EP0702841A1 - Überspannungsableiter - Google Patents

Überspannungsableiter

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EP0702841A1
EP0702841A1 EP94916141A EP94916141A EP0702841A1 EP 0702841 A1 EP0702841 A1 EP 0702841A1 EP 94916141 A EP94916141 A EP 94916141A EP 94916141 A EP94916141 A EP 94916141A EP 0702841 A1 EP0702841 A1 EP 0702841A1
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EP
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housing
surge arrester
functional block
electrical surge
arrester according
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Johannes Kirch
Volker Hinrichsen
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Siemens Corp
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Siemens AG
Siemens Corp
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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; Arresters

Definitions

  • the invention relates to an electrical surge arrester, in particular for medium voltage, with a functional block and an elastically expandable housing made of an insulating material surrounding the latter, in which at least one embedded reinforcing element for mechanical reinforcement is provided separately from the functional block.
  • a surge arrester with an elastically expandable housing is known for example from E 0 233 022.
  • a surge arrester is described there, in which the functional block is first firmly surrounded by a fiber-reinforced resin and the blank thus produced is introduced into an elastic sleeve. After use, the functional block can hardly be freed from the resin that is firmly attached to it, so that great problems arise with environmentally friendly disposal (see specialist article "Disposal and recycling of plastic waste", bulletin SEV / VSE ( 1992) 15, 31.7.).
  • An electrical surge arrester with a functional block and an elastic housing made of an insulating material is known from EP 0 545 038 A1. Reinforcing elements in the form of plastic strips or plastic tapes are cast into the insulating housing. It is therefore difficult to separate the reinforcing elements from the housing of the high-voltage arrester when disposing of the arrester.
  • the invention is therefore based on the object of creating an electrical surge arrester which is easy to disassemble and in which the parts consisting of different materials can be easily separated for recycling purposes.
  • the object is achieved according to the invention in that the reinforcing element (s) is held in a force-fitting manner by elastic expansion of the insulating material housing and is / are not integrally connected to it.
  • the functional block consisting of the actual diverter elements is pressed into the housing with an elastic expansion of the housing walls and held by the elastic pressure of the housing walls.
  • the functional block can easily be removed again from the housing by means of elastic expansion of the housing walls.
  • the functional block which normally consists of a metal oxide and metal parts, can be disposed of or reused separately from the housing, which consists of an insulating material. Installation during the manufacture of the drain is also simplified by simply inserting the functional block into the housing.
  • the reinforcing element is functionally and spatially separated from the functional block of the drain and embedded in the housing body.
  • the functional block itself does not need any mechanical reinforcement, for example in the form of a fiber-reinforced plastic layer, since the metal oxide disks can be glued to one another, for example.
  • the housing or the conductor as a whole is given the required mechanical stability by the reinforcing element (s).
  • the housing consists of an elastic cast body.
  • Such a body can be produced easily and inexpensively from elastic material.
  • the casting may be either of which it is composed by the properties of the material or by ⁇ a specific shape, for example the shape of a bellows, can be designed to be resilient.
  • the housing has a first recess for receiving the functional block and a second recess for receiving a reinforcing body.
  • Both the functional block and the reinforcement element (s) can be pushed axially out of the corresponding recess for separate disposal.
  • the housing has shielding ribs on its outside.
  • This known measure for extending the creepage distances on the outside of the housing of an arrester can advantageously be taken in that the shielding ribs are integrated in the housing body.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the housing consists of an optionally filled silicone rubber or ethylene-propylene-diene monomer or a mixture of both substances.
  • Silicone rubber and EPDM have excellent mechanical and in particular also dielectric properties and are particularly suitable for use in a surge arrester according to the invention because of their long-term stability, good environmental compatibility and simple processability.
  • the invention can also be advantageously designed in that the spaces between the functional block and the housing are largely filled by a partially plastically deformable elastic mass. This on the one hand makes it easier for the functional block to slide into the recesses in the housing body, and on the other hand the remaining gaps are filled so that electrical discharges in any cavities that arise between the functional block and the housing are avoided.
  • the plastically deformable elastic mass can consist, for example, of a material based on silicone.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the functional block is connected at least at one of its ends to a connection contact by a flexible electrical conductor, in particular a metal spring.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a surge arrester according to the invention
  • FIG. 2 shows a cross section of the surge arrester shown in FIG. 1
  • FIG. 4 shows a surge arrester in which the function block is electrically connected at its ends via spiral springs.
  • the surge arrester has a functional block 1, which consists of metal oxide disks 2, 3 glued together.
  • the functional block 1 is arranged in a recess 4 of a silicone rubber casting 5.
  • the recess 4 is smaller in diameter than the diameter of the functional block 1, so that the cast body 5 is elastically widened when the functional block 1 is inserted and holds the functional block 1 in a force-fitting manner.
  • the functional block 1 is inserted into the recess 4 of the cast body 5 by expanding the cast body 5 by suitable mechanical means.
  • the cast body 5 also has a recess 6 for a reinforcing body 7, which is also held elastically in the recess 6 of the expanded cast body 5.
  • the reinforcing element 7, which is formed, for example, from a glass fiber-reinforced plastic rod, holds two metallic connection plates 8, 9, between which the housing 5 of the surge arrester is clamped.
  • the connection plates 8, 9 each carry a connection bolt 10, 11 for making electrical contact with the surge arrester.
  • the surge arrester can be oval in cross-section as shown in FIG. 2, which results in good dielectric strength.
  • the cross section can also be designed as shown in FIG. 3, which results in a minimal material consumption for the housing.
  • the surge arrester can also be constructed in such a way that (see FIG. 4) the function block is mechanically and elastically coupled to the connection plates 8, 9 via spiral springs 13, 14 in order to avoid high mechanical loads on the function block 1 during assembly and operation.

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Description

Beschreibung
Uberspannungsableiter
Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Uberspan¬ nungsableiter insbesondere für MittelSpannung mit einem Funk¬ tionsblock und einem diesen umgebenden elastisch aufweitbaren Gehäuse aus einem Isolierstoff, in dem getrennt von dem Funktionsblock wenigstens ein eingebettetes Verstärkungsele- ment zur mechanischen Verstärkung vorgesehen ist.
Ein Uberspannungsableiter mit einem elastisch aufweitbaren Gehäuse ist beispielsweise aus der E 0 233 022 bekannt. Dort ist ein Uberspannungsableiter beschrieben, bei dem der Funk- tionsblock zunächst fest mit einem faserverstärkten Harz um¬ geben und der so hergestellte Rohling in eine elastische Hül¬ le eingebracht wird. Nach dem Gebrauch kann der Funktions¬ block kaum wieder von dem fest mit ihm verbundenen Harz be¬ freit werden, so daß bei einer umweltschonenden Entsorgung große Probleme entstehen (vgl. Fachartikel "Entsorgung und Verwertung von Kunststoff-Abfällen", Bulletin SEV/VSE (1992) 15, 31.7.) .
Aus der EP 0 545 038 AI ist ein elektrischer Überspannungsab- leiter mit einem Funktionsblock und einem elastischen Gehäuse aus einem Isolierstoff bekannt. In das Isolierstoffgehäuse sind Verstärkungselemente in Form von Kunststoffleisten oder Kunststoffbändern eingegossen. Somit ist eine Trennung der Verstärkungselemente von dem Gehäuse des Oberspannungsablei- ters bei der Entsorgung des Abieiters schwierig.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elek¬ trischen Uberspannungsableiter zu schaffen, der leicht de¬ montierbar ist und bei dem sich die aus unterschiedlichem Materialien bestehenden Teile zu Zwecken der Wiederverwertung leicht trennen lassen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das/die Verstärkungselement/e durch elastische Aufweitung des Iso¬ lierstoffgehäuses kraftschlüssig gehalten und mit diesem nicht stoffschlüssig verbunden ist/sind.
Der aus den eigentlichen Ableitelementen bestehende Funkti¬ onsblock wird in das Gehäuse unter elastischer Aufweitung der Gehäusewände eingedrückt und durch den elastischen Druck der Gehäusewände gehalten. Zur Entsorgung des Überspannungsab- leiters kann der Funktionsblock leicht wieder aus dem Gehäuse durch elastische Aufweitung der Gehäusewände entnommen wer¬ den. Es braucht keine Klebe- oder Schweißverbindung zwischen dem Funktionsblock und dem Gehäuse zu bestehen, so daß der Funktionsblock, der normalerweise aus einem Metalloxid und Metallteilen besteht, getrennt von dem Gehäuse, das aus einem Isolierstoff besteht, entsorgt bzw. wiederverwendet werden kann. Auch die Montage bei der Herstellung des Abieiters ist durch das einfache Einschieben des Funktionεblocks in das Gehäuse vereinfacht.
Das Verstärkungselement ist funktional und räumlich von dem Funktionsblock des Abieiters getrennt und für sich in dem Gehäusekörper eingebettet. Der Funktionsblock selbst braucht keine mechanische Verstärkung beispielsweise in Form einer faserverstärkten KunststoffSchicht, da die Metalloxidscheiben beispielsweise miteinander verklebt sein können. Dem Gehäuse bzw. dem Abieiter als ganzem wird durch das/die Verstärkungselemente die erforderliche mechanische Stabilität verliehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse aus einem elastischen Gußkörper besteht.
Ein solcher Körper ist aus elastischem Material leicht und kostengünstig herstellbar. Der Gußkörper kann entweder durch die Eigenschaften des Materials aus dem er^besteht oder durch eine bestimmte Formgebung, beispielsweise die Form eines Fal¬ tenbalges, federelastisch ausgebildet sein.
Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Ge- häuse eine erste Ausnehmung zur Aufnahme des Funktionsblocks und eine zweite Ausnehmung zur Aufnahme eines Verstärkungs¬ körpers aufweist.
Diese Ausnehmungen sind dann um so viel kleiner ausgebildet, als der Funktionsblock bzw. der Verstärkungskδrper, daß diese nach dem Einschieben in' die Ausnehmungen durch die elastische Kraft des aufgeweiteten Gehäuses gehalten werden.
Sowohl der Funktionsblock als auch das/die Verstärkungsele- mente können zur getrennten Entsorgung axial aus der entspre¬ chenden Ausnehmung wieder herausgeschoben werden.
Es kann weiterhin vorteilhaft vorgesehen sein, daß das Ge¬ häuse an seiner Außenseite Schirmrippen trägt.
Diese bekannte Maßnahme zur Verlängerung der Kriechwege an der Außenseite des Gehäuses eines Abieiters kann vorteilhaft dadurch getroffen werden, daß die Schirmrippen in den Gehäu¬ sekörper integriert sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Gehäuse aus einem gegebenenfalls gefüllten Si¬ likongummi oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer oder einer Mi¬ schung aus beiden Stoffen besteht.
Silikongummi und EPDM weisen hervorragende mechanische und insbesondere auch dielektrische Eigenschaften auf und sind wegen ihrer Langzeitstabilität, der guten Umweltverträglich¬ keit und einfachen Verarbeitbarkeit für die Anwendung bei einem erfindungsgemäßen Uberspannungsableiter besonders geeignet. Die Erfindung kann außerdem vorteilhaft dadurch ausgestaltet werden, daß die Zwischenräume zwischen dem Funktionsblock und dem Gehäuse durch eine zum Teil plastisch verformbare elastische Masse weitestgehend ausgefüllt sind. Hierdurch wird einerseits das Hineingleiten des Funktions¬ blocks in die Ausnehmungen in dem Gehäusekörper erleichert, andererseits werden die verbleibenden Zwischenräume ausge¬ füllt, so daß elektrische Entladungen in etwa entstehenden Hohlräumen zwischen dem Funktionsblock und dem Gehäuse ver- mieden werden. Die plastisch verformbare elastische Masse kann beispielsweise aus einem Material auf der Basis von Si¬ likon bestehen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Funktionsblock an wenigstens einem seiner Enden mit einem Anschlußkontakt durch einen flexiblen elektrischen Leiter, insbesondere eine Metallfeder, verbunden ist.
Hierdurch wird erreicht, daß sich mechanische Belastungen des Gehäuses nicht oder nur in reduziertem Maß auf den Funktions¬ block und seine elektrischen Anschlüsse auswirken.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei- spiels in einer Zeichnung gezeigt und anschließend beschrie- ben.
Dabei zeigt
Figur 1 einen schematischen Längsschnitt durch einen erfin¬ dungsgemäßen Uberspannungsableiter, Figur 2 einen Querschnitt des in Figur 1 dargestellten Uber¬ spannungsableiters,
Figur 3 einen weiteren möglichen Querschnitt, Figur 4 einen Uberspannungsableiter bei dem der Funktions- block an seinen Enden über Spiralfedern elektrisch ange- schlössen ist. Der Uberspannungsableiter weist einen Funktionsblock 1 auf, der aus miteinander verklebten Metalloxidscheiben 2, 3 be¬ steht. Der Funktionsblock 1 ist in einer Ausnehmung 4 eines Silikongummigußkörpers 5 angeordnet. Die Ausnehmung 4 ist im Durchmesser kleiner als der Durchmesser des Funktionsblocks 1, so daß der Gußkörper 5 bei eingeschobenem Funktionsblock 1 elastisch aufgeweitet ist und den Funktionsblock 1 kraft¬ schlüssig festhält. Das Einführen des Funktionsblocks 1 in die Ausnehmung 4 des Gußkörpers 5 geschieht unter Aufweitung des Gußkδrpers 5 durch geeignete mechanische Mittel.
Der Gußkörper 5 weist außerdem eine Ausnehmung 6 für einen Verstärkungskörper 7 auf, der ebenfalls elastisch in der Aus¬ nehmung 6 des aufgeweiteten Gußkörpers 5 gehalten ist. Durch das Verstärkungselement 7, das beispielsweise aus einem glasfaserverstärkten Kunststoffstab gebildet ist, werden zwei metallische Anschlußplatten 8, 9 gehalten, zwischen denen das Gehäuse 5 des Uberspannungsableiters eingespannt ist. Die -Anschußplatten 8, 9 tragen jeweils einen -Anschlußbolzen 10, 11 zur elektrischen Kontaktierung des Uberspannungsableiters.
Der Uberspannungsableiter kann im Querschnitt oval ausgebil¬ det sein wie in Fig. 2 dargestellt, wodurch sich eine gute dielektrische Festigkeit ergibt. Der Querschnitt kann auch wie in Figur 3 dargestellt ausgebildet sein, wobei sich ein minimaler Materialverbrauch für das Gehäuse ergibt.
Der Uberspannungsableiter kann auch so aufgebaut sein, daß (vgl. Figur 4) der Funktionsblock über Spiralfedern 13, 14 mechanisch elastisch an die Anschlußplatten 8, 9 elektrisch leitend angekoppelt ist, um hohe mechanische Belastungen des Funktionsblocks 1 bei Montage und Betrieb zu vermeiden.

Claims

Patentansprüche
1. Elektrischer Uberspannungsableiter, insbesondere für Mit¬ telspannung mit einem Funktionsblock (1) und einem diesen umgebenden elastisch auf weitbaren Gehäuse (5) aus einem Iso¬ lierstoff, in dem getrennt von dem Funktionsblock (1) wenigstens ein eingebettetes Verstärkungselement (7) zur me¬ chanischen Verstärkung vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das/die Verstärkungselement/e (7) durch elastische Aufweitung des Isolierstoffgehäuses (5) kraftschlüssig gehalten und mit diesem nicht stoffschlüssig verbunden ist/sind.
2. Elektrischer 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 das Gehäuse (5) aus einem elastischen Gußkörper besteht.
3. Elektrischer Uberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (5) eine erste Ausnehmung zur Aufnahme des Funk¬ tionsblocks (1) und eine zweite Ausnehmung (6) zur Aufnahme eines Verstärkungskόrpers (7) aufweist
4. Elektrischer Uberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (5) an seiner Außenseite Schirmrippen (12) trägt.
5. Elektrischer Uberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Gehäuse (5) aus einem gegebenenfalls gefüllten Silikon¬ gummi oder Ethylen-Propylen-Dien-Monomer oder einer Mischung aus beiden Stoffen besteht.
6. Elektrischer Uberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zwischenräume zwischen dem Funktionsblock (1) und dem Ge¬ häuse (5) durch eine zum Teil plastisch verformbare elasti¬ sche Masse weitestgehend ausgefüllt sind.
7. Elektrischer Uberspannungsableiter nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Funktionsblock (1) an wenigstens einem seiner Enden mit einem Anschlußkontakt (10, 11) durch einen flexiblen elek¬ trischen Leiter (13, 14), insbesondere eine Metallfeder, verbunden ist.
EP94916141A 1993-06-11 1994-05-26 Überspannungsableiter Expired - Lifetime EP0702841B1 (de)

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DE4319986A DE4319986A1 (de) 1993-06-11 1993-06-11 Überspannungsableiter
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EP0702841B1 EP0702841B1 (de) 1997-03-19

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EP (1) EP0702841B1 (de)
AT (1) ATE150579T1 (de)
DE (2) DE4319986A1 (de)
DK (1) DK0702841T3 (de)
ES (1) ES2102226T3 (de)
NO (1) NO955001D0 (de)
WO (1) WO1994029888A1 (de)

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