DE3511084A1

DE3511084A1 - Ueberspannungsableiter

Info

Publication number: DE3511084A1
Application number: DE19853511084
Authority: DE
Inventors: Joseph Hermann Biberist Mosele
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1985-02-26
Filing date: 1985-03-27
Publication date: 1986-08-28
Also published as: US4686603A; CH666575A5

Description

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26.2.85 Ka/eh

Ueberspannungsableiter

Bei der Erfindung wird ausgegangen von einem Ueberspannungsableiter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung auf einen Stand der Technik Bezug, wie er in der DE-C2 31 16 573 beschrieben ist. Der bekannte Ueberspannungsableiter weist einen Stapel von zylinderförmigen Varistoren auf, welche zueinander koaxial in einem Isolierstoffgehäuse angeordnet sind. Die einzelnen Varistoren sind von einander überlappenden Schutzgliedern umgeben, zwischen denen und der Zwischenwand des Isolierstoffgehäuses ein ringförmiger Raum ausgespart ist. Bei diesem Ueberspannungsableiter können ionisierte Gase, welche etwa durch Glimmentladungen zwischen benachbarten Varistoren entstehen, zwar nicht in den ringförmigen Raum zwischen den Schutzgliedern und dem Isolierstoffgehäuse gelangen, jedoch kann sich im Störungsfall in diesem Raum ein Lichtbogen ausbilden, welcher das Isolierstoffgehäuse mechanisch und thermisch erheblich belastet.

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Aus der US-A 4,100,588 ist ferner ein Ueberspannungsablei ter mit einem in einem Isolierstoffgehäuse befindlichen Stapel von Varistoren bekannt, zwischen welchem Stapel und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses Isolierstoffkörper aus Silikongummi mit einer Füllung aus Aluminiumoxidpulver angeordnet sind. Bei Betrieb dieses Ueberspannungsableiters wird in den Varistoren entstehende Wärme zwar über die Isolierstoffkörper nach aussen abgeführt, jedoch belastet auch bei diesem Ueberspannungsableiter ein im Störungsfall gebildeter Lichtbogen das Isolierstoffgehäuse erheblich.

Bei einem in der DE-Al 28 01 666 beschriebenen Ueberspannungsablei ter mit einem in einem Isolierstoffgehäuse befindlichen Varistorstapel ist ein zwischen der Innenwand des Isolierstoffgehäuses und dem Varistorstapel befindlicher Ringraum mit einem flüssigen und/oder körnigen Füllstoff ausgefüllt. Hierdurch fällt das Isolierstoffgehäuse im Störungsfall gezielt auseinander und wird auf diese Weise ein mögliches Explodieren des Iso-1ierstoffgehäuses vermieden.

Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, einen Ueberspannungsableiter der gattungsgemässen Art anzugeben, dessen Gehäuse auch bei Auftreten eines elektrischen Ueberschlages zwischen beiden Stromanschlüssen in sicherer Weise von dem Bersten geschützt ist.

Beim Ueberspannungsableiter nach der Erfindung ist das Isolierstoffgehäuse im Störungsfall wirkungsvoll vor Beschädigungen geschützt und ist selbst beim Auftreten grosser Ruheströme im Varistorstapel eine rasche Fortleitung der in den Varistoren entstehenden Wärme nach aussen gewährleistet.

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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Hierbei zeigt:

Fig. 1 eine Aufsicht auf einen in axialer Richtung

geschnittenen Ueberspannungsableiter nach der Erfindung, und

Fig. 2 in vergrössertem Massstab eine perspektivische Ansicht eines mit seiner Mantelfläche teilweise in einen Isolierstoffkörper eingebetteten Vari

stors des Ueberspannungsableiters gemäss Fig.

Der in Fig. 1 dargestellte Ueberspannungsableiter weist ein aus Porzellan oder Kunststoff bestehendes, zylinderförmiges Isolierstoffgehäuse 1 auf, welches mit einem Isoliergas, wie beispielsweise Schwefelhexafluorid, von beispielsweise einem 1 bar Druck gefüllt ist, und dessen oberes bzw. unteres Ende von einer Metallkappe 2 bzw. 3 hermetisch abgeschlossen ist. Die Metallkappen 2 bzw. 3 enthalten jeweils Ueberdruckventile 4 bzw. 5, Gasabfuhrkanäle 6 bzw. 7 und Stromanschlüsse 8 bzw. 9. Die Stromanschlüsse 8 bzw. 9 sind mit dem oberen bzu. unteren Ende eines koaxial zum Isolierstoffgehäuse 1 angeordneten Stapels von zylinderförmigen und im wesentlichen aus Zinkoxid bestehenden Varistoren 10 in elektrisch leitender Weise verbunden. An den beiden Stirnflächen weist jeder der Varistoren 10 nicht gezeichnete, beispielsweise als metallischer Belag ausgebildete Elektroden auf, durch welche ein Potentialausgleich zwischen benachbarten Varistoren 10 bei gleichzeitiger Serienschaltung aller Varistoren des Stapels erreicht wird.

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Die Mantelfläche jedes der Varistoren 10 ist als elektrisch isolierende Schutzschicht ausgebildet, deren grösster Teil in einen Isolierstoffkörper 11 aus elektrisch isolierendem und wärmeleitendem Material, wie etwa Silikongummi mit oder ohne Füllmittel wie beispielsweise Aluminiumoxidpulver, eingebettet ist.

Ein Teil der Mantelflächen der Varistoren 10 begrenzen zusammen mit den Isolierstoffkörpern 11 einen in axialer Richtung durch den Ueberspannungsableiter erstreckten und won den Ueberdruckventilen 4 bzw. 5 abgeschlossenen Druckentlastungskanal 12. Zwischen den Isolierstoffkörpern 11 und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses 1 befindet sich darüber hinaus ein Ringraum 13 in welchen ein elektrisch isolierendes Füllmaterial von vorgebbarer Wärmeleitung eingesetzt ist. Dieses Füllmaterial kann beispielsweise pulverisiertes Aluminium-, Magnesium-, oder Titanoxid, Quarz oder Silikagel jeweils allein oder in Mischung miteinander enthalten und zusätzlich mit einer isolierenden Flüssigkeit, wie etwa Isolieröl, imprägniert sein. Durch geeignete Auswahl der Zusammensetzung dieses Füllmaterials kann dessen Wärmeleitfähigkeit in weiten Grenzen variiert werden, so dass es nun ohne weiteres möglich ist, auch grössere, bei Betrieb des Ueberspannungsableiters von den Varistoren 10 erzeugte Wärmemengen vom Varistorstapel über die Isolierstoffkörper 11, das Füllmaterial und das Isolierstoffgehäuse 1 nach aussen zu führen. Gleichzeitig stützt das im Ringraum 13 befindliche Füllmaterial den Druckentlastungskanal ab und bildet zusammen mit den Isolierstoffkörpern 11 ein Zweischichten-Schutzsystem, welches das Isolierstoffgehäuse 1 vor thermischen und mechanischen Belastungen schützt. Solche Belastungen können im Fehlerfall beim Auftreten einer Ueberspannung

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durch einen längs des Varistorstapels erstreckten Lichtbogen hervorgerufen werden. Eine durch diesen Lichtbogen erzeugte Druckerhöhung im Isoliergas wird über den Druckentlastungskanal 12, die Ueberdruckventile 8, 9 sowie die Gasabfuhrkanäle 6, 7 in sicherer Weise nach aussen kommutiert.

Zwecks Bildung eines gasdichten Druckentlastungskanals 12 und um gleichzeitig das Eindringen von Füllmaterial ins Innere des Druckentlastungskanals 12 zu verhindern, weist jeder der Isolierstoffkörper 11 mindestens eine Dichtungsfläche auf, welche an einer Dichtungsfläche eines benachbarten Isolierstoffkörpers 12 anliegt. Solche Dichtungsflächen können sich beispielsweise an einer um einen der Varistoren 10 erstreckten, ringförmigen Dichtungslippe 14 oder an einem mit dieser Dichtungslippe 14 zusammenwirkenden Aussenkonus 15 eines benachbarten Isolierstoffkörpers 11 befinden.

Die am oberen und unteren Ende des Stapels befindlichen Isolierstoffkörpers 16, 17 weisen entweder einen als Flansch ausgebildeten und mit seinem Aussenrand an der Innenwand des Isolierstoffgehäuses 1 anliegenden Wulst 18 auf oder sind von einer ringförmigen, den Raum zwischen Isolierstoffgehäuse 1 und Isolierstoffkörper ausfüllenden Dichtung 19 umgeben. Hierdurch wird eine Abdichtung des Ringraums 13 erreicht.

Zwecks präziser Positionierung des Druckentlastungskanals 12 in Linie bei der Montage des Varistorstapels weisen die Isolierstoffkörper Justiervorrichtungen auf. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, kann eine solche Justiervorrichtung zwei an einer Dichtungsfläche eines Isolierstoffkörpers 11 vorgesehen Zapfen 20 aufweisen, welche

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mit gestrichelt dargestellten Bohrungen 21 des im Stapel benachbarten Isolierstoffkörpers 11 zusammenwirken und/ oder aber auch zwei Ausbuchtungen 22, welche mit Einbuchtungen 23 des im Stapel benachbart angebrachten Isolierstoffkörpers 11 zusammenwirken.

Claims

20/85 PATENTANSPRÜCHE

1. Ueberspannungsableiter mit

a) einem Isolierstoffgehäuse (1),

b) zwei in das Isolierstoffgehäuse (1) geführten Stromanschlüssen (8, 9),

c) mindestens einem im Isolierstoffgehäuse (1) befindlichen und in Serie zu den Stromanschlüssen (8, 9) geschalteten zylinderförmigen Varistor (10), d) zwei an den Stirnflächen des mindestens einen Varistors (10) befindlichen Elektroden,

e) einem den mindestens einen Varistor (10) auf dessen Mantelfläche zumindest teilweise einbettenden Isolierstoffkörper (11), und

f) einem zwischen dem Isolierstoffkörper (11) und der Innenwand des Isolierstoffgehäuses (1) befindliehen Ringraum (13),

dadurch gekennzeichnet, dass

g) ein Teil der Mantelfläche des Varistors (10) und der Isolierstoffkörper (11) einen zwischen den Stromanschlüssen (8, 9) erstreckten Druckentlastungskanal (12) begrenzen, und dass

h) der Ringraum (13) mit einem elektrisch isolierenden, wärmeleitenden Material ausgefüllt ist.

2. Ueberspannungsableiter mit

i) mindestens zwei koaxial in einem Stapel angeordneten Varistoren (10) deren Isolierstoffkörper (11) jeweils mindestens eine Dichtungsfläche aufweisen, welche bei im Stapel benachbart angeordneten Varistoren (10) aufeinander liegen, dadurch gekennzeichnet, dass
j) ein erster der beiden Isolierstoffkörper eine um den Varistor erstreckte ringförmige Dichtungs-

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lippe (14) aufweist, und ein zweiter beider Isolierstoffkörper eine als Aussenkonus (15) ausgebildete Dichtungsfläche aufweist, auf welcher die Dichtungslippe (14) des ersten Varistors (10) aufgelegt ist.

3. Überspannungsableiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass

k) ein am oberen und/oder unteren Ende des Stapels befindlicher Isolierstoffkörper (17) jeweils einen um den Varistor (10) laufenden Wulst (18) aufweist, welcher in dichtender Weise auf der Innenwand des Isolierstoffgehäuses (1) abgestützt ist.

4. Ueberspannungsableiter nach einem der Ansprüche 2 oder 3, bei dem

1) an den Dichtungsflächen benachbarter Isolierstoffkörper (11) jeweils mindestens ein in axialer Richtung erstreckter Führungselement vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass

m) als Führungselemente mindestens ein Zapfen (20) und eine Bohrung (21) und/oder mindestens eine Materialausbuchtung (22) und -einbuchtung (23) vorgesehen sind.