aufnimmt.
Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das
Kontaktteil (5) ein Kontaktblech ist, welches zwischen den beiden voneinander isolierten, beabstandeten Teilen (3,4) eingespannt ist, oder eine elektrisch leitende Litze, die an einem der Teile gehalten und am anderen lösbar befestigt ist.
Überspannungsabieiter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktblech mit einem ersten Endbereich (18) am ersten Teil (3) des ersten Anschlussbauteils lösbar geklemmt ist und mit einem zweiten Endbereich (19) am zweiten Teil (4) des ersten Anschlussbauteils schwenkbar gehalten ist. 10. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche
1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aktuator (7) an seinem dem von ihm betätigbaren Stellmittel (6) abgewandten Ende elektrische Anschlussleiter aufweist, die mit einer Platine (13) kontaktiert sind.
Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüch 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der
Aktuator (7) mit Anschlussleitern versehen is die aus dem Isolierbauteil (17)
entgegengerichtet zum Stellmittel (6)
herausragen und dort mit einer Platine (13) kontaktiert sind und dass das Isolierbauteil (17) eine trichterartige Aufnahme (20) für den Aktuator (7) aufweist oder bildet, die sich zum Stellmittel (6) hin erweitert.
2. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das
Stellmittel (6) mittelbar über das Kontaktteil
(5) oder unmittelbar in der zweiten Lage auf einen Signalisierungsstift (21) einwirkt, der in einem Gehäuseteil (22) des
Überspannungsabieiters (1) verschieblich geführt ist und durch das Stellmittel (6) aus einer Normalstellung in eine
Defektanzeigestellung verstellbar ist, in der der Signalisierungsstift (21) aus dem
Gehäuseteil (22) optisch erkennbar vorragt und/oder in der durch den Signalisierungsstift (21) ein im Gehäuseteil (22) installierter ikroschalter geschaltet ist, der mit einem Fernsignalisierungsmittel in elektrischer Verbindung steht.
3. Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das
Stellmittel (6) in einer Führung (27) geführt ist, die zumindest einen Schaft des
Stellmittels (6) umgibt, dass das Stellmittel
(6) oder sein Schaft federnde Schenkelteile (30) aufweist, die in der Normalstellung des Stellmittels (6) von Teilen der Führung (27) urageben und ungespreizt gehalten sind und in der Defektstellung aus der Führung (27)
ausgeschoben sind, aufgespreizt sind und eine Rückbewegungssperre für das Stellmittel (6) bilden, die sich an der Mündung der Führung
(27) abstützen.
1 . Überspannungsabieiter nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zu der Funkenstrecke in Reihe geschaltete Bauteil mindestens ein elektrisches Element mit zwei Elektroden und zwischen diesen angeordneten Granulat aus elektrisch leitfähigem Werkstoff ist, wobei das Element von einer
temperaturfesten Isolierstoffhülle umgeben ist.
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