CZ325396A3 - Voltage discharge gap in fuse carrier - Google Patents

Abstract

A voltage discharge gap in a fuse carrier to protect the electrical device against surges of any origin, arranged in the fuse carrier case (10) as a mounted array of the varistor plate (1) with a fusing conductor (4) connected in series. The fusing conductor (4) is surrounded by extinguisher powder (12) inside the case (10).<IMAGE>

Description

Svodič přepětí v polístkové vložceSurge arrester in pad insert

Oblast technikyTechnical field

o oo o

CT« oCT «o

Or o<Or o <

' Or'Or

se týká svodiče přepětí uspořádaného vložce k ochraně elektrického zařízení před , které může být jakéhokoliv původu.relates to a surge arrester arranged in the insert to protect electrical equipment from, which may be of any origin.

Vynález v pojistkové účinky přepětíInvention in fuse effects of overvoltage

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Základní součástí většiny známých svodičů přepětí ie varistorová destička z oxidu zinku, která pro jmenovité napětí elektrického zařízení vykazuje vysoký elektrický odpor průchodu elektrického proudu od chráněného elektrického zařízení k uzemnění.An essential part of most known surge arresters is a zinc oxide varistor plate which, for the rated voltage of the electrical equipment, exhibits a high electrical resistance to the passage of electrical current from the protected electrical equipment to ground.

Překrocí-li napětí chráněného elektrického zařízení stanovenou hodnotu napětí, pak se varistorová destička okamžitě stane vodivou a vodivě spojí chráněné elektrické zařízení s uzemněním a tím ochrání zmíněné elektrické zařízení před účinky přepětí. Napěťová hladina je určována tloušťkou varistorová destičky. Pro zvýšení napěťové hladiny se varistorová destičky mohou řadit sériově. Proudová zatížitelnost je určována plochou varistorová destičky. Pro zvýšení proudové zatížitelnosti destičky řadit též paralelně.If the voltage of the protected electrical device exceeds a specified voltage value, the varistor plate immediately becomes conductive and conductively connects the protected electrical device to ground, thereby protecting said electrical device from the effects of overvoltage. The voltage level is determined by the thickness of the varistor plate. In order to increase the voltage level, the varistor plates can be arranged in series. The current carrying capacity is determined by the area of the varistor plate. In order to increase the current carrying capacity of the plates, they can also be shifted in parallel.

je možno tyto varistorováit is possible to use these varistor

V případě dlouhotrvajícího přepětí nebo v případě velmi vysokého přepětí může dojít k přehřátí varistorová destičky a k její následné destrukci. Varistorová destička se stane trvale vodivou a od chráněného elektrického zařízení k uzemnění pak začne protékat zkratový elektrický proud, omezený pouze odporem elektrického obvodu. Elektrický obvod je přetížen a může přirozeně docházet k tepelnému případně elektrodynamickému poškození elektrického zařízení.In the case of prolonged overvoltage or very high overvoltages, the varistor plate can overheat and be destroyed. The varistor plate becomes permanently conductive and a short-circuit current, limited only by the resistance of the electrical circuit, then flows from the protected electrical device to ground. The electrical circuit is overloaded and can naturally cause thermal or electrodynamic damage to the electrical equipment.

Aby k tomuto havarijnímu všechna známá řešení zapojení zařízení vybavena sériově stavu nedocházelo, jsou téměř svodičů přepětí v elektrickém předřazenou pojistkou nebo jističem. Tyto se předřazují zvlášt jako ochrana elektrického obvodu proti zmíněným účinkům zkratu, ke kterému může dojít následkem zmíněné destrukce varistorové destičky, především po jejím tepelném přetížení nebo i po jejím zestárnutí.To avoid this emergency all known solutions of equipment wiring equipped with a serial state, almost surge arresters are in the electrical pre-fuse or circuit breaker. These are used in particular as protection of the electric circuit against the aforementioned short-circuit effects, which may occur as a result of the aforementioned destruction of the varistor plate, in particular after its thermal overload or even after its aging.

Podstatnou nevýhodou tohoto sériového řazení elektrických prvků je další zkomplikování elektrického zařízení, zvýšení pořizovacích nákladů, komplikovanější dálková kontrola rozeznání příčiny havarijním stavu v elektrickém zařízení a podobně.The main disadvantage of this series arrangement of electrical elements is further complicated electrical equipment, increased acquisition costs, more complicated remote control of the recognition of the cause of the emergency state in the electrical equipment and the like.

Další nevýhodou známých svodičů, u nichž jsou do jednoho tělesa kombinovány varistorové destičky a současně pojistkové prvky na zkrat, jsou až dosud jejich relativně nízké technické parametry, které nelze při stávajících koncepcích dále efektivně zvyšovat, zejména pokud jde o zkratové vypínací schopnosti.Another disadvantage of the known arresters in which varistor plates and short-circuit fuse elements are combined in a single body is hitherto their relatively low technical parameters, which cannot be further effectively increased in existing concepts, in particular with respect to short-circuit breaking capacities.

elektrického zařízení, na instalaci jakož ielectrical installation equipment as well as

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Cílem vynálezu je vytvoření svodiče předpětí, který by eliminoval počet, jinak nutných prvků v zapojení chráněného nekladl přitom žádné zvláštní nároky na vlastní výrobu, a zejména aby vykazoval mnohonásobně vyšší zkratovou vypínací schopnost bez nebezpečí destrukce pouzdra a aby byl koncepčně způsobilý pro celou řadu jmenovitých napětí, přičemž tohoto cíle je dosaženo řešením podle vynálezu, jeho podstata spočívá v tom, že v pouzdru pojistkové vložky je uspořádána předmontovaná soustava varistorové destičky a k ní v sérii připojený tavný vodič, přičemž alespoň tavný vodič je v pouzdru obklopen hasícím zásypem.It is an object of the present invention to provide a bias voltage arrester which eliminates the number of otherwise necessary elements in the protected circuit, without imposing any particular demands on its own production, and in particular to exhibit many times higher short-circuit breaking capacity without danger of housing destruction; This object is achieved by a pre-assembled set of varistor plate and a fusible conductor connected in series to the fuse-link housing, at least the fusible conductor being surrounded by an extinguishing powder in the housing.

hlediska příznivé nákladovosti při dosažení pronikavých účinků k zhášení elektrických oblouků, je podle vynálezu výhodné, pískem.According to the invention, in terms of cost-effectiveness in achieving the penetrating effects of arc quenching, sand is preferred.

že hasící zásyp je tvořen křemičitýmthat the extinguishing powder is siliceous

Dalších pronikavých účinků při zhášení elektrických oblouků se podle vynálezu dá dosáhnout tím, že hasící «zásyp je vytvořen do podoby pevného elektricky oblouk zhášecího útvaru zpevněním tekutým pojivém.According to the invention, further penetrating effects in the arc quenching can be achieved in that the extinguishing powder is formed in the form of a solid electric arc quenching structure by liquid bonding reinforcement.

K potlačení destruktivních účinků elektrického oblouku při vypínání zkratového proudu, t-j- zejména k zabránění prohoření tavného vodiče až k izolační hmotě varistorové destičky, se podle vynálezu jeví velmi výhodné, že tavný vodič je s elektrodou varistorové destičky spojen nejméně dvojnásobně průřezově zesíleným přívodním pasem.In order to suppress the destructive effects of the electric arc when switching off the short-circuit current, in particular to prevent the melting conductor from burning up to the insulating material of the varistor plate, it is very advantageous according to the invention that the melting conductor is connected to the electrode of the varistor plate.

Pro některé modifikace svodiče přepětí, zejména z hlediska výrobního, se může jevit velmi výhodné, když hasící zásyp, zpevněný do podoby pevného elektrický oblouk zhášecího útvaru, zaplňuje celý prostor dutiny pouzdra pojistkové vložky. Pak odpadne operace zalévání varistorové destičky izolační hmotou.For some modifications of the surge arrester, especially from a production point of view, it may seem very advantageous if the extinguishing backfill, strengthened to form a solid arc arc, fills the entire cavity space of the fuse-link housing. Then the operation of watering the varistor plate with the insulating material is eliminated.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Další výhody a účinky vynálezu jsou patrny z připojeného výkresu, kde značí obr. 1 podélný řez pouzdrem pojistkové vložky se svodičem předpětí s pohledem na úplnou předmontovanou sestavu vstupních a výstupních kontaktů, tavného vodiče a varistorové destičky pod ním, včetně pohledu na uspořádání odporového drátku pro vnější signalizaci přetavení tavného vodiče a skleněnou polohovací tyčinku celé soustavy uprostřed, obr. 2 podélný řez pouzdrem pojistkové vložky se svodičem předpětí v pootočeném stavu, zachycující další dispozice vzájemného uspořádání tavného vodiče a vrstvené varistorové destičky s prostředním vývodem pro přívodní pas a s orientačním vyznačením rozhraní mezi izolační hmotou pro varistorovou destičku a hasícím zásypem pro tavný vodič, obr. 3 postranní pohled na podsestavu varistorové destičky a jejích elektrod, obr. 4 půdorysný pohled na podsestavu varistorové destičky a její jednu z vnějších připojených elektrod s perforací.Further advantages and effects of the invention are apparent from the accompanying drawing, in which: Fig. 1 is a longitudinal cross-sectional view of a fuse-link housing with a pretensioner with a view of a complete pre-assembled input and output contact assembly, fusible and varistor plate underneath; external signalization of melting conductor melting and glass positioning rod of the whole system in the middle, fig. 2 longitudinal section of the fuse-link housing with pre-tensioned arrester, showing further disposition of mutual arrangement of fusible conductor and laminated varistor plate with middle outlet for supply belt and orientation Fig. 3 is a side view of the sub-assembly of the varistor plate and its electrodes, Fig. 4 is a plan view of the sub-assembly of the varistor plate and one of its outer electrodes with perforation.

Příklad provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Příkladné provedení svodiče přepětí podle vynálezu je v dalším popisu objasněno na jeho aplikaci do pouzdra 10 známé pojistkové vložky z keramiky.An exemplary embodiment of a surge arrester according to the invention is explained below for its application to the housing 10 of a known ceramic fuse-link.

Podstatnou součástí svodiče přepětí je varistorová destička 1, například z oxidu zinku, která pro jmenovité napětí elektrického zařízení vykazuje vysoký elektrický odpor průchodu elektrického proudu od neznázorněného chráněného elektrického zařízení k uzemnění.An essential part of the surge arrester is a varistor plate 1, for example of zinc oxide, which, for the rated voltage of the electrical device, exhibits a high electrical resistance to the passage of electric current from the protected electrical device (not shown) to earth.

Překročí-li napětí chráněného elektrického zařízení nastavenou hodnotu napětí, pak se varistorová destička 1 okamžitě stane vodivou a vodivě spojí chráněné elektrické zařízení s uzemněním a tím ochrání zmíněné elektrické zařízení před účinky přepětí. Napěťová hladina je určována tloušťkou varistorová destičky 1. Pro zvýšení napěťové hladiny se varistorová destičky 1 uspořádají sériově. Proudová zatížitelnost je určována plochou varistorová destičky 1. Pro zvýšení proudové zatížitelnosti je možno tyto varistorová destičky 1 řadit paralelně. V příkladu provedení je na obr.3 a 4 znázorněno paralelní spojení dvou varistorových destiček 1 pomocí tří měděných elektrod 2, 3, které jsou k varistorovým destičkám 1 připájeny. Technicky je možné varistorová destičky 1 a měděné elektrody 2,3 spojit tlakem, vyvozeným například neznázorněnou pružinou.If the voltage of the protected electrical device exceeds the set voltage value, the varistor plate 1 immediately becomes conductive and conductively connects the protected electrical device to ground, thereby protecting said electrical device from the effects of overvoltage. The voltage level is determined by the thickness of the varistor plate 1. To increase the voltage level, the varistor plates 1 are arranged in series. The current rating is determined by the surface of the varistor plate 1. To increase the current rating, these varistor plates 1 can be arranged in parallel. 3 and 4 show the parallel connection of two varistor wafers 1 by means of three copper electrodes 2, 3, which are soldered to the varistor wafers 1. Technically, the varistor plates 1 and the copper electrodes 2,3 can be coupled by the pressure exerted, for example, by a spring (not shown).

Je zřejmé, že varistorová destičky 1 jsou při své činnosti namáhány vysokým napětím. Aby nedošlo k přeskoku elektrického výboje po bocích varistorových destiček 1, jsou tyto zalité v izolační hmotě 13 (obr.2). Pro nižší proudová zatížení, případně pro varistorová destičky 1 s povrchovou úpravou jejich boků, není nutno toto zalití izolační hmotou 13 provádět.Obviously, the varistor plates 1 are subjected to high stresses during operation. In order not to skip the electric discharge on the sides of the varistor plates 1, these are embedded in the insulating material 13 (Fig. 2). For lower current loads or for varistor wafers 1 with the surface treatment of their sides, it is not necessary to embed this with an insulating material 13.

V případě dlouhotrvajícího přepětí nebo v případě velmi vysokého přepětí může dojít k přehřátí varistorová destičky 1 a k její následné destrukci. Varistorová destička 1 se potom )In the case of prolonged overvoltage or very high overvoltages, the varistor plate 1 can overheat and be destroyed. The varistor plate 1 is then)

stane trvale elektricky vodivou a od chráněného elektrického zařízení začne k zeni protékat elektrický proud omezený -pouze odporem obvodu, což znamená, že dojde ke zkratu. Aby k tomuto havarijnímu stavu nedoš1o, s er-11 varistorovou destičkou 1 zapojen tavný vodič 4, například ve formě znázorněného příčně perforovaného pásku, používaného ve výkonových pojistkách. Jedna strana tavného vodiče 4 je přes přívodní pas 6 spojena s měděnou elektrodou 3 varistorové destičky 1. Druhá strana tavného vodiče 4 je vodivě spojena se vstupním vnějším kontaktem 11 celé pojistkové vložky. Tavný vodič 4 je spojen s měděnou elektrodou 3 přes přívodní pas 6 o velkém průřezu proto, aby nedošlo k proboření až na zalévací izolační hmotu 13 varistorové destičky 1. Tím se zabrání destrukci pouzdra 10 pojistkové vložky.it becomes permanently electrically conductive and an electrical current limited by the circuit resistance, which means that a short circuit occurs, starts to flow from the protected electrical device to the wall. In order to avoid this emergency condition, a melting conductor 4 is connected to the er-11 varistor plate 1, for example in the form of a transversely perforated strip used in power fuses. One side of the fusible conductor 4 is connected to the copper electrode 3 of the varistor plate 1 via a lead-in strip 6. The other side of the fusible conductor 4 is conductively connected to the inlet external contact 11 of the entire fuse-link. The fusible conductor 4 is connected to the copper electrode 3 via a large cross-sectional feed passage 6 so as not to penetrate the potting insulating material 13 of the varistor plate 1. This prevents the fuse-link housing 10 from being destroyed.

tavný vodič efektu vedethe effect conductor leads

Po nevratné destrukci varistorové destičky 1 začne tedy obvodem svodiče procházet zkratový proud. Ten přetaví tavný vodič 4. Aby zhášecí schopnost elektrického oblouku ve svodiči byla velmi vysoká, je tavný vodič 4 uvnitř pouzdra 10 obklopen hasícím zásypem 12. Tímto se tato funkce svodiče přepětí posune na úroveň obdobých funkcí výkonových pojistek. Rozhraní mezi zalévací izolační hmotou 13 a hasícím zásypem 12 je přibližně ve středu pojistkové vložky. Hasící zásyp 12, tvořený například křemičitým pískem, se rozhodným způsobem podílí na zhášení elektrického oblouku pro svou vysokou schopnost elektrický oblouk intenzivně ochlazovat při procesu vypínání proudu. Pomocí konečného procesu, například s využitím tekutého pojivá a následně vyvolané chemické reakce, se může provést zpevnění zmíněného hasícího zásypu 12 do podoby relativně pevného hasícího útvaru obklopujícího 4. Zpevněný hasící k intenzivnější oblouk a k lepšímu odvodu tepla ze svodiče přepětí, což se projeví podstatným snížením energetické bilance vypínacího procesu a z toho plynoucího dalšího zlepšení sledovaných e1ektrických parametrů svodiče přepětí. Pro některé modifikace svodiče přepětí, zejména z hlediska výrobního, se může jevit velmi výhodné, když hasící zásyp, zpevněný do zásyp 12 ve svém praktickém schopnosti hasit elektrický podoby pevného elektrický oblouk zhášecí útvaru, zaplňuje )Thus, after irreversible destruction of the varistor plate 1, a short-circuit current begins to pass through the arrester circuit. The melter conductor 4 is surrounded by an extinguishing backing 12 within the housing 10 so that the arc arrester in the arrester is very high. This overvoltage arrester function shifts to a level similar to that of the power fuses. The interface between the sealing compound 13 and the extinguishing powder 12 is approximately in the center of the fuse-link. The fire-extinguishing powder 12, for example quartz sand, is decisively involved in extinguishing the arc because of its high ability to cool the arc intensively during the power cut-off process. By means of a final process, for example using a liquid binder and subsequently induced chemical reaction, it is possible to solidify said extinguishing powder 12 to form a relatively solid extinguishing formation surrounding 4. A reinforced extinguisher for a more intense arc and better heat dissipation from the surge arrester resulting in a substantial reduction the energy balance of the tripping process and the resulting further improvement of the monitored electrical parameters of the surge arrester. For some modifications of the surge arrester, especially from a production point of view, it may seem very advantageous if the fire-extinguishing powder reinforced into the powder 12 in its practical ability to extinguish the electrical forms of a solid arc of a quenching formation fills)

é vložky. Není pak s varistorovou celý prostor dutiny pouzdra 10 pojistkov nutné vyplňovat část dutiny pouzdra destičkou 1 zalévacř izolační hmotou 13.inserts. It is then not necessary, with the varistor, to completely fill the cavity cavity of the fuse housing 10 with a part of the cavity of the housing with an insert 13 encapsulated with insulating material 13.

V případě přetavení tavného vodiče 4 je nutno signalizovat místně. případně dálkově poruchu svodiče přepětí. Za tímto účelem je z vnějšku na některém z čel 8In case of melting of the melting conductor 4 it is necessary to signal locally. or a remote surge arrester failure. For this purpose, it is externally on one of the faces 8

poj istkové insurance vložky uspořádána inserts arranged signální signaling pružina spring 7, 7, mezi níž between which a přívodním and inlet pasem 6 je natažen waist 6 is stretched i odporový i resistive drátek wire 5. 5. Ten se po He is after přetaven í remelting tavného vodiče 4 fusible conductor 4 přetav í remelts také. also. Tím The team se předem up in advance předprúžená prestressed signální pružina signal spring 7 uvolní. 7 releases. T ímto T ímto je Yippee vidi tělně vidi tělně

signalizována porucha svodiče přepětí. Nad signální pružinu je možno signál izačni umístit neznázorněný mikrospínač či jiné ústrojí a provádět pomocí něho dálkovou signalizaci- Odporový drátek 5 se rovněž nachází v hasícím zásypu 12.overvoltage arrester failure indicated. Above the signal spring it is possible to place a microswitch or other device (not shown) in the isolation signal and to carry out a remote signaling by means of it. The resistance wire 5 is also located in the extinguishing powder 12.

samostatnou Tato podsestava seseparate This subassembly is

Varistorová destička 1, měděné elektrody 2,3, přívodní pas 6, tavný vodič 4, výstupní a vstupní kontakt 11, polohovací skleněná tyčinka 17 tvoří předmontovanou jednotku - podsestavu.The varistor plate 1, the copper electrodes 2,3, the lead-in strip 6, the melting conductor 4, the output and input contacts 11, the positioning glass rod 17 form a pre-assembled unit - subassembly.

vkládá do pouzdra 10. Celá výše uvedená podsestava je s čely 8 spojena pomocí šroubů 16 a tato čela 8 jsou s keramickým pouzdrem 10 spojena pomocí vnějších šroubů 15. Pro zvýšení těsnosti pro technologické operace a zasypávání hasícím zásypem a pouzdro 10 vloženy podložky 9.The entire subassembly mentioned above is connected to the fronts 8 by means of screws 16 and these fronts 8 are connected to the ceramic casing 10 by means of external screws 15. To increase the tightness for technological operations and firefilling backfill and the casing 10, washers 9 are inserted.

zalévání izolační hmotou 12 - jsou mezi čela 8watering with insulating material 12 - are between the fronts 8

Průmyslová využitelnostIndustrial applicability

Svod ič přepětí v pojistkové vložce je určen přednostně k ochraně elektrických zařízení a elektrických sítí před účinky elektrického přepětí jakéhokoliv původu, zejména pro ochranu destrukčních transformátorů, elektrických přístrojů, počítačů a počítačových sítí a podobně.The surge arrester in the fuse-link is preferably intended to protect electrical equipment and electrical networks from the effects of electrical overvoltages of any origin, in particular to protect destructive transformers, electrical apparatus, computers and computer networks and the like.

Claims (6)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Svodič přepětí v pojistkové vložce, vyznačující se tím, že v pouzdru (10) pojistkové vložky je uspořádána předmontovaná soustava varistorové destičky (1) a k ní v sérii připojený tavný vodič (4), přičemž alespoň tavný vodič (4) je v pouzdru (10) obklopen hasícím zásypem (12).Surge arrester in a fuse-link, characterized in that a pre-assembled set of varistor plate (1) and a fusible conductor (4) connected in series are arranged in the fuse-link housing (10), at least the fusible conductor (4) being in the housing (10) surrounded by an extinguishing backfill (12). 2. Svodič přepětí podle nároku 1, vyznačující se tím, že hasící zásyp (12) je tvořen křemičitým pískem.Surge arrester according to claim 1, characterized in that the extinguishing powder (12) is made of quartz sand. 3. Svodič přepětí podle nároku 1, vyznačující se tím, že hasící zásyp (12) je zpevněn do podoby pevného, elektrický oblouk zhášecího útvaru.Surge arrester according to claim 1, characterized in that the extinguishing backfill (12) is consolidated in the form of a fixed electric arc of the quenching formation. 4. Svodič přepětí podle nároku 1, vyznačující se tím, že tavný vodič (4) je s elektrodou (3) varistorové destičky (1) spojen nejméně dvojnásobně průřezově zesíleným přívodním pasem (6).Surge arrester according to claim 1, characterized in that the fusible conductor (4) is connected to the electrode (3) of the varistor plate (1) by at least a double cross-sectional reinforced supply belt (6). 5. Svodič přepětí podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že z vnějšku je na některém z čel (8) pouzdra (10) pojistkové vložky uspořádána signální pružina (7), mezi níž a přívodním pasem (6) je uspořádán předpínací odporový drátek (5), obklopený prostředím hasícího zásypu (12).Surge arrester according to claims 1 and 2, characterized in that a signal spring (7) is arranged externally at one of the faces (8) of the fuse-link housing (10), between which a biasing resistor is arranged a wire (5) surrounded by an extinguishing backfill environment (12). 6. Svodič přepětí podle tím, že hasící zásyp (12) elektrický oblouk zhášecího dutiny pouzdra (10).Overvoltage arrester according to the fact that the extinguishing backfill (12) is an electric arc of the quenching cavity of the housing (10). nároků 1 a 3, vyznačující se zpevněný do podoby pevného, útvaru, zaplňuje celý prostorof claims 1 and 3, characterized in that they are reinforced to form a solid, filling the entire space