DE7501349U

DE7501349U - Überspannungsschutzgerät

Info

Publication number: DE7501349U
Application number: DE7501349U
Authority: DE
Original assignee: Dehn and Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Dehn SE and Co KG
Publication date: 1975-08-21

Description

BERNHARD RICHTER _{B NORNDERC dtn 151}

PATENTANWALT ««ll.ovenslroße 10 ,

l/MLINiniNVVMLI Telefon Sd-Nr. 10911) 59 5015 /

Firma DEHN + SÖHNE GmbH + Go. KG., 8500 Nürnberg, Rennweg 11 -

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Überspannungsschutzgerät"

Die Erfindung betrifft, ein Überspannungsschutzgerät für Niederspannungsanlagen in Innenräutuen, wobei eingehaust eine Funkenstrecke und eine damit in Reihe liegende Sicherung vorgesehen sind. Dazu kennt iuan Überspannungsschutzgeräte, bei denen eine Elektromagnetsicherung bzw. eine übliche Schmelzsicherung von Hand wieder einschaltbar, bzw. auswechselbar ist (DT-GM 7 313 879), Hiermit sollte ein spannungs i-^hängiger Widerstand vermieden werden. Dabei bestand der Nachteil, daß nach jedem Ansprechen der Funkenstrecke die Löschung oder Trennung über die Sicherung erfolgen mußte, da sonst der Strom als Folgestrom ständig über die Funkenstrecke weitergeflossen wäre. Es mußte also lach jedem Ansprechen der Funkenstrecke die Sicherung ausgewechselt werden. Dies/außerordentlich aufwendig. Sofern man eine Reihenschaltung aus einer Funkenstrecke, einem spannungsabhängigen Widerstand und einer üblichen Schmelzsicherung vorsehen würde, kann dies bei entsprechend hohen Fehlerströmen zu einer unzulässigen Erwärmung, ggf. sogar Explosion führen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht dsrin, ein Überspannungsschutzgerät der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß der nach einem Überschlag der Funkenstrecke auftretende Folgestroa sofort gelöscht wird, ohne daß die Sicherung anspricht

und ausgewechselt werden muß. Andererseits sollen aber auftretende Fehierströme in den vorkommenden Giößenordnungen einwandfrei von der Sicherung bewältigt werden, ohne daß die Gefahr einer unzulässigen Erwärmung oder sogar Explosion besteht. bs soll also mit einfachen Mitteln ein Schutz sowohl gegen verhältnismäßig niedrige Fehlerströme, als auch gegen verhältnismäßig hohe Fehlerströme geschaffen werden. Da ein Fehlerstrom immer nur dann auftritt, wenn das Gerät beschädigt ist, soll mit der Erfindung zugleich eine Anzeige für eine solcue beschädigung geschaffen u:id ferner dafür gesorgt werden, daß dieses Gerät nicht weiter verwendet wird, sondern gegen ein neues ausgetauscht werden muß.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ausgehend von einen Überspannungsschutzgerät der eingangs genannten Gattung zunächst vorgeschlagen, daß die Sicherung zwei Schmelzstelien aufweist, von denen eine als auf kleinere Fehlerströme langsam ansprechende Woichlotstelle ausgebildet und an einer Kontaktplatte eines spannungsabhängigen, zwischen der Funkenstrecke und der Sicherung liegenden Widerstandes vorgesehen ist, daß sich von dieser Weichlotstelle her ein Sicherungsstreifen zu einer unter lederdruck stehenden Signalkappe erstreckt und dort befestigt ist, wobei im Verlauf dieses, unter Zugspannung stehenden Sicherungsstreifen eine bei höheren Fehlerströmen sofort ansprechende Sollschmeizstelle vorgesehen ist und daß der Sicherungsstreifen mit den beiden Schmelzstellen von einer Quarzsandfüllung umgeben ist.

Im Fall des Auftretens einer Überspannung spricht ein solche:* Überspannungsschutzgerät, bzw. ein solcher Ventilableiter an, wobei die Funkenstrecke durchzündet und die Überspannung ableite Der danach aufgrund der ununterbrochen anliegendeQßetriebsspan-

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nung fließende Folgestrotn wird im iNormalfall durch den spannungsabhängigen Widerstand begrenzt und durch die Funkenstrecke unterbrochen. Beim Ableiten einer zu großen überspannung, die einen zu großen Ableitstrom (z. ß. bei sogenannten Gigantenblitzen) hervorruft, kann die Funkenstrecke während der Überspannungsableitung verschweißen, bzw. der spannungsabhängige Widerstand durchschlagen. In diesem Fehlerfall kann der Ableiter nach dem Abklingen der Überspannung den aufgrund der weiterhin anliegenden Netzspannung fließenden Fehlerstrotn nicht mehr löschen. In diesem Fall wird die mit den zwei Schtnelzstellen versehene Sicherung wirksam und trennt den nunmehr defekten Ventilableiter vom Netz ab. Die Anordnung ist nun so getroffen, daß bei völliger Einhausung des spannungsabhängigen Widerstandes, der Funkenstrecke und der Sicherung bei allen möglichen Fehlerströtnen sicher und ohne Gefahr einer Explosion abgeschaltet wird. Ist dEr über den defekten Ventilabieiter fließende Fehlerstrota aufgrund einer hohen Netzimpedanz klein, z. B. 5 A, so löst die entsprechend ausgebildete Weichlotstelle innerhalb einer relativ langen Zeit, z. B. innerhalb einer Minute aus. Die Erwärmung der Weichlotstelle erfolgt durch den Stromübergang an der Weichlotstelle und ferner aufgrund der Erwärmung des spannungsabhängigen Widerstandes über dessän Kontaktplatte. Eine solche Aaslösung kann als statische Charakteristik der Sicherung bezeichnet werden. Ist dagegen die Netzimpedanz verhältnismäßig klein, so kann ein Fehlerstrom von einigen kA über den defekten Ableiter fließen. In diesen Falle würde die Auftrennung durch eine Weichlotstelle zu lange dauern, da der Strom über einige Halbperioden fließen und damit den Ableiter derart erhitzen würde, daß er explodieren könnte. Für diesen Fall ist eine dynamische

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Auslösung oder Charakteristik durch die Sollschmelzstelle im Sicherungsstreifen vorgesehen,. Diese Sollschmelzstelle spricht bei höheren Folgeströmen (z. B. über 50 A) innerhalb weniger ms an, so daß der Sicherungsstreifen an dieser Stelle durchschmilzt. Ein derartig hoher Folgestrom könnte bei einer Reihenschaltung einer Funkenstrecke, eines spannungsabhängigen Widerstandes und einer üblichen Schmelzsicherung zur Explosion führen. Bei der Erfindung ist jedoch aufgrund der äußerst

kurzen/Auslösezeit dieser dynamischen Charakteristik in Verbindung mit der Wirkung der sehr raschen Federauslösung und der Quarzsandfüllung die Explosionsgefahr vermieden. In beiden Fällen, d. h. bei der statischen und bei der dynamischen Auslösung sorgt die Feder für eine sofortige Trennung des Stromflusses im Sicherungsstreifen. Ein etwa dabe: gezogener Lichtbogen wird von der Quarzsandfüllung gelöscht. Das erfindungsgemäße Gerät ist daher ohne Gefahr einer Beschädigung von Personen und Sachen in Innenräumen einsetzbar.

Ist ein Fehlerstrom gleich welcher Größe geflossen, so wird dies und damit die Tatsache einer Beschädigung des Gerätes mittels der Signalkappe angezeigt. Das nunmehr unbrauchbare Gerät muß ausgewechselt werden. Die Gefahr der Weiterverwendung eines Gerätes, welches durch einen Fehlerstrom beschädigt wurde, ist ausgeschlossen. Andererseits ist aber der Nachteil der Ausführung nach dem DT-GM 7 313 879 vermieden, bei der nach jede« Überschlag an der Funkenstrecke eine neue Sicherung eingeschraubt, bzw. der Sicherungsautomat neu eingeschaltet werdemußte.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Sollschmelzstelle in der der Kontaktplatte zugewandten Hälfte des Sicherungsstreifens. Dami¹; ist dafür gesorgt, daß der

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Teil des Sicherungsstreifens, der nach dem Durchschmelzen der Sollschmelzstelle mit dem Bewegen der Kappe herausgezogen wird, so lang ist, daß er mit einem Teil seiner Länge in der Quarzsandfüllung bleibt. Damit ist weiter sichergestellt, daß kein freier Lichtbogen gezogen werden kann. Das noch glühende oder heiße Ende dieses Sicheruogsstreifenteiles kann nicht aus der Quarzsandfüllung gelangen und Scheiden anrichten. In diesem Zusammenhang ist es von Vorteil, wenn die Länge der Bewegungsbahn der Signalkappe kleiner ist als die Länge des Teiles des Sicherungsstreifens, der mit dem Auslösen bewegt wird.

Zum Stand der Technik sei noch erwähnt, daß man bei Überjpannungsableitern für Freileitungseingänge in Gebäuden bereits eine Sicherung mit einer Weichlotstelle und einer Sollschmelzsteile kennt. Dabei ist aber we'.er eine Einhausung durch das Gerät noch eine Quarzsandfüllung vorgesehen, so daß ein Auslösen der Sicherung das Ziehen eines Funkens und das Herumfliegen von Teilen zur Folge hat. Derartige Sicherungen mögen im Freien noch verwendbar sein, nicht aber bei Überspannungsschutzgeräten, die in geschlossenen Räumen eingesetzt werden.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den Unteransprüchen, sowie der nachstehenden Beschreibung und de.* dazugehörigen Zeichnung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles zu entnehmen. In der Zeichnung zeigt:

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Fig. 1: Einen Längsschnitt durch ein nach der Erfindung ausgebildetes Überspannungsschutzgerät .

Fig. 2: Die dazugehörige Draufsicht.

Fig. 3: Das überspannungssch'-tzgerät nach der

Erfindung in der Seitenansicht und montiert.

Fig. 4: In der Draufsicht mehrere nebeneinander angeordnet» Uberspannungsschutzgerate nach der Erfindung auf einer Montageschiene .

Das Uberspannungsschutzgerät, bzw. der überspannungsableiter nach der Erfindung ist für Niederspannungsanlagen und Innenraucamontagen geeignet. Das Uberspannungsschutzgerät ist in den Figuren J und 2 im unmontierten Zustand dargestellt, während die Figuren 3 und 4 eine Montageraöglichkeit zeigen.

Das Gerät liegt jiit seinen beiden Anschlußklemmen 12, 12' zwischen einer Phase und dem geerdeten Schutzleiter bzw. dem Erdpotential oder auch zwischen zwei Phasen. Dia Leiter werden dazu liiit den/beiden Anschlußschraubei« 16, 16' angeschlossen. Von dem spannungsführenden Leiter am Anschluß 12, 16 wird über eine flexible Kupferlitze 20 der Anschluß zu einem Kontaktblech 2S geführt:, an dem der Sicherungsstreifen 21 angeschweißt ist.

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Der Sicherungsstreifen 27 ist mit seinem anderen Ende bei 28 an eine Kontaktplatte 18 dos spannungsabhängigen Widerstandes 17 angelötet. Diese Stelle 28 ist die Weichlot Ie. In dem Bereich des Sicherungsstreifens, welcher der Kontaktplatte 18 und der Weichlotstelle 28 zugewandt ist, bevorzugt in dem in Fig. 1 dargestellten unteren Drittel des Streifens 27, ist die erläuterte Sollschmelzstelle 29 vergesehen.

Der Sicherungsstreifen wird durch die Druckfeder 22 auf Zug beansprucht. Sobald die Weichlotstelle 28 oder die Sollschmelzstelle 29 durchschmilzt, wird der Streifenteil 27', dessen Länge a bevorzugt größer ist als die halbe Länge des Gesamtstreifens 27, teilweise aus der Quarzsandfüllung 26 herausgezogen. Gemäß der in diesem Ausführungsbeispiel dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gehäuseoberteil 2 mit einem hohlzylindrischen Ansatz 24 versehen, in dessen Innern sich die (^uarzsandfüllung 26 und in dessen Mittellängsachse sich der Sicherungsstreifen 27 befindet. Die bevorzugt rotygefärbte Signalkappe 21 ist topfähnlich ausgebildet und von der Stirnseite des Ansatzes 24 her über diesen gesteckt. Dabei befinde, sich die Druckfeder 22 zwischen der Außenfläche des Ansatzes 24 und dem Innern der Signalkappe.

Das Kontaktblech 25 befindet sich zwischen der Irnenseite des Signalkappenbodens und der Stirnfläche des Ansatzes 24 und ist in der erläuterten Weise sowohl mit dem oberen Ende des Sicherungsstreifens, als auch mit der \A.t7.& 20 verbunden. Die Druckfeder 22 stützt sich zum einen an einem Absatz 3 des Ansatzes 24 und zum anderen am Kontaktblech 25 ab.

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Ferner ist eine Klarsichthaube 23 vorgesehen, innerhalb derer die Signalkappe 21 nach dem Auslösen durch die Feder 22 verschiebbar ist. Dabei ist die Länge der Litze 20 so bemessen, daß sie eine solche Verschiebung nicht behindert. Andererseits ist aber ein Anschlag 5 an der Signalkappe vorgesehen, der im Verlauf der Auslösebewegung gegen einen Anschlag 13 der Haube 23 stößt. Dies hat zum einen zur Folge, daß die Abschleuderbewegung der Kappe 21 nicht zu einer Zerstörung der Klarsichthaube führt. Zum anderen ist damit der Auslöseweg der Signalkappe und damit die Axialverschiebung des Sicherungsstreifens begrenzt. Diese maximale Auslöse- oder Verschiebebewegung ist kleiner als die Länge a des sich verschiebenden Teiles 27' des Sicherungsstreifens. Hierdurch und aufgrund der Länge dieses Streifenteiles ist gesichert-, daß die Quarzsandfüllung jeden etwa entstehenden Lichtbogen einwandfrei löscht.

Die Kontaktplatte 18 kontaktiert den spannungsabhängigen Widerstand 17, der mit der eigentlichen Funkenstrecke elektrisch in Reihe geschaltet ist, die im wesentlichen aus der größeren Plattenelektrode 15, den Gliromerscheiben 14 und der Ringelektrode 4 besteht. Das Zwischenstück 6 dient der Zentrierung der Glimmerscheiben 14. Eine Senkschraube 8 hält die gesamte Funkenstreckenanordnung in der eingestellten Schlagweite zusammen. Zuffi Ausgleich von Fertigungstoleranzen, sowie zur Erzielung eines hohen Kontaktdruckes werden die Teil zwischen dem Gehäuseoberteil 2, 24 und dem Gehäuseunterteil 9 durch eine Blattfeder 7 unter Druck gehalten. Mit 1 ist der Gehäuseboden, mit 10 sind Federn und mit 11, bzw. 11' Druckplättchen für das Anklemmen der Leitern bezeichnet.

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Zusammengefaßt ergibt sich, daß ein derartiger überspannungsableiter durch den Kitibau des spannung^abhängigen Widerstandes den aus dem Nezt nachfließenden Folgestrom, der nach Ableiten der Überspannung über ihn fließt, sofort innerhalb der ersten Halbperiode, d. h. bei 50 Hz innerhalb von 10 ms löscht. Die Funkenstrecke kann auch sehr hohe Stoßströme, z. 3. bis 100 kA (Welle 8/20 ,us) einwandfrei führen und ableiten. Eine oxplosionssichere Löschung von Fehlerströmen ist, wie erläutert, gewährleistet. Die Quarzsandfüllung im abgeschlossenem Gehäuse garantiert ferner, daß beim Abschalten keine/Tunkenbildung auftritt.

Der Überspannungsableiter kann Rastfedern 30 aufweisen (siehe auch Fig*. 1) mit denen er hinter einer Montageschiene 31 ein-

9> ^ ehe Fip. -3)
und darari fest gehalten ist. Stattdessen könnte auch

eine Schraubbefestigung mit V: Ife der Ausnehmungen 32 erfolgen (siehe Fig. 2). Diese Anschraubung kann nicht nur an einer Schiene sondern auch an jeden dafür in Frage kommenden anderen Träger, z. B. an einem Mauerwerk, vorgenommen werden.

Die Überspannungsableiter nach der Erfindung können sowohl in der Schnellmontage mittels der Rastfedern 30, als auch bei der Befestigung mittels Anschraubung in einer Reihe nebeneinander montiert werden. Dazu ist es von Vorteil, wenn ihre Gehäuse rechteckig sind und ihre Breite ein ganzes Vielfaches des Rastermaßes eines der üblichen Sicherungselemente beträgt. Dies ist in Fig. 4 ersichtlich, wobei das Rastermaß (17,5mm) eines Sicherungselementes mit b eingezeichnet ist, wobei hier die Gerätebreite 3 b, d. h. 52,5 mm ist. Auch die Höhenmaße eines solchen Übercpanüungsableiters können denen eines Sicherungselementes entsprechen, so daß er wie ein Sicherungs-

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element, bzw. an dessen Stelle montiert oder eingebaut werfen kann. Diese iiohenmaße sind in Fig. .3 zu erkennen. 00miL kann die bei Sicherungselementen übliche Abdeckplatte verwendet werden. Die Abdeckplatte weist dazu jeweils eine Aus· sparung 31 für das Hindurchstecken des oberen Gehauseteil.es 19' und der Abdeckkappe 23 auf.

Dip erdseitigen Anschlüsse können, wie Fig. 4 zeigt, durch eine gemeinsame, starre Brücke 34 gebildet werden.

Ansprüche -

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Claims

SchutzanSprüche

1. Überspannungsschutzgerät für Niederspannungsanlagen in Innenräumen, wobei eingehaast eine Funkenstrecke und eine damit in Reihe liegende Sicherung vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherung zwei Schmelzstellen aufweist, von denen eine als auf kleinere Fehlerströme langsam ansprechende Weichlotstelle (28) ausgebildet und an einer Kontaktplatte (18) eines spannungsabhängigen zwischen der Funkenstrecke und der Sicherung liegenden Widerstandes (17) vorgesehen ist, daß von dieser Weichlotstelle her sich ein Sic^erungsstreifen (27) zu einer unter Federdruck stehenden Signalkappe (21) erstrecke und dort befestigt ist, wobei im Verlauf dieses, unter Zugspannung stehendes Sicherungsstreifens eine bei höheren Fehlerströmen sofort ansprechende Sollschmelzstelle (29) vorgesehen ist, und daß der Sicherungsstreifen mit den beiden Schmelzstellen von einer Quarzsandfüllung (26) umgeben ist.

2. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Sollschmelzstelle (29) in der der Kontaktplatte (ⁿ8) bzw. der Weichlotstelle zugewandten Hälfte des Sicherungsstreifens (27) befindet.

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3. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 1, oder den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dau das Gehäuseoberteil (2) in einen hohlzylindrischen Ansatz (-^}.4; ausläuft, in dessen Innern sich die Quarzsandfüllung (26; und in dessen Mittellängsachse sich der Sicherungsstreifen (27) befindet.

4. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkappe (21) topf"-'hnlich ausgebildet und von der Stirnseite des Ansatzes (24) her über diesen gesteckt ist, wobei sich die Druckfeder (72) zwischen der Außenwandfläche des Ansatzes (24) und den Innern der Signalkappe befindet.

5. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 3 oder den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite des SignaV^oöens und der Stirnfläche des Ansatzes (24) sieb ein Kontaktblech (25) befindet, an dem das äußere Ende des Sicherungsstreifens (27) befestigt ist und daß sich vom Kontaktblech (25) zum Anschlußbügel (12) eine Anschlußlit^e (20) von einer solchen Länge erstreckt, daß sie das Abschleudern der Signalkappe (21) reicht behindert.

6. Ücarsrannungsschutzgarät nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-5, dadurch gekennzeichnet, daß üich die Druckfeder (22) zwischen einem Absatz (3) der Außenwandfläche d3s kr.satzes. (24) und dem Kontaktblech (25) abstützt.

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7. Überspannungsschutzgerät nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalkappe (21) von einer Klarsichthaube (23) üb: ^r Iffen und geführt ist und daß die Signalkappe eine Arretierung (5) aufweist, die nach dem Auslösen der Sicherung den Betrag der Axialverschiebung des Sicherungsstreifens in der
Quarzsandfüllung begrenzt.

8. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Maß der Axialverschiebung des Sicherungsstreifens kleiner ist als die Länge (a) des Streifenteiles (27') zwischen der Sollschmelzstelle (29) und dem Kontaktblech (25).

9. Überspannungsschutzgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerätegehäuse Mittel , z. B. Rastfedern (30), für eine Schnappbefestigung an einer Montageschiene (31) aufweist, so daß
die Geräte nebeneinander auf einer Schiene aufreihbar
sind.

10. Überspannungsschutzgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gerätegehäuse Mittel zur Schraubbefestigung an einem Träger aufweisen, wobei sie nebeneinander aufgereiht zu befestigen sind.

11. Überspannungsschutzgerät nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessung des Gerätegehäuses in Längsrichtung der Aafreihung betrachtet ein
ganzes Vielfaches des üblichen Rasterraasses (b) von Sicherungselemeoten beträgt.

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12. Überspannungsschutzgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 9-11, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufgereiht nebeneinander vorgesehenen Überspannungsschutzgeräten die Erdanschlüsse mittels einer starren Brücke (34) miteinander gekoppelt sind.

13. Überspannungsschutzgerät nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß eine bei Sicherungselementen übliche Abdeckplatte (35) vorgesehen ist, welche Aussparungen (33) zum Hindurchstecken des oberen Gehäuseteiles (19¹) und der Abdeckkappe (23) aufweist.

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